Сен.20.2024
В динамичном мире управления жидкостями электрические регулирующие клапаны и насосы являются ключевыми компонентами, координирующими плавное движение жидкостей и газов в различных промышленных приложениях. Их симбиотические отношения играют ключевую роль в обеспечении точности, эффективности и надежности жидкостных и газовых систем. Давайте углубимся в мир электрических регулирующих клапанов и насосов, разгадав их работу, характеристики и методы согласования конструкции.
I. Характеристики и принципы работы электрических регулирующих клапанов
Электрические регулирующие клапаны в основном состоят из электрического привода и корпуса регулирующего клапана. Получая сигналы от систем управления промышленной автоматикой, они приводят клапан в движение для изменения площади поперечного сечения между сердцевиной клапана и седлом клапана, контролируя расход, температуру, давление и другие технологические параметры трубопроводных сред для достижения дистанционного автоматического управления. Оптимальной считается равная процентная характеристика, обеспечивающая стабильность и отличные показатели управления.
(1) Структурные особенности:
1. Сервоусилитель использует глубокую динамическую отрицательную обратную связь для повышения точности автоматического управления.
2. Электрический привод выпускается в различных формах, подходит для сигналов постоянного тока 4-20 мА или постоянного тока 0-10 мА.
3. Большой регулируемый диапазон с присущим регулируемым соотношением 50, с линейными и равными процентными характеристиками потока.
4. Электронные электрические регулирующие клапаны могут управляться непосредственно сигналом тока без необходимости использования сервоусилителя.
5. Корпус клапана спроектирован на основе принципов гидромеханики и имеет проточный канал с низким сопротивлением и увеличенным на 30% номинальным коэффициентом расхода.
(2) Классификация конструкций электрических регулирующих клапанов:
Электрические регулирующие клапаны обычно классифицируются на односедельные и двухседельные конструкции. Односедельные электрические регулирующие клапаны подходят для применений со строгими требованиями к утечкам, низкими перепадами давления до и после клапана, а также условиями работы с определенной вязкостью и волокнистыми средами. Двухседельные электрические регулирующие клапаны обладают такими преимуществами, как низкая неуравновешенная сила, обеспечивающая большие перепады давления и высокую пропускную способность, что делает их пригодными для применения с менее строгими требованиями к утечкам.
(3) Принципы работы электрических регулирующих клапанов:
Электрические регулирующие клапаны автоматически контролируют открытие клапана на основе сигналов с места управления, достигая регулирования расхода среды, давления и уровня жидкости. Используя в качестве примера обычно используемый сигнал тока 4-20 мА, когда система управления посылает сигнал 4 мА на электрический регулирующий клапан, клапан находится в полностью закрытом состоянии. При подаче сигнала 20 мА клапан находится в полностью открытом состоянии. Различные значения сигнала в диапазоне 4-20 мА соответствуют различным степеням открытия клапанов, что позволяет системе управления достичь точного регулирования на основе конкретных параметров процесса.
II. Условия и характеристики электрических насосов и их применение
Электрические насосы, приводимые в действие электричеством, играют важнейшую роль в различных отраслях промышленности. Они состоят из корпуса насоса, подъемной трубы, основания насоса, погружного двигателя (включая кабели) и устройства защиты от пуска. Корпус насоса представляет собой рабочую часть погружного насоса, состоящую из впускной трубы, направляющей оболочки, обратного клапана, вала насоса и рабочего колеса. Крыльчатки могут быть закреплены на валу двумя способами.
Крыльчатка устанавливается внутри корпуса насоса и надежно крепится к валу насоса. Вал насоса приводится в движение непосредственно двигателем. В центре корпуса насоса находится патрубок всасывания жидкости. Жидкость поступает в насос через обратный клапан и всасывающую трубу. Выпускное отверстие для жидкости на корпусе насоса соединено с нагнетательной трубой.
