一种高压余能回收液力透平试验台及其控制方法

文档序号:9215406阅读:335来源:国知局
一种高压余能回收液力透平试验台及其控制方法
【技术领域】
[0001]本发明属于测量设备领域,特别是一种为高压余能回收液力透平提供性能测试的试验平台及其控制方法。
【背景技术】
[0002]在世界能源日趋紧张的今天,液力透平作为一种能量回收装置,逐步应用于工业生产中并取得了不错的收效,有效的节约了能源,缓解了能源紧张的现状。然而对于高压介质的能量回收液力透平来讲,其发展还处于不成熟阶段,对高压余能回收液力透平的性能研宄还要基于大量的实验。
[0003]与普通泵试验台、普通透平试验台不同地,高压余能回收液力透平的进口工质为高压液体。对于工业废水,其压力能达到几兆帕甚至几十兆帕,而在实验中为获得高压液体单纯增加进口液体液位高度不太现实,所以需要高压泵为液体增压。另外,普通试验台不具有自动控制功能,其压力、流量等参数可调性差,不能方便的记录不同工况下的液力透平外特性参数。

【发明内容】

[0004]为了更好地对高压余能回收液力透平进行研宄,更好地把握不同种类液力透平各自的能量回收特性,本发明提供了一种高压余能回收液力透平试验台及其控制方法,为研宄液力透平提供了方便。将该试验台推广应用,将会为液力透平发展起到推动作用。
[0005]为了达到上述目的,本发明的技术方案如下:
[0006]一种高压余能回收液力透平试验台,包括液力透平进水管路、液力透平、液力透平出水管路、液力透平发电装置;所述液力透平进水管路包括变频电机、高压柱塞泵、电动调节阀、加热装置、第一涡轮流量计,所述变频电机通过联轴器与高压柱塞泵轴端相连,高压柱塞泵吸入管路通入到水池中,高压柱塞泵泵出口法兰与三通A第一端连接,所述三通A的第二端连接溢流阀的进口,三通A的第三端连接电动调节阀,所述溢流阀的出口连接管路将溢流水排放至水池中,所述电动调节阀和加热装置相连,所述加热装置和第一涡轮流量计一端相连,所述第一涡轮流量计另一端和三通B的第一端相连,三通B的第二端和液力透平的进水法兰端相连通;所述液力透平发电装置包括发电机、转矩转速仪,所述发电机通过联轴器与转矩转速仪一端相连,转矩转速仪另一端通过联轴器与液力透平的轴端相连;三通B的第三端连接第一压力变送器¢);所述液力透平出水管路包括三通C、第二涡轮流量计、第二压力变送器,所述液力透平的出口法兰连接三通C的第一端,三通C第二端连接有第二压力变送器,三通C第三端连接第二涡轮流量计的一端,第二涡轮流量计的另一端连接管路将出口水排放至水池中。
[0007]进一步,所述三通B的第二端和液力透平的进水法兰端之间设有第一压力表,三通B的第三端连接第一压力变送器,三通B和第一涡轮流量计之间设置有温度传感器,液力透平出口法兰和三通C之间连接有第二压力表。
[0008]进一步,所述液力透平进口管路端的第一压力变送器的相连管路上设有第一电动截止阀,所述高压柱塞泵出口管段设置第二电动截止阀,所述第二压力变送器和三通C之间设有第三电动截止阀。
[0009]进一步,所述加热装置采用电加热方式,装置内部管路布置成蛇形。
[0010]本发明的控制方法的技术方案为:
[0011]一种高压余能回收液力透平试验台控制方法,包括步骤:
[0012]SI,试验台系统启动之前,保证高压柱塞泵出口处第二电动截止阀为打开状态,第一电动截止阀、第三电动截止阀为关闭状态,通过PLC将频率信号传递给变频电机,变频电机启动,高压柱塞泵开始运行,并将水由水池抽送至液力透平的进水管路中,同时PLC把频率信号递交给变频电机,变频电机又将当前频率信号反馈给PLC控制系统,由控制系统对其频率信号进行采集,从而实现对其频率的控制;
