第四部分 流體輸送設備控制

1、4 流體輸送設備控制流體輸送設備控制流體輸送設備：輸送流體或提高流體壓力的機械設備流體輸送設備：輸送流體或提高流體壓力的機械設備泵（液體）；風機和壓縮機（輸送氣體、提高壓力泵（液體）；風機和壓縮機（輸送氣體、提高壓力) ) 流體輸送控制系統(tǒng)的控制目標是保持被控流量保持恒定流體輸送控制系統(tǒng)的控制目標是保持被控流量保持恒定（定值控制）或跟隨另一個流體流量變化（比值控制）（定值控制）或跟隨另一個流體流量變化（比值控制）4 流體輸送設備控制流體輸送設備控制2222cot(1)TuHQgF2212Hk nk Q 第一節(jié)第一節(jié) 泵和壓縮機的基本控制泵和壓縮機的基本控制1.1.離心泵的控制離心泵的控制離心泵

2、工作特性：離心泵工作特性：離心泵靠一個或幾個葉輪旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的離心力來輸送液體，液體在離心離心泵靠一個或幾個葉輪旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的離心力來輸送液體，液體在離心力力的作用下獲得動能，轉(zhuǎn)化為靜壓能部分動能則轉(zhuǎn)化為熱能而損失力力的作用下獲得動能，轉(zhuǎn)化為靜壓能部分動能則轉(zhuǎn)化為熱能而損失理想離心泵特性：理想離心泵特性： 實際離心泵特性實際離心泵特性：管路特性：表示管路中流體流量和阻力間的關(guān)系管路特性：表示管路中流體流量和阻力間的關(guān)系它由升揚高度它由升揚高度h1h1、靜壓差、靜壓差h hp p、摩擦損耗、摩擦損耗h hf f和控制閥壓降和控制閥壓降h hv v組成組成離心泵的工作點：離心泵特性與管路特性的交點。圖中的

3、黑點離心泵的工作點：離心泵特性與管路特性的交點。圖中的黑點與泵轉(zhuǎn)速、管路阻力及分布、控制閥開度等有關(guān)與泵轉(zhuǎn)速、管路阻力及分布、控制閥開度等有關(guān)4 流體輸送設備控制流體輸送設備控制改變控制閥開度：直接節(jié)流改變控制閥開度：直接節(jié)流控制原理：改變控制原理：改變hvhv從而改變工作點，關(guān)小控制閥，從而改變工作點，關(guān)小控制閥，hvhv增加，流量下增加，流量下降，壓頭上升降，壓頭上升特點：特點：控制閥安裝在泵出口，可防止氣縛和氣蝕控制閥安裝在泵出口，可防止氣縛和氣蝕節(jié)流裝置安裝在閥上游，有利于提高測量精度節(jié)流裝置安裝在閥上游，有利于提高測量精度實施簡單，但控制閥兩端壓降變化實施簡單，但控制閥兩端壓降變化調(diào)

4、節(jié)泵的轉(zhuǎn)速：采用變頻調(diào)速，從而改變工作點調(diào)節(jié)泵的轉(zhuǎn)速：采用變頻調(diào)速，從而改變工作點 無節(jié)流控制閥，因此節(jié)能，但費用較大無節(jié)流控制閥，因此節(jié)能，但費用較大旁路控制：旁路控制：工作點未變，改變旁路流量來控制實際排出流量工作點未變，改變旁路流量來控制實際排出流量控制閥口徑小，但機械總效率低控制閥口徑小，但機械總效率低 流量測量困難時，可改用壓力流量測量困難時，可改用壓力控制，但應保證泵出口阻力基本不變控制，但應保證泵出口阻力基本不變也用于分支路的流量控制也用于分支路的流量控制第一節(jié)第一節(jié) 泵和壓縮機的基本控制泵和壓縮機的基本控制4 流體輸送設備控制流體輸送設備控制 二、容積式泵的控制二、容積式泵的控

5、制2 2。容積式泵的工作特性：。容積式泵的工作特性：容積泵分類：容積泵分類： 往復泵：活塞式往復泵，柱塞式往復泵等往復泵：活塞式往復泵，柱塞式往復泵等 直接位移旋轉(zhuǎn)式容積泵：齒輪泵，螺桿泵，轉(zhuǎn)子泵等直接位移旋轉(zhuǎn)式容積泵：齒輪泵，螺桿泵，轉(zhuǎn)子泵等特性：泵的排出量是脈沖式的，與管路系統(tǒng)無關(guān)特性：泵的排出量是脈沖式的，與管路系統(tǒng)無關(guān) 往復泵特性：與轉(zhuǎn)速、沖程大小及活塞截面積等有關(guān)往復泵特性：與轉(zhuǎn)速、沖程大小及活塞截面積等有關(guān) 旋轉(zhuǎn)泵特性：與轉(zhuǎn)速及空腔大小等有關(guān)旋轉(zhuǎn)泵特性：與轉(zhuǎn)速及空腔大小等有關(guān)容積式泵的控制：不能單獨用泵出口的節(jié)流控制容積式泵的控制：不能單獨用泵出口的節(jié)流控制調(diào)節(jié)原動機轉(zhuǎn)速或往復泵沖

