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計量泵系統附件介紹

發布時間:2017-04-26 14:27:28

 

 

計量泵是化學藥劑投加系統的核心設備,為了計量泵的穩定運行,并達到設備的承諾精度(穩態精度、重復精度和線性精度),有必要在投加系統中配置必要的系統附件。如何配置附件,并充分發揮這些附件的作用是系統工程師的重要工作。在此,小編將系統附件信息做一個匯總介紹,分上下兩部分,上部分介紹過濾器、安全閥、背壓閥;下部分介紹緩沖器、標定柱,供業內人士參考。


1. 過濾器

過濾器是所有投加系統的進口管路中必需的附件之一。在計量泵投加系統中所使用的過濾器主要是用于液體過濾的過濾器,以保護設備不受顆粒影響,其孔徑基本是幾十目以上。形式以Y型過濾器居多,對于一些特殊介質,如濃硫酸,會建議采用筒式或籃式過濾器,以提高過濾效果和效率。

過濾器需要進行定期清洗或更換,保證過濾器的流通面積。濾網堵塞會直接影響計量泵的吸入和工作性能,從而影響系統的整體性能和穩定性。如果濾網破損,會失去過濾和清潔作用,會影響計量泵進出口單向閥的正常工作,或者雜質進入系統會影響系統的產品性能和品質。

過濾器的材質可以是PVC、不銹鋼、碳鋼、碳鋼襯膠(襯塑)或者其他合金等等。材質的選擇與材質的耐腐性能直接相關。

    2. 安全閥

安全閥也被稱為壓力釋放閥。是對投加系統進行超壓保護的附件。安全閥根據結構可以分為彈簧式安全閥和杠桿式安全閥;根據安全閥開啟方式可以分為微啟式和全啟式;根據閥體構造可以分為:全封閉、半封閉和敞開式。

在計量泵投加系統中所使用的安全閥主要是全封閉微啟式彈簧安全閥為主。當系統出現超壓,在壓力達到安全閥的設定壓力后,安全閥將開啟并釋放系統內介質,使系統壓力降低,在壓力降低到安全閥關閉壓力時,安全閥將自動關閉。

通常,安全閥的安裝方式為垂直安裝,可以避免工作時安全閥釋放閥頭出現偏離,導致閥頭回座不嚴。安全閥的安裝位置是盡可能靠近計量泵的出口,在安全閥與泵出口之間不應有截止類閥門,可避免閥門誤操作導致安全閥失效。

安全閥的設定壓力一般為系統壓力的1.1~1.2倍。在確定設定壓力時必須考慮系統中所有設備的最低承壓能力。

要避免在安全閥的入口處產生氣體集聚。氣體集聚會直接影響安全閥的正常起跳和釋放。

安全閥的選型可以通過計算方法或者參照安全閥工作曲線的方法進行。對于苛刻工藝環境,建議由廠家進行計算,并提供計算書。對于非苛刻工藝環境,可以自己參照安全閥的壓力與流量曲線確定閥門的規格。

對于機械隔膜計量泵和柱塞式計量泵,投加系統必需配置安全閥,作為系統保護設備。對于液壓隔膜計量泵,建議安裝管路安全閥,計量泵的內置安全閥設定壓力較高,主要用于泵自身的過載保護。

3. 背壓閥

背壓閥被較多地使用在低壓投加系統中,尤其是在一些水處理的低壓系統中。在很多低壓投加系統中,系統加注點的壓力幾乎與大氣壓力一致,表壓接近為零;有些化學反應釜內的壓力是負壓,而儲存溶液的儲槽或儲罐是在地面以上,并保持了一定高度的液位,所以計量泵工作過程中會出現系統投加的實際流量遠遠大于計量泵設定的投加量的現象。究其原因是系統出現了虹吸現象。

為了防止虹吸現象的產生,必須在投加系統的出口管路中人為的建立一個系統背壓,防止虹吸現象的產生。人為建立系統背壓的方法有很多,但是采用背壓閥是最簡單和便捷的方法,并且背壓閥的壓力是可以根據實際情況進行調整。通常,背壓閥的缺省設定壓力是3bar。3bar壓力不僅是幫助建立了系統背壓,同時也保證了計量泵投加精度的要求。要保證計量泵的精度,必須在計量泵的出口與進口之間有不低于2bar的壓差。3bar壓力可以滿足壓差的要求。

背壓閥的壓力是通過壓縮閥內部的彈簧建立背壓的,所以過程介質在頂開背壓閥的閥頭時,閥門的開度直接會影響彈簧的壓縮量,也會影響背壓的壓力。所以,在一定流量前提下調整的背壓,在改變流量以后,背壓會隨之發生變化。流量降低,背壓下降;流量增加,背壓升高。

