第四部分流體輸送設(shè)備控制

1、4 流體輸送設(shè)備控制流體輸送設(shè)備控制流體輸送設(shè)備：輸送流體或提高流體壓力的機(jī)械設(shè)備流體輸送設(shè)備：輸送流體或提高流體壓力的機(jī)械設(shè)備泵（液體）；風(fēng)機(jī)和壓縮機(jī)（輸送氣體、提高壓力泵（液體）；風(fēng)機(jī)和壓縮機(jī)（輸送氣體、提高壓力) ) 流體輸送控制系統(tǒng)的控制目標(biāo)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(biāo)是保持被控流量保持恒定（定值控制）或跟隨另一個(gè)流體流量變化（比值控制）（定值控制）或跟隨另一個(gè)流體流量變化（比值控制）4 流體輸送設(shè)備控制流體輸送設(shè)備控制2222cot(1)TuHQgF2212Hk nk Q 第一節(jié)第一節(jié) 泵和壓縮機(jī)的基本控制泵和壓縮機(jī)的基本控制離心泵的控制離心泵的控制離心泵工作特性

2、：離心泵工作特性：離心泵靠一個(gè)或幾個(gè)葉輪旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的離心力來(lái)輸送液體，液體在離心離心泵靠一個(gè)或幾個(gè)葉輪旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的離心力來(lái)輸送液體，液體在離心力力的作用下獲得動(dòng)能，轉(zhuǎn)化為靜壓能部分動(dòng)能則轉(zhuǎn)化為熱能而損失力力的作用下獲得動(dòng)能，轉(zhuǎn)化為靜壓能部分動(dòng)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(shí)際離心泵特性實(shí)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(yáng)高度它由升揚(yáng)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(diǎn)：離心泵特性與管路特性的交點(diǎn)。圖中的黑點(diǎn)離心

3、泵的工作點(diǎn)：離心泵特性與管路特性的交點(diǎn)。圖中的黑點(diǎn)與泵轉(zhuǎn)速、管路阻力及分布、控制閥開(kāi)度等有關(guān)與泵轉(zhuǎn)速、管路阻力及分布、控制閥開(kāi)度等有關(guān)4 流體輸送設(shè)備控制流體輸送設(shè)備控制改變控制閥開(kāi)度：直接節(jié)流改變控制閥開(kāi)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(diǎn)，關(guān)小控制閥，從而改變工作點(diǎn)，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(diǎn)：特點(diǎn)：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(cè)量精度節(jié)流裝置安裝在閥上游，有利于提高測(cè)量精度實(shí)施簡(jiǎn)單，但控制閥兩端壓降變化實(shí)施簡(jiǎn)單，但控制閥兩端壓降變化調(diào)節(jié)泵的轉(zhuǎn)

4、速：采用變頻調(diào)速，從而改變工作點(diǎn)調(diào)節(jié)泵的轉(zhuǎn)速：采用變頻調(diào)速，從而改變工作點(diǎn) 無(wú)節(jié)流控制閥，因此節(jié)能，但費(fèi)用較大無(wú)節(jié)流控制閥，因此節(jié)能，但費(fèi)用較大旁路控制：旁路控制：工作點(diǎn)未變，改變旁路流量來(lái)控制實(shí)際排出流量工作點(diǎn)未變，改變旁路流量來(lái)控制實(shí)際排出流量控制閥口徑小，但機(jī)械總效率低控制閥口徑小，但機(jī)械總效率低 流量測(cè)量困難時(shí)，可改用壓力流量測(cè)量困難時(shí)，可改用壓力控制，但應(yīng)保證泵出口阻力基本不變控制，但應(yīng)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(jī)的基本控制泵和壓縮機(jī)的基本控制4 流體輸送設(shè)備控制流體輸送設(shè)備控制 二、容積式泵的控制二、容積式泵的控制2 2

5、。容積式泵的工作特性：。容積式泵的工作特性：容積泵分類(lèi)：容積泵分類(lèi)： 往復(fù)泵：活塞式往復(fù)泵，柱塞式往復(fù)泵等往復(fù)泵：活塞式往復(fù)泵，柱塞式往復(fù)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(wú)關(guān)特性：泵的排出量是脈沖式的，與管路系統(tǒng)無(wú)關(guān) 往復(fù)泵特性：與轉(zhuǎn)速、沖程大小及活塞截面積等有關(guān)往復(fù)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(dú)用泵出口的節(jié)流控制容積式泵的控制：不能單獨(dú)用泵出口的節(jié)流控制調(diào)節(jié)原動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速或往復(fù)泵沖程：調(diào)節(jié)