6、程：調(diào)節(jié)原動機轉(zhuǎn)速或往復泵沖程：旁路控制：與離心泵旁路控制相同旁路控制：與離心泵旁路控制相同旁路控制壓力：出口節(jié)流控制流量，系統(tǒng)有關(guān)聯(lián)旁路控制壓力：出口節(jié)流控制流量，系統(tǒng)有關(guān)聯(lián)采用雙閥（一氣開一氣關(guān)）或三通控制閥，既旁路又節(jié)流采用雙閥（一氣開一氣關(guān)）或三通控制閥，既旁路又節(jié)流 4 流體輸送設備控制流體輸送設備控制 附：真空泵的控制附：真空泵的控制真空泵的類型：真空泵的類型：分類：分類：往復式真空泵，液環(huán)真空泵和噴射真空泵往復式真空泵，液環(huán)真空泵和噴射真空泵真空泵的控制：真空泵的控制：吸入支路控制：吸入支路控制： 要求真空泵有較大的真空度裕度，能量消耗大要求真空泵有較大的真空度裕度，能量消耗大

7、調(diào)節(jié)速度快，所用控制閥口徑小調(diào)節(jié)速度快，所用控制閥口徑小吸入管阻力控制：吸入管阻力控制： 控制閥口徑大，靈敏度低，不常用控制閥口徑大，靈敏度低，不常用調(diào)節(jié)噴射真空泵的蒸汽量調(diào)節(jié)噴射真空泵的蒸汽量 噴射蒸汽壓力與真空度有一一對應關(guān)系，但不成線性關(guān)系噴射蒸汽壓力與真空度有一一對應關(guān)系，但不成線性關(guān)系雙重控制：雙重控制： 4 流體輸送設備控制流體輸送設備控制三、風機的控制三、風機的控制1.1.風機的工作特性：風機的工作特性：風機的分類：風機的分類：按出口壓力分類：送風機（按出口壓力分類：送風機（10MPaQpQQp, ,不開旁路閥不開旁路閥 策略：最大轉(zhuǎn)速和最高溫度下的喘振流量作為固定極限流量策略：

8、最大轉(zhuǎn)速和最高溫度下的喘振流量作為固定極限流量QpQp 與一般旁路控制的區(qū)別：與一般旁路控制的區(qū)別：一般旁路控制一般旁路控制固定極限流量防喘振固定極限流量防喘振控制控制控制出口流量，流量控制出口流量，流量過大開旁路閥過大開旁路閥控制進口流量，流量控制進口流量，流量過小開旁路閥過小開旁路閥旁路閥正常時有一定旁路閥正常時有一定開度開度正常時，旁路閥關(guān)閉正常時，旁路閥關(guān)閉偏差不會長期存在，偏差不會長期存在，無積分飽和無積分飽和正常時偏差長期存在，正常時偏差長期存在，有積分飽和有積分飽和 特點：特點： 結(jié)構(gòu)簡單，投機少，變轉(zhuǎn)速時能耗大結(jié)構(gòu)簡單，投機少，變轉(zhuǎn)速時能耗大常用于轉(zhuǎn)速不變的場合，應用范圍不廣常

9、用于轉(zhuǎn)速不變的場合，應用范圍不廣 4 流體輸送設備控制流體輸送設備控制2.2.可變極限流量防喘振控制可變極限流量防喘振控制 策略：根據(jù)防喘振線方程和壓縮比計算出極限喘振流量策略：根據(jù)防喘振線方程和壓縮比計算出極限喘振流量 進口流量：進口流量： ；重度：；重度： ； 其中其中 , ,因此，因此，當吸入流量小于開旁路閥當吸入流量小于開旁路閥特點：特點： 采用孔板測量入口流量，可不必采用開方器采用孔板測量入口流量，可不必采用開方器 按計算指標計算設定值的單回路控制系統(tǒng)按計算指標計算設定值的單回路控制系統(tǒng) 控制回路中不含計算單元，因此，參數(shù)整定簡單控制回路中不含計算單元，因此，參數(shù)整定簡單 有些場合，

10、計算式可簡化：有些場合，計算式可簡化：a=0a=0， a=1a=1，22111PQabP111ldPQK111PMZR22111ldPPKabPnPMnZR2121()ldnPPaPbK1Q2121()nPaPbK221ldnPPbK2121()ldnPPPbK4 流體輸送設備控制流體輸送設備控制 3 3、測量出口流量的可變極限流量防喘振控制、測量出口流量的可變極限流量防喘振控制 問題的提出：入口流量無法測量（如無正常位置、入口壓力低不允許問題的提出：入口流量無法測量（如無正常位置、入口壓力低不允許大的壓損等）大的壓損等） 采用出口流量的測量實現(xiàn)可變極限流量防喘振控制采用出口流量的測量實現(xiàn)可變

