計(jì)量泵是化學(xué)藥劑投加系統(tǒng)的核心設(shè)備,為了計(jì)量泵的穩(wěn)定運(yùn)行,并達(dá)到設(shè)備的承諾精度(穩(wěn)態(tài)精度、重復(fù)精度和線性精度),有必要在投加系統(tǒng)中配置必要的系統(tǒng)附件。如何配置附件,并充分發(fā)揮這些附件的作用是系統(tǒng)工程師的重要工作。在此,小編將系統(tǒng)附件信息做一個(gè)匯總介紹,分上下兩部分,上部分介紹過(guò)濾器、安全閥、背壓閥;下部分介紹緩沖器、標(biāo)定柱,供業(yè)內(nèi)人士參考。
1. 過(guò)濾器
過(guò)濾器是所有投加系統(tǒng)的進(jìn)口管路中必需的附件之一。在計(jì)量泵投加系統(tǒng)中所使用的過(guò)濾器主要是用于液體過(guò)濾的過(guò)濾器,以保護(hù)設(shè)備不受顆粒影響,其孔徑基本是幾十目以上。形式以Y型過(guò)濾器居多,對(duì)于一些特殊介質(zhì),如濃硫酸,會(huì)建議采用筒式或籃式過(guò)濾器,以提高過(guò)濾效果和效率。
過(guò)濾器需要進(jìn)行定期清洗或更換,保證過(guò)濾器的流通面積。濾網(wǎng)堵塞會(huì)直接影響計(jì)量泵的吸入和工作性能,從而影響系統(tǒng)的整體性能和穩(wěn)定性。如果濾網(wǎng)破損,會(huì)失去過(guò)濾和清潔作用,會(huì)影響計(jì)量泵進(jìn)出口單向閥的正常工作,或者雜質(zhì)進(jìn)入系統(tǒng)會(huì)影響系統(tǒng)的產(chǎn)品性能和品質(zhì)。
過(guò)濾器的材質(zhì)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(zhì)的選擇與材質(zhì)的耐腐性能直接相關(guān)。
2. 安全閥
安全閥也被稱為壓力釋放閥。是對(duì)投加系統(tǒng)進(jìn)行超壓保護(hù)的附件。安全閥根據(jù)結(jié)構(gòu)可以分為彈簧式安全閥和杠桿式安全閥;根據(jù)安全閥開(kāi)啟方式可以分為微啟式和全啟式;根據(jù)閥體構(gòu)造可以分為:全封閉、半封閉和敞開(kāi)式。
在計(jì)量泵投加系統(tǒng)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(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)超壓,在壓力達(dá)到安全閥的設(shè)定壓力后,安全閥將開(kāi)啟并釋放系統(tǒng)內(nèi)介質(zhì),使系統(tǒng)壓力降低,在壓力降低到安全閥關(guān)閉壓力時(shí),安全閥將自動(dòng)關(guān)閉。
通常,安全閥的安裝方式為垂直安裝,可以避免工作時(shí)安全閥釋放閥頭出現(xiàn)偏離,導(dǎo)致閥頭回座不嚴(yán)。安全閥的安裝位置是盡可能靠近計(jì)量泵的出口,在安全閥與泵出口之間不應(yīng)有截止類閥門,可避免閥門誤操作導(dǎo)致安全閥失效。
安全閥的設(shè)定壓力一般為系統(tǒng)壓力的1.1~1.2倍。在確定設(shè)定壓力時(shí)必須考慮系統(tǒng)中所有設(shè)備的最低承壓能力。
要避免在安全閥的入口處產(chǎn)生氣體集聚。氣體集聚會(huì)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(guò)計(jì)算方法或者參照安全閥工作曲線的方法進(jìn)行。對(duì)于苛刻工藝環(huán)境,建議由廠家進(jìn)行計(jì)算,并提供計(jì)算書。對(duì)于非苛刻工藝環(huán)境,可以自己參照安全閥的壓力與流量曲線確定閥門的規(guī)格。
對(duì)于機(jī)械隔膜計(jì)量泵和柱塞式計(jì)量泵,投加系統(tǒng)必需配置安全閥,作為系統(tǒng)保護(hù)設(shè)備。對(duì)于液壓隔膜計(jì)量泵,建議安裝管路安全閥,計(jì)量泵的內(nèi)置安全閥設(shè)定壓力較高,主要用于泵自身的過(guò)載保護(hù)。
3. 背壓閥
