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1、过程控制系统及工程,信息学院自动化系：孙洪程 Email:S,第15章 流体输送设备的控制,流体输送设备的控制,15.1 流体输送设备的控制 15.2 泵和压缩机的控制 15.3 离心式压缩机的防喘振控制,第15章,教学进程,15.1,概述,流体：液体或气体 液体传送泵， 气体传送风机或压缩机 控制目标：流量、压力控制，安全保护控制,15.2,泵和压缩机的控制,离心泵的控制,15.2.1,离心泵的叶轮在电动机的带 动下做高速旋转运动，产生离心力。,泵速越高，离心力越大，出口压头越高。 出口流量增大，出口压力降低。,离心泵特性公式：, 性能 流量Q 1401800m3/h 扬程H 9125m 进
2、口直径 150600mm,15.2,泵和压缩机的控制,离心泵的控制,15.2.1,离心泵特性曲线,另外，管路系统的压力也对泵的特性有影响,因此，可以通过hv或其他手段改变H压力（流量）,离心泵的控制,15.2.1,管路阻力：,（1）管路两端的静压差hp,（2）管路两端的静液柱高度，即升扬高度hL,（3）管路的摩擦损失hf,（4）控制阀两端的节流损失hv,管路总压力阻力,HL=hp+hL+hf+hv,系统稳定工作： H = HL,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。,离心泵的控制,15.2.1,（1）直接节流法,改变直接节流阀的开度，改变平衡工
3、作点的位置C,离心泵的控制,15.2.1,“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,(b)控制方案,离心泵的控制,15.2.1,（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,15.2.1,（3）改变旁路回流,离心泵的控制,15.2.1,容积式泵的控制方案,15.2.2,不能采用节流方法控制,n1,n2,n3,排出量 Q,H 压头,往
4、复泵：活塞式、柱塞式,旋转泵：齿轮式、螺杆式,排量的大小与管路的阻力无关， 只取决于泵的冲程及往复频率,常见的控制方案： （1） 变频调速 （2） 旁路法,容积式泵的控制方案,15.2.2,压缩机的控制方案,15.2.3,需要保证运行的安全 性，如“喘振”、功率大、转速快,气体增压及输送设备,离心式、往复式,离心式应用比较多,优点：,缺点：,（4）轴推力、轴位移及连锁保护控制,压缩机的控制方案,15.2.3,主要自控系统：,（1）气量控制：和离心泵相似,（2）防喘振控制,（3）油路控制：油温、油压联锁安全 保护（电气控制）,15.3,离心式压缩机的防喘振控制,喘振现象及原因,15.3.1,离心
5、式压缩机的负荷低于一定的值后，气体的正常输送被破坏，气量乎多忽少，发生强烈振荡“气喘”声音，严重破坏机器设备。,T点对应的流量极限流量,喘振现象及原因,15.3.1,p2/pl,p2/plQ,M1,M,T,QM Q,图 离心式压缩机工作曲线,喘振产生的原因：,T点右恻，稳定工作区,P2/P1,Q,P2/P1,T点左恻，不稳定工作区,P2/P1 ,Q,P2/P1,喘振区,产生喘振的直接原因是负荷的下降,喘振现象及原因,15.3.1,不同的转速，离心泵的极限流量也不一样,（1） 气体吸入状态的改变,喘振现象及原因,15.3.1,另外，有些工艺原因也可以导致喘振,（2） 管路阻力的变化,喘振现象及原
6、因,15.3.1,防喘振控制系统,15.3.2,方法： 部分回流，既满足工艺要求，又使Q1 Qp,控制喘振： 限制压缩机流量不小于极限流量Q1Qp，,Q1Qp，旁路阀关死 Q1Qp 此种方案中，Qp是固定 值，正确选择Qp值是关 键. 选择最大转速下的Qp作为FC的设定值，,（1）固定极限流量,防喘振控制系统,15.3.2,（2） 可变极限流量,几种常见的操作线方程,防喘振控制系统,15.3.2,设置极限流量随转速而变 关键：确定压缩机的喘振 极限线方程,p2/p1,Q2,（2） 可变极限流量,出入口压力与入口流量的关系 不同形式的变换，组成防喘振控制系统。,防喘振控制系统,15.3.2,（2） 可变极限流量,出入口压力与入口流量的关系 不同形式的变换，组成防喘振控制系统。,防喘振控制系统,15.3.2,（2） 可变极限流量,出入口压力与入口流量的关系 不同形式的变换，组成防喘振控制系统。,防喘振控制系统,15.3.2,压缩机串、并联运行及防喘振控制,15.3.3,通过一个LS ，不论哪个压缩机出现喘振，都可以把旁路阀打开，以防止喘振。,图 压缩机串联运行时防喘振控制方案,压缩机串、并联运行及防喘振控制,15.3.3,并联情况 工艺上尽量要求单机运行。,P1,P2,F1,F2,FC,A,B,LS,排出,吸入,