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交流一下乙苯苯乙烯工藝生產(chǎn)以及一些操作技術(shù)
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離心壓縮機(jī)的調(diào)節(jié) 離心式壓縮機(jī)的工況點(diǎn)都表現(xiàn)在其特性曲線上,而且壓力與流量是一一對(duì)應(yīng)的。但究竟將穩(wěn)定在哪一工況點(diǎn)工作,則要與壓縮機(jī)的管網(wǎng)系統(tǒng)聯(lián)合決定。壓縮機(jī)在一定的管網(wǎng)狀態(tài)下有一定的穩(wěn)定工況點(diǎn),而當(dāng)管網(wǎng)狀態(tài)改變,壓縮機(jī)的工況也將隨之改變。 一、管**性曲線/ y+ j% E. U1 D) Y 所謂管網(wǎng),一般是指與壓縮機(jī)連接的進(jìn)氣管路,排氣管路以及這些管路上的附件及設(shè)備的總稱(chēng)。但對(duì)離心式壓縮機(jī)來(lái)說(shuō),管網(wǎng)只是指壓縮機(jī)后面的管路及全部裝置。因?yàn)檫@樣規(guī)定后,在研究壓縮機(jī)與其管網(wǎng)的關(guān)系時(shí)就可以避開(kāi)壓縮機(jī)的進(jìn)氣條件將隨工況變化的問(wèn)題,使問(wèn)題得到簡(jiǎn)化。" c( v2 w; i- i/ t 圖5-6-8表示壓縮機(jī)與排氣系統(tǒng)中第一個(gè)設(shè)備相連的示意圖,排氣管上有調(diào)整閥門(mén)。為了把氣體送入內(nèi)壓力為Pr的設(shè)備去,管網(wǎng)始端的壓力(稱(chēng)為壓縮機(jī)出口的背壓)Pe為:7 U" B3 }( g$ |- h Pe=Pr+△P=Pr+AQ2 (1); g- L+ L$ E N) \7 B% d 式中△P包括管網(wǎng)中的摩擦損失和局部阻力損失,A為總阻力損失的計(jì)算系數(shù)。 }4 v8 s C% [6 u- f4 G" T7 _ * |( h4 `2 \2 ]- g" y8 P- w . R: v6 q&i! u( @: R * n+ q9 f6 `; {4 i' ^( M8 b / n# Z# z8 U7 ^- C Q* U* _5 N&\&Q1 l 圖6-9 管網(wǎng)性能曲線! R: _+ i5 u' b% C1 ^ 將式(1)表示在圖6-9上,即為一條二次曲線,它是管網(wǎng)端壓與進(jìn)氣量的關(guān)系曲線,稱(chēng)為管網(wǎng)性能曲線。管網(wǎng)性能曲線實(shí)際上相當(dāng)于管網(wǎng)的阻力曲線,此曲線的形狀與容器的壓力及通過(guò)管路的阻力有關(guān)。當(dāng)從壓縮機(jī)到容器的管網(wǎng)很短、閥門(mén)全開(kāi),因而阻力損失很小時(shí),管**性曲線幾乎是一水平線如線1。當(dāng)管路很長(zhǎng)或閥門(mén)關(guān)小時(shí),阻力損失增大,管網(wǎng)性能曲線的斜率增加,于是變成線2所示。閥門(mén)開(kāi)度愈小,曲線變得愈陡,如線3。如果容器中壓力下降,則管網(wǎng)性能曲線將向下平移;當(dāng)Pr為常壓時(shí),管網(wǎng)性能曲線就是線4,可見(jiàn)管網(wǎng)的性能曲線是隨管網(wǎng)的壓力和阻力的變化而變化的, 二、離心壓縮機(jī)的工作點(diǎn) s) O" Y6 @! J&M: u5 H 當(dāng)離心壓縮機(jī)向管網(wǎng)中輸送氣體時(shí),如果氣體流量和排出壓力都相當(dāng)穩(wěn)定(即波動(dòng)甚小),這就是表明壓縮機(jī)和管網(wǎng)的性能協(xié)調(diào),處于穩(wěn)定操作狀態(tài)。這個(gè)穩(wěn)定工作點(diǎn)具有兩個(gè)條件:一是壓縮機(jī)的排氣量等于管網(wǎng)的進(jìn)氣量;二是壓縮機(jī)提供的排壓等于管網(wǎng)需要的端壓。所以這個(gè)穩(wěn)定工作點(diǎn)一定是壓縮機(jī)性能曲線和管網(wǎng)性能曲線交點(diǎn),因?yàn)檫@個(gè)交點(diǎn)符合上述兩個(gè)相關(guān)條件。為了便于說(shuō)明,把容積流量折算為質(zhì)量流量G。圖6-10中線1為壓縮機(jī)性能曲線,線2為管網(wǎng)性能曲線,兩者的交點(diǎn)為A點(diǎn)。