离心泵安全运行.doc

离心泵安全运行泵的能力和特性参数不仅是流体在输送时考虑的设计依据，而且是许多流体泄漏事故、冒顶事故、错流或错配事故技术分析和鉴定的依据。离心泵是依靠高速旋转的叶轮所产生的离心力对液体做功的流体输送机械。由于它具有结构简单，操作方便、性能适应范围广、体积小、流量均匀、故障少、寿命长等优点，在化工生产中应用十分广泛。在化工生产中使用的泵大约有80为离心泵。一、离心泵工作原理分析(一)基本结构离心泵的结构如图61所示，在蜗牛形泵壳内，装有一具叶轮，叶轮与泵轴连在一起，可以与轴一起旋转，泵壳上有两个接口，一个在轴向，接吸人管，一个在切向，接排出管。通常，在吸人管口装有一个单向底阀，在排出管口装有一调节阀，用来调节流量。(二)、工作原理在离心泵工作前，先灌满被输送液体。当离心泵启动后，泵轴带动叶轮高速旋转，受叶轮上叶片的约束，泵内流体与叶轮一起旋转，在离心力的作用下，液体从叶轮中心向叶轮外缘运动，叶轮中心(吸入口)处因液体空出而呈负压状态，这样，在吸人管的两端就形成了一定的压差，即吸人液面压力与泵吸人口压力之差，只要这一压差足够大，液体就会被吸人泵体内，这就是离心泵的吸液原理。另一方面，被叶轮甩出的液体，在从中心向外缘运动的过程中，动能与静压能均增加了，流体进入泵壳后，由于泵壳内蜗形通道的面积是逐渐增大的，液体的动能将减少，静压能将增加，到达泵出口处时压力达到最大，于是液体被压出离心泵，这就是离心泵的排液原理。如果在启动离心泵前，泵体内没有充满液体，由于气体密度比液体的密度小得多，产生的离心力很小，从而不能在吸入口形成必要的真空度，在吸入管两端不能形成足够大的压差，于是就不能完成离心泵的吸液。这种因为泵体内充满气体(通常为空气)而造成离心泵不能吸液(空转)的现象称为气缚现象。因此，离心泵是一种没有自吸能力的泵，在启动离心泵前必须灌泵。(三)、主要构件离心泵的主要构件有叶轮、泵壳和轴封，有些还有导轮。(1)叶轮叶轮是离心泵的核心构件，是在一圆盘上设置412个叶片构成的，其主要功能是将原动机械的机械能传给液体，使液体的动能与静压能均有所增加。根据叶轮是否有盖板可以将叶轮分为3种形式，即开式、半开(闭)式和闭式，如图62所示，其中图62(a)为闭式叶轮，图62(b)为半开式叶轮，图62(c)为开式叶轮。通常，闭式叶轮的效率要比开式高，而半开式叶轮的效率介于两者之间，因此应尽量选用闭式叶轮，但由于闭式叶轮在输送含有固体杂质的液体时，容易发生堵塞，故在输送含有固体的液体时，多使用开式或半开式叶轮。对于闭式叶轮与半闭式叶轮，在输送液体时，由于叶轮的吸人口一侧是负压，而在另一侧则是高压，因此在叶轮两侧存在着压力差，从而存在对叶轮的轴向推力，将叶轮沿轴向吸人窜动，造成叶轮与泵壳的接触磨损，严重时还会造成泵的振动，为了避免这种现象，常常在叶轮的盖板上开若干个小孔，即平衡孔。但平衡孔的存在降低了泵的效率。其他消除轴向推力的方法是安装止推轴承或将单吸改为双吸。根据叶轮的吸液方式可以将叶轮分为两种，即单吸叶轮与双吸叶轮，如图63所示。显然，双吸叶轮完全消除了轴向推力，而且具有相对较大的吸液能力。叶轮上的叶片是多种多样的，有前弯叶片，径向叶片和后弯叶片3种，但工业生产中主要为后弯叶片，因为后弯叶片相对于另外两种叶片的效率高，更有利于动能向静压能的转换。由于两叶片间的流动通道是逐渐扩大的，因此能使液体的部分动能转化为静压能，叶片是一种转能装置。(2)泵壳由于泵壳的形状像蜗牛，因此又称为蜗壳。这种特殊的结构，使叶轮与泵壳之间的流动通道沿着叶轮旋转的方向逐渐增大并将液体导向排出管。因此，泵壳的作用就是汇集被叶轮甩出的液体，并在将液体导向排出口的过程中实现部分动能向静压能的转换。