11、極限流量防喘振控制 依據(jù)：出口處測得的重量流量和入口處測得的重量流量是相等的依據(jù)：出口處測得的重量流量和入口處測得的重量流量是相等的 設入口和出口孔板的校正系數(shù)設入口和出口孔板的校正系數(shù)K1K1和和K2K2相等相等 ； ； 可得到：可得到： 特點：特點： 采用孔板測量出口流量，可允許較大的壓力損失采用孔板測量出口流量，可允許較大的壓力損失 可用于高壓縮比的場合可用于高壓縮比的場合 需要考慮出口和入口溫度（重度變化）的影響需要考慮出口和入口溫度（重度變化）的影響 有些場合，計算式可更簡化有些場合，計算式可更簡化111PMZR222P MZR111222GQGQ212212121()lddPnPP

12、PaPPbK122212211()dPnPPaPPbK2121dnPKPbK4 流體輸送設備控制流體輸送設備控制4 4。離心壓縮機串并聯(lián)時的防喘振控制。離心壓縮機串并聯(lián)時的防喘振控制 串聯(lián)運行時的防喘振控制串聯(lián)運行時的防喘振控制 當一臺壓縮機的出口壓力不夠時，采用兩臺或兩臺以當一臺壓縮機的出口壓力不夠時，采用兩臺或兩臺以上的壓縮機串聯(lián)運行各個壓縮機單獨設置各自的旁路閥上的壓縮機串聯(lián)運行各個壓縮機單獨設置各自的旁路閥：如上述各自設置：如上述各自設置設置一個旁路閥，從第二級出口到第一級入口間設置旁設置一個旁路閥，從第二級出口到第一級入口間設置旁路閥采用低選器選擇兩個控制器中的低值信號送旁路閥路閥采

13、用低選器選擇兩個控制器中的低值信號送旁路閥 并聯(lián)運行時的防喘振控制并聯(lián)運行時的防喘振控制當流量不夠時，采用兩臺或兩臺以上的壓縮機并聯(lián)運行當流量不夠時，采用兩臺或兩臺以上的壓縮機并聯(lián)運行 單獨設置各自的旁路閥單獨設置各自的旁路閥 選用低選器，共用一個旁路閥，可實現(xiàn)單臺壓縮機運行選用低選器，共用一個旁路閥，可實現(xiàn)單臺壓縮機運行4 流體輸送設備控制流體輸送設備控制實例實例1 1： 二氧化碳壓縮機的防喘振控制二氧化碳壓縮機的防喘振控制二氧化碳壓縮機用于二氧化碳的壓縮，用氣量用汽輪機轉(zhuǎn)速控制二氧化碳壓縮機用于二氧化碳的壓縮，用氣量用汽輪機轉(zhuǎn)速控制1 1 吸入總管壓力控制：壓力高時放空，（選氣關(guān)閥）吸入總

14、管壓力控制：壓力高時放空，（選氣關(guān)閥）2 2 吸入流量吸入流量FCFC與汽輪機轉(zhuǎn)速與汽輪機轉(zhuǎn)速SCSC的串級控制（工況正常時）的串級控制（工況正常時）3 3 吸入流量吸入流量FCFC吸入壓力吸入壓力PCPC的選擇性控制（壓力低時取代的選擇性控制（壓力低時取代FCFC）4 4 高壓段入口壓力控制：保證高壓段入口壓力恒定高壓段入口壓力控制：保證高壓段入口壓力恒定5 5 高壓段出口壓力高壓段出口壓力PC-4PC-4與流量與流量FC-3FC-3的選擇性控制（出口壓力高時取代的選擇性控制（出口壓力高時取代FC-3FC-3）6 6 低壓段防喘振控制（采用出口流量，低壓段防喘振控制（采用出口流量，a=0a=

15、0）7 7 高壓段防喘振控制（采用入口流量，高壓段防喘振控制（采用入口流量，a=0a=0）4 流體輸送設備控制流體輸送設備控制實例二實例二 催化氣壓縮機的防喘振控制催化氣壓縮機的防喘振控制催化氣壓縮機防喘振控制系統(tǒng)有兩部分組成：催化氣壓縮機防喘振控制系統(tǒng)有兩部分組成：1 1 入口壓力控制系統(tǒng)：入口壓力控制系統(tǒng)： 通過通過P1CP1C控制進入蒸汽透平機的蒸汽，保證入口壓力穩(wěn)定控制進入蒸汽透平機的蒸汽，保證入口壓力穩(wěn)定2 2 入口流量的可變極限流量防喘振控制：入口流量的可變極限流量防喘振控制： 采用上面顯示的公式控制旁路閥采用上面顯示的公式控制旁路閥4 流體輸送設備控制流體輸送設備控制 實例實例3 3 空氣壓縮機的防喘振控制空氣壓縮機的防喘振控制 空氣壓縮機的防喘振控制系統(tǒng)空氣壓縮機的防喘振控制系統(tǒng) 采用采用DCSD