谈泵及压缩机的安全控制系统

谈泵及压缩机的安全控制系统谈泵及压缩机的安全控制系统 图文图文 http www RiskMW com 2011 09 13 16 06 08 互联网 浏览 45 发布评论 0 1 离心泵 在工业生产过程中 离心泵是使用最广泛的流体输送设备之一 它主要由 叶轮和机壳构成 叶轮在原动机带动下作高速旋转运动 出口处流体的压头来自于旋转叶 轮作用于液体而产生的离心力 转速越高 离心力越大 压头也就越高 叶轮与机壳之间 有空隙 关死泵的出口阀 流量为零 压头最高 此时泵所做的功 全部转化为热能而散 发 同时也使泵内液体温度升高 所以 离心泵不宜长时间关闭出口阀 随着排量逐渐增 大 泵所能提供的压头慢慢下降 泵的压头 H 排量 Q 和转速 之间的函数关系称为泵的特 性 如图 6 11 所示 若以经验公式表示则 因为泵总是与一定的管路连接在一起工作的 它的排出量与压头的关系既与泵的特性 有关 也与管道特性有关 所以在讨论离心泵的工作状态时 必须同时考虑泵和管道特性 管路特性就是管路系统中的流体流量与管路系统阻力之间的关系 管路系统的阻力包括 参 照图 6 12 以下几部分 管路两端的静压差引起的压头 hpohp p2 一 p1 g 式中户 p1 分别是管路系 统出口和入口处的压力 卢为流体的密度 g 为重力加速度 管路两端的静液柱高度人 hl 这项是恒定的 管路中的摩擦损失压头九 fo Af 与流量的平方近似成比例关系 控制阀两端节流损失压头 hvo 在阀门开度一定时 hv 也与流量的平方成比例 但 当阀门的开度变化时 hv 也随着改变 设 H1 为管路总阻力 则 上式即为管路特性的表达式 它的关系曲线示于图 6 12 中 当整个离心泵系统达到稳定状态时 泵的压头 H 必然等于系统总阻力 HL 这是建立平 衡的条件 图 6 12 中 C 点是泵的特性曲线与管路特性曲线的交点 它是泵的一个平衡工 作点 工作点 C 的流量应满足一定的工艺要求 可以用改变 hv 或其他手段来满足这一要求 通常有下列控制方案 1 直接节流法 即直接改变节流阀的开度 从而改变 hv 造成管路特性变化 以达到 控制目的 图 6 12 表示这种控制方案和泵系统工作点的移动情况 如图 6 13 所示 控制阀应装在泵的出口管线上 而不应装在泵的吸入口处 若阀装 在泵的吸入管道上 由于 hv 的存在 使泵的入口压力比无阀时要低 从而可能使流体部 分汽化 造成泵的出口压力降低 排量下降 甚至使排量等于零这种现象叫做 气缚 或 者所夹带的部分汽化产生的气体到排出端后 因受到压缩会重新凝聚成液体 对泵内机件 产生冲击 情况严重时会损坏叶轮和机壳 这种现象叫做 气蚀 控制阀一般宜装在检测元件 如孔板 的下游 这样将对保证测量精度有好处 此外 还需指出 控制阀两端的压差 hv 随阀开度的变化而变化 开度增大 流量增加 但 hv 反而减小 上述控制方案的优点是简便易行 但在流量小的情况下 总的机械效率较低 一般不 宜用在流量低于正常排量 30 的场合 2 改变泵的转速 n 改变泵的转速同样可以起到控制流量的目的 这种控制方案以及泵 的特性随转速 n 变化的情况示于图 6 14 在控制方案中需要调节原动机的转速 例如采 用调速电机 调节蒸汽透平的导向叶片的角度等 采用这种控制方式 管路上无需装控制阀 所以 HL 中的九 这一项等于零 减少了 阻力损耗 泵的机械效率得以提高 然而 不论是采用调速电机还是蒸汽透平 实施调速 的设备费用都比较高 故这种控制方式大多被应用在大功率 重要的泵装置上 3 改变旁路回流量 这种控制方式 就是在泵的出口与人口之间增加一个旁路管道 让 一部分排出量重新回到泵的入口 从而可以控制这一部分的回流量来达到稳定排出量的目 的 图 6 15 是这种控制方式的示意图 如果用于压力控制 则如图 6 16 所示 这种控制方式 其实质也是改变管路特性来达到控制流量的目的 此时 管路特性是 原管路系统和旁路管系统特性的并联结果 如图 6 17 所示 图中 r 为原管路系统的特性 曲线 工为旁路管系统的特性曲线 将 r 和 x 的横坐标相加所得的 r x 曲线则为并联管路 系统的特性曲线 当旁路控制阀的开度改变时 x 改变 并联管路系统特性曲线也随着变 化 从而实际排出量得到了控制 显然 采用这种控制方式 必然有一部分能量损耗在旁 路管路和阀上 尤其对于大功率泵来说 在减小负荷时 泵所做的虚功增多 所以 总的 机械 效率较低 但它具有可用小口径控制阀的优点 风险世界网 RiskMW com 专业研究安全风 险管理 安全员的门户网站 综上所述 直接节流法 方案简单易行 控制灵敏 但能耗大 所以一般用于流量变 化较小的场合 调速法反应慢 设备费用高 但能耗小 因此对于流量变化幅度大且要求控 制灵敏度高的场合 可采用直接节流和调速法相结合的方式 2 容积式泵 属于这种类型的泵有活塞式 柱塞式等往复和椭圆齿轮式 螺杆式等旋 转泵 泵的运动部件与外壳之间的空隙很小 理论上应没有空隙 流体不能在缝隙中流动 其排量的大小与管路系统无关 往复泵只取决于它的冲程大小和单位时间内的往复次数 旋转泵则又取决于转速 它们的工作特性大体相同 如图 6 18 所示 由于这类泵的排量 与管路系统的阻力无关 故非但不能采用在泵的出口处直接节流的方法来控制其排量 反 而要注意 一旦出口阀关闭 将由于泵的压头太高 造成毁机的后果 因此 针对容积式 泵的这些特点 a 它们的控制方式有如下几种 1 改变原动机的转速 此方法类同于离心泵的调速法 2 改变往复泵的冲程 在大多数情况下 这种情况冲程的机构都比较复杂 因为要通 过执行机构使冲程作连续变化 这在设计和制造上都有一定难度 只有在一些计量泵等特 殊往复泵上 才考虑采用这种机构 3 调节回流量 即在泵的出口与人口之间加一个旁路 通过调节旁路阀门的开度来达 到控制实际排量的目的 这是一种最简单易行的控制方式 其控制方案的构成与离心泵的