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气力输送气量控制的方式分析比较
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1.单减压阀与拉法尔管组成的气量控制系统
在总进气管采用一个减压阀和输送、清扫拉法尔管组成的气量控制系统。在压缩空气副管上无自动阀门和压力传感器。
优点:控制系统简单,系统成本低,维修成本也低。对于用户气源压力高(大于0.7mpa),输送管线短的系统比较合适。
缺点:由于在整个输送过程中副管始终处于开启状态,压缩空气消耗量大,输送末端气速由于副管的补气作用所增加。对于用户气源压力低(小于0.55mpa)或压力波动大,流量不稳定、输送距离长的情况下,由于副管的排空气量(无效气量)占整个输送气量的比例增大,产生输送后期输送气源压力下降、气量减少造成输送困难或堵塞,输送时间延长。
2.双减压阀与拉法尔管组成的气量控制系统
输送主管和副管分别采用各自的减压阀,分别设置各自压力,一般副管压力高于主管压力。根据输送距离的长短,在输送管上安装压力传感器,对应副管上安装气动截止阀。由主管压力控制对应副管阀门的开关,实现最佳补气。对于含有dn175输送管线,为了保证在清扫过程中的气量。
优点:主、副管压缩空气管路分开,彻底消除了主管上过滤装置由于密封问题产生的泄露造成副管上小过滤器的堵塞:副管压力高于主管压力,可真正实现副管的清堵作用;在主副管上设置压力传感器和气动截止阀,最大限度的减少副管的无效气量,实现最佳补气,实现低速、高料气比的稳定输送。在输送距离100m,输送管直径为dn125/150,在输送管道上设置4个压力传感器,输送气量与上一种控制方式比较,减少15%—25%。如果输送距离增加或增加副管上的阀门,节约的气量还要增大。同时在意外出现堵塞时,可以通过压力传感器的压力自动监视堵塞位置,并通过清堵程序控制副管阀实现自动疏通。
缺点:根据输送距离的长短设置压力传感器和气动截止阀,使设备投资和维修成本略增加。对于不同物料采肜一条输送线输送,由于物性的变化,输送特性必然发生变化,采用固定气量的控制方式(虽然用户可以根据物料情况手动选择减压阀压力,但实际操作情况用户很难办到)。该系统对一条输送管输送多种物料很难保证所有物料的输送速度和料气比最佳。
3.可调式拉法尔管与减压阀组成的气量控制系统
在输送主管气量控制回路上采用一只可调式拉法尔管和手动减压阀组成气量控制方式,根据不同物料在输送或清扫阶段用气量不同,改变拉法尔喉径来调节空气流量,是今后气力输送气量控制的一个发展方向。
4.减压阀与薄膜调节阀组成的气量控制系统
采用减压阀和薄膜调节阀组合实现气量控制。减压阀的出口压力设定比较高,可参照输送管的承压压力设定,故减压阀的主要功能是保证系统安全,流量的调节主要依靠薄膜调节阀来调节,但调节范围有限,有时不得不利用减压阀进行粗调。
5.拉法尔管在气力输送系统中的作用
由于法拉尔管是个测流元件,可以从减压阀在正常输送时的出口压力和大过滤器进口处压力分别作为拉法尔进、出口压力,由公式进行计算或从表中查取,从而得到空气流量。再由公式:输送料重/(空气流量×输送时间×1.205)得到平均混合比。由于无法准确计算不同混合比下的输送管道阻力,每一个用户在输送不同物料时的空气流量需要在现场根据输送阻力来定。对于喉径一定,其流量范围一定。为了防止拉法尔喉径大注对气流的限流作用发生流量不足、混合比大造成的堵管,适当增大拉法尔管的喉径是一种保守的做法,但也是一种稳妥的办法。
对于喉径一定的拉法尔管,当出口压力(绝压)/进口压力(绝压)小于等于0.528时流量达到最大,不随进、出口压差的增大而变化,该区为稳流区;比值大于0.528时,进口压力一定,如出口压力增大,流量明显减小。故对于拉法尔出口压力,进口压力大于0.528时,可以调高减压阀压力来增大流量,提高输送速度。但如果气源压力太低,小于0.65mpa时,提高减压阀出口压力到一定程度,虽增大拉法尔流量,减压阀特性变差。此时增大拉法尔喉径可能不会对空气流量产生任何影响。主要是减压阀流量不足,只能要求用户提高气源压力。
拉法尔管除了作为流量计外,另一个非常重要的作用是,当拉法尔管喉部气流速度达到超音速时,产生激波,对出口太力的波动产生屏蔽作用。
(1)在新系统设计中准确计算输送用拉法尔喉径还不太现实
由于气力输送理论研究的重点是输送管道压力损失的计算,目前对于密相输送,特别是仓泵式外旁通这种非稳态输送方式,准确计算输送阻力到目前还不现实,故无法准确计算拉法尔管的喉径,造成所设计喉径无法在喉部达到音速,即丧失拉法尔的压力屏蔽功能。只能通过现场改造拉法尔喉径才能满足要求。在输送开始阶段、结束阶段和清扫阶段,阻力低,出现压力屏蔽。在稳定输送阶段,可以通过降低料气比使输送阻力下降,实现拉法尔管的压力屏蔽功能,以实现输送状态稳定,但料气比下降,气速相应提高,对于管道的磨损,粒子的破碎影响程度如何,仍有待于进一步研究。但在管道清扫阶段,由于物料在管道内逐渐减少,特别是清扫后期管道内基本无物料,此时管道阻力计算可以按照纯空气流动阻力进行计算。为了保证管道清扫彻底,无残余,必须保证一定气量,对拉法尔喉径计算比较准确。
(2)减压阀进出口压力与拉法尔喉径及几何形状对流量的影响有待进一步研究
拉法尔管和减压阀进行流量调节,对于拉法尔管喉径、减压阀进口压力、出口压力等参数,对于给定的输送系统,应该存在一个合适的值,必须进一步研究。拉法尔管几何形状,比如入口收敛角、扩散角、进出口直径对拉法尔管的流量系数、其喉径可以在调试现场进行调节,或在输送过程中通过计算机自动控制。(图/文www.changrong-jx.com)
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