背壓閥被較多地使用在低壓投加系統(tǒng)中,尤其是在一些水處理的低壓系統(tǒng)中。在很多低壓投加系統(tǒng)中,系統(tǒng)加注點(diǎn)的壓力幾乎與大氣壓力一致,表壓接近為零;有些化學(xué)反應(yīng)釜內(nèi)的壓力是負(fù)壓,而儲(chǔ)存溶液的儲(chǔ)槽或儲(chǔ)罐是在地面以上,并保持了一定高度的液位,所以計(jì)量泵工作過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)系統(tǒng)投加的實(shí)際流量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于計(jì)量泵設(shè)定的投加量的現(xiàn)象。究其原因是系統(tǒng)出現(xiàn)了虹吸現(xiàn)象。
為了防止虹吸現(xiàn)象的產(chǎn)生,必須在投加系統(tǒng)的出口管路中人為的建立一個(gè)系統(tǒng)背壓,防止虹吸現(xiàn)象的產(chǎn)生。人為建立系統(tǒng)背壓的方法有很多,但是采用背壓閥是最簡(jiǎn)單和便捷的方法,并且背壓閥的壓力是可以根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)整。通常,背壓閥的缺省設(shè)定壓力是3bar。3bar壓力不僅是幫助建立了系統(tǒng)背壓,同時(shí)也保證了計(jì)量泵投加精度的要求。要保證計(jì)量泵的精度,必須在計(jì)量泵的出口與進(jìn)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(guò)壓縮閥內(nèi)部的彈簧建立背壓的,所以過(guò)程介質(zhì)在頂開(kāi)背壓閥的閥頭時(shí),閥門的開(kāi)度直接會(huì)影響彈簧的壓縮量,也會(huì)影響背壓的壓力。所以,在一定流量前提下調(diào)整的背壓,在改變流量以后,背壓會(huì)隨之發(fā)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(tǒng)中的流量脈動(dòng)直接相關(guān)。流量脈動(dòng)大時(shí),背壓閥的閥頭在反復(fù)不斷地開(kāi)關(guān),既磨損過(guò)流件,也限制閥門的通過(guò)能力。當(dāng)流量脈動(dòng)小的時(shí)候,背壓閥的閥頭始終處于浮動(dòng)開(kāi)啟狀態(tài),只隨脈動(dòng)變化有輕微浮動(dòng),此時(shí)閥門的通過(guò)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(tǒng)的出口管路系統(tǒng)中,是對(duì)計(jì)量泵的脈動(dòng)流量特性進(jìn)行平滑緩沖的附件,可以減少流量的脈動(dòng)沖擊對(duì)管路系統(tǒng)的影響,增加系統(tǒng)出口流量的穩(wěn)定性。也有部分緩沖器被安裝在計(jì)量泵投加系統(tǒng)的進(jìn)口管路中,此時(shí)緩沖器的作用相當(dāng)于進(jìn)口管路中的一個(gè)平衡罐,主要是用于提高管路系統(tǒng)的NPSH性能。在一些易于汽化介質(zhì)的管路系統(tǒng)中會(huì)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(guò)程介質(zhì)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?dú)?。接觸式緩沖器中的氣體會(huì)逐步溶解到過(guò)程介質(zhì)中。(1)如果接觸式緩沖器是不能進(jìn)行預(yù)充氣的,所以在使用過(guò)程中,需要定期對(duì)緩沖器經(jīng)常排液,保持緩沖器內(nèi)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(jìn)行預(yù)充氣的,那么緩沖器必須有充氣閥,并且需要與充氣裝置長(zhǎng)期相連,以便維持緩沖器內(nèi)恒定的氣相壓力。
由于要兼顧氣體在過(guò)程介質(zhì)中的溶解,所以接觸式緩沖器的容積會(huì)比較大。通常會(huì)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(guò)程介質(zhì)進(jìn)行隔離。緩沖器是需要進(jìn)行預(yù)充氣的。在使用過(guò)程中需要定期檢查系統(tǒng)的壓力表指針擺動(dòng)幅度,以確認(rèn)緩沖器的緩沖效果。一旦緩沖效果減弱,需要及時(shí)進(jìn)行補(bǔ)氣。