泵壳是一种转能装置，为了减少液体离开叶轮时直接冲击泵壳造成的能量损失。常常在叶轮与泵壳之间安装一个固定不动的导轮，如图64所示。导轮带有前弯叶片，叶片间逐渐扩大的通道使进入泵壳的液体的流动方向逐渐改变，从而减少了能量损失，使动能向静压能的转换更加有效。导轮也是一个转能装置。通常，多级离心泵均安装导轮。(3)轴封装置由于泵壳固定而泵轴是转动的，因此在泵轴与泵壳之间存在一定的空隙，为了防止泵内液体沿空隙漏出泵外或空气沿相反方向进人泵内，需要对空隙进行密封处理。用来实现泵轴与泵壳间密封的装置称为轴封装置。常用的密封方式有两种，即填料函密封与机械密封。填料函密封是用浸没或涂有石墨的石棉绳(或其他软填料)填入泵轴与泵壳间的空隙，来实现密封目的；机械密封是通过一个安装在泵轴上的动环与另一个安装在泵壳上的静环来实现密封目的的，工作时借助弹力使两环密切接触达到密封。两种方式相比较，前者结构简单，价格低，但密封效果差；后者结构复杂，精密，造价高，但密封效果好。因此，机械密封主要用在一些密封要求较高的场合，如输送酸、碱、易燃、易爆、有毒、有害等液体。近年来，随着防磁防漏技术的日益成熟，借助加在泵内的磁性液体来达到密封与润滑作用的技术正越来越引起人们的关注。二、离心泵的主要性能(一)主要性能参数(1)送液能力指单位时间内从泵内排出的液体体积，用Qv表示，单位m3s，也称生产能力或流量。离心泵的流量与离心泵的结构、尺寸和转速有关，在操作中可以变化，其大小可以由实验测定。离心泵铭牌上的流量是离心泵在最高效率下的流量，称为设计流量或额定流量。(2)扬程是离心泵对lN流体所做的功。它是1N流体在通过离心泵时所获得的能量，用H表示，单位m，也叫压头，离心泵的扬程与离心泵的结构、尺寸、转速和流量有关。通常，流量越大，扬程越小，两者的关系由实验测定。离心泵铭牌上的扬程是离心泵在额定流量下的扬程。(3)功率离心泵在单位时间内对流体所做的功称为离心泵的有效功率，用Pe表示，单位W，有效功率由下式计算，即户eHQg离心泵从原动机械那里所获得的能量称为离心泵的轴功率，用户表示，单位W，由实验测定，是选取电动机的依据。离心泵铭牌上的轴功率是离心泵在额定状态下的轴功率。(4)效率是反映离心泵利用能量情况的参数，由于机械摩擦、流体阻力和泄漏等原因，离心泵的轴功率总是大于其有效功率的，两者的差别用效率来表示，用，表示，其定义式为离心泵效率的高低与泵的类型、尺寸及加工精度有关，又与流量及流体的性质有关，一般地，小型泵的效率为5070，大型泵的效率要高些，有的可达90。(二)性能曲线实验表明，离心泵的扬程、功率及效率等主要性能均与流量有关，把它们与流量之间的关系用图表示出来，就构成了离心泵的特性曲线，如图65所示。不同型号的离心泵的特性曲线虽然各不相同，但其总体规律是相似的。(1)扬程流量曲线扬程随流量的增加而减少，但其总体规律是相似的。(2)轴功率流量曲线轴功率随流量的增加而增加，也就是说当离心泵处在零流量时水泵的功率小。因此，离心泵开车和停车时，都要关闭出口阀，以达到降低功率，保护电机的目的。(3)效率流量曲线离心泵在流量为零时，效率为零，随着流量的增加，效率也增加，当流量增加到某一数值后，再增加，效率反而下降。通常，把最高效率点称为泵的设计点或额定状态，对应的性能参数称为最佳工况参数。铭牌上标出的参数就是最佳工况参数。显然，泵在最高效率下运行最为经济，但在实际操作中不太可能，应尽量维护在高效区(效率不低于最高效率的92的区域)工作。性能曲线上常用破折号将高效区域标出，如图65所示。离心泵在指定转速下的特性曲线由泵的生产厂家提供，标在铭牌或产品手册上。