第四部分 流体输送设备控制

1、4 流体输送设备控制流体输送设备控制流体输送设备：输送流体或提高流体压力的机械设备流体输送设备：输送流体或提高流体压力的机械设备泵（液体）；风机和压缩机（输送气体、提高压力泵（液体）；风机和压缩机（输送气体、提高压力) ) 流体输送控制系统的控制目标是保持被控流量保持恒定流体输送控制系统的控制目标是保持被控流量保持恒定（定值控制）或跟随另一个流体流量变化（比值控制）（定值控制）或跟随另一个流体流量变化（比值控制）4 流体输送设备控制流体输送设备控制2222cot(1)TuHQgF2212Hk nk Q 第一节第一节 泵和压缩机的基本控制泵和压缩机的基本控制1.1.离心泵的控制离心泵的控制离心泵

2、工作特性：离心泵工作特性：离心泵靠一个或几个叶轮旋转产生的离心力来输送液体，液体在离心离心泵靠一个或几个叶轮旋转产生的离心力来输送液体，液体在离心力力的作用下获得动能，转化为静压能部分动能则转化为热能而损失力力的作用下获得动能，转化为静压能部分动能则转化为热能而损失理想离心泵特性：理想离心泵特性： 实际离心泵特性实际离心泵特性：管路特性：表示管路中流体流量和阻力间的关系管路特性：表示管路中流体流量和阻力间的关系它由升扬高度它由升扬高度h1h1、静压差、静压差h hp p、摩擦损耗、摩擦损耗h hf f和控制阀压降和控制阀压降h hv v组成组成离心泵的工作点：离心泵特性与管路特性的交点。图中的

3、黑点离心泵的工作点：离心泵特性与管路特性的交点。图中的黑点与泵转速、管路阻力及分布、控制阀开度等有关与泵转速、管路阻力及分布、控制阀开度等有关4 流体输送设备控制流体输送设备控制改变控制阀开度：直接节流改变控制阀开度：直接节流控制原理：改变控制原理：改变hvhv从而改变工作点，关小控制阀，从而改变工作点，关小控制阀，hvhv增加，流量下增加，流量下降，压头上升降，压头上升特点：特点：控制阀安装在泵出口，可防止气缚和气蚀控制阀安装在泵出口，可防止气缚和气蚀节流装置安装在阀上游，有利于提高测量精度节流装置安装在阀上游，有利于提高测量精度实施简单，但控制阀两端压降变化实施简单，但控制阀两端压降变化调

4、节泵的转速：采用变频调速，从而改变工作点调节泵的转速：采用变频调速，从而改变工作点 无节流控制阀，因此节能，但费用较大无节流控制阀，因此节能，但费用较大旁路控制：旁路控制：工作点未变，改变旁路流量来控制实际排出流量工作点未变，改变旁路流量来控制实际排出流量控制阀口径小，但机械总效率低控制阀口径小，但机械总效率低 流量测量困难时，可改用压力流量测量困难时，可改用压力控制，但应保证泵出口阻力基本不变控制，但应保证泵出口阻力基本不变也用于分支路的流量控制也用于分支路的流量控制第一节第一节 泵和压缩机的基本控制泵和压缩机的基本控制4 流体输送设备控制流体输送设备控制 二、容积式泵的控制二、容积式泵的控

5、制2 2。容积式泵的工作特性：。容积式泵的工作特性：容积泵分类：容积泵分类： 往复泵：活塞式往复泵，柱塞式往复泵等往复泵：活塞式往复泵，柱塞式往复泵等 直接位移旋转式容积泵：齿轮泵，螺杆泵，转子泵等直接位移旋转式容积泵：齿轮泵，螺杆泵，转子泵等特性：泵的排出量是脉冲式的，与管路系统无关特性：泵的排出量是脉冲式的，与管路系统无关 往复泵特性：与转速、冲程大小及活塞截面积等有关往复泵特性：与转速、冲程大小及活塞截面积等有关 旋转泵特性：与转速及空腔大小等有关旋转泵特性：与转速及空腔大小等有关容积式泵的控制：不能单独用泵出口的节流控制容积式泵的控制：不能单独用泵出口的节流控制调节原动机转速或往复泵冲

