串联离心泵节流与变频控制方案比较分析.pdf

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1、第１期叶松涛等．串联离心泵节流与变频控制方案比较分析７串联离心泵节流与变频控制方案比较分析叶松涛谢杰辉魏秀静罗雄麟（中国石油大学信息学院自动化系，北京１０２２４９）摘要以串联泵的联合运行为例，探讨了４种典型的串联泵控制方案，并基于Ｓｉｍｕｌｉｎｋ／ＳｉｍＨｙｄｒａｕｌｉｃｓ搭建实物模型进行仿真实验和对比分析，最终说明节流控制虽具有较佳的调控性能和安全性能，但耗能严重；变频控制虽然具有高效节能的优点，但存在调控速率慢和低流量时压头过低而影响后续流程的问题；而分程控制能够满足管路控制点所需压力和流量的要求，在保证调控性能和安全性能的同时节能效果显著，控制方案可行并具有较高的实用价值

2、。关键词离心泵串联运行节流调节变频调节分程控制中图分类号ＴＨ３１１文献标识码Ａ文章编号１０００３９３２（２０１５）０１０００７０５目前，过程控制领域中流体输送系统的流量Ｓｉｍｕｌｉｎｋ／ＳｉｍＨｙｄｒａｕｌｉｃｓ搭建实物模型，对４种典调节方法主要分为调节阀节流控制和离心泵的变型的串联泵控制方案进行控制仿真，依据实验模［１～３］频调速控制。其中，离心泵变频调速技术已拟的效果对控制方案的综合性能进行比较分析，成为石油化工装置节能降耗的重要手段，相对于指出各控制方案的利弊与适宜场合。［４～８］调节阀节流控制，可明显减少能量的损失。１控制方案设计串联泵的变频控制又可分为单泵变频控

3、制和多泵离心泵的串联运行需要有安全、可靠的控制同步变频控制，变频控制方案虽然节省能量，但当方案，以保证生产装置安全、平稳、高效的运行，实流量降低时，可能出现压头过低而影响后续流程现最大化节能。调节阀节流控制与离心泵的变频［９，１０］调速技术是当今工艺管路系统的主要调控手段，的问题；节流控制虽然操作简单方便，安全性能和调控性能好，但能量损耗严重。对此，笔者提笔者通过对４种典型的串联泵控制回路的分析，［１１］探讨离心泵串联运行控制方案的设计问题。出了变频调速与节流分程控制方案，该方案结合大多数工艺管路系统中变频调速与调节阀节流１．１节流控制方案控制并存的现状，可同时满足管路控制点所

4、需的串联泵节流控制方案如图１所示，在增压泵压力和流量，并且节能效果显著。出口管路上设调节阀进行节流控制，该回路的主离心泵作为石油化工企业广泛采用的一种管控制变量可以是流量、液位、压力及温度等参数。输流体机械，通常在流体长距离输送或大流量高该控制方案是通过调节阀门开度以改变管路特性压供输或者由于工程改造和扩大生产等，单泵独曲线达到改变流量、满足工况需求的目的，其原理立运行无法满足需求的情况下，采取加装设备与简单、实施容易，但此过程中大部分能量都被消耗原有设备串联的方式运行，用来提升压力、增加流在阀门的节流环节和冗余设计而导致的泵出口阀体能量、克服流动阻力，以达到沿管路输送的目压降

5、上，能耗损失严重，不利于节能，同时由于出的［１２～１４］。离心泵的多泵串联运行与单泵独立运口阀门前后压差较大，泵承受的压力较大，对阀门、泵的机械损耗增加，维修量也较大。行相比较，其运行工况和调控手段更加复杂，此时不仅需要考虑离心泵的扬程和流量的要求，还得保证各泵运行的安全性和经济性。笔者以某炼油厂串联离心泵运行为例，利用收稿日期：２０１４０７１８８化工自动化及仪表第４２卷１．４变频调速与节流分程控制方案为解决变频控制在低流量时通过降低泵扬程无法满足工艺操作和输送需要的问题，需采用变频调速与节流分程控制方案。如图４所示，流量调节器ＦＣ与手操作器ＨＣ、ＤＣＳ软开关ＦＳ配合，实现

6、变频调速与调节阀控制的切换。Ｑ为划分ｍ区间的流量，当流量Ｑ＞Ｑ时，ＦＣ的输出信号送ｍ图１节流控制方案给变频调速器，调节泵的转速，调节阀由ＨＣ控制１．２单泵变频调节控制方案至全开状态；当Ｑ≤Ｑｍ时，ＦＣ的输出信号送给调串联泵单泵变频控制方案如图２所示，流量节阀，变频调速器由ＨＣ控制，泵的转速不变。调节器ＦＣ的输出信号送给变频调速器，调节增压泵的转速，主泵电机为工频运行。选择这种方式而非主泵变频，串联的增压泵为工频运行的单泵变频方案，可以保证增压泵的入口压力较为平稳，有效防止串联的增压泵发生吸空汽蚀现象。同时，调节阀由手动操作至全开状态，可以降低阀门和泵的承压，提高设备使用寿命，减

7、小维修量，同时大幅降低能量损耗，具有显著的节能效果。图４双泵变频与节流分程控制方案２具体应用分析催化裂化是炼油化工过程的重要组成部分，在其工艺流程的反应再生部分中，原料油与回炼油混合均匀后通过回炼油泵提供压力，经原料油喷嘴喷入提升管内。现有一炼油厂１６０ｔ／ａ催化裂化反应装置因扩大生产所需，需使喷嘴部分的压力从２．０ＭＰａ增加至２．８ＭＰａ，原回炼油主泵出图２单泵变频控制方案口压力达不到要求，故在主泵后串联上一个增压１．３双泵变频调节控制方案泵使出口压力升高进而使流量达到要求，并保持串联泵双