需要指出的是，性能曲线是293K和981Pa下以清水作为介质测定的，因此，当被输送液体的性质与水相差很大时，必须校正。三离心泵的气蚀与安装高度离心泵的扬程可以达到几百甚至千米以上，但离心泵的安装高度却受到一定的限制，如果安装过高，就会发生气蚀现象。轻则导致流量、压头迅速下降，重则导致不能吸液或叶轮伤害。(一)汽蚀现象如前所述，离心泵的吸液是靠吸液面与吸人口间的压差完成的。当吸人液面压力一定时，泵的安装高度越大，则吸人口处的压力将越小，当吸人口压力小于操作条件下被输送液体的饱和蒸汽压时，液体将会汽化产生气泡，含有气泡的液体进入泵体后，在离心力的作用下，进入高压区，气泡在高压的作用下，又液化为液体。由于原气泡位置的空出造成局部真空，周围液体在高压的作用下，迅速填补原气泡所占空间。这种高速冲击频率很高，可以达到每秒几千次，冲击压强可以达到数百个大气压甚至更高。这种高速冲击频率很高，轻的叶轮疲劳，重的则可以将叶轮与泵壳破坏。甚至能把叶轮打成蜂窝状。这种因为被输送液体在泵内气化再液化的现象叫离心泵的汽蚀现象。汽蚀现象发生时，会产生噪声和引起振动，流量、扬程及效率均会迅速下降。严重时，不能吸液。工程上当扬程下降3时就认为进入了汽蚀状态。避免汽蚀现象的方法是限制泵的安装高度。避免离心泵气蚀现象的最大安装高度，称为离心泵的允许安装高度，也叫允许吸上高度。(二)允许安装(吸上)高度离心泵的允许安装高度可以通过在图66中的00截面和l1截面间列柏努利方程求得。即：式中Hg允许安装高度，m；P0吸人液面压力，Pa；p1吸入口允许的最低压力，Pa；u1吸人口处的流速，ms；液体的密度，kgm3；Hf，01流体流经吸人管的阻力，m。从式(62)可以看出，允许安装高度与吸人液面上方的压力P0，吸入口最低压力户，、液体密度P、吸人管内的动能及阻力有关。因此，增加吸人液面的压力，减小液体的密度、降低液体温度(通过降低液体的饱和蒸汽压来降低p1)，增加吸人管直径(从而使流速降低)和减少吸入管内流体阻力均有利于允许安装高度的提高，在其他条件都确定的情况下，如果流量增加，将造成动能及阻力的增加，安装高度会减少，汽蚀的可能性增加。离心泵的允许安装高度可以由允许吸上真空高度法或允许汽蚀余量法计算。近年来，前者已经很少使用，故只介绍后一种方法。离心泵的抗汽蚀性能参数可用允许气蚀余量来表示，其定义为泵吸人口处动能与静压能之和比被输送液体的饱和蒸汽压头高出的最低数值。即式中AA允许汽蚀余量，m；Ps操作温度下液体的饱和蒸汽压，Pa；其他符号同前。同样，泵的生产厂家提供的允许汽蚀余量是981kPa和293K下以水为介质测得的，当输送条件不同时，应该对其校正。四、离心泵安全运行分析(一)离心泵的工作点如前所述，离心泵的流量与压头之间存在一定的关系，这由特性曲线决定，而对于给定的管路其输送任务(流量)与完成任务所需要的压头之间也存在一定的关系，这可由柏努利方程决定，这种关系也称为管路特性。显然，当泵安装在指定管路时，流量与压头之间的关系既要满足这两个方程，在性能曲线图上，应为泵的特性曲线和管路特性曲线的交点。这个交点称为离心泵在指定管路上的工作点，显然，交点只有一个，也就是说，泵只能在工作点下工作。(二)离心泵的安全调节当工作点的流量及压头与输送任务的要求不一致时，或生产任务改变时，必须进行适当的调节，调节的实质就是改变离心泵的工作点。主要方法有以下几点。(1)改变阀门开度主要是改变泵出口阀门的开度。因为即使吸入管路上有阀门，也不能进行调节，在工作中，吸人管路上的阀门应保持全开，否则易引起汽蚀现象。由于用阀门调节简单方便，因此工业生产中主要采用此方法。(2)改变转速通过前面对离心泵性能的分析可知，当转速改变时，离心泵的性能也会跟着改变，工作点也随之改变。