緩沖器隔膜的材質(zhì)可以是乙丙橡膠、丁腈橡膠、氟橡膠或者是PTFE/復(fù)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(zhì)。
通常,緩沖器的預(yù)充氣壓力在工作壓力的60%~80%,容積為12~15倍沖程排量,脈動(dòng)幅度可以保持在±10%以下
當(dāng)計(jì)量泵的額定流量較大時(shí)、系統(tǒng)出口管路的長(zhǎng)度較長(zhǎng)時(shí)、計(jì)量泵的沖程速度較高時(shí),建議考慮安裝緩沖器。如果過(guò)程介質(zhì)含有較多的顆粒物質(zhì)時(shí),需要慎重選擇緩沖器。
5.標(biāo)定柱
標(biāo)定柱也被稱為校正柱。用于在計(jì)量泵初次投用前在實(shí)際系統(tǒng)中使用實(shí)際介質(zhì)進(jìn)行流量與壓力,流量與沖程之間變化關(guān)系的標(biāo)定。
計(jì)量泵在出廠前都會(huì)進(jìn)行性能試驗(yàn),該試驗(yàn)可以是單點(diǎn)的流量vs壓力試驗(yàn),也可以是恒定壓力下,流量vs沖程的多點(diǎn)測(cè)試,所有測(cè)試的介質(zhì)均為清水。但是,在用戶的實(shí)際應(yīng)用中,過(guò)程介質(zhì)是多種多樣的,介質(zhì)的物理性質(zhì)也是各不相同的。介質(zhì)物性的變化會(huì)對(duì)計(jì)量泵的出口流量產(chǎn)生影響。同時(shí),用戶的實(shí)際投加系統(tǒng)與工廠的設(shè)備測(cè)試系統(tǒng)也存在條件的變化,該變化也會(huì)對(duì)計(jì)量泵的出口流量產(chǎn)生影響。
如何在實(shí)際應(yīng)用的系統(tǒng)中使用真實(shí)的過(guò)程介質(zhì)得到計(jì)量泵流量與沖程之間的變化關(guān)系,以及計(jì)量泵流量與系統(tǒng)壓力之間的變化關(guān)系,包括各種精度的驗(yàn)證。標(biāo)定柱就可以在驗(yàn)證過(guò)程中提供幫助。
1.改變系統(tǒng)壓力,使用標(biāo)定柱在一定時(shí)間內(nèi)記錄計(jì)量泵的泵送流量,可以得出計(jì)量泵在不同系統(tǒng)壓力下的流量,從而得到壓力與流量之間的關(guān)系曲線
2.在系統(tǒng)壓力不變的前提下,改變計(jì)量泵的沖程比例(如:100%,75%,50%,25%,10%等),使用標(biāo)定柱在一定時(shí)間內(nèi)記錄計(jì)量泵的泵送流量,就可以折算出計(jì)量泵在不同沖程下的流量,從而得出計(jì)量泵的線性變化曲線,驗(yàn)證計(jì)量泵的線性精度。
3.在系統(tǒng)壓力和計(jì)量泵沖程不做變化的前提下,使用標(biāo)定柱在不同的時(shí)間點(diǎn)對(duì)計(jì)量泵進(jìn)行流量測(cè)試,驗(yàn)證計(jì)量泵的穩(wěn)態(tài)精度。
4.在系統(tǒng)壓力和計(jì)量泵沖程固定的前提下,使用標(biāo)定柱在一定時(shí)間內(nèi)記錄計(jì)量泵的泵送流量;然后改變計(jì)量泵的沖程比例并運(yùn)行一段時(shí)間,再次將計(jì)量泵的沖程比例回到變化前的刻度;使用標(biāo)定柱在一定時(shí)間內(nèi)記錄計(jì)量泵的泵送流量,可以驗(yàn)證計(jì)量泵的重復(fù)性精度
標(biāo)定柱容積的選擇應(yīng)盡可能大一些,可以保證計(jì)量泵的測(cè)試時(shí)間盡可能長(zhǎng),減少時(shí)間累積導(dǎo)致的偏差。如果計(jì)量泵的額定流量較大,導(dǎo)致標(biāo)定柱容積過(guò)大,那么最低限度需要保證30秒的測(cè)試時(shí)間。
標(biāo)定值的材質(zhì)可以是PVC,不銹鋼/PVC,不銹鋼/石英玻璃。具體選擇與材料對(duì)介質(zhì)的耐腐要求直接相關(guān)。
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