离心泵及液位(完整版)实用资料.doc
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1、离心泵及液位(完整版)实用资料(可以直接使用,可编辑 完整版实用资料,欢迎下载) 第三章 离心泵及液位一、工艺说明1工作原理 离心泵一般由电动机带动。启动前须在离心泵的壳体内充满被输送的液体。当电机通过联轴结带动叶轮高速旋转时,液体受到叶片的推力同时旋转,由于离心力的作用,液体从叶轮中心被甩向叶轮外沿,以高速流入泵壳,当液体到达蜗形通道后,由于截面积逐渐扩大,大部分动能变成静压能,于是液体以较高的压力送至所需的地方。当叶轮中心的流体被甩出后,泵壳吸入口形成了一定的真空,在压差的作用下,液体经吸入管吸入泵壳内,填补了被排出液体的位置。2“气缚”现象 离心泵若在启动前未充满液体,则离心泵壳内极易存
2、在空气,由于空气密度很小,所产生的离心力就很小。此时在吸入口处形成的真空不足以将液体吸入离心泵内,因而不能输送液体,这种现象为“气缚”。所以离心泵在开动前必须首先将被输送的液体充满泵体,并进行高点排气。3“汽蚀”现象 通常,离心泵叶轮入口处是压力最低的部位,如果这个部位液体的压力等于或低于在该温度下液体的饱和蒸汽压力,就会有蒸汽及溶解在液体中的气体从液体中大量逸出,形成许多蒸汽和气体混合物的汽泡。这些小汽泡随着液体流入高压区后,汽泡破裂重新凝结。在凝结过程中,质点加速运动相互撞击,产生很高的局部压力。在压力很大、频率很高的连续打击下,离心泵体金属表面逐渐因疲劳而损坏,寿命大为缩短。离心泵的安装
3、位置不当、流量调节不当或入口管路阻力太大时都会造成“汽蚀”。4离心泵的特性曲线 离心泵的流量(F)、扬程(H)、功率(N)和效率(h)是其重要的性能参数。这些性能参数之间存在一定的关系,可以通过实验测定。通过实验测定所绘制的曲线,称为离心泵的特性曲线。常用的离心泵特性曲线有如下三种。 H-F曲线,表示离心泵流量F和扬程H的关系。离心泵的扬程在较大流量范围内是随流量增大而减小。不同型号的离心泵,HF曲线有所不同。相同型号的离心泵,特性曲线也不一定完全一样。 N-F曲线,表示离心泵流量F和功率N的关系,N随F的增大而增大。显然,当流量为零时,离心泵消耗的功率最小。因此,启动离心泵时,为了减少电机启
4、动电流,应将离心泵出口阀门关闭。 h-F曲线,表示离心泵流量F和效率h的关系。此曲线的最高点是离心泵的设计点,离心泵在该点对应的流量及压头下工作,其效率最高。5离心泵的操作要点 离心泵的操作包括充液、启动、运转、调节及停车等过程。离心泵在启动前必须使泵内充满液体,通过高点排气保证泵体和吸入管内没有气体积存。启动时应先关闭出口阀门,防止电机超负荷。停泵时亦应先关闭出口阀门,以防出口管内的流体倒流使叶轮受损。长期停泵,应放出泵内的液体,以免锈蚀和冻裂。6工艺流程说明如流程图3-1所示,离心泵系统由一个贮水槽、一台主离心泵 、一台备用离心泵、管线、调节器及阀门等组成。上游水源经管线由调节阀V1控制进
5、入贮水槽。上游水流量通过孔板流量计FI检测。水槽液由调节器LIC控制,LIC的输出信号连接至V1。离心泵的入口管线连接至水槽下部。管线上设有手操阀V2及旁路备用手操阀V2B、离心泵入口压力表PI1。离心泵设有高点排气阀V5、低点排液阀V7及高低点连通管线上的连通阀V6。主离心泵电机开关是PK1,备用离心泵电机开关是PK2。离心泵电机功率N、总扬程H及效率M分别有数字显示。离心泵出口管线设有出口压力表PI2、止逆阀、出口阀V3、出口流量检测仪表、出口流量调节器FIC及调节阀V4。 图3-1 离心泵单元流程图画面图3-1离心泵电机上方的小流程图表示了主离心泵和备用离心泵的安装方式。为了节省画面,本