假設(shè)壓縮機(jī)不是在A點(diǎn)而是在某點(diǎn)A1工況下工作,由于在這種情況下,壓縮機(jī)的流量G1大于A點(diǎn)工況下的G0,在流量為G1的情況下管網(wǎng)要求端壓為PB1,比壓縮機(jī)能提供的壓力PA1還大△P,這時(shí)壓縮機(jī)只能自動(dòng)減量(減小氣體的動(dòng)能,以彌補(bǔ)壓能的不足);隨著氣量的減小,其排氣壓力逐漸上升,直到回到A工況點(diǎn)。假設(shè)不是回到工況點(diǎn)A而是達(dá)到工況點(diǎn)A2,這時(shí)壓縮機(jī)提供的排氣壓力大于管網(wǎng)需要的壓力,壓縮機(jī)流量將會(huì)自動(dòng)增加,同時(shí)排氣壓力則隨之降低,直到和管網(wǎng)壓力相等才穩(wěn)定,這就證明只有兩曲線的交點(diǎn)A才是壓縮機(jī)的穩(wěn)定工況點(diǎn)。% E' a9 [+ s7 r; I/ m! i; p 圖6-10 離心壓縮機(jī)的穩(wěn)定工況點(diǎn) 三、最大流量工況及喘振工況7 z* p: J4 ]6 s+ h 1、最大流量工況, R' \7 P; ?7 k6 ]% s 當(dāng)壓縮機(jī)流量達(dá)到最大時(shí)的工況為最大流量工況。造成這種工況有兩種可能:一是級(jí)中流道中某喉部處氣流達(dá)到臨界狀態(tài),這時(shí)氣體的容積流量已是最大值,任憑壓縮機(jī)背壓再降低,流量也不可能再增加,這種情況稱(chēng)為“阻塞”工況。另一種情況是流道內(nèi)并未達(dá)到臨界狀態(tài),即尚未出現(xiàn)“阻塞”工況,但壓縮機(jī)在偌大的流量下,機(jī)內(nèi)流動(dòng)損失很大,所能提供的排氣壓力很小,幾乎接近零能頭,僅夠用來(lái)克服排氣管的流動(dòng)阻力以維持這樣大的流量,這也是壓縮機(jī)的最大流量工況。 2、喘振工況, z5 {' P* l$ Z- O0 F0 X 離心壓縮機(jī)最小流量時(shí)的工況為喘振工況。如圖6-10所示,線1為帶駝峰形的離心壓縮機(jī)P-G特性曲線,A3點(diǎn)為峰值點(diǎn),當(dāng)離心式氣壓機(jī)的流量減少到使氣壓機(jī)工作于特性曲線A3點(diǎn)時(shí),如果因某種原因壓縮機(jī)的流量進(jìn)一步下降,就會(huì)使氣壓機(jī)的出口壓力下降,但是管路與系統(tǒng)的容積較大,而且氣體有可壓縮性,故管網(wǎng)中的壓力不能立即下降,仍大于壓縮機(jī)的排壓,就會(huì)出現(xiàn)氣體倒流入機(jī)器內(nèi)。氣壓機(jī)由于補(bǔ)充了流量,又使出口壓力升高,直到出口壓力高于管網(wǎng)壓力后,就又排出氣體到系統(tǒng)中。這樣氣壓機(jī)工作在A3點(diǎn)左側(cè)時(shí)造成氣體在機(jī)內(nèi)反復(fù)流動(dòng)振蕩,造成流量和出口壓力強(qiáng)烈波動(dòng),即所謂的喘振現(xiàn)象。當(dāng)壓縮機(jī)發(fā)生喘振時(shí),排出壓力大幅度脈動(dòng),氣體忽進(jìn)忽出,出現(xiàn)周期性的吼聲以及機(jī)器的強(qiáng)烈振動(dòng)。如不及時(shí)采取措施加以解決,壓縮機(jī)的軸承及密封必將首先遭到破壞,嚴(yán)重時(shí)甚至發(fā)生轉(zhuǎn)子與固定元件相互碰擦,造成惡性事故。A3點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的工況就是壓縮機(jī)的最小流量工況。 出現(xiàn)喘振的原因是壓縮機(jī)的流量過(guò)小,小于壓縮機(jī)的最小流量,管網(wǎng)的壓力高于壓縮機(jī)所提供的排壓,造成氣體倒流,產(chǎn)生大幅度的氣流脈動(dòng)。防喘振的原理就是針對(duì)著引起喘振的原因,在喘振將要發(fā)生時(shí),立即設(shè)法把壓縮機(jī)的流量加大。: q7 |( t8 I$ U% e 3、喘振實(shí)例分析4 k f( o, ~$ k! q4 { 當(dāng)壓縮機(jī)的性能曲線與管網(wǎng)性能曲線兩者或兩者之一發(fā)生變化時(shí),交點(diǎn)就要變動(dòng),也就是說(shuō)壓縮機(jī)的工況將有變化,從而出現(xiàn)變工況操作。