6、程：调节原动机转速或往复泵冲程：旁路控制：与离心泵旁路控制相同旁路控制：与离心泵旁路控制相同旁路控制压力：出口节流控制流量，系统有关联旁路控制压力：出口节流控制流量，系统有关联采用双阀（一气开一气关）或三通控制阀，既旁路又节流采用双阀（一气开一气关）或三通控制阀，既旁路又节流 4 流体输送设备控制流体输送设备控制 附：真空泵的控制附：真空泵的控制真空泵的类型：真空泵的类型：分类：分类：往复式真空泵，液环真空泵和喷射真空泵往复式真空泵，液环真空泵和喷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： 要求真空泵有较大的真空度裕度，能量消耗大要求真空泵有较大的真空度裕度，能量消耗大

7、调节速度快，所用控制阀口径小调节速度快，所用控制阀口径小吸入管阻力控制：吸入管阻力控制： 控制阀口径大，灵敏度低，不常用控制阀口径大，灵敏度低，不常用调节喷射真空泵的蒸汽量调节喷射真空泵的蒸汽量 喷射蒸汽压力与真空度有一一对应关系，但不成线性关系喷射蒸汽压力与真空度有一一对应关系，但不成线性关系双重控制：双重控制： 4 流体输送设备控制流体输送设备控制三、风机的控制三、风机的控制1.1.风机的工作特性：风机的工作特性：风机的分类：风机的分类：按出口压力分类：送风机（按出口压力分类：送风机（10MPaQpQQp, ,不开旁路阀不开旁路阀 策略：最大转速和最高温度下的喘振流量作为固定极限流量策略：

8、最大转速和最高温度下的喘振流量作为固定极限流量QpQp 与一般旁路控制的区别：与一般旁路控制的区别：一般旁路控制一般旁路控制固定极限流量防喘振固定极限流量防喘振控制控制控制出口流量，流量控制出口流量，流量过大开旁路阀过大开旁路阀控制进口流量，流量控制进口流量，流量过小开旁路阀过小开旁路阀旁路阀正常时有一定旁路阀正常时有一定开度开度正常时，旁路阀关闭正常时，旁路阀关闭偏差不会长期存在，偏差不会长期存在，无积分饱和无积分饱和正常时偏差长期存在，正常时偏差长期存在，有积分饱和有积分饱和 特点：特点： 结构简单，投机少，变转速时能耗大结构简单，投机少，变转速时能耗大常用于转速不变的场合，应用范围不广常

9、用于转速不变的场合，应用范围不广 4 流体输送设备控制流体输送设备控制2.2.可变极限流量防喘振控制可变极限流量防喘振控制 策略：根据防喘振线方程和压缩比计算出极限喘振流量策略：根据防喘振线方程和压缩比计算出极限喘振流量 进口流量：进口流量： ；重度：；重度： ； 其中其中 , ,因此，因此，当吸入流量小于开旁路阀当吸入流量小于开旁路阀特点：特点： 采用孔板测量入口流量，可不必采用开方器采用孔板测量入口流量，可不必采用开方器 按计算指标计算设定值的单回路控制系统按计算指标计算设定值的单回路控制系统 控制回路中不含计算单元，因此，参数整定简单控制回路中不含计算单元，因此，参数整定简单 有些场合，

10、计算式可简化：有些场合，计算式可简化：a=0a=0， a=1a=1，22111PQabP111ldPQK111PMZR22111ldPPKabPnPMnZR2121()ldnPPaPbK1Q2121()nPaPbK221ldnPPbK2121()ldnPPPbK4 流体输送设备控制流体输送设备控制 3 3、测量出口流量的可变极限流量防喘振控制、测量出口流量的可变极限流量防喘振控制 问题的提出：入口流量无法测量（如无正常位置、入口压力低不允许问题的提出：入口流量无法测量（如无正常位置、入口压力低不允许大的压损等）大的压损等） 采用出口流量的测量实现可变极限流量防喘振控制采用出口流量的测量实现可变