6、仿真软件设定:当事故状态开启备用泵PK2时,相关的所有仪表阀门默认为属于备用泵。7控制组画面控制组画面(详见图3-2)集中了离心泵系统相关的调节器、指示仪表、手操器及开关。可以在本画面中完成所有操作。图3-1及图3-2中的控制、指示仪表及阀门说明如下。 图3-2 控制组画面(1)指示仪表 PI1 离心泵入口压力 MPa PI2 离心泵出口压力 MPa FI低位贮水槽入口流量 kg/s H 离心泵扬程 m N 离心泵电机功率 kW M 离心泵效率 %(2)调节器及调节阀 LIC 低位贮水槽液位调节器 % FIC 离心泵出口流量调节器 kg/h V1 低位贮水槽入口调节阀 V4 离心泵出口流量调节
7、阀(3)手操器 V2 离心泵入口阀 V2B 离心泵入口旁路备用阀 V3 离心泵出口阀(3)开关及快开阀门 V5 离心泵高点排气阀 V6 排气排液连通阀 V7 离心泵排液阀 PK1 离心泵电机开关 PK2 离心泵备用电机开关8报警限说明 FIC 离心泵出口流量低限报警 80 % (H) LIC 低位贮水槽液位低限报警 20 % (L) PI1 离心泵入口压力低限报警 0.1 MPa (L) 二、离心泵冷态开车 检查各开关、手动阀门是否处于关闭状态。 将液位调节器LIC置手动,调节器输出为零。 将液位调节器FIC置手动,调节器输出为零。 进行离心泵充水和排气操作。开离心泵入口阀V2,开离心泵排气阀
8、V5,直至排气口出现蓝色点,表示排气完成,关阀门V5。 为了防止离心泵开动后贮水槽液位下降至零,手动操作LIC的输出使液位上升到50%时投自动。或先将LIC投自动,待离心泵启动后再将LIC给定值提升至50%。 在泵出口阀V3关闭的前提下,开离心泵电机开关PK1,低负荷起动电动机。 开离心泵出口阀V3,由于FIC的输出为零,离心泵输出流量为零。 手动调整FIC的输出,使流量逐渐上升至6 kg/s且稳定不变时投自动。 当贮水槽入口流量FI与离心泵出口流量FIC达到动态平衡时,离心泵开车达到正常工况。此时各检测点指示值如下: FIC 6.0 kg/s FI 6.0 kg/s PI1 0.15 MPa
9、 PI2 0.44 MPa LIC 50.0 % H 29.4 m M 62.6 % N 2.76 kW三、离心泵停车操作 首先关闭离心泵出口阀V3。 将LIC置手动,将输出逐步降为零。 关PK1(停电机)。 关离心泵进口阀V2。 开离心泵低点排液阀V7及高点排气阀V5,直到蓝色点消失,说明泵体中的水排干。最 后关V7。四、测取离心泵特性曲线 离心泵开车达到正常工况后,FIC处于自动状态。首先将FIC的给定值逐步提高到9 kg/s。当贮水槽入口流量FI与离心泵出口流量FIC达到动态平衡时, 记录此时的流量(F)、扬程(H)、功率(N)和效率(M)。 然后按照每次1 kg/s(或0.5 kg/s
10、)的流量降低FIC的给定值。每降低一次,等待系统动态平衡后记录一次数据,直到FIC的给定值降为零。 将记录的数据描绘出H-F、N-F和h-F三条曲线。完成后与“G2” 画面(详见图3-3)的标准曲线对照,应当完全一致。 图3-3 离心泵特性曲线画面五、事故设置及排除1离心泵入口阀门堵塞 (F2) 事故现象:离心泵输送流量降为零。离心泵功率降低。流量超下限报警。 排除方法:首先关闭出口阀V3,再开旁路备用阀V2B,最后开V3阀恢复正常运转。 合格标准:根据事故现象能迅速作出合理判断。能及时关泵并打开阀门V2B,没有出 现贮水槽液位超上限报警,并且操作步骤的顺序正确为合格。2电机故障 (F3) 事