由于改变转速需要变速装置，使设备投入增加，故生产中很少采用。(3)改变叶轮直径通过车削的办法改变叶轮的直径，来改变泵的性能，从而达到改变工作点的目的。由于车削叶轮不方便，需要车床，而且一旦车削便不能复原，因此工业上很少采用。五其他类型的泵(一)往复泵往复泵是一种容积式泵，是一种通过容积的改变来对液体做功的机械。是通过活塞或柱塞的往复运动来对液体做功的机械的总称，包括活塞、柱塞泵、隔膜泵、计量泵等。结构与工作原理：往复泵的主要构件有泵缸、活塞(或柱塞)、活塞杆及若干个单向阀等。如图6?所示，泵缸、活塞及阀门间的空间称为工作室。当活塞从左向右移动时，工作室容积增加，而压力下降，吸入阀在内外压差的作用下打开，液体吸人泵内，而排出阀则因内外压力的作用而紧紧关闭，当活塞从右向左移动时，工作室容积减小而压力增加，排出阀在内外压差的作用下打开，液体被排到泵外，而吸人阀则因内外压力的作用而紧紧关闭，如此周而复始，实现泵的吸液与排液。活塞在泵内左右移动的端点叫“死点”，两“死点”间的距离为活塞从左向右运动的最大距离，称为冲程。在活塞往复运动的一个周期里，如果泵只吸液一次，排液一次，称为单动往复泵，如果各两次，称为双动往复泵，人们还设计了三联泵，三联泵的实质是三台单动泵的组合，只是排液周期相差了三分之一。(二)旋涡泵旋涡泵也是依靠离心力对液体做功的泵，但其壳体是圆形而不是蜗牛形，因此易于加工，叶片很多，而且是径向的，吸人口与排出口在同侧并由陋舌隔开，如图68所示。工作时，液体在叶片间反复运动，多次接受原动机械的能量，因此能形成比离心泵更大的压头。不但流量小，而且由于在叶片间的反复运动，造成大量能量损失，效率低，约在15一40。因此，旋涡泵适用于输送流量小而压头高的液体，例如送精镏塔顶的回流液。其性能曲线除功率流量线与离心泵相反外，其他与离心泵相似，所以旋涡泵也采用旁路调节。(三)旋转泵旋转泵是依靠转子转动造成工作室容积改变来对液体做功的机械。具有正位移特性。其特点是流量不随扬程而变，有自吸力，不需灌泵，采用旁路调节器，流量小，比往复泵均匀，扬程高，但受转动部件严密性限制，扬程不如往复泵，常用的旋转泵有齿轮泵和螺杆泵两种。见图69和图610。齿轮泵通过两个相互啮合的齿轮的转动对液体做功的，一个为主动轮，一个为从动轮。齿轮将泵壳与齿轮间的空隙分为两个工作室，其中一个因为齿轮的打开而呈负压与吸入管相连，完成吸液，另一个则因为齿轮啮合而呈正压与排出口相连，完成排液。近年来，内啮合形式正逐渐替代外啮合形式。因为其工作更平稳，但制造复杂。齿轮泵的流量小，扬程高，流量比往复泵均匀。适用于输送高黏度及膏状液体。例如润滑油，但不宜输送含有固体杂质的悬浮液。螺杆泵是由一根或多根螺杆构成的。以双螺杆为例，是通过两个相互啮合的螺杆来对液体做功，其原理、性能均与齿轮泵相似。具有流量小、扬程高、效率高、运转平稳、噪音低等特点。流量均匀。适用于高黏度液体的输送，在合成纤维、合成橡胶工业中应用较多。六往复式压缩机气体压缩与输送机械广泛应用在化工生产中，如前所述，按工作原理分也可以分为4类。而且各类的工作原理也与相应类型的泵相似。但是，由于气体的明显可压缩性，使气体的压送机械更具有自身的特点。通常，按终压或压缩比(出口压力与进口压力之比)可以将气体压送机械分为4类，见表62。目前，工业生产中气体的压送机械有往复式压缩机与真空泵；离心式通风机、鼓风机与压缩机；液环式真空泵；旋片式真空泵、喷射式真空泵、罗茨风机；轴流式风机等多种形式，其中以往复式与离心式应用最广。值得一提的是，过去主要靠往复式压缩机实现高压，但由于离心式压缩技术的成熟，离心式压缩机应用已越来越广泛，而且，由于离心式在操作上的优势，离心式大有取代往复式的趋势。