在化工生产中,种种物料大多数是在连续活动状态下,或是举行传热,或 是举行传质跟 化学反响等进程.为使物料便于运送,把持,多数物料是以气态或 液态体例在管道内活动.借使假如是固态物料,偶然也举行流态化.流体的运送,是 一个动量转达进程,流体在管道内活动,从泵或收缩机等运送装备得到能量,以 降服活动阻力.泵是液体的运送装备,收缩机则是气体的运送装备. 流体运送装备的根本任务是运送流体跟 进步流体的压头.在连续性化工生 产进程中,除了某些特别情况,如泵的启停,收缩机的法度榜样把持跟 灯号暗号联锁外, 对流体运送装备的把持,多数是属于流量或压力的把持,如定值把持,比值把持 及以流量作为副变量的串级把持等.别的,尚有为粉饰运送装备不致破坏的一些 粉饰性把持筹划,如离心式收缩机的"防喘振"把持筹划. 一, 离心系的把持筹划
离心泵是最多见的液体运送装备.它的压头是由改变翼轮感化于液体的离心力 而产生的.转速越高,则离心力越大,压头也越高.离心泵流量把持的目标是要 将泵的倾轧流量恒定于某一给定的数值上.流量把持在化工场中是常见的,比方 进入化学反响器的质料量须要保持恒定, 精馏塔的进料量或回流量须要保持恒等 1.1 离心泵的事变事理及紧张部件 离心泵是一种最常常操纵的液体运送装备, 离心泵是依靠离心泵翼轮改变所产生 的离心力,来进步液体的压力(俗称压头).转速越高,离心力越大,流体出口 压力越高. 离心泵范例很多用于运送不合范例的液体有净水泵,热油泵,耐腐蚀泵等. 为到达不合的流量,压头范畴在泵的构造上有单吸跟 双吸的,有单级跟 双级 的;若按泵轴的职位则还大概分为破式跟 卧式的等等. 1.离心泵的根本布局(如图 1-1 所示)
图 1-1 离心泵布局示用意 1.泵体 叶轮 密封轴 轴套 泵盖 1.泵体 2.叶轮 3.密封轴 4.轴套 5.泵盖 承 网 17.调处阀 18.倾轧管 调处阀 倾轧管 离心泵的根本构造是由六部分构成的分袂是叶轮,泵体,泵轴,轴承,密封 环,填料函. (1)叶轮是离心泵的核心部分,他转速超出超着力大,叶轮上的叶片又起到紧张 感化,叶轮在拆卸前要颠末进程静均衡实行,叶轮上的表里表面哀告光滑,以减少水 流的摩擦淹灭. (2)泵体也称泵壳,它是水泵的主体.起到撑持牢固的感化,并与安装 轴承的托架相毗连. (3)泵轴的感化是借连轴器跟 电动机相联接,将电动机的转距传给叶轮, 以是它是转达机器的紧张部件. (4)轴承是套在泵轴上撑持泵轴的构件,有转动轴承跟 滑动轴承两种.滚 动轴承操纵牛油作为平滑剂加油要得当但凡 2/3～3/4 的体积太多会发热,太 少又有响声并发热!滑动滚轴操纵的是透明油作平滑剂的,加油到油位线.太多 油要沿泵轴排泄并且漂溅,太少轴承又要过热烧坏造成事变.在水泵运行进程中 轴承的温度最高在 85 度个别运行在 60 度摆布,如果高了就要查找启事(是不是有 杂质,油质是不是发黑,是不是进水)并及时措置! (5)密封环又称减漏环.叶轮入口与泵壳间的弊端过大会造成泵内低压区 的水经其弊端流向低压区,影响泵得出水量,效力降落!弊端太小会造成叶轮与 泵壳摩擦产生磨损.为了增长回流阻力减少内漏,延缓泵壳与叶轮的操纵寿命, 在泵壳内缘跟 叶轮外缘结合处装有密封环,密封的弊端保持在 0.25～1.10mm 之 间为好. (6)填料函紧张由填料,水封环,填料筒,填料压盖,水封管构成.填料 函的感化主如果为了封闭泵壳与泵轴之间的弊端, 不让泵内的水流流到表面来也 不让表面的氛围进入到泵内.始终保持水泵内的真空!当泵轴与填料摩擦产生热 量就要靠水封管灌水到水封圈内使填料冷却!保持水泵的畸形运行.以是在水泵 6.泵轴 泵轴 7.托架 托架 8.联泵器 联泵器 9.轴 轴 10.轴封拆卸 11.吸入口 12.蜗形泵壳 13.叶片 14.吸入管 轴封拆卸 吸入口 蜗形泵壳 叶片 吸入管 15.底阀 16.滤 底阀 滤
