流体输送设备的控制.ppt

第十五章流体输送设备的控制预备知识：流体输送设备输送物料流和能量流。物料流和能量流统称为流体。流体主要分为液体和气体，有时也指粉状固体。输送液体和提高其压力的设备称为泵。输送气体和提高其压力的设备称为风机和压缩机。流体输送设备控制系统的任务主要是对流体的流量和压力进行控制。流量控制的特点是：惯性小，有量测噪声，一般不允许有余差。一般对策：采用PI控制，大比例度，小积分时间，不加微分作用，注意减小测量环节和执行环节的滞后。,4.1泵的常规控制按泵(pump)的特性分为离心泵和容积泵（displacementpump）两大类。一.离心泵的控制方案离心泵工作原理及特点管路特性：静压差压头静液柱压头管路液体摩擦损失压头调节阀节流损失压头管路总阻力：,离心泵(centrifugalpump)特性曲线(characteristic)：泵的作用是克服管路压头，因此稳定时：即管路(pipeline)特性与泵特性曲线有交点。交点就是工作点。控制就是改变工作点。改变管路特性。改变泵的转速。,离心泵的控制方案直接节流法改变与泵串联的阀的开度，即改变改变了管路流量特性。特点：简单，但是小流量时机械效率低。注意：调节阀安装在泵出口管线，否则引起气缚现象和气蚀现象。,调速法改变泵的转速，即改变泵的特性曲线。改变原动机转速；泵与原动机之间设置调速机构。特点：设备费用高，机械效率高。,旁路法改变泵的旁路流量，也是改变管路特性。特点：机械效率低。目前使用较少。,二.容积式泵的控制方案常见有齿轮泵(gearwheelpump)和柱塞泵(ram-(type)pump)容积式泵的特点泵的排量与管路特性无关，只与转速或冲程有关；出口不能关死，不能采用直接节流法。特性曲线：控制方式改变原动机转速。改变往复泵冲程。改变旁路回流量。,4.2压缩机(compressor)的控制压缩机分为离心式和容积式（displacementcompressor）两大类。一.容积式压缩机的常规控制方案一般控制方案与容积泵类似；但是还可以采用吸入管节流法，因为气体有弹性。,二.离心式压缩机(centrifugal-flowcompressor)的控制大型离心式压缩机需要设立以下自控系统：负荷控制：与离心泵类似，有直接节流法；改变转速；改变旁路流量。压缩机防喘振控制。(antisurgecompressorcontrolsystems)压缩机的油路控制。压缩机的主轴推力、位移及振动的指示与连锁保护。,4.3离心式压缩机的防喘振控制一.喘振现象及原因喘振现象：负荷低于某一值时，排气量忽多忽少，发生周期性剧烈振动。危害：损坏设备，严重时可产生飞轴事故。产生原因凸型特性曲线；极值点左测不稳定区；极值点右测稳定区；当负荷下降至不稳定区时，引起喘振现象。直接原因是负荷小于极限流量,各种转速下的极限流量点连接起来，得到的曲线叫喘振极限线。防喘振控制思路：任何转速下，都要防止通过压缩机的实际流量不小于极限流量。采用方法：循环流量法。二.防喘振控制系统固定极限流量防喘振控制此方案的关键是：正确设定流量控制器的设定值。一般是用于转速变化不大的场合。当转速变化大时，应按最大转速设置流量控制器的设定值。,可变极限流量防喘振控制流量控制器的设定值可根据压缩机转速自动调整。一般是用于转速变化大的场合。这种方法的关键是建立喘振极限线方程，再在其右边建立一条安全操作线，流量控制器的设定值按此操作线变化。安全操作线方程一般由厂家提供，常用形式：分别为吸入口、排出口的绝对压力。吸入口气体的体积流量。吸入口气体的绝对温度。,实现安全操作线数学方程运算用计算机实现将相关变量采集到计算机中计算，计算结果送给流量控制器作为给定值。用仪表实现一般采用差压法测流量，差压变送器输出为气体密度,上式为差压法测入口流量时的安全操作线方程。对操作线方程进行其它变换，可以得到其它的实现方案。,当入口压力较低时，入口流量不可测，需测出口流量。两者质量流量相等。,为简化，可设一般为常值，可不用实时测量温度。,气缚现象:当泵壳内存有空气，因空气的密度比液体的密度小得多而产生较小的离心力。从而，贮槽液面上方与泵吸入口处之压力差不足以将贮槽内液体压入泵内，即离心泵无自吸能力，使离心泵不能输送液体，此种现象称为“气缚现象”。为了使泵内充满液体，通常在吸入管底部安装一带滤网的底阀，该底阀为止逆阀，滤网的作用是防止固体物质进入泵内损坏叶轮或防碍泵的正常操作。,气蚀现象:离心泵运转时，液体压力沿着泵入口到叶轮入口而下降，在叶片入口附近的K点上，液体压力pK最低。此后由于叶轮对液体作功，液体压力很快上升。当叶轮叶片入口附近的压力pK小于液体输送温度下的饱和蒸汽压力pv时，液体就汽化。同时，使溶解在液体内的气体逸出。它们形成许多汽泡。当汽泡随液体流到叶道内压力较高处时，外面的液体压力高于汽泡内的汽化压力，则汽泡又重新凝结溃灭形成空穴，瞬间内周围的液体以极高的速度向空穴冲来，造成液体互相撞击，使局部的压力骤然增加(有的可达数百个大气压)。这样，不仅阻碍液体正常流动，尤为严重的是，如果这些汽泡在叶轮壁面附近溃灭，则液体就像无数个小弹头一样，连续地打击金属表面。于是金属表面因冲击疲劳而剥裂。加速了金属剥蚀的破坏速度。上述这种液体汽化、凝结、冲击、形成高压、高温、高频冲击负荷，造成金属材料的机械剥裂与电化学腐蚀破坏的综合现象称为气蚀。,4.1讨论课,流体初步知识流体输送设备分类各种流体输送设备的常用控制方案压缩机防喘振控制流体输送设备控制系