离心式压缩机在合成氨厂的推广就是很好的证明。(一)往复式压缩机的构造与工作过程其构造与往复泵相似，主要由气缸、活塞、活门构成，也是通过往复运动的活塞对气体做功的，但是其工作过程与往复泵是不同的，这种不同是由于气体的可压缩性造成的。往复式压缩机的工作过程分为4个阶段。(1)膨胀阶段当活塞运动造成工作室容积的增加时，残留在工作室内的高压气体将膨胀，但吸人口活门还不会打开，只有当工作室内的压力降低至等于或略小于吸入管路的压力时，活门才会打开。(2)吸气阶段吸入口活门在压力的作用下打开，活塞继续运行，工作室容积继续增大，气体不断被吸人。(3)压缩阶段活塞反向运行，工作室容积减少。工作室内压力增加，但排出口活门仍不打开，气体被压缩。(4)排气阶段当工作室内的压力等于或略大于排出管的压力时，排出口活门打开，气体被排出。显然，同离心泵相比，因为存在膨胀与压缩这两个过程，吸气量减少了，缸的利用率下降了。另外，由于气体本身没有润滑作用，因此必须使用润滑油以保持良好润滑，为了及时除去压缩过程产生的热量，缸外必须设冷水夹套，活门要灵活，紧凑和严密。(二)多级压缩气体在压缩过程中，排出气体的温度总是高于吸人气体的温度，上升幅度取决于过程性质及压缩比，如果压缩比过大，则能造成出口温度很高，有可能使润滑油变稀或着火。且造成增加功耗等。因此，当压缩比大于8时，常采用多级压缩，以提高容积系数、降低压缩机功耗及避免出口温度过高。所谓多级压缩是指气体连续并依次经过若干个气缸压缩，达到需要的压缩比的压缩过程。每经过一次压缩，称为一级，级间设置冷却器及油水分离器。理论证明，当每级压缩比相同时，多级压缩所消耗的功最少。(三)安全运行分析(1)排气量是指在单位时间内，压缩机排出气体体积，以入口状态计算，也称压缩机的生产能力，用Q表示，单位m3s。与往复泵相似，其理论排气量只与气缸的结构尺寸、活塞的往复频率及每一个工作周期的吸气次数有关。但由于余隙内气体的存在，摩擦阻力、温度升高、泄漏等因素，使其实际排气量要小，往复式压缩机的流量也是脉冲式的，不均匀的，为了发送流量的不均匀性，压缩机出口均安装油水分离器。即能起缓冲作用，又能除油沫水沫等，同时吸入口处需安装过滤器，以免吸人杂物。(2)开车前应检查仪表、阀门、电气开关，联锁装置，保安系统是否齐全、灵敏、准确、可靠。(3)启动润滑油泵和冷却水泵，控制在规定的压力与流量。(4)盘车检查，确保转动构件正常运转。(5)充氮置换，当被压缩气体易燃易爆时，必须用氮气置换气缸及系统内的介质，以防开车时发生爆炸。(6)在统一指挥下，按开车步骤启动主机和开关阀门。(7)调节排气压力时，要同时逐渐调节进、出气阀门，防止抽空和憋压现象。(8)经常“看、听、摸、闻”检查连接、润滑、压力、温度等情况，发现隐患及时处理。(9)在下列情况出现时紧急停车：断水、断电和断润滑油时；填料函及轴承温度过高并冒烟时，电动机声音异常，有烧焦味或冒火星时；机身强烈振动而减振无效时；缸体、阀门及管路严重漏气时；有关岗位发生重大事故或调度命令停车时。(10)停车时，要按操作规程熟练操作，不得误操作。七泵及压缩机的安全控制系统(1)离心泵在工业生产过程中，离心泵是使用最广泛的流体输送设备之一。它主要由叶轮和机壳构成，叶轮在原动机带动下作高速旋转运动。出口处流体的压头来自于旋转叶轮作用于液体而产生的离心力，转速越高，离心力越大，压头也就越高。叶轮与机壳之间有空隙，关死泵的出口阀，流量为零，压头最高，此时泵所做的功，全部转化为热能而散发，同时也使泵内液体温度升高。所以，离心泵不宜长时间关闭出口阀。随着排量逐渐增大，泵所能提供的压头慢慢下降。泵的压头H、排量Q和转速之间的函数关系称为泵的特性，如图611所示。