Перед запуском насоса корпус насоса заполняется жидкостью, которую необходимо транспортировать. После запуска крыльчатка приводится во вращение с высокой скоростью валом, и жидкость между лопастями также должна вращаться вместе с крыльчаткой. Под действием центробежной силы жидкость выбрасывается из центра рабочего колеса к внешнему краю, набирая энергию и покидая рабочее колесо с высокой скоростью, чтобы попасть в корпус спирального насоса. В спиральном кожухе жидкость замедляется за счет постепенного расширения прохода, а часть кинетической энергии преобразуется в энергию статического давления. Наконец, он поступает в нагнетательную трубу с более высоким давлением и направляется в нужное место. По мере того, как жидкость течет от центра к внешнему краю крыльчатки, в центре крыльчатки образуется определенный разрежение. Из-за того, что давление выше уровня жидкости в накопительном баке выше, чем давление на входе насоса, жидкость непрерывно вдавливается в рабочее колесо. До тех пор, пока рабочее колесо продолжает вращаться, жидкость будет непрерывно всасывать и выгружаться.
(1) Условия использования:
1. Температура не должна превышать 20°C.
2. Массовая доля твердых частиц в жидкости не должна превышать 0,01%.
3. Значение pH жидкости должно быть в диапазоне от 6,5 до 8,5.
4. Содержание ионов хлора не должно превышать 400 миллиграмм на литр.
5. Следует избегать частого переключения между состояниями «включено» и «выключено» электронасоса.
(2) Применение:
В производстве химической и нефтяной промышленности сырьем, полуфабрикатами и готовой продукцией в основном являются жидкости. Производственный процесс превращения сырья в полуфабрикаты и готовую продукцию включает в себя сложные процессы. Электрические насосы играют важную роль в транспортировке жидкостей и обеспечении давления и расхода для химических реакций в этих процессах. Кроме того, во многих установках для регулирования температуры используются электрические насосы.
В горнодобывающей и металлургической промышленности электронасосы также являются наиболее широко используемым оборудованием. Шахты нуждаются в насосах для дренажа, а насосы используются для подачи воды в таких процессах, как обогащение руды, плавка и прокатка.
В энергетике атомные электростанции нуждаются в магистральных насосах, вторичных насосах, третичных насосах, а тепловым электростанциям требуется большое количество питательных насосов для котлов, конденсатных насосов, насосов для смешанной транспортировки нефти и газа, циркуляционных насосов воды и насосов золошлама.
В оборонном строительстве насосы нужны для различных целей, таких как регулировка закрылков и рулей самолетов, вращение башен боевых кораблей и танков, управление плавучестью подводных лодок. Насосы могут работать с высоким давлением и радиоактивными жидкостями, при этом некоторые из них требуют работы без утечек.
Подводя итог, можно сказать, что будь то самолеты, ракеты, танки, подводные лодки, бурение, добыча полезных ископаемых, поезда, корабли или повседневная жизнь, электрические насосы нужны везде и везде работают. Вот почему насосы классифицируются как общее машиностроение, представляя собой основную категорию продукции в механической промышленности.
III. Координация проектирования электрических регулирующих клапанов и насосов
Собственные характеристики расхода регулирующих клапанов показывают, как изменяется эффективная площадь потока клапана с открытием. Различные типы, такие как быстрооткрывающиеся, линейные, равнопроцентные и параболические, обеспечивают различные реакции управления. В инженерном деле наиболее распространены первые три, и выбор подходящего клапана имеет решающее значение для стабильного управления.
(1) Особенности и применение:
1. Функция быстрого открытия: быстрая реакция на открытие клапана требуется в ситуациях, когда требуется быстрая замена в небольшом диапазоне открытия.
2. Линейные характеристики: постоянное изменение потока с открытием в диапазоне 0-100% открытия, подходит для контуров управления с коэффициентом усиления системы в несколько, таких как контроль уровня жидкости. Предпочтительное относительное отверстие при нормальном потоке составляет 50%-60%.