11、极限流量防喘振控制 依据：出口处测得的重量流量和入口处测得的重量流量是相等的依据：出口处测得的重量流量和入口处测得的重量流量是相等的 设入口和出口孔板的校正系数设入口和出口孔板的校正系数K1K1和和K2K2相等相等 ； ； 可得到：可得到： 特点：特点： 采用孔板测量出口流量，可允许较大的压力损失采用孔板测量出口流量，可允许较大的压力损失 可用于高压缩比的场合可用于高压缩比的场合 需要考虑出口和入口温度（重度变化）的影响需要考虑出口和入口温度（重度变化）的影响 有些场合，计算式可更简化有些场合，计算式可更简化111PMZR222P MZR111222GQGQ212212121()lddPnPP

12、PaPPbK122212211()dPnPPaPPbK2121dnPKPbK4 流体输送设备控制流体输送设备控制4 4。离心压缩机串并联时的防喘振控制。离心压缩机串并联时的防喘振控制 串联运行时的防喘振控制串联运行时的防喘振控制 当一台压缩机的出口压力不够时，采用两台或两台以当一台压缩机的出口压力不够时，采用两台或两台以上的压缩机串联运行各个压缩机单独设置各自的旁路阀上的压缩机串联运行各个压缩机单独设置各自的旁路阀：如上述各自设置：如上述各自设置设置一个旁路阀，从第二级出口到第一级入口间设置旁设置一个旁路阀，从第二级出口到第一级入口间设置旁路阀采用低选器选择两个控制器中的低值信号送旁路阀路阀采

13、用低选器选择两个控制器中的低值信号送旁路阀 并联运行时的防喘振控制并联运行时的防喘振控制当流量不够时，采用两台或两台以上的压缩机并联运行当流量不够时，采用两台或两台以上的压缩机并联运行 单独设置各自的旁路阀单独设置各自的旁路阀 选用低选器，共用一个旁路阀，可实现单台压缩机运行选用低选器，共用一个旁路阀，可实现单台压缩机运行4 流体输送设备控制流体输送设备控制实例实例1 1： 二氧化碳压缩机的防喘振控制二氧化碳压缩机的防喘振控制二氧化碳压缩机用于二氧化碳的压缩，用气量用汽轮机转速控制二氧化碳压缩机用于二氧化碳的压缩，用气量用汽轮机转速控制1 1 吸入总管压力控制：压力高时放空，（选气关阀）吸入总

14、管压力控制：压力高时放空，（选气关阀）2 2 吸入流量吸入流量FCFC与汽轮机转速与汽轮机转速SCSC的串级控制（工况正常时）的串级控制（工况正常时）3 3 吸入流量吸入流量FCFC吸入压力吸入压力PCPC的选择性控制（压力低时取代的选择性控制（压力低时取代FCFC）4 4 高压段入口压力控制：保证高压段入口压力恒定高压段入口压力控制：保证高压段入口压力恒定5 5 高压段出口压力高压段出口压力PC-4PC-4与流量与流量FC-3FC-3的选择性控制（出口压力高时取代的选择性控制（出口压力高时取代FC-3FC-3）6 6 低压段防喘振控制（采用出口流量，低压段防喘振控制（采用出口流量，a=0a=

15、0）7 7 高压段防喘振控制（采用入口流量，高压段防喘振控制（采用入口流量，a=0a=0）4 流体输送设备控制流体输送设备控制实例二实例二 催化气压缩机的防喘振控制催化气压缩机的防喘振控制催化气压缩机防喘振控制系统有两部分组成：催化气压缩机防喘振控制系统有两部分组成：1 1 入口压力控制系统：入口压力控制系统： 通过通过P1CP1C控制进入蒸汽透平机的蒸汽，保证入口压力稳定控制进入蒸汽透平机的蒸汽，保证入口压力稳定2 2 入口流量的可变极限流量防喘振控制：入口流量的可变极限流量防喘振控制： 采用上面显示的公式控制旁路阀采用上面显示的公式控制旁路阀4 流体输送设备控制流体输送设备控制 实例实例3 3 空气压缩机的防喘振控制空气压缩机的防喘振控制 空气压缩机的防喘振控制系统空气压缩机的防喘振控制系统 采用采用DCSD