Автоматизация процессов перемещения жидкостей и газов.

Процессы перемещения жидкостей и газов и процессы разделения и очистки неодно- родных систем относят к гидромеханическим процессам.

В химической промышленности для транспортировки жидкостей по трубопроводам наиболее часто применяют:

1. Центробежные насосы.

2. Поршневые насосы.

Для перемещения газов применяют поршневые компрессоры.

Регулирование работы насосов и компрессоров обычно состоит в поддержании их за- данной производительности.

3

4

F 2 F

qua

температура

 

егламента

tion.

Ошибка! Закладка не определена.

Рис. 4.1. Характеристика центробежного насоса

Характеристика центробежного насоса (зависимость между развиваемым напором L и

производительностью F) рис. 4.1.

Кривая 1 характеристика центробежного насоса.

Кривые 2-4 характеристики местных гидравлических сопротивлений нагнетательного трубопровода.

Кривая 2 соответствует наибольшему гидравлическому сопротивлению и наименьшей

производительности насоса

F 1.

Кривая 4 соответствует наименьшему гидравлическому сопротивлению и наибольшей

производительности

F 3.

Таким образом, дросселируя поток можно изменить производительность насоса. Этот метод регулирования производительности насоса не является экономичным вследствие до- полнительных потерь энергии, обуславливаемых гидравлическим сопротивлением дросселя, однако этот метод отличается простотой, поэтому его часто используют.

Чувствительный элемент АСР, например диафрагма, монтируется на нагнетательной линии перед клапаном, что обеспечивает меньшую колебательность процесса регулирования. При увеличении расхода жидкости проходное сечение клапана уменьшается, при этом повы-

шается суммарное гидравлическое сопротивление линии, и расход жидкости уменьшается до заданного значения.

 

Сечение клапана

(дросселя)

 

Расход

 

 

Рис. 4.2. Схема регулирования производительности центробежных насосов.

Дросселировать линию всасывания центробежных насосов не рекомендуется, т. к. это вызывает кавитацию, которая приводит к быстрому разрушению насоса, а также к резкому понижению производительности и напора насоса. Клапан на нагнетательной линии насоса может работать и от регуляторов других величин, что определяется требованиями технологии.

 

 

k 1

Сечение клапана

Количество пара

Число ходов

k 2

k 3

поршня Расход

 

 

 

Количество пара

 

k 2

k 3

Число ходов

поршня Расход

 

 

Рис. 4.3. Схема стабилизации производительности поршневых насосов.

1 – паровая машина; 2 – поршневой насос.

В случае применения объемных поршневых насосов давление, обуславливающее пе- ремещение жидкости, создается при периодическом вытеснении из замкнутого объема воз- вратно-поступательно движущимся поршнем. Производительность поршневого насоса прак- тически постоянна и не зависит от напора. Поршневые насосы приводятся в действие паровы- ми машинами или электродвигателями.

Производительность поршневого насоса с паровым приводом регулируемся изменени- ем подачи пара в цилиндр привода. Для этого на паропроводе устанавливают клапан, при от- крытии проходного сечения которого к приводу насоса будет подаваться различное количест- во пара, определяющее число ходов поршня насоса и тем самым изменяя его производитель-

ность. Управляющее воздействие на клапан подают от регулятора расхода, а чувствительный элемент системы устанавливают на нагнетательной линии насоса. По сравнению с дроссели- рованием это более рациональный метод.

При часто и резко изме- няющемся давлении пара при- меняют каскадную систему ре- гулирования давления пара с коррекцией по расходу нагнетаемого продукта.

Регулирование произво-

дительности поршневых насосов с приводом от электродвигателя осуществляется путем перепуска части жидкости с нагнетатель- ной линии на всасывающую. Та- ким же образом регулируют производительность шестерен- чатых и лопастных насосов.

Производительность цен- тробежных компрессоров (газо- дувок) стабилизируется систе- мами с клапаном, установлен- ном на всасывающей линии.

Такие компрессоры неус- тойчиво работают в области помпажа, характеризующийся

 

Рис. 4.4. Каскадная система регулирования производи- тельности поршневых насосов.

1 – паровая машина; 2 – поршневой насос.

Рис. 4.5. Схема регулирования производительности порш- невого насоса с электроприводом.

наличием больших давлений и

малых расходов: при работе в этой области уменьшение по-

Рис. 4.6. Схема регулирования производительности цен- тробежного компрессора (газодувки) с противопомпажной защитой.

требления газа приводит к кратковременному изменению потока направления газа. При этом возникают большие колебания давления газа, которые могут вызвать поломку компрессора. Однако коэффициент полезного действия компрессора имеет наибольше значение вблизи об- ласти помпажа.

Число ходов поршня Дросселирование потока Байпасирование

 

 

Производительность (расход)

 

Рис. 4.7. Структурная схема производительности работы поршневых компрессоров.

 

Для обеспечения работы компрессора в этих условиях необходимо иметь противопом- пажную автоматическую защиту.

В качестве такой защиты может использоваться система сброса части сжатого газа в ресивер при уменьшении его расхода в линию к потребителю. При приближении к области помпажа регулятор расхода откроет клапан, установленный на линии к ресиверу. Это обусло- вит увеличение производительности компрессора, снижение давления в нагнетательной линии и повышение давления во всасывающей линии, что предотвратит помпаж компрессора.

Регулирование производительности поршневых компрессоров, развивающих боль- шие давления, обычно осуществляется методом перепуска части газа с нагнетательной линии во всасывающую по байпасному трубопроводу.

Работа такой системы регулирования в значительной степени облегчается меньшей пульсацией давления вследствие сжимаемости газов.