的运行巡回搜检进程中对填料函的搜检是特别要正视的! 在运行 600 个小时摆布 就要对填料举行变更. 2.离心泵的过流部件 离心泵的过流部件有:吸入室,叶轮,压出室三个部分.叶轮是泵的核心, 也是过流部件的核心.泵颠末进程叶轮对液体的做功,使其能量增长.叶轮按液体流 出的标的目标分为三类: (1)离心式叶轮: 液体是沿着与轴线垂直的方 向流出叶轮. (2)混流式叶轮: 液体是沿着轴线倾斜的标的目标 流出叶轮. (3)液体活动的标的目标与轴线平行的. 叶轮按吸入的体例分为两类: (1)单吸叶轮(叶轮从一侧吸入液体). (2)双吸叶轮(叶轮从两侧吸入液体). 叶轮按盖板情势分为三类: (1)封闭式叶轮. (2)敞开式叶轮. (3)半开式叶轮. 图 1-2 离心泵测压测验测验 此中封闭式叶轮操纵很遍及,前述的单吸叶轮双吸叶轮均属于这类情势. 3.离心泵的事变事理 事变前,泵体跟 进水管必须灌满水构成真空状态,当叶轮疾速转动时,叶片 促使水很快改变,改变着离心泵的事变事理是:离心泵以是能把水送出去是由于 离心力的感化. 水泵在的水在离心力的感化下从叶轮中飞出, 泵内的水被抛出后, 叶轮的核心部分构成真空地区. 水源的水在大气压力或水压的感化下颠末进程管网压 到了进水管内.如许循环不已,便大概实现连续抽水.在此值得一提的是:离心 泵启动前肯定要向泵壳内充斥水今后,方可启动,不然将造成泵体发热,震动, 出水量减少,对水泵造成破坏(简称"气蚀")造成装备事变! 由于离心泵的吸入高度有限,把持阀如果安装在入口端,会闪现汽缚驯顺蚀 情况. 汽缚情况是指,若离心泵在启动前,未灌满液体,壳内存在真空,使密度减 小,产生的离心力就小,此时在吸入口所构成的真空度不敷以将液体吸入泵内. 以是固然启动了离心泵,但不能运送液体. 气蚀情况是指,当泵的安装职位不符合时,液体的静压能在吸入管内活动克 服位差,动能,阻力后,在吸入口处压强降至该温度下液体的饱跟 蒸汽压 PV 时, 液体味汽化,并逸出所融化的气体.这些气泡进入泵体的低压区后,遽然凝固, 产生部分真空,使到处的液体以高速涌向气泡核心,造成打击跟 震动.大量气泡 破坏了液体的连续性,梗阻流道,增大阻力,使流程,扬程,效力较着降落,严 重时泵不能畸形事变,给泵以破坏. 4.离心泵的紧张性能参数 离心泵铭牌上标注的参数有 (1)流量 (送液才华):指单位时候内泵能运送的液体量[L/s,m3/h]
(2)扬程
(泵的压头):指单位分量液体流径泵后所得到的流量.[m
液柱] 测定压头的测验测验,如图 3.1-2 所示以下: 在 1-1 与 2-2 截面间列伯努利方程
正视:泵的扬程不能仅仅明白为升贬斥度. (3)功率跟 效力 ①有勤奋率:单位时候内液体由泵究竟得到的功. [w] ②轴功率:泵轴从电动机得到的究竟功率
③效力η
1.2 离心泵的流量把持大要有三种体例 1.把持系的出口阀门开度 颠末进程把持泵出口阀门开启度来把持流量的体比方图 1 所示.当滋扰感化使被控 变量(流量)产生改变偏离给定值时,把持器发出把持灯号暗号,阀门举措,把持结 果使流量回到给定值.
改变出口阀门的开启度就是改变管路上的阻力,为甚么阻力的改变就大概引 起流量的改变呢?这得从离心泵本人的特点加以解释. 在肯定转速下,离心泵的倾轧流量 Q 与泵产生的压头 H 有肯定的对应关联, 如图 2 曲线 A 所示.在不合流量下,泵所能供给的压头是不合的,曲线 A 称为泵 的流量特点曲线.泵供给的压头又必须与管路上的阻力相均衡本领举行把持.克 服管路阻力所需压头巨细随流量的增长而增长,如曲线 1 所示.曲线 1 称为管路
特点曲线.曲线 A 与曲线 1 的交点 C1 即为举行把持的事变点.此时泵所产生的 压头恰好用来降服管路的阻力,Cl 点对应的流量 Q1 即为泵的究竟出口流量. 当把持阀开启度产生改变时,由于转速是恒定的,以是泵的特点不改变,即 图 2 中的曲线 A 不改变.但管路上的阻力却产生了改变,即管路特点曲线不再 是曲线 1,随着把持阀的关小,大概变成曲线 2 或曲线 3 了.事变点就由 C1 移向 C2 或 C3,出口流量也由 Ql 改变成 Q2 或 Q3,如图 2 所示.以上就是颠末进程把持泵的 出口阀开启度来改变倾轧流量的根本领理.
