Регулирование потока и конечного давления, Гидравлика Опции

[onhp_young_spec]

Друзья! подскажите, пожалуйста, кто может.
Вкратце опишу суть.
Качаем жидкость насосом из резервуара на границу технологической установки...
Требуемое давление на границе установки - 1,3 МПа, номинальный расход около 13000 м3/сутки, при этом нужно предусмотреть устойчивую работу при диапазоне изменения расхода 60-110% от номинального.

Я полагаю, что в такой ситуации необходимо использовать автоматическое регулирование... Как его выполнить??

Думал так: на линии нагнетания насоса установить регулирующую арматуру (с ее помощью выставлять заданный на данный период времени расход), а также использовать частотное регулирование насоса (для поддержания постоянного давления на границе установки при изменении характеристики трубопровода и тп).

[onhp_young_spec]

Друзья! подскажите, пожалуйста, кто может.
Вкратце опишу суть.
Качаем жидкость насосом из резервуара на границу технологической установки...
Требуемое давление на границе установки - 1,3 МПа, номинальный расход около 13000 м3/сутки, при этом нужно предусмотреть устойчивую работу при диапазоне изменения расхода 60-110% от номинального.

Я полагаю, что в такой ситуации необходимо использовать автоматическое регулирование... Как его выполнить??

Думал так: на линии нагнетания насоса установить регулирующую арматуру (с ее помощью выставлять заданный на данный период времени расход), а также использовать частотное регулирование насоса (для поддержания постоянного давления на границе установки при изменении характеристики трубопровода и тп).

[SmallBoy]

непонятно что вам надо
вы регулировать что будете?

если надо чтобы у потребителя всегда было 1.3мпа и нужный потребителю объем воды (столько сколько он сможет взять), то достаточно просто насоса с частотником с максмальным давлением 1.3мпа без всякой арматуры, с максимальной производительностью равной максимальному расходу.

если вам надо по своему желанию давать определенный объем воды с определенным давлением, то дополнительно потребуется устройство регулирующее расход воды (пропускать воды столько сколько на нем выставишь)

[onhp_young_spec]

Я еще не имею опыта и не знаю какие существуют на практике устройства... поэтому могу только описать технологию..
Расход будет задаваться (из диапазона от 60 до 110% от номинального), и этот заданный расход должен быть постоянным до того момента, пока не будет задано другое значение.
А давление на границе установки (то есть в конце нагнетательного трубопровода насоса) должно ВСЕГДА быть 1,3 МПа.

Во время эксплуатации в течение года будет постоянно меняться температура воздуха, что повлечет изменение характеристики сети(трубопровода), поэтому рабочая точка системы (H-Q) будет стремиться сместиться... но если ей позволять сместиться то изменится расход!
То есть получается необходимо одновременно поддерживать и расход и давление в конце трубопровода при любых изменениях характеристики сети. Можно ли это осуществить?

[timmy]

Вы как бы лупу с процесса уберите пожалуйста. Мы еще ей воспользуемся, но хотелось бы понять глобальность идеи. Для начала.

[onhp_young_spec]

Глобальность?? хм... разве в данном случае нужна глобальность??
Ну так, для интереса поясню:
Проектируется установка пиролиза, на которую должна подаваться нафта.
Диапазон устойчивой работы установки 60-110%.
Для приема, хранения нафты необходим сырьевой парк (резервуары).
Для последующей подачи нафты на границу установки необходима насосная.
На границу установки необходимо подавать нафту (500 куб.м/ч) с давлением 1,3 МПа.

[timmy]

Ага. То есть у вас есть бензиновая фракция, которую вы отправляете на дальнейшую переработку. Установка забирает произвольное количество этой чудесной жидкости, но при постоянном давлении. Полагаю решение будет похожим на "насос-аккумулятор жидкости-регулирующий клапан". Схема работы примерно такая. Насосом вы перекачиваете нафту из резервуаров сырьевого парка в аккумулирующий сосуд. В аккумулирующем сосуде давление будет естественно более высоким, чем требует потребитель и давление это будет меняться в определенных вами пределах. После аккумулирующего сосуда устанавливается регулятор давления после себя, который видимо будет отвечать за предупреждение аварийной ситуации. А в самом сосуде видимо будут стоять датчики уровня/давления, которые будут подавать насосу сигнал на включение/отключение. Ваше решение тоже хорошее, но при наличии емкости у вас еще появится некоторый запас времени на выключение установки без потери качества продукта. Просто на закрытие арматуры большого диаметра может потребоваться хотя бы несколько минут, и этих самых минут в вашем решении не наблюдается.