6、原動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速或往復(fù)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(kāi)一氣關(guān)）或三通控制閥，既旁路又節(jié)流采用雙閥（一氣開(kāi)一氣關(guān)）或三通控制閥，既旁路又節(jié)流 4 流體輸送設(shè)備控制流體輸送設(shè)備控制 附：真空泵的控制附：真空泵的控制真空泵的類(lèi)型：真空泵的類(lèi)型：分類(lèi)：分類(lèi)：往復(fù)式真空泵，液環(huán)真空泵和噴射真空泵往復(fù)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 調(diào)節(jié)速度

7、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(duì)應(yīng)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(duì)應(yīng)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(shè)備控制流體輸送設(shè)備控制三、風(fēng)機(jī)的控制三、風(fēng)機(jī)的控制1.1.風(fēng)機(jī)的工作特性：風(fēng)機(jī)的工作特性：風(fēng)機(jī)的分類(lèi)：風(fēng)機(jī)的分類(lèi)：按出口壓力分類(lèi)：送風(fēng)機(jī)（按出口壓力分類(lèi)：送風(fēng)機(jī)（10MPaQp,QQp,不開(kāi)旁路閥不開(kāi)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：最大轉(zhuǎn)速和

8、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(guò)大開(kāi)旁路閥過(guò)大開(kāi)旁路閥控制進(jìn)口流量，流量控制進(jìn)口流量，流量過(guò)小開(kāi)旁路閥過(guò)小開(kāi)旁路閥旁路閥正常時(shí)有一定旁路閥正常時(shí)有一定開(kāi)度開(kāi)度正常時(shí)，旁路閥關(guān)閉正常時(shí)，旁路閥關(guān)閉偏差不會(huì)長(zhǎng)期存在，偏差不會(huì)長(zhǎng)期存在，無(wú)積分飽和無(wú)積分飽和正常時(shí)偏差長(zhǎng)期存在，正常時(shí)偏差長(zhǎng)期存在，有積分飽和有積分飽和 特點(diǎn)：特點(diǎn)： 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，投機(jī)少，變轉(zhuǎn)速時(shí)能耗大結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，投機(jī)少，變轉(zhuǎn)速時(shí)能耗大常用于轉(zhuǎn)速不變的場(chǎng)合，應(yīng)用范圍不廣常用于轉(zhuǎn)速不

9、變的場(chǎng)合，應(yīng)用范圍不廣 4 流體輸送設(shè)備控制流體輸送設(shè)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(jì)算出極限喘振流量策略：根據(jù)防喘振線方程和壓縮比計(jì)算出極限喘振流量 進(jìn)口流量：進(jìn)口流量： ；重度：；重度： ； 其中其中 , ,因此，因此，當(dāng)吸入流量小于開(kāi)旁路閥當(dāng)吸入流量小于開(kāi)旁路閥特點(diǎn)：特點(diǎn)： 采用孔板測(cè)量入口流量，可不必采用開(kāi)方器采用孔板測(cè)量入口流量，可不必采用開(kāi)方器 按計(jì)算指標(biāo)計(jì)算設(shè)定值的單回路控制系統(tǒng)按計(jì)算指標(biāo)計(jì)算設(shè)定值的單回路控制系統(tǒng) 控制回路中不含計(jì)算單元，因此，參數(shù)整定簡(jiǎn)單控制回路中不含計(jì)算單元，因此，參數(shù)整定簡(jiǎn)單 有些場(chǎng)合，計(jì)算式可簡(jiǎn)

10、化：有些場(chǎng)合，計(jì)算式可簡(jiǎn)化：a=0a=0， a=1a=1，22111PQabP111ldPQK111PMZR22111ldPPKabPnPMnZR2121()ldnPPaPbK1Q2121()nPaPbK221ldnPPbK2121()ldnPPPbK4 流體輸送設(shè)備控制流體輸送設(shè)備控制 3 3、測(cè)量出口流量的可變極限流量防喘振控制、測(cè)量出口流量的可變極限流量防喘振控制 問(wèn)題的提出：入口流量無(wú)法測(cè)量（如無(wú)正常位置、入口壓力低不允許問(wèn)題的提出：入口流量無(wú)法測(cè)量（如無(wú)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(cè)量實(shí)現(xiàn)可變極限流量防喘振控制采用出口流量的測(cè)量實(shí)現(xiàn)可變極限流量防

