一種水環(huán)真空泵機(jī)組中的大氣噴射器控制系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型屬于真空設(shè)備領(lǐng)域，具體涉及水環(huán)真空泵機(jī)組中的大氣噴射器控制系統(tǒng)，包括DCS、壓力傳感器、溫度傳感器、氣路旁通閥、驅(qū)動(dòng)氣體閥，其中壓力傳感器設(shè)置在水環(huán)真空泵機(jī)組的抽氣管路上，溫度傳感器設(shè)置在水環(huán)真空泵的工作水管路上，壓力傳感器和溫度傳感器的信號輸入DCS，氣路旁通閥設(shè)置在與大氣噴射器并聯(lián)的管路上，驅(qū)動(dòng)氣體閥設(shè)置在大氣噴射器的驅(qū)動(dòng)氣體入口管路上，氣路旁通閥和驅(qū)動(dòng)氣體閥均接入DCS。本實(shí)用新型能夠?qū)崿F(xiàn)準(zhǔn)確地控制大氣噴射器的投入和撤出時(shí)機(jī)，有效避免汽蝕發(fā)生和被抽系統(tǒng)真空下降，使機(jī)組系統(tǒng)高效穩(wěn)定運(yùn)行。
【專利說明】 一種水環(huán)真空泵機(jī)組中的大氣噴射器控制系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于真空設(shè)備領(lǐng)域，具體涉及水環(huán)真空泵機(jī)組中的大氣噴射器控制系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]目前電廠一般都采用液環(huán)真空泵機(jī)組作為凝汽器的抽真空設(shè)備。凝汽器的真空越高，電廠的發(fā)電效率就越高，所以液環(huán)泵都處于極限真空(這里的極限真空是指液環(huán)泵工作時(shí)能達(dá)到的最高真空)下運(yùn)行。由于液環(huán)真空泵采用水作為工作液，所以液環(huán)真空泵在極限真空下運(yùn)行，就會(huì)發(fā)生汽蝕。汽蝕是一種物理現(xiàn)象。在一定的溫度下，在液環(huán)泵的吸入工作區(qū)，壓力低到一定的程度，一部份溶于工作液中的氣體就會(huì)從液環(huán)中析出，并且，壓力越低(或越接近于液環(huán)的飽和蒸汽壓時(shí))，從液環(huán)中析出的氣泡越多，速度越快，當(dāng)吸入壓力達(dá)到液環(huán)的飽和蒸汽壓時(shí)，液環(huán)處于沸騰狀態(tài)，液環(huán)泵的抽氣量將為零。從液環(huán)泵的吸入工作區(qū)到排出工作區(qū)，由于壓力的逐漸增大，從吸入工作區(qū)液環(huán)析出的氣泡急劇縮小，以至破裂。大氣泡破裂的同時(shí)，液體質(zhì)點(diǎn)將高速地填充氣泡破裂時(shí)產(chǎn)生的空穴，發(fā)生相互撞擊而形成水擊。這種水擊的頻率高達(dá)2500Hz，壓力高達(dá)49MPa，至使葉片表面出現(xiàn)麻點(diǎn)，嚴(yán)重時(shí)，會(huì)使葉片表面的金屬剝落而形成蜂窩狀。汽蝕破壞除機(jī)械力的作用外還伴有電解、化學(xué)腐蝕等多種復(fù)雜的作用。液環(huán)真空泵的汽蝕現(xiàn)場是抽氣能力急速下降，產(chǎn)生很大的噪音、振動(dòng)，葉輪很快損壞。能從根本上避免液環(huán)真空泵汽蝕的方法就是在液環(huán)真空泵前面增加大氣噴射器，通過大氣噴射器把氣體進(jìn)行一定的壓縮后，再進(jìn)入液環(huán)真空泵，液環(huán)真空泵入口壓力提高了，汽蝕就可以避免了。而且大氣噴射器還有進(jìn)一步提高凝汽器真空的能力，所以越來越多的電廠都采用大氣噴射器+液環(huán)真空泵的機(jī)組，本發(fā)明所說的水環(huán)真空泵機(jī)組是指水環(huán)真空泵+大氣噴射器+氣水分離器+熱交換器等所有部件的總成。