, p3 E1 N; {% I3 |3 b&K- J: [6 T 離心壓縮機(jī)的特性曲線(ε-Q)與壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)速、介質(zhì)的性質(zhì)及進(jìn)氣狀態(tài)有關(guān)。性能曲線的變化如圖5-6-11所示。. K G5 E3 {- r. m# i8 O" k 圖6-11 性能曲線的變化 離心壓縮機(jī)的變工況有時(shí)并不是在人們有意識(shí)的直接控制下(例如調(diào)節(jié)閥門(mén)等)發(fā)生的,而是間接地接受到生產(chǎn)系統(tǒng)乃至驅(qū)動(dòng)機(jī)的意外干擾而發(fā)生;S離心式壓縮機(jī)經(jīng)常發(fā)生意料之外的喘振。舉例如下。: P3 Y0 {! U, @5 B4 { 圖6-12 離心壓縮機(jī)性能變化造成喘振的情況* r/ v9 M2 C$ H1 Z- N( s a、某壓縮機(jī)原來(lái)進(jìn)氣溫度為20℃,工作點(diǎn)在A點(diǎn)(見(jiàn)圖6-12a),因生產(chǎn)中冷卻器出了故障,使來(lái)氣溫度劇增到60℃,這時(shí)壓縮機(jī)突然出現(xiàn)了喘振。究其原因,就是因?yàn)檫M(jìn)氣溫度升高,使壓縮機(jī)的性能曲線下移,由線1下降為1’,而管網(wǎng)性能曲線未變,壓縮機(jī)的工作點(diǎn)變到A’點(diǎn),此點(diǎn)如果落在喘振限上,就會(huì)出現(xiàn)喘振。% W- X0 a- u0 `( g6 [4 Y4 _# q b、某壓縮機(jī)原在圖6-12b所示的A點(diǎn)正常運(yùn)行,后來(lái)由于某種原因,進(jìn)氣管被異物堵塞而出現(xiàn)了喘振。分析其原因就是因?yàn)檫M(jìn)氣管被堵,壓縮機(jī)進(jìn)氣壓力從Pj下降為Pj’使機(jī)器性能曲線下降到1’線,管網(wǎng)性能曲線無(wú)變化,于是工作點(diǎn)變到A’,落入喘振限所致。 c、某壓縮機(jī)原在轉(zhuǎn)速為n1下正常運(yùn)行,工況點(diǎn)為A點(diǎn)(見(jiàn)圖6-12C)。后來(lái)因?yàn)樯a(chǎn)中高壓蒸汽供應(yīng)不足,作為驅(qū)動(dòng)機(jī)的蒸汽輪機(jī)的轉(zhuǎn)速下降到n2,這時(shí)壓縮機(jī)的工作點(diǎn)A’落到喘振區(qū),因此產(chǎn)生喘振。: P5 g* w+ j' V/ r 此外,還有因?yàn)闅怏w分子量改變而導(dǎo)致喘振的事例。, L+ i D! P$ Z' H+ c H; g 以上幾種情況都是因壓縮機(jī)性能曲線下移而導(dǎo)致喘振的,管網(wǎng)性能并未改變。有時(shí)候則是因?yàn)楣芫W(wǎng)性能曲線發(fā)生變化(例如曲線上移或變陡)而造成喘振。 圖6-13 管網(wǎng)性能變化造成喘振的情況 某壓縮機(jī)原在A’點(diǎn)工作(見(jiàn)圖6-13),后來(lái)因?yàn)樯a(chǎn)系統(tǒng)出現(xiàn)不穩(wěn)定,管網(wǎng)中壓力大幅度上升,管網(wǎng)性能曲線由2上移到線2’(此時(shí)壓縮機(jī)的性能曲線未變),于是壓縮機(jī)出現(xiàn)了喘振。還有一種類(lèi)似情況就是當(dāng)把排氣管閥門(mén)關(guān)得太小時(shí),管網(wǎng)性能曲線變陡,一旦使壓縮機(jī)的工作點(diǎn)落入喘振區(qū),喘振就突然發(fā)生。) X a&L* a1 ], z% j- f* n 當(dāng)某種原因使壓縮機(jī)和管網(wǎng)的性能都發(fā)生變化時(shí),只要最終結(jié)果是兩曲線的交點(diǎn)落在喘振區(qū)內(nèi),就會(huì)突然出現(xiàn)喘振。譬如說(shuō)在離心壓縮機(jī)開(kāi)車(chē)過(guò)程(升速和升壓)和停車(chē)過(guò)程(降速和降壓)中,兩種性能曲線都在逐漸變化,改變轉(zhuǎn)速就是改變壓縮機(jī)性能曲線,使系統(tǒng)中升壓或降壓就是改變管網(wǎng)性能曲線。在操作中必須隨時(shí)注意使兩者協(xié)調(diào)變化,才能保證壓縮機(jī)總在穩(wěn)定工況區(qū)內(nèi)工作。' J2 U0 J" k" f3 [( c/ c6 X 四、離心壓縮機(jī)的工況的調(diào)節(jié)# `5 L% |2 ?, r5 Q 壓縮機(jī)調(diào)節(jié)的實(shí)質(zhì)就是改變壓縮機(jī)的工況點(diǎn),所用的方法從原理上講就是設(shè)法改變壓縮機(jī)的性能曲線或者改變管網(wǎng)性能曲線兩種。