11、故现象:电机突然停转。离心泵流量、功率、扬程和出口压力均降为零。贮 水槽液位上升。 排除方法:立即启动备用泵。步骤是首先关闭离心泵出口阀V3,再开备用电机开关 PK2,最后开泵出口阀V3。 合格标准:判断准确。开备用泵的操作步骤正确,没有出现贮水槽液位超上限 报警,为合格。3离心泵“气缚”故障 (F4) 事故现象:离心泵几乎送不出流量,检测数据波动,流量下限报警。 排除方法:及时关闭出口阀V3。关电机开关PK1。打开高点排气阀V5,直至蓝色点出现后, 关阀门V5。然后按开车规程开车。 合格标准:根据事故现象能迅速作出合理判断。能及时停泵,打开阀门V5排气,并使离 心泵恢复正常运转为合格。4离心
12、泵叶轮松脱 (F5) 事故现象:离心泵流量、扬程和出口压力降为零,功率下降,贮水槽液位上升。 排除方法:与电机故障相同,启动备用泵。 合格标准:判断正确。合格标准与电机故障相同。5FIC流量调节器故障 (F6) 事故现象:FIC输出值大范围波动,导致各检测量波动。 排除方法:迅速将FIC调节器切换为手动,通过手动调整使过程恢复正常。 合格标准:判断正确。手动调整平稳,并且较快达到正常工况。 六、开车评分信息 本软件设有三种开车评分信息画面。1. 简要评分牌能随时按键盘的F1键调出。本评分牌显示当前的开车步骤成绩、开车安全成绩、正常工况质量(设计值)和开车总平均成绩。为了有充分的时间了解成绩评定
13、结果,仿真程序处于冻结状态。按键盘的任意键返回。2. 开车评分记录 图3-4 开车评分记录画面 能随时按键盘的Alt+F键调出。本画面记录了开车步骤的分项得分、工况评分 的细节、总报警次数及报警扣分信息。显示本画面时,软件处于冻结状态。按键盘的任意键返回。详见图3-4。3 趋势画面 本软件的趋势画面记录了重要变量的历史曲线,可以与评分记录画面配合对开车全过程进行评价。七、开车评分标准1开车步骤评分要点 各阀门关闭,调节器LIC置手动 11分 各阀门关闭,调节器FIC置手动 11分 开入口阀V2,关出口阀V3,用V5完成高点排气 35分 开泵电机开关PK1 15分 当PK1开时刻,出口阀门V3处
14、于关闭状态 26分 总计:98分 2正常工况质量评分要点 FIC投自动且达到稳定 24.5分 LIC投自动且达到稳定 24.5分 49.5 LIC 50.5 % 24.5分 5.95 FIC 6.05 kg/s 24.5分 总计:98分离心式引风机使用无功就地补偿器的效果分析1引言礼经电器离心式引风机是我公司电解生产过程中用来给输送氧化铝的风动溜槽供应高压风的主要设备。全公司3个电解厂共36台功率为37kW的离心式引风机,都是长时间满负荷运行,要消耗巨大的电能。本文简要地从无功就地补偿原理出发,分析了离心式引风机节能效果及为公司节能创汇带来的效益。2离心式引风机的工作原理Y160L-237kW
15、,380V,离心式引风机的驱动电动机型号:电压:风机所产生的高压风通过管道进入风动溜槽风室。它为铝电解生产过程中输送氧化铝的风动溜槽提供高压风,保证电解槽生产过程中氧化铝的供应,风动溜槽分为走料室和风室,中间通过帆布作为隔层,只要风室内通有高压风,氧化铝就会被高压风吹起沸腾,并顺着风向向前沸腾流动,就可完成氧化铝输送任务。3无功就地补偿器的特点无功就地补偿器系采用日本指月株式会社和ABB电气公司制造的自愈式金属化并联电容器组装而成,每个电容器都有独特的保险装置。具有如下特点:(1)体积小、质量轻、容量大,适合各种场合的0.4kV、3kV、6kV、10kV各种高低压电动机安装,起到终端补偿的最佳
16、效果;(2)质量可靠,各种性能指标均符合GB3483-89电气标准;(3)安全措施齐全,内装放电电阻和独特的保险装置,并具有自愈功能;(4)整机可按需要的容量组合,以达到最佳的补偿状态;(5)无投切装置和运转器件,安装简便易行,不影响生产。4电动机无功就地补偿原理4.1基本原理无功功率是感性电气设备运行中,与电源间往返交换以建立交变磁场,保证电能转换为其它形式的能或传递的不直接做功的电能。按功率三角形S2P2+Q2,式中S为视在功率;P为有功功率;Q为无功功率。P/Qcos,cos为功率因数。电动机功率因数高低是影响其电流大小及电源索取电能多少的决定因素。而无功功率的多少又直接决定功率因数的高