图2
泵的流量特点曲线
图3
改变泵的转速把持流量
与管路特点曲线
采取本筹划时,要正视把持阀个别应当安装在泵的出口管线上,而不应当 安装在泵的吸入管线上(特别情况除外).这是由于把持阀在畸形事变时,须要 有肯定的压降,而离心泵的吸入高度是有限的. 把持出口阀门开启度的筹划简单可行,是操纵最为遍及的筹划.但是,此 筹划总的机器效力较低,特别是把持阀开度较小时,阀上压降较大,对大功率 泵,淹灭的功率相称大,是以是不经济的. 2.把持泵的转速 当泵的转速改变时,泵的流量特点曲线会产生改变.图 3 中曲线 1,2,3 表现转速分袂为 n1,n2,n3 时的流量特点,且有 nl>n2>n3.在一样的流量情况 下,泵的转速进步会使压头 H 增长.在肯定的管路特点曲线 B 的情况下,减小泵 的转速,会使事变点由 C1 移向 C2 或 C3,流量相应也由 Q1 减少到 Q2 或 Q3. 这类筹划从能量破耗的角度来衡量最为经济,机器效力较高,但调速机构 个别较巨大,以是多用在蒸汽透平驱动离心泵的场合,此时仅需把持蒸汽量便可 把持转速.
3.把持泵的出口旁路 如图 4 所示,将泵的部分倾轧量重新送回到吸入管路,用改变旁路阀开启 度的体例来把持泵的究竟倾轧量. 把持阀装在旁路上,由于压差大,流量小,以是把持阀的尺寸大概选得比装在 出口管道上的小很多.但是这类筹划不经济,由于旁路阀破耗一部分低压液体能 量,使总的机器效力降落,故很少采取.
图 4 改变旁路阀把持流量
图 5 改变转速的筹划
二,来往来往泵的把持筹划 来往来往泵也是常见的流体运送机器,多用于流量较小,压头哀告较高的场合, 它是把持活塞在气缸中来往来往滑行来运送流体的. 来往来往泵供给的实际流量可按下式盘算: 式中 n——每分钟的来往来往次数; F——气缸的截面积,m2; s——活塞冲程,m. 由上述盘算公式中可明白地看出,从泵体角度来讲,影响来往来往泵出口流量 改变的唯一 n,F,s 三个参数,大概说只能颠末进程改变 n,F,s 来把持流量.体味 这一点对计划流量把持筹划很有帮忙.常常操纵的流量把持筹划有三种. 1.改变原动机的转速 这类筹划实用于以蒸汽机或汽轮机作原动机的场合,此时,可借助于改变 蒸汽流量的体例便本地把持转速,进而把持来往来往泵的出口流量,如图 5 所示.当 用电动机作原动机时,由于调速机构较巨大,故很少采取. 2.把持泵的出口旁路 如图 6 所示,用改变旁路阀开度的体例来把持究竟倾轧量.这类筹划由于 低压
流体的部分能量要白白破耗在旁路上,故经济性较差.
图6
改变旁路流量
来往来往泵的特点曲线
3.改变冲程 S 计量泵常常操纵改变冲程 S 来举行流量把持.冲程 S 的调处可在停泵时举行, 也有可在运行状态下举行的. 来往来往泵的前两种把持筹划,准则上亦实用于别的直接位移式的泵,如齿轮 泵等. 来往来往泵的出口管道上禁绝可安装把持阀,这是由于来往来往泵活塞每来回一次, 总有肯定体积的流体倾轧.当在出口管线上俭仆时,压头 H 会大幅度增长.上图 是来往来往泵的压头 H 与流量 Q 之间的特点曲线.在肯定的转速下,随着流量的减少 压头急剧增长.是以,狡计用改变出口管道阻力既达不到把持流量的目标,又极 易导致泵体破坏.
四,离心式收缩机的防喘振把持 1.离心式收缩机的特点曲线及喘振情况 比来多少年来,离心式收缩机的操纵日趋增长,对这类收缩机的把持,尚有一 个特别的题目题目,就是"喘振"情况. 图 10 是离心式收缩机的特点曲线,即收缩机的出口与入口的绝对压力之比 p2/p1 与入口体积流量 Q 之间的关联曲线.图中 n 是离心计表情的转速,且有 n1<n2 <n3.由图可见,对应于不合转速 n 的每一条 p2/p1～Q 曲线,都有一个最高点. 此点之右,降落收缩比 p2/p1 会使流量增大,即 ΔQ/Δ(p2/p1)为负值.在这 种情况下,收缩机有自衡才华,默示在因滋扰感化使出口管网的压力降落时,压 缩性能自发地增大倾轧量,进步压力成破新的均衡;此点之左,降落收缩比,反
而使流量减少,即 ΔQ/Δ(p2/p1)为正值,如许的东西是不稳固的,这时候,如 果因滋扰感化使出口管网的压力降落时,收缩机不但不增长输出流量,反而减少 倾轧量,导致管网压力进一步降落,是以,离心式收缩机特点曲线的最高点是压 缩性是否稳固把持的分界点.