具體地說(shuō)有以下幾種調(diào)節(jié)方式:7 `1 U' L! M% i7 O9 T: ^' T; \ a、 出口節(jié)流調(diào)節(jié),即在壓縮機(jī)出口安裝調(diào)節(jié)閥,通過(guò)調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)閥的開(kāi)度,來(lái)改變管路性能曲線,改變壓縮機(jī)的工作點(diǎn),進(jìn)行流量調(diào)節(jié)。出口節(jié)流的調(diào)節(jié)方法是人為的增加出口阻力來(lái)調(diào)節(jié)流量,是不經(jīng)濟(jì)的方法,尤其當(dāng)壓縮機(jī)性能曲線較陡而且調(diào)節(jié)的流量(或者壓力)又較大時(shí),這種調(diào)節(jié)方法的缺點(diǎn)更為突出,目前除了風(fēng)機(jī)及小型鼓風(fēng)機(jī)使用外,壓縮機(jī)很少采用這種調(diào)節(jié)方法。7 G' E. j ?8 s&}# ~6 h4 i b、 進(jìn)口節(jié)流調(diào)節(jié),既在壓縮機(jī)進(jìn)口管上安裝調(diào)節(jié)閥,通過(guò)入口調(diào)節(jié)閥來(lái)調(diào)節(jié)進(jìn)氣壓力。進(jìn)氣壓力的降低直接影響到壓縮機(jī)排氣壓力,使壓縮機(jī)性能曲線下移,所以進(jìn)口調(diào)節(jié)的結(jié)果實(shí)際上是改變了壓縮機(jī)的性能曲線,達(dá)到調(diào)節(jié)流量的目的。和出口節(jié)流法相比,進(jìn)口節(jié)流調(diào)節(jié)的經(jīng)濟(jì)性較好,據(jù)有關(guān)資料介紹,對(duì)某壓縮機(jī)進(jìn)行測(cè)試表明:在流量變化為60~80 %的范圍內(nèi),進(jìn)口節(jié)流比出口節(jié)流節(jié)省功率約為4~5%。所以這是一種比較簡(jiǎn)單而常用的調(diào)節(jié)方法。但也還是存在一定的節(jié)流損失以及工況改變后對(duì)壓縮機(jī)本身效率有些影響。進(jìn)口節(jié)流法還有個(gè)優(yōu)點(diǎn)就是:關(guān)小進(jìn)口閥,會(huì)使壓縮機(jī)性能曲線向小流量區(qū)移動(dòng),因而可使壓縮機(jī)在更小的流量工況下工作,不易造成喘振。$ \2 c" a* n ^2 e c、 改變轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)。當(dāng)壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速改變時(shí),其性能曲線也有相應(yīng)的改變,所以可用這個(gè)方法來(lái)改變工況點(diǎn),以滿足生產(chǎn)上的調(diào)節(jié)要求。離心壓縮機(jī)的能量頭近似正比于n2,所以用轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)方法可以得到相當(dāng)大的調(diào)節(jié)范圍。變轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)并不引起其他附加損失,只是調(diào)節(jié)后的新工況點(diǎn)不一定是最高效率點(diǎn)導(dǎo)致效率有些降低而已。所以從節(jié)能角度考慮,這是一種經(jīng)濟(jì)的調(diào)節(jié)方法。改變轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)法不需要改變壓縮機(jī)本身的結(jié)構(gòu),只是要考慮到增加轉(zhuǎn)速后轉(zhuǎn)子的強(qiáng)度、臨界轉(zhuǎn)速以及軸承的壽命等問(wèn)題。但是這種方法要求驅(qū)動(dòng)機(jī)必須是可調(diào)速的。 |
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