17、低。在电源变压器的高压或低压侧安装集中补偿器,主要是解决电网的无功,提高电网的功率因数,用电单位内部的电动机和输电线路的无功并没有从集中补偿得到有效的解决。因此,给电动机加装无功就地补偿器很有必要,如图1所示。该无功就地补偿器是由并联电容器组成,它与电动机绕组并联同时投切,以改善电动机和用电线路、设备的功率因数,降低线路电流,减少无功消耗,提高电源变压器负载率。礼经电器4.2选型根据补偿后的要求,将功率因数提高的百分数折算成降低无功功率的百分数,就可以确定补偿器的容量值,根据我公司的要求选定补偿器的容量是16kvar。4.3功率因数与线损的关系流经供电线路的电流I包括有功分量(IP)和无功电流
18、分量(IQ),I2IP2+IQ2线路功率损耗:P3I2R3(IP2+IQ2)R3IP2R+3IQ2R,当降低功率因数时,无功电流IQ增加,线路损耗也随之增加。功率因数升高时,无功电流IQ减少,线路损耗也随之减少。所以,提高用电的功率因数对节电有重要的意义。功率因数升高或降低与功率损耗的增减关系如表1和表2所示。基于上述分析,决定首先对风机侧做平衡。平衡后各轴承的振动都明显改善(见表3)。5节能分析根据电力部门出版的相关资料介绍,无功经济当量是每kvar时节电0.080.16kW/h,取最低值0.08kW/h,以单台全年300天计算:三班制:7200h0.0816kvar9216kWh。电价按0
19、.4元/kWh计算,92160.43686.4元,36台每年可节约:363686.4132710可节约:元。这只是带来的直观效益,它对电气方面的益处也是非常可观的。6效果分析(1)改善设备的功率因数,使之提高到9297,降低无功损耗5080,平均节电1015。(2)提高变压器负载率,经过补偿可以使变压器增容2030。(3)减小用电单位内部线损,改善电压质量。(4)可减少输电导线截面积,平均减小线径40。(5)延长相关电气的使用寿命,降低维修费用。(6)一般每kvar补偿器一年可以节电300500kWh,仅以节电的电费计算,半年至一年即可收回投资。4.3功率因数与线损的关系流经供电线路的电流I包
20、括有功分量(IP)和无功电流分量(IQ),I2IP2+IQ2线路功率损耗:P3I2R3(IP2+IQ2)R3IP2R+3IQ2R,当降低功率因数时,无功电流IQ增加,线路损耗也随之增加。功率因数升高时,无功电流IQ减少,线路损耗也随之减少。所以,提高用电的功率因数对节电有重要的意义。功率因数升高或降低与功率损耗的增减关系如表1和表2所示。基于上述分析,决定首先对风机侧做平衡。平衡后各轴承的振动都明显改善(见表3)。5节能分析根据电力部门出版的相关资料介绍,无功经济当量是每kvar时节电0.080.16kW/h,取最低值0.08kW/h,以单台全年300天计算:三班制:7200h0.0816kv
21、ar9216kWh。电价按0.4元/kWh计算,92160.43686.4元,36台每年可节约:363686.4132710可节约:元。这只是带来的直观效益,它对电气方面的益处也是非常可观的。6效果分析(1)改善设备的功率因数,使之提高到9297,降低无功损耗5080,平均节电1015。(2)提高变压器负载率,经过补偿可以使变压器增容2030。(3)减小用电单位内部线损,改善电压质量。(4)可减少输电导线截面积,平均减小线径40。(5)延长相关电气的使用寿命,降低维修费用。(6)一般每kvar补偿器一年可以节电300500kWh,仅以节电的电费计算,半年至一年即可收回投资。礼经电器青岛理工大学
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