若以经验公式表示则因为泵总是与一定的管路连接在一起工作的，它的排出量与压头的关系既与泵的特性有关，也与管道特性有关。所以在讨论离心泵的工作状态时，必须同时考虑泵和管道特性。管路特性就是管路系统中的流体流量与管路系统阻力之间的关系。管路系统的阻力包括(参照图612)以下几部分。管路两端的静压差引起的压头hpohp(p2一p1)g，式中户：，p1分别是管路系统出口和入口处的压力，卢为流体的密度，g为重力加速度。管路两端的静液柱高度人hl，这项是恒定的。管路中的摩擦损失压头九fo、Af与流量的平方近似成比例关系。控制阀两端节流损失压头hvo在阀门开度一定时，hv，也与流量的平方成比例，但当阀门的开度变化时，hv，也随着改变。设H1。为管路总阻力，则上式即为管路特性的表达式，它的关系曲线示于图612中。当整个离心泵系统达到稳定状态时，泵的压头H必然等于系统总阻力HL，这是建立平衡的条件。图612中C点是泵的特性曲线与管路特性曲线的交点，它是泵的一个平衡工作点。工作点C的流量应满足一定的工艺要求，可以用改变hv，或其他手段来满足这一要求。通常有下列控制方案。1)直接节流法即直接改变节流阀的开度，从而改变hv，造成管路特性变化，以达到控制目的。图612表示这种控制方案和泵系统工作点的移动情况。如图613所示，控制阀应装在泵的出口管线上，而不应装在泵的吸入口处。若阀装在泵的吸入管道上，由于hv，的存在，使泵的入口压力比无阀时要低，从而可能使流体部分汽化，造成泵的出口压力降低，排量下降，甚至使排量等于零这种现象叫做“气缚”；或者所夹带的部分汽化产生的气体到排出端后，因受到压缩会重新凝聚成液体，对泵内机件产生冲击，情况严重时会损坏叶轮和机壳，这种现象叫做“气蚀”。控制阀一般宜装在检测元件(如孔板)的下游，这样将对保证测量精度有好处。此外，还需指出，控制阀两端的压差hv，随阀开度的变化而变化。开度增大，流量增加，但hv，反而减小。上述控制方案的优点是简便易行。但在流量小的情况下，总的机械效率较低。一般不宜用在流量低于正常排量30的场合。2)改变泵的转速n改变泵的转速同样可以起到控制流量的目的。这种控制方案以及泵的特性随转速n变化的情况示于图614。在控制方案中需要调节原动机的转速，例如采用调速电机，调节蒸汽透平的导向叶片的角度等。采用这种控制方式，管路上无需装控制阀。所以，HL中的九，这一项等于零，减少了阻力损耗，泵的机械效率得以提高。然而，不论是采用调速电机还是蒸汽透平，实施调速的设备费用都比较高，故这种控制方式大多被应用在大功率、重要的泵装置上。3)改变旁路回流量这种控制方式，就是在泵的出口与人口之间增加一个旁路管道，让一部分排出量重新回到泵的入口，从而可以控制这一部分的回流量来达到稳定排出量的目的。图615是这种控制方式的示意图。如果用于压力控制，则如图616所示。这种控制方式，其实质也是改变管路特性来达到控制流量的目的。此时，管路特性是原管路系统和旁路管系统特性的并联结果。如图617所示。图中r为原管路系统的特性曲线，工为旁路管系统的特性曲线，将r和x的横坐标相加所得的r/x曲线则为并联管路系统的特性曲线。当旁路控制阀的开度改变时，x改变，并联管路系统特性曲线也随着变化，从而实际排出量得到了控制，显然，采用这种控制方式，必然有一部分能量损耗在旁路管路和阀上。尤其对于大功率泵来说，在减小负荷时，泵所做的虚功增多。所以，总的机械效率较低，但它具有可用小口径控制阀的优点。综上所述，直接节流法，方案简单易行，控制灵敏，但能耗大，所以一般用于流量变化较小的场合；调速法反应慢，设备费用高，但能耗小。因此对于流量变化幅度大且要求控制灵敏度高的场合，可采用直接节流和调速法相结合的方式。