11、喘振控制 依據(jù)：出口處測(cè)得的重量流量和入口處測(cè)得的重量流量是相等的依據(jù)：出口處測(cè)得的重量流量和入口處測(cè)得的重量流量是相等的 設(shè)入口和出口孔板的校正系數(shù)設(shè)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(diǎn)：特點(diǎn)： 采用孔板測(cè)量出口流量，可允許較大的壓力損失采用孔板測(cè)量出口流量，可允許較大的壓力損失 可用于高壓縮比的場(chǎng)合可用于高壓縮比的場(chǎng)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(chǎng)合，計(jì)算式可更簡(jiǎn)化有些場(chǎng)合，計(jì)算式可更簡(jiǎn)化111PMZR222P MZR111222GQGQ212212121()lddPnPPPaPPb

12、K122212211()dPnPPaPPbK2121dnPKPbK4 流體輸送設(shè)備控制流體輸送設(shè)備控制4 4。離心壓縮機(jī)串并聯(lián)時(shí)的防喘振控制。離心壓縮機(jī)串并聯(lián)時(shí)的防喘振控制 串聯(lián)運(yùn)行時(shí)的防喘振控制串聯(lián)運(yùn)行時(shí)的防喘振控制 當(dāng)一臺(tái)壓縮機(jī)的出口壓力不夠時(shí)，采用兩臺(tái)或兩臺(tái)以當(dāng)一臺(tái)壓縮機(jī)的出口壓力不夠時(shí)，采用兩臺(tái)或兩臺(tái)以上的壓縮機(jī)串聯(lián)運(yùn)行各個(gè)壓縮機(jī)單獨(dú)設(shè)置各自的旁路閥上的壓縮機(jī)串聯(lián)運(yùn)行各個(gè)壓縮機(jī)單獨(dú)設(shè)置各自的旁路閥：如上述各自設(shè)置：如上述各自設(shè)置設(shè)置一個(gè)旁路閥，從第二級(jí)出口到第一級(jí)入口間設(shè)置旁設(shè)置一個(gè)旁路閥，從第二級(jí)出口到第一級(jí)入口間設(shè)置旁路閥采用低選器選擇兩個(gè)控制器中的低值信號(hào)送旁路閥路閥采用低選器選

13、擇兩個(gè)控制器中的低值信號(hào)送旁路閥 并聯(lián)運(yùn)行時(shí)的防喘振控制并聯(lián)運(yùn)行時(shí)的防喘振控制當(dāng)流量不夠時(shí)，采用兩臺(tái)或兩臺(tái)以上的壓縮機(jī)并聯(lián)運(yùn)行當(dāng)流量不夠時(shí)，采用兩臺(tái)或兩臺(tái)以上的壓縮機(jī)并聯(lián)運(yùn)行 單獨(dú)設(shè)置各自的旁路閥單獨(dú)設(shè)置各自的旁路閥 選用低選器，共用一個(gè)旁路閥，可實(shí)現(xiàn)單臺(tái)壓縮機(jī)運(yùn)行選用低選器，共用一個(gè)旁路閥，可實(shí)現(xiàn)單臺(tái)壓縮機(jī)運(yùn)行4 流體輸送設(shè)備控制流體輸送設(shè)備控制實(shí)例實(shí)例1 1： 二氧化碳?jí)嚎s機(jī)的防喘振控制二氧化碳?jí)嚎s機(jī)的防喘振控制二氧化碳?jí)嚎s機(jī)用于二氧化碳的壓縮，用氣量用汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速控制二氧化碳?jí)嚎s機(jī)用于二氧化碳的壓縮，用氣量用汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速控制1 1 吸入總管壓力控制：壓力高時(shí)放空，（選氣關(guān)閥）吸入總管壓力控制

14、：壓力高時(shí)放空，（選氣關(guān)閥）2 2 吸入流量吸入流量FCFC與汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速與汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速SCSC的串級(jí)控制（工況正常時(shí)）的串級(jí)控制（工況正常時(shí)）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(shí)取代的選擇性控制（壓力低時(shí)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(shí)取代的選擇性控制（出口壓力高時(shí)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=0）7 7

15、 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(shè)備控制流體輸送設(shè)備控制實(shí)例二實(shí)例二 催化氣壓縮機(jī)的防喘振控制催化氣壓縮機(jī)的防喘振控制催化氣壓縮機(jī)防喘振控制系統(tǒng)有兩部分組成：催化氣壓縮機(jī)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(guò)通過(guò)P1CP1C控制進(jìn)入蒸汽透平機(jī)的蒸汽，保證入口壓力穩(wěn)定控制進(jìn)入蒸汽透平機(jī)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(shè)備控制流體輸送設(shè)備控制 實(shí)例實(shí)例3 3 空氣壓縮機(jī)的防喘振控制空氣壓縮機(jī)的防喘振控制 空氣壓縮機(jī)的防喘振控制系統(tǒng)空氣壓縮機(jī)的防喘振控制系統(tǒng) 采用采用DCSDC