[0003]大氣噴射器的優(yōu)勢只有在高真空時(shí)體現(xiàn)，低真空的時(shí)候抽氣能力沒有單獨(dú)使用液環(huán)真空泵好，所以控制好大氣噴射器的投入和撤出才能保證機(jī)組高效運(yùn)行。在現(xiàn)有技術(shù)中，是通過在機(jī)組吸入口裝壓力開關(guān)，設(shè)定兩個(gè)壓力值來控制大氣噴射器。由此帶來以下缺點(diǎn):由于氣蝕與水環(huán)真空泵的工作水溫度有關(guān)，在夏季等水溫較高的工況下根據(jù)壓力設(shè)定沒有投入大氣噴射器，但液環(huán)真空泵已經(jīng)發(fā)生汽蝕，振動(dòng)、噪音加劇，大大縮短了液環(huán)真空泵的使用壽命；相反，在冬季等水溫較低的工況下，實(shí)際未發(fā)生氣蝕，但投入了大氣噴射器，使整套設(shè)備抽氣能力下降，造成凝汽器真空下降，增加發(fā)電成本；并且這種方法切換時(shí)抽氣設(shè)備抽氣能力變化較大，進(jìn)而影響凝汽器和汽輪機(jī)運(yùn)行的穩(wěn)定性。上述情況在制藥、化工等等高真空工藝流程中也同樣發(fā)生。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0004]本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題在于，針對現(xiàn)有技術(shù)的不足提供一種適用于高真空行業(yè)真空泵機(jī)組的可以有效控制大氣噴射器的投入和撤出時(shí)機(jī)的控制系統(tǒng)。
[0005]本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是通過如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:[0006]一種水環(huán)真空泵機(jī)組中的大氣噴射器控制系統(tǒng)，包括集散控制系統(tǒng)簡稱DCS、壓力傳感器、溫度傳感器、氣路旁通閥、驅(qū)動(dòng)氣體閥，其中壓力傳感器設(shè)置在水環(huán)真空泵機(jī)組的抽氣管路上，溫度傳感器設(shè)置在水環(huán)真空泵的工作水管路上，壓力傳感器和溫度傳感器的信號輸入DCS，氣路旁通閥設(shè)置在與大氣噴射器并聯(lián)的管路上，驅(qū)動(dòng)氣體閥設(shè)置在大氣噴射器的驅(qū)動(dòng)氣體入口管路上，氣路旁通閥和驅(qū)動(dòng)氣體閥均接入DCS。
[0007]具體地，所述的大氣噴射器通過驅(qū)動(dòng)氣體入口管路與水環(huán)真空泵機(jī)組中的汽水分離器的出氣口連接，所述的水環(huán)真空泵的工作水管路與汽水分離器的出水口連接。所述的溫度傳感器設(shè)置在水環(huán)真空泵的工作水管路上的熱交換器入口處。
[0008]下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對本實(shí)用新型作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0009]圖1為本實(shí)用新型實(shí)施例的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。
[0010]圖2為本實(shí)用新型的大氣噴射器控制系統(tǒng)方框圖。
[0011]圖3是實(shí)用新型控制參數(shù)的函數(shù)關(guān)系式曲線圖。
【具體實(shí)施方式】
[0012]圖1為本實(shí)用新型的水環(huán)真空泵機(jī)組及其大氣噴射器控制系統(tǒng)示意圖。
[0013]如圖所示，從被抽系統(tǒng)來的氣體依次通過入口總閥1，大氣噴射器2，水環(huán)真空泵
3,然后進(jìn)入氣水分離器4。在大氣噴射器2與水環(huán)真空泵3之間裝有旁通閥5，在大氣噴射器2和氣水分離器4之間裝有驅(qū)動(dòng)氣體閥6。當(dāng)旁通閥5關(guān)閉，同時(shí)驅(qū)動(dòng)氣體閥6打開時(shí)，使氣水分離器4中的氣體通過大氣噴射器2壓縮后進(jìn)入水環(huán)真空泵3，此時(shí)大氣噴射器2投入工作。當(dāng)旁通閥5打開，同時(shí)驅(qū)動(dòng)氣體閥6關(guān)閉時(shí)，此時(shí)大氣噴射器2撤出工作，被抽系統(tǒng)來的氣體直接進(jìn)入水環(huán)真空泵3。從水環(huán)真空泵3排出的氣水混合物經(jīng)過氣水分離器4分離后，氣體從頂部排氣口排出，水在底部被收集起來經(jīng)過熱交換器7冷卻后，重新回到液環(huán)真空泵3循環(huán)使用。機(jī)組入口裝有壓力傳感器8，用于測量被抽系統(tǒng)的壓力P，氣水分離器4至熱交換器7之間的管路上裝有溫度傳感器9，測量的是液環(huán)真空泵3排出來的水溫t即液環(huán)真空泵3泵體內(nèi)的工作水溫。壓力傳感器8和溫度傳感器9的數(shù)值通過DCS邏輯運(yùn)算，然后通過控制旁通閥5和驅(qū)動(dòng)氣體閥6的開啟和關(guān)閉狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確的投入和撤出大氣噴射器2。