3. Равные процентные характеристики: Небольшое увеличение расхода при открытии в маленьком отверстии, но по мере увеличения открытия клапана скорость изменения быстро увеличивается. В основном используется для контроля давления, расхода и температуры. Предпочтительное относительное раскрытие при нормальном потоке составляет 70%-80%.
(2) Роль регулирующих клапанов в контурах насосов:
Типичный контур насоса включает в себя главный клапан регулирования расхода, клапан регулирования температуры патрубка или расхода и клапан управления минимальной обратной линией.
Клапан регулирования расхода в главном контуре регулирует производительность насоса в соответствии с различными условиями работы. При расчетах учитываются нормальные условия эксплуатации, максимальные условия эксплуатации и условия стоянки насоса.
Клапан регулирования температуры или расхода патрубка отвечает требованиям пользователя и технологическим потребностям за счет регулировки расхода регулирующего клапана, установленного на каждом ответвлении.
Регулирующий клапан минимальной обратной линии устанавливается на минимальной обратной линии насоса и защищает насос или выполняет требования к обратному потоку, когда расход насоса достигает минимального заданного значения обратного потока.
(3) Технологический расчет регулирующих клапанов в контурах насосов:
Все регулирующие клапаны в контуре насоса должны сначала удовлетворять требованиям главного контура, рассчитывать параметры регулирующих клапанов на главном контуре, а затем рассчитывать параметры регулирующих клапанов на других контурах на основе технологических параметров главного контура в каждом узле. Обычные шаги расчета следующие:
1. Определите основной контур в соответствии с технологическими характеристиками системы. При максимальном расходе насоса, исходя из опыта или требований проекта, учитывая величину перепада давления регулирующего клапана на главном контуре, рассчитать технологические параметры насоса и выбрать соответствующую рабочую кривую насоса.
2. На главном контуре, исходя из кривой работы выбранного насоса и гидравлического уравнения, рассчитать параметры регулирующего клапана при нормальных условиях работы и условиях отключения.
3. На главном контуре насоса установите гидравлическое уравнение подконтура насоса и рассчитайте технологические параметры каждого регулирующего клапана на подконтуре при различных условиях работы.
4. Установите гидравлическое уравнение минимальной возвратной линии насоса и рассчитайте технологические параметры обратного регулирующего клапана при минимальном обратном потоке на основе рабочей кривой насоса.
(4) Технологические характеристики регулирующих клапанов в контурах насосов:
Для регулирующих клапанов в контурах насоса они обычно имеют следующие характеристики:
1. Регулирующий клапан на главной дороге требует большой скорости изменения расхода при открытии и обычно должен выдерживать большой перепад давления. Предпочтительны быстрооткрывающиеся характерные клапаны.
2. Регулирующий клапан на ветке должен более точно контролировать поток. Клапан с равными процентными характеристиками предпочтителен для управления рабочим диапазоном регулирующего клапана в малом диапазоне открытия.
3. Регулирующий клапан на минимальной обратной линии обычно имеет небольшой расход и не предъявляет высоких требований к точному регулированию расхода. Давление на входе и перепад давления велики, что защищает насос от повреждений.
4. Как правило, перепад давления регулирующего клапана на контуре насоса не достигает состояния, вызывающего блокировку потока. Тем не менее, в некоторых ситуациях с низким давлением пара требуется тщательный анализ физических свойств и состояния до и после регулирующего клапана, который должен быть отмечен в техническом паспорте регулирующего клапана.
5. Для регулирующих клапанов в контуре насоса уровень шума, как правило, невысок, и предотвращение шума не требуется.
По сути, координация электрических регулирующих клапанов и насосов имеет решающее значение для достижения оптимальной производительности в системах управления жидкостями. Инженеры должны тщательно учитывать характеристики системы, рабочие кривые насоса и конкретные требования, чтобы обеспечить точный и стабильный контроль жидкости. По мере развития отраслей промышленности интеграция этих компонентов продолжает оставаться краеугольным камнем в достижении эксплуатационного совершенства и надежности в гидродинамике.
