Типовое решение автоматизации перемещение жидкостей и газов часть 2

Разработка схем автоматизации процессов перемещения газов 1000р 

Регулирование изменением числа ходов и длины хода поршня.

При использовании прямодействующих паровых поршневых насосов (компрессоров) регулирование расхода осуществляется дросселированием пара в линии пуска его в паровой цилиндр, что вызывает изменение числа ходов поршня.
В настоящее время находят применение поршневые насосы, в которых расход регулируют изменением хода поршня (рис. 4.2). Возвратно-поступательное движение тяги 5 и соответственно штока 7 в насосах такого типа зависит от положения второго конца серьги 6. Если положение серьги таково, что проекция ее на горизонтальную ось насоса 5 равна длине тяги, то возвратно-поступательное движение тяги прекращается; ход поршня в этом случае равен нулю. Если же положение серьги соответствует изображенному на рисунке, ход поршня будет максимальным. Каждому промежуточному положению серьги соответствует определенный ход опоршня. Положение серьги зависит от положения рамки 9, которая :может поворачиваться вокруг своей оси и на которую можно воздействовать с помощью червячной передачи.
При ручном регулировании червяк Приводится во вращение от маховика, при автоматическом - необходима установка спе¬циального сервомотора. Для химических производств разработа¬ны специальные пневматические конструкции приводного устРис. 4.2. Схема насоса с регулируемым ходом поршня:

Рис. 4.2. Схема насоса с регулируемым ходом поршня:

1 - электродвигатель; 2 - червяк; 3 - червячное колесо; 4 - шатуи; 5 - тяга; 6 - серьга; 7 - шток; 8 - поршневой насос; 9 - поворотная рамка устройства поворотной рамки. Основным узлом ,их является поршень, положение которого в цилиндре зависит от давления командного пневматического сигнала; шток поршня воздействует на поворотную рамку 9.

Регулирование изменением угла наклона рабочих лопастей или лопаток.

Производительность центробежных машин можно регулировать изменением угла наклона - рабочих лопастей. Этот метод эффективен, однако поскольку для его реализации требуется использование специальных насосов, и компрессоров с устройствами поворота лопастей, он не нашел широкого распространения. Это же можно сказать и о регулировании изменением угла наклона поворотных лопаток, устанавливаемых специально для этой цели перед входом в рабочее колесо центробежных компрессоров.
Регулирование работы насосной станции. Если жидкость перемещается насосной станцией, то появляется возможность воздействовать на расход изменением числа работающих насосов или же переключением насосов с параллельного соединения на последовательное, и наоборот (при последовательном соединении складываются напоры, при параллельном - подачи).
Специальные методы регулирования поршневых компрессоров. Для создания больших давлений в химической промышленности широко используют поршневые компрессоры. При их автоматизации регулируемой величиной служит давление в нагнетательной линии, а регулирующее воздействие вносится путем изменения производительности компрессора. Изменять производительность можно разными способами; некоторые из них были рассмотрены выше. Для поршневых компрессоров, кроме того, разработан ряд специальных способов регулирования. Применение их основано на том, что на стороне нагнетания у поршневых компрессоров устанавливают ресиверы большой емкости для сглаживания пульсаций потоков газа. Это позволяет вносить регулирующие воздействия периодическим отключением компрессора от потребителя (при отключении потребитель получает газ из ресивера). При этом качество регулирования давления обеспечивается варьированием частоты отключения.
Отключение компрессора от потребителя можно производить различными способами: переводом компрессора на холостой хода периодическим пуском и остановкой электродвигателя компрессора; расцеплением компрессора и электродвигателя; перекрытием всасывающей линии; соединением полости цилиндра со всасывающим трубопроводом на всем ходе сжатия; механическим удержанием пластин клапанов компрессора в открытом со¬стоянии на всем ходе сжатия; периодическим подключением дополнительного мертвого пространства к объему цилиндра компрессора. Разберем способы, получившие распространение в промышленности.
Простым и доступным способом внесения регулирующего воздействия является перевод компрессора на холостой ход, при котором в случае превышения давления над заданным газ сбрасывается из нагнетательной линии во всасывающую по байпас-ному трубопроводу. Для этой цели на байпасном трубопроводе устанавливают запорный орган с исполнительным механизмом, получающим сигнал от позиционного регулятора. В случав многоступенчатых компрессоров газ сбрасывается во всасывающую линию как после первой, так и после остальных ступеней (рис. 4.3). Этот метод "значительно экономичнее, чем дросселирование газа в байпасном трубопроводе, так как перепускаемый со стороны нагнетания на сторону всасывания газ сжимается лишь настолько, чтобы преодолеть сопротивление, создаваемое клапанами и трубопроводами компрессорной установки.