背壓閥的通流能力與系統中的流量脈動直接相關。流量脈動大時,背壓閥的閥頭在反復不斷地開關,既磨損過流件,也限制閥門的通過能力。當流量脈動小的時候,背壓閥的閥頭始終處于浮動開啟狀態,只隨脈動變化有輕微浮動,此時閥門的通過能力也大大提高。所以,背壓閥的最佳使用是與緩沖器配合使用。

4.緩沖器

緩沖器也被稱為蓄能器或阻尼器。絕大部分的緩沖器是安裝在投加系統的出口管路系統中,是對計量泵的脈動流量特性進行平滑緩沖的附件,可以減少流量的脈動沖擊對管路系統的影響,增加系統出口流量的穩定性。也有部分緩沖器被安裝在計量泵投加系統的進口管路中,此時緩沖器的作用相當于進口管路中的一個平衡罐,主要是用于提高管路系統的NPSH性能。在一些易于汽化介質的管路系統中會用到。

緩沖器分為接觸式和非接觸式兩類。

1.接觸式緩沖器是過程介質與緩沖器中的氣相部分是直接接觸。通常氣 相部分的氣體是空氣或者氮氣。接觸式緩沖器中的氣體會逐步溶解到過程介質中。(1)如果接觸式緩沖器是不能進行預充氣的,所以在使用過程中,需要定期對緩沖器經常排液,保持緩沖器內氣相部分足夠的容積,以便保持緩沖器的作用。(2)如果接觸式緩沖器是可以進行預充氣的,那么緩沖器必須有充氣閥,并且需要與充氣裝置長期相連,以便維持緩沖器內恒定的氣相壓力。

由于要兼顧氣體在過程介質中的溶解,所以接觸式緩沖器的容積會比較大。通常會選用50倍以上的沖程排量,容積越大緩沖效果越好。

2.非接觸式緩沖器是采用隔膜或者氣囊將氣相與過程介質進行隔離。緩沖器是需要進行預充氣的。在使用過程中需要定期檢查系統的壓力表指針擺動幅度,以確認緩沖器的緩沖效果。一旦緩沖效果減弱,需要及時進行補氣。

緩沖器隔膜的材質可以是乙丙橡膠、丁腈橡膠、氟橡膠或者是PTFE/復合橡膠、純PTFE,氣囊只能是乙丙橡膠、丁腈橡膠、氟橡膠等橡膠類材質。

通常,緩沖器的預充氣壓力在工作壓力的60%~80%,容積為12~15倍沖程排量,脈動幅度可以保持在±10%以下

當計量泵的額定流量較大時、系統出口管路的長度較長時、計量泵的沖程速度較高時,建議考慮安裝緩沖器。如果過程介質含有較多的顆粒物質時,需要慎重選擇緩沖器。

5.標定柱

標定柱也被稱為校正柱。用于在計量泵初次投用前在實際系統中使用實際介質進行流量與壓力,流量與沖程之間變化關系的標定。

計量泵在出廠前都會進行性能試驗,該試驗可以是單點的流量vs壓力試驗,也可以是恒定壓力下,流量vs沖程的多點測試,所有測試的介質均為清水。但是,在用戶的實際應用中,過程介質是多種多樣的,介質的物理性質也是各不相同的。介質物性的變化會對計量泵的出口流量產生影響。同時,用戶的實際投加系統與工廠的設備測試系統也存在條件的變化,該變化也會對計量泵的出口流量產生影響。

如何在實際應用的系統中使用真實的過程介質得到計量泵流量與沖程之間的變化關系,以及計量泵流量與系統壓力之間的變化關系,包括各種精度的驗證。標定柱就可以在驗證過程中提供幫助。

1.改變系統壓力,使用標定柱在一定時間內記錄計量泵的泵送流量,可以得出計量泵在不同系統壓力下的流量,從而得到壓力與流量之間的關系曲線

2.在系統壓力不變的前提下,改變計量泵的沖程比例(如:100%,75%,50%,25%,10%等),使用標定柱在一定時間內記錄計量泵的泵送流量,就可以折算出計量泵在不同沖程下的流量,從而得出計量泵的線性變化曲線,驗證計量泵的線性精度。

3.在系統壓力和計量泵沖程不做變化的前提下,使用標定柱在不同的時間點對計量泵進行流量測試,驗證計量泵的穩態精度。

4.在系統壓力和計量泵沖程固定的前提下,使用標定柱在一定時間內記錄計量泵的泵送流量;然后改變計量泵的沖程比例并運行一段時間,再次將計量泵的沖程比例回到變化前的刻度;使用標定柱在一定時間內記錄計量泵的泵送流量,可以驗證計量泵的重復性精度

標定柱容積的選擇應盡可能大一些,可以保證計量泵的測試時間盡可能長,減少時間累積導致的偏差。如果計量泵的額定流量較大,導致標定柱容積過大,那么最低限度需要保證30秒的測試時間。

標定值的材質可以是PVC,不銹鋼/PVC,不銹鋼/石英玻璃。具體選擇與材料對介質的耐腐要求直接相關。

 

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