(2)容积式泵属于这种类型的泵有活塞式、柱塞式等往复和椭圆齿轮式、螺杆式等旋转泵。泵的运动部件与外壳之间的空隙很小(理论上应没有空隙)，流体不能在缝隙中流动。其排量的大小与管路系统无关。往复泵只取决于它的冲程大小和单位时间内的往复次数，旋转泵则又取决于转速。它们的工作特性大体相同，如图618所示。由于这类泵的排量与管路系统的阻力无关，故非但不能采用在泵的出口处直接节流的方法来控制其排量，反而要注意，一旦出口阀关闭，将由于泵的压头太高，造成毁机的后果。因此，针对容积式泵的这些特点，a它们的控制方式有如下几种。1)改变原动机的转速，此方法类同于离心泵的调速法。2)改变往复泵的冲程。在大多数情况下，这种情况冲程的机构都比较复杂。因为要通过执行机构使冲程作连续变化，这在设计和制造上都有一定难度。只有在一些计量泵等特殊往复泵上，才考虑采用这种机构。3)调节回流量。即在泵的出口与人口之间加一个旁路，通过调节旁路阀门的开度来达到控制实际排量的目的。这是一种最简单易行的控制方式，其控制方案的构成与离心泵的调回流量法相同。4)采用旁路调节来控制出口压力，然后用直接节流阀控制其流量。显然这两个控制回路在动态上是关联的。为此，在控制器参数整定时，应把它们的振荡周期错开。一般可以使压力回路的操作频率低一些，甚至整定成非周期的不振荡过程，该控制系统如图619所示。八、离心式压缩机的控制方案离心式压缩机的构造基本与离心泵相同，其工作原理也是借助于高速旋转叶轮产生的离心力。它的原动机有蒸汽透平、电机、蒸汽轮机或能量回收透平。习惯上，把离心式压缩机和原机的组合体称为离心压缩机组，或称透平压缩机组。20世纪60年代以来，由于石油化学工业向大型化发展，离心式压缩机急剧地向高压、高速、大容量和高度自动化方向发展。与往复式压缩机相比，离心式压缩机具有如下优点：压缩机的润滑油等不会污染被输送的气体；调节性能好，调节气量的变化范围广；运行率高，维修简单，易损件少、备件少；体积小，流量大、重量轻。由于离心式压缩机的这些特点，使它成为当今工业生产中应用最为普遍的压缩机类型。而往复式压缩机等则主要用在流量小、压缩比较高的场合。从离心式机本身的特点看，虽然有很多优点，但它也有一些固有的而且是难以消除的缺点，例如喘振、轴向推力大等。常有可能因为微小的偏差造成严重事故，而且事故的出现往往是迅速猛烈，单靠人工处理更措手不及。因此，针对离心式压缩机的这些特点，必须认真设置相应的控制系统。离心式压缩机往往是生产过程中十分重要的气体输送设备。为了保证压缩机能够在工艺所要求的工况下安全运行，必须配备一系列自控系统。一台大型离心式压缩机通常包括下列控制系统。(1)气量或出口压力控制系统，即负荷控制系统。控制方式有多种，基本类似于离心泵的排量和出口压力的控制方案，如直接节流法、旁路回流法、调节原动机的转速等。但需注意两点：其一，采用旁路回流法时，气体经多级压缩后，出口与人口压力之比即压缩比已很大，此时，不宜从未段出口至第一段人口直接旁路，因为这样做，能量消耗大，阀座在高压差下磨损大，故一般宜采用分段旁路，或增设降压消音装置等措施；其二，对汽轮机进行调速时，要求汽轮机的转速可调范围能够满足气量调节的需要。(2)防喘振控制系统。因为喘振是离心式压缩机的固有特性，必须设置相应的防喘振控制系统，以确保压缩机的安全运行。(3)压缩机组的油路控制系统。一台大型离心式压缩机组常具有密封油、控制油和润滑油等。对这些油的油压、油温等常需要设置联锁报警控制系统。(4)压缩机主轴的轴向推力、轴向位移及振动的指示与联锁保护系统。第 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