[0014]圖2為本實(shí)用新型的大氣噴射器控制系統(tǒng)方框圖，如圖所示，包括集散控制系統(tǒng)(Distributed Control System)簡稱DCS、壓力傳感器、溫度傳感器、氣路旁通閥、驅(qū)動(dòng)氣體閥，所述的壓力傳感器和溫度傳感器溫度將實(shí)測信號輸入DCS，所述的氣路旁通閥和驅(qū)動(dòng)氣體閥均接入DCS。
[0015]大氣噴射器控制系統(tǒng)按下述方法運(yùn)行:
[0016]( I)溫度傳感器將工作水溫度實(shí)測值t、壓力傳感器將被抽系統(tǒng)壓力實(shí)測值P輸入DCS, DCS將工作水溫度實(shí)測值t代入P1、P2和P3與t的函數(shù)關(guān)系式進(jìn)行運(yùn)算后得出壓力計(jì)算值P1、P2和P3，再將被抽系統(tǒng)的壓力實(shí)測值P與壓力計(jì)算值P1、P2和P3進(jìn)行比較；
[0017](2)當(dāng)P < P2時(shí)，關(guān)閉氣路旁通閥，打開驅(qū)動(dòng)氣體閥，使大氣噴射器投入抽氣；
[0018](3)當(dāng)P > P3時(shí)，打開氣路旁通閥，關(guān)閉驅(qū)動(dòng)氣體閥，使大氣噴射器撤出抽氣。[0019]圖3是實(shí)用新型控制參數(shù)的函數(shù)關(guān)系式曲線圖。
[0020]如圖所示，圖3中橫坐標(biāo)為工作水溫度t值，即是圖1中溫度傳感器9所測得的數(shù)值。圖3中縱坐標(biāo)為吸入壓力P值(P的單位是hPa，后面加abs表示絕對壓力)，即是圖1中壓力傳感器8所測得的數(shù)值。該曲線圖是通過多次反復(fù)的試驗(yàn)和現(xiàn)場使用經(jīng)驗(yàn)得出。
[0021]圖3中總共有3條曲線，分成3個(gè)區(qū)域，曲線2以下的區(qū)域?yàn)榇髿鈬娚淦鞴ぷ鲄^(qū)域，曲線3以上的區(qū)域?yàn)橐涵h(huán)泵工作區(qū)域，在曲線2和曲線3之間的區(qū)域?yàn)檫^渡區(qū)域。
[0022]曲線I是液環(huán)真空泵汽蝕曲線，函數(shù)關(guān)系式為Pl=F(t)，也就是說，液環(huán)真空泵在這條曲線以下區(qū)域(即P ( PD工作時(shí)，就會(huì)發(fā)生汽蝕。
[0023]曲線2是大氣噴射器投入曲線，關(guān)系式為P2 = F(t)+kl(kl為一常數(shù))，在P≤P2時(shí)，就要投入大氣噴射器。Ki是根據(jù)試驗(yàn)經(jīng)驗(yàn)給出的值，相當(dāng)于一個(gè)安全余量，即不能等到P = Pl時(shí)再投入大氣噴射器。
[0024]曲線3是大氣噴射器撤出曲線，關(guān)系式為P3 = F(t)+k2(k2為一常數(shù))，在P 3P3時(shí)，就要撤出大氣噴射器。根據(jù)實(shí)驗(yàn)，當(dāng)被抽系統(tǒng)壓力P > P3時(shí)，水環(huán)泵的抽氣能力大于大氣噴射器的抽氣能力，所以要撤出大氣噴射器，使被抽系統(tǒng)的保持盡量低的壓力。同時(shí)，K2具有緩沖作用，因?yàn)槿绻挥蠵2 = F (t)+ kl，當(dāng)被抽系統(tǒng)的壓力P在P2值左右來回波動(dòng)時(shí)，DCS就會(huì)不斷地命令投入和撤出大氣噴射器。
[0025]圖3中曲線2以下的區(qū)域?yàn)榇髿鈬娚淦鞴ぷ鲄^(qū)域，在該區(qū)域能有效避免氣蝕，而且大氣噴射器的抽氣能力比液環(huán)真空泵強(qiáng)，投入大氣噴射器的效果更好。曲線3以上的區(qū)域?yàn)橐涵h(huán)泵工作區(qū)域，在該區(qū)域大氣噴射器的抽氣能力比液環(huán)真空泵弱，不投入大氣噴射器的效果更好。在曲線2和曲線3之間的區(qū)域?yàn)檫^渡區(qū)域，在該區(qū)域大氣噴射器的抽氣能力與液環(huán)真空泵相當(dāng)，此時(shí)大氣噴射器可投可不投。
