实验流程图见图5-1,实验装置图见图5-2。采用IS50-32-160离心泵(IS型:单级单吸轴向吸入式离心泵),由三相电机带动。泵在运行时,水由吸入管吸入泵体,然后从压出管排出。在吸入管口处装有底阀,可避免污物进入水泵,底阀为单向阀,以保证在启动前泵内有水。在泵吸入口和压出口处,分别装有真空表和压力表,以测定进、出口处水的压强。泵的出口管线上装有涡轮流量计,用来测量水的流量。出口管线上装有阀门,用来调节水的流量。用功率表测量电机的输入功率。
图5-1 离心泵性能实验流程图
1—水槽;2,3—底阀;4,5,10,11,14—压力表;6,12,13,16~20—阀门;7,8—泵;9—变频器;16,21—涡轮流量计;22—电动调节阀;23,24—过滤器;25,26—功率表
图5-2 集气动阀控制、变频调节、串并联为一体的DCS控制泵性能测定实验装置图
本实验中使用了电动调节阀和气动调节阀。调节阀选型时,用户需提供的技术参数有:管道直径、公称压力、使用温度、介质名称、物性参数、流量特性、阀门作用型式、故障位置、附件要求、流量参数和使用压力。
由电动执行机构和调节阀连接组合后经过机械连接装配、调试安装构成电动调节阀。通过接收工业自动化控制系统的信号(如4~20 mA)来驱动阀门改变阀芯和阀座之间的截面积大小控制管道介质的流量、温度、压力等工艺参数。实现自动化调节功能,具有体积小、重量轻、连线简单、流量大、调节精度高等特点,广泛应用于电力、石油、化工、冶金、环保、轻工、教学和科研设备等行业的工业过程自动控制系统中。电动调节阀是工业自动化过程控制中的重要执行单元仪表。随着工业领域的自动化程度越来越高,正被越来越多地应用于各种工业生产领域中。与传统的气动调节阀相比具有明显的优点:节电动调节阀能(只在工作时才消耗电能),环保(无碳排放),安装快捷方便(无需复杂的气动管路和气泵工作站)。
气动调节阀就是以压缩空气为动力源,以气缸为执行器,并借助于电气阀门定位器、转换器、电磁阀、保位阀等附件去驱动阀门,实现开关量或比例式调节,接收工业自动化控制系统的控制信号来完成调节管道介质的流量、压力、温度等各种工艺参数。气动调节阀的特点就是控制简单,反应快速,且本质安全,不需另外再采取防爆措施。根据阀门动作方式可基本分为直行程和角行程两种方式。气动调节阀安装需注意以下几点。
(1)气动调节阀安装位置,距地面要求有一定的高度,阀的上下要留有一定空间,以便进行阀的拆装和修理。对于装有气动阀门定位器和手轮的调节阀,必须保证操作、观察和调整方便。
(2)调节阀应安装在水平管道上,并上下与管道垂直,一般要在阀下加以支承,保证稳固可靠。对于特殊场合下,需要调节阀水平安装在竖直的管道上时,也应将调节阀进行支承(小口径调节阀除外)。安装时,要避免给调节阀带来附加应力。
(3)调节阀的工作环境温度要在一30~60℃,相对湿度不大于95%。
(4)调节阀前后位置应有直管段,长度不小于10倍的管道直径,以避免阀的直管段太短而影响流量特性。
(5)调节阀的口径与工艺管道不相同时,应采用异径管连接。在小口径调节阀安装时,可用螺纹连接。阀体上流体方向箭头应与流体方向一致。
(6)要设置旁通管道。目的是便于切换或手动操作,可在不停车情况下对调节阀进行检修。
(7)调节阀在安装前要彻底清除管道内的异物,如污垢、焊渣等。
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