Рис. 4.3. Схема регулирования работы двухступенчатого поршневого компрессора переводом его на холостой ход:
1 - первая ступень компрессора; 2 - холодильник; 3 - вторая ступень компрессора: 4 - обратный клапан; 5 - ресивер.
Другим способом внесения регулирующего воздействия является периодический пуск и останов электродвигателя компрессора. Для этого необходимо перевести электродвигатель на авто¬матический режим, при котором состояние магнитного пускателя определяется двухпозиционным регулятором давления. Правда, резкие толчки тока при пуске влияют на работу других потребителей, а также приводят к нагреванию обмоток электродвигателя. В связи с этим мощность электродвигателей не должна превышать определенных значений (для асинхронных короткозамкнутых - 100 кВт, для асинхронных с фазным ротором. Для уменьшения пускового тока в случае короткозамкнутого электродвигателя целесо¬образно переключить обмотки со звезды на треугольник. Допустимое число включений в этом - случае возрастает до 30 за один час. Еще больший эффект дает пуск электродвигателя при холостом ходе компрессора. Полностью избежать резких толчков пускового тока можно установкой регулируемых муфт скольжения. В этом случае потребляемая электродвигателем мощность составляет только 15% рабочей.

Специальные методы регулирования центробежных компрессоров.

Необходимость специальных методов (регулирования центробежных компрессоров объясняется тем, что при сильном уменьшении потребления газа давление в линии нагнетания возрастет до такого значения, при котором изменится направление газового потока в компрессоре. Это будет происходить до тех нор, пока давление на выходе компрессора не снизится до некоторого значения. Кратковременные изменения давления могут перейти в пульсации (помпаж), способные вызвать серьезные повреждения компрессора. Следовательно, нельзя допускать уменьшения расхода газа до значения меньшего, чем критиче¬ское (рис. 4.4).

Рис. 4.4, Зависимость степени сжатия газа от расхода при разных числах оборотов рабочего колеса:
РВ, Рк - давление газа на входе в компрессор и выходе из него; n - числа оборотов рабочего колеса; G - расход газа.

Этого можно добиться путем перепуска части газа из линии нагнетания в линию всасывания по байпасной магистрали. При этом расход через компрессор увеличится. Схема регулирования, реализующая этот метод, представлена на рис. 4.5.

Рис. 4.5. Схема регулирования центробежного компрессора путем перепуска газа по байпасной линии.

Предположим, что расход газа уменьшился но какой-либо причине, например вследствие увеличения гидравлического сопротивления аппарата, потребляющего этот газ. Тогда давление Рк увеличится. Регулятор давления уменьшит подачу, и давление Рн уменьшится, а перепад Р=РК-РН увеличится. Регулятор перепада увеличивает задание регулятору расхода, который начинает увеличивать перепуск газа из линии нагнетания в линию всасывания, что, с одной стороны, приводят к уменьшению перепада Р, а с другой - к увеличению расхода через ком¬прессор.
Простым методом регулирования работы центробежного компрессора в предпомпажном режиме является выпуск части сжатого газа, в атмосферу. Такое регулирование позволяет поддерживать расход газа выше критического независимо от потребления.
В том случае, если сжимаемый газ ядовит регулирование данным методом неприемлемо, используют методы дросселирования газа по байпасному трубопроводу или отключения компрессора от сети. Последний метод можно применять только при наличии нескольких компрессоров, работающих параллельно, или ресивера большой емкости, установленного на нагнетательной линии.

Регулирование работы дозировочных насосов.

Дозировочные насосы находят широкое применение в промышленности для дозирования и смешения небольших количеств растворов, суспензий и сжиженных газов. Производительность таких насосов можно регулировать изменением числа ходов поршня (штока) или длины хода поршня.