[SmallBoy]

у вас задача давать то количество жидкости которое захочет пользователь
поэтому от устройства регулирующего объем прошедшей через него жидкости вам никуда не деться

а давление 1.3мпа решается клапаном регулирующим давление после себя.
т.е. до него всегда 1.5, а после него 1.3мпа

получается такая инсталляция
1. насос с частотником и современной системой управления например на 1.5мпа
2. клапан регулирующий расход воды, где пропускная способность устанавливается или вручную или через компьютер
3. клапан регулирующий давление после себя

возможно есть устройства объединяющие п.2 и п.3 в одном лице

[onhp_young_spec]

timmy,
На счет емкости даже не знаю - думаю, нет в ней смысла (я забыл дополнить, что нафта подается на установку без остановок).
И разве получится тогда регулировать давление в конце трубы без частотного регулирования насоса??

SmallBoy,
А зачем регулятор давления тогда, если есть частотник??
Нельзя настроить автоматическое регулирование частотника настроенным на поддержание давления в конце трубы 1,3 МПа????
И хотелось бы узнать как работает устройство, которое будет держать в системе заданный расход??? (кстати задавать это значение идеально было бы с компьютера оператора).
А регулятор давления, это ведь дросселирование?! разве есть смысл (и может быть даже возможность) использовать одновременно 2 метода регулирования - частотное и дросселирование??? И ведь при дросселировании при понижении напора одновременно стремится уменьшиться расход!!

В общем наверно для начала нужно разобраться с устройством и принципом работы устройства поддержания расхода в системе... давайте с этого начнем))

[Yellow boy]

Уважаемый onhp_young_spec!
Я не знаю физико-химических свойств Вашей жидкости (нафты), но для раствора, по своим свойствам сравнимых со свойствами воды, на нашем предприятии применяется следующая схема. При том задачи стоят такие же как и у Вас (правда давление и расход гораздо меньше).
Емкость - Насос с частотным преобразователем - Регулятор давления после себя - Расходомер. Всем технологическим процессом управляет контроллер.
Насос с частотным преобразователем, поддерживает заданный расход. Регулятор давления после себя конструктивно выполнен в виде регулирующего клапана и датчика давления (можно также вместо регулирующего клапана использовать трехходовой клапан с возвратом части жидкости обратно в емкость - но это гораздо дороже). Последним установлен расходомер. На панели контроллера можно менять уставки, а также параметры ПИД регуляторов. Как-то вот так. С радостью постараюсь ответить на Ваши вопросы, в меру своей компетенции.

[tiptop]

Емкость - Насос с частотным преобразователем - Регулятор давления после себя - Расходомер. Всем технологическим процессом управляет контроллер.
Насос с частотным преобразователем, поддерживает заданный расход.

Непонятно.
Расход может более-менее "свободно" поддерживается только до тех пор, пока давление не повысится до уровня "уставки" регулятора давления?

То есть, при достижении давления настройки клапан начнёт существенно "мешать" расходу?

[onhp_young_spec]

Yellow boy, спасибо!

Поясните пожалуйста зачем нужен в такой схеме регулятор давления?

Сообщение отредактировал onhp_young_spec - 21.2.2012, 20:45

[Yellow boy]

Yellow boy, спасибо!

Поясните пожалуйста зачем нужен в такой схеме регулятор давления?

Насос поддерживает в системе только заданный расход, а для поддержания давления и нужен данный регулятор.

Непонятно.
Расход может более-менее "свободно" поддерживается только до тех пор, пока давление не повысится до уровня "уставки" регулятора давления?

То есть, при достижении давления настройки клапан начнёт существенно "мешать" расходу?

Да, действительно это так, но тем не менее система работает и довольно устойчиво. Вопрос в оборудовании и настройках.

[tiptop]

O'K.
Но зачем "съедать" напор насоса регулирующим клапаном?
Можно ведь поставить преобразователь давления и использовать сигнал от него в алгоритме управления частотником.

[Yellow boy]

O'K.
Но зачем "съедать" напор насоса регулирующим клапаном?
Можно ведь поставить преобразователь давления и использовать сигнал от него в алгоритме управления частотником.

Т.е. Вы предлагаете одним частотным преобразователем поддерживать и расход и давление?
Я даже представить не могу как это будет работать

[tiptop]

Так и я тоже до конца не понял, как можно требовать, чтобы и расход произвольно изменялся, и давление в конце трубы оставалось постоянным.

Наверное, всё-таки с давлением как-то посложнее ситуация...