[0026]本實(shí)用新型的控制系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)準(zhǔn)確地控制大氣噴射器的投入和撤出時(shí)機(jī)，如圖3的三條曲線所示，當(dāng)工作水溫度為33°C時(shí)，相應(yīng)地，曲線I的水環(huán)泵汽蝕點(diǎn)相應(yīng)壓力為58.3hPa，曲線2的大氣噴射器投入點(diǎn)相應(yīng)壓力為63.3hPa，曲線3的撤出點(diǎn)壓力為83.3hPa ;而在工作水溫度為15°C的時(shí)，相應(yīng)曲線I水環(huán)泵汽蝕點(diǎn)壓力為26.2hPa，曲線2大氣噴射器投入點(diǎn)壓力為31.2hPa，曲線3的撤出點(diǎn)壓力為51.2hPa。
[0027]如果按現(xiàn)有技術(shù)只設(shè)置壓力開關(guān)和兩個(gè)壓力值來控制大氣噴射器，如設(shè)定被抽系統(tǒng)壓力在70hPaA時(shí)撤出大氣噴射器，則在工作液溫度為33°C時(shí)按此壓力設(shè)定撤出大氣噴射器，由于是落在過渡區(qū)域，所以沒有問題，但如果水溫是15°C的時(shí)候，70hPaA已經(jīng)高于大氣噴射器撤出點(diǎn)51.2hPa，已落在水環(huán)泵工作區(qū)域了，因此是不應(yīng)該按70hPaA壓力設(shè)定撤出大氣噴射器，而應(yīng)在大于51.2hPa時(shí)即撤出大氣噴射器。相反,如果設(shè)定被抽系統(tǒng)壓力在40hPa時(shí)投入大氣噴射器，則在水溫度為15°C時(shí)按設(shè)定壓力值投入大氣噴射器沒有問題，因?yàn)槭锹湓谶^渡區(qū)域，但如果水溫是33°C的時(shí)候，40hPaA已經(jīng)低于水環(huán)泵汽蝕點(diǎn)58.3hPa，會(huì)發(fā)生嚴(yán)重汽蝕，因此應(yīng)該在被抽系統(tǒng)壓力大于58.3hPa時(shí)即投入大氣噴射器，而不應(yīng)按40hPaA投入大氣噴射器。[0028]總之，本實(shí)用新型的控制系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)準(zhǔn)確地控制大氣噴射器的投入和撤出時(shí)機(jī)，在液環(huán)真空泵汽蝕之前投入大氣噴射器，有效避免汽蝕的發(fā)生，而且提高機(jī)組的抽氣能力，在大氣噴射器抽氣能力比液環(huán)真空泵弱的時(shí)候撤出大氣噴射器，避免引起被抽系統(tǒng)真空下降，使整套機(jī)組抽氣能力始終處于最高狀態(tài)，保證系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行。本實(shí)用新型適用于高真空行業(yè)，特別是對電廠的凝汽器抽真空，可以提高電廠的發(fā)電效率，保證電廠高效穩(wěn)定運(yùn)行。
【權(quán)利要求】
1.一種水環(huán)真空泵機(jī)組中的大氣噴射器控制系統(tǒng)，其特征是，包括集散控制系統(tǒng)簡稱DCS、壓力傳感器、溫度傳感器、氣路旁通閥、驅(qū)動(dòng)氣體閥，所述的壓力傳感器設(shè)置在水環(huán)真空泵機(jī)組的抽氣管路上，所述的溫度傳感器設(shè)置在水環(huán)真空泵的工作水管路上，所述的壓力傳感器和溫度傳感器的信號輸入DCS，所述的氣路旁通閥設(shè)置在與大氣噴射器并聯(lián)的管路上，所述的驅(qū)動(dòng)氣體閥設(shè)置在大氣噴射器的驅(qū)動(dòng)氣體入口管路上，所述的氣路旁通閥和驅(qū)動(dòng)氣體閥均接入DCS。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水環(huán)真空泵機(jī)組中的大氣噴射器控制系統(tǒng)，其特征是，所述的大氣噴射器通過驅(qū)動(dòng)氣體入口管路與水環(huán)真空泵機(jī)組中的汽水分離器的出氣口連接，所述的水環(huán)真空泵的工作水管路與汽水分離器的出水口連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水環(huán)真空泵機(jī)組中的大氣噴射器控制系統(tǒng)，其特征是，所述的溫度傳感器設(shè)置在水環(huán)真空泵的工作水管路上的熱交換器入口處。
【文檔編號】F04D27/00GK203796595SQ201420156440
【公開日】2014年8月27日 申請日期:2014年4月1日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月1日
【發(fā)明者】徐世譽(yù), 吳泰忠, 李松峰, 羅思球 申請人:廣東省佛山水泵廠有限公司