过程控制原理第十讲.pptVIP

可变极限流量法 * 第4章 简单控制系统 第4章 简单控制系统 * 过程控制系统及工程 第10章 流体输送设备的控制 * 流体输送设备的控制 10.1 泵的常规控制 10.2 压缩机的常规控制 10.3 离心式压缩机的防喘振控制 第10章 教学进程 * 泵和压缩机是生产过程用来输送流体或者提高流体压头的一种重要的机械设备。 流体输送设备自动控制的主要目的： 一是为保证工艺流程所要求的流量和压力 二是为确保机泵本身的安全运转 10.1 概述 液体传送——泵 气体传送——风机或压缩机 * 泵的分类 按照作用原理来分： 往复泵：活塞泵、柱塞泵、隔膜泵、计量泵和比例泵等 旋转泵：齿轮泵、螺杆泵、转子泵和叶片泵等 离心泵 按照泵的特性来分：离心泵和容积泵 往复泵和旋转泵属于容积泵 离心泵视频： /v_show/id_XMzA3NTA5MTMy.html 柱塞泵视频： 齿轮泵视频： /u11/v_MTkxMjkzNzQ.html /v_show/id_XMjk3ODU5NzI=.html * 一、离心泵的控制 离心泵的工作原理是将机械能通过泵体内作高速旋转的叶片给液体以动能，再由动能转换成静压能, 然后排出泵外。 由于离心力的作用, 使叶轮通道内的液体被排出时, 叶轮进口处在负压情况之下, 液体即被吸进。 1．工作特性 1)机械特性　对于一个离心泵，其压头H和流量Q及转速n之间的关系，称为泵的机械恃性，以经验公式表示则为： R1 、 R2 ——比例系数。 离心泵的控制 10.1.1 * 特性曲线 随着离心泵出口阀的开启，排出量就逐渐增大，使压头逐渐下降。 如果将泵的出口阀完全关闭，由于叶轮与机壳有空隙，液体可在泵体内打循环，此时排出量Q =0，压头H达某一最高值，但不等于∞。 依据这一原理，可用出口阀的开度变化来控制泵的出口流量。 离心泵的控制 10.1.1 * 当然在泵运转过程中，不宜长期关闭出口阀门。 因为此时液体在泵内打循环，其排量为零，泵所作的功将转化为热能，使泵内液体发热升温。 2)管路特性 管路系统中流体流量与管路系统阻力之间的关系。 考虑管网特性一一管网中流体和管网中阻力的关系: ①管路两端静压差相应的压头hp ②将液体提升一定高度所需的压头hL ③管路摩擦损耗压头hf ④控制阀两端压头hv 离心泵的控制 10.1.1 * 管路特性: 当流量系统达到稳定时，泵的特性曲线与管路特性曲线的交点，就是离心泵的工作点。 因此，可以通过hv或其他手段改变H压力（流量） 管路总压力阻力 HL=hp+hL+hf+hv 系统稳定工作： H = HL 离心泵的控制 10.1.1 * 注意，控制阀一定要装在阀的出口位置，否则会出现“气缚”和“气蚀”现象，对离心泵产生损坏。 (b)控制方案 FC （1）直接节流法 改变直接节流阀的开度，改变平衡工作点的位置C (a)流量特性 H Q HL1 HL2 C1 HL3 C3 C2 2．离心泵的控制方案 离心泵的控制 10.1.1 * 离心泵的控制 10.1.1 “气缚”——hv使得入口压力下降，使液体部分汽化， 使泵的出口压力下降，排量降至零 “气蚀”——hv使得部分汽化的气体到达出口，受压缩重新 凝聚成液体，对泵内机件产生冲击 ●优点： 调解方便 ●缺点： 机械效率低（消耗在阀上） ●场合： 常用，排量小于正常排量的30%时要调整 * FC 调转速 原动机 HL n3 n2 n1 H Q (a)流量特性 (b)控制方案 离心泵的控制 10.1.1 （2）改变泵的转速 通过改变泵的转速改变工作点 目前主要通过变频器控制电机的转速 变频器近年发展比较快，功能、可靠性大大提高，价格下降。 此方法也可以取代控制阀，实现流量控制 * 离心泵的控制 10.1.1 ●优点： 机械效率高，节能 ●缺点： 调速复杂（离心泵较多时使用） ●场合： 少用，用于大功率的离心泵 * （3）改变旁路回流 离心泵的控制 10.1.1 FC ●优点： 控制阀口径?，调节方便 ●缺点： 回路，能量消耗大 （未充分使用） ●场合： 有一定使用 * 往复泵及直接旋转泵它们均是正位移形式的容积泵，是常见的流体输送设备，多用于流量较小、压头要求较高的场合。 往复泵提供的理论流量可按下式计算： Q—理论流量, 单位m 3/h；n—每分钟的往复次数；F—汽缸的截面积，单位m 2；S—活塞冲程，单位m。 不能在出口管线上安装控制阀控制流量，否则，一旦阀门关闭，泵容易损坏。 Q =60n FS （m 3/h ） 容积式泵的控制 10.1.2 结构特点：运动部件和机壳之间的空隙很小，