Сообщение отредактировал tiptop - 22.2.2012, 7:23

[Yellow boy]

Так и я тоже до конца не понял, как можно требовать, чтобы и расход произвольно изменялся, и давление в конце трубы оставалось постоянным.

Наверное, всё-таки с давлением как-то посложнее ситуация...

Система технически выглядит так , как я Вам ее описал.
В процессе работы оператор задает расход Qном. , который во время операции плавно повышается до 1,1Qном. (положено по технологии) и давление P. Система после выхода на режим (~ 1 мин) начинает работать при установившихся параметрах (к примеру, открытие клапана - 68%, частотный преобразователь - 73%). И работает устойчиво, при этом надо учесть, что потребитель - это емкость, в которую перекачивают раствор. В связи с тем, что потребитель, скажем так, не мешает процессу, удалось настроить параметры двух ПИД регуляторов, так чтобы они успевали подстроиться друг под друга. После окончания процесса оператор может задать другие параметры Q и P и все повторяется. Данная система была поставлена нам "буржуинами" и эксплуатируется уже лет пять.
И естественно самое сложное было не смонтировать, а настроить данную систему.

[FAlVik]

Так и я тоже до конца не понял, как можно требовать, чтобы и расход произвольно изменялся, и давление в конце трубы оставалось постоянным.

Наверное, всё-таки с давлением как-то посложнее ситуация...

Тоже как то не пойму. Расход-давление же связаны.

[tiptop]

естественно самое сложное было не смонтировать, а настроить данную систему.

Да уж, против законов природы настроить, наверное, непросто...

Можете показать хотя бы приблизительные графики "время-расход" и "время-давление" ?

[SmallBoy]

насос с частотником поддерживает давление, а не расход! т.е. давление падает он дает дополнительный объем воды
соответственно если бы надо было лить столько воды, сколько система сможет "сожрать" с определенным давлением то хватило бы просто насоса с частотником.

если надо добиться точности, то ставим дополнительно клапан регулирующий давление после себя, и тогда всегда будет именно нужное давление (у насоса есть инертность поэтому давление может скакать)

с регулировкой расхода сложней, если исходить из того, что принимающая сторона примет всегда весь данный ей объем, то надо просто установить клапан регулирующий расход до регулятора давления. до регулятора так как надо еще контролировать давление, если поставить после, то давление начнет скакать.

если же система не принимает весь данный ей объем, а сжирает столько сколько сможет, то смотри начала моего поста.

[Yellow boy]

Тоже как то не пойму. Расход-давление же связаны.

Связаны
Давайте представим такую ситуацию: насос - манометр №1 - запорный кран - манометр №2 - трубопровод. В начальный момент времени насос работает, запорный кран полностью открыт. Показания манометров (Рн1 и Рн2) практически равны и определяются сопротивлением сети (Нсети1) при данной производительности насоса Qн1, которую можно определить по зависимости Н-Q. Теперь прикроем запорный кран. Это приведет к добавлению местного сопротивления и увеличению общего сопротивления сети. Производительность насоса упадет до Qк1 < Qн1, показание манометра №1 увеличится до Рк1, которое определяется новым сопротивлением сети при расходе Qк1, а показания манометра №2 уменьшатся до Рк2, в связи с уменьшением расхода.
Таким образом расход в каждой точке системы одинаков, а давления могут сильно различаться, хотя они между собой связаны зависимостью расход-давление.
Заранее прошу прощения - объяснил как мог.

насос с частотником поддерживает давление, а не расход!

В нашем случае насос с частотным преобразователем получает команду от расходомера, а уж как он будет поддерживать постоянный расход - это его проблема

Так и я тоже до конца не понял, как можно требовать, чтобы и расход произвольно изменялся, и давление в конце трубы оставалось постоянным.

Я понимаю Ваше недоверие, система очень экзотичная и к ней есть много вопросов. Но поверьте - она работает. Как я понимаю, она очень точно рассчитана, грамотно подобрано оборудование, правильно настроена, а также то, что наш технологический процесс практически постоянен, без резких изменений контролируемых параметров.
P.S. Данная система работает в смежном подразделении. Так что с графиками проблема, могу только сказать, что в весь технологический процесс занимает 1,5 часа, расход 22-24 м3/час, давление 0,9 бара.

Сообщение отредактировал Yellow boy - 25.2.2012, 7:28

[timmy]

И все равно я за установку буферной емкости. Будет емкость - будет нужный запас времени на переключение насоса с резервуара на резервуар. Это как с кредитом - пока есть где перехватиться задержка зарплаты не особо страшна. А когда все заначки иссякли, вот тогда приходится только на зарплату и рассчитывать.