[0013]S2,第一涡轮流量计、第二涡轮流量计分别将液力透平进出口流量信号传递给PLC控制系统,当系统运行稳定后通过PLC将开启信号传递给第一电动截止阀、第三电动截止阀,截止阀打开,从而第一压力变送器、第二压力变送器开始分别对液力透平进出口压力进行测量,并将信号传递给PLC控制系统;
[0014]S3,加热装置接受PLC控制系统的电加热信号,开始对管内流体进行加热;并通过温度传感器测量出流体温度值,将温度值转换为电信号传递给PLC控制系统,当温度达到预期值,切断PLC传递的电加热信号;
[0015]S4,当液力透平运行时,转矩转速仪将转矩转速值转化为电信号传递给PLC控制系统,从而完成转矩转速信息的采集;
[0016]S5,当高压柱塞泵出现运行故障,能够将故障状态信号传递给PLC控制系统,PLC系统通过对变频电机频率信号的控制来使其暂停运行。
[0017]进一步,所述步骤S2中,通过PLC控制系统对电动调节阀进行液力透平进水管路压力、流量控制,第一涡轮流量计、第二涡轮流量计与第一压力变送器、第二压力变送器传递到PLC控制系统的信号发生相应变化,实现对管路中压力、流量信号的采集与控制。
[0018]本发明具有以下技术效果:
[0019]I)本发明的变频电机能够调节转速,使高压柱塞泵出口参数随变频电机转速获得相应变化;液力透平进、出水管路上的压力变送器能够将压力转化为电信号进行输出,进水管路上的涡轮流量计将流量转化为电信号进行输出。考虑到高压介质的温度甚至状态对能量回收特性的影响,本发明设置的加热装置能够对液体进行加热,并通过设置温度传感器感受液体温度变化,将温度参数转化为电信号输出。
[0020]2)溢流阀具有临界压力参数值,当高压柱塞泵出口压力过高,部分高压水将通过溢流阀回流至水池中,使柱塞泵出口压力降低,对管路起到保护作用;电动调节阀通过接收自动控制系统的电信号来控制管道中液体的流量、温度、压力等参数,因而实现自动化调节功能;所述高压柱塞泵出口管段设置电动截止阀,电动截止阀同样通过接收控制系统电信号来实现管路的通断。
[0021]3)本发明的高压余能回收液力透平试验台,其能有效地控制液体压力、流量等参数,准确地采集并记录参数信息,相比普通试验台具有一定的创新性。该平台的加热装置内管段布置成蛇形从而增加管内水与电加热热源之间的换热,考虑到透平入口工质的温度甚至相态对透平的能量回收特性产生影响,本发明设置的加热装置为上述影响的研宄提供方便,并保证其承压能力。
[0022]4)系统中各个设备、仪器可通过自动控制PLC系统进行调节,相关参数信息可通过PLC控制系统进行采集,该平台能够能够可控制变量地研宄某单一介质参数对液力透平性能的影响。
【附图说明】
[0023]图1为高压余能回收液力透平试验台系统方案图;
[0024]图2为自动控制方案图。
[0025]图中:1-溢流阀,2-电动调节阀,3-加热装置,4-第一涡轮流量计,5-温度传感器,6-第一压力变送器,7-第一电动截止阀,8-第一压力表,9-第二压力变送器,10-第二涡轮流量计,11-变频电机,12-高压柱塞泵,13-第二电动截止阀,14-发电机,15-转矩转速仪,16-水池,17-液力透平,18-第二压力表,19-第三电动截止阀。
【具体实施方式】
[0026]下面结合附图以及具体实施例对本发明作进一步的说明,但本发明的保护范围并不限于此。
[0027]图1为本发明高压余能回收液力透平试验台系统方案图。包括液力透平17,发电机14,变频电机11,高压柱塞泵12,溢流阀1,电动调节阀2,加热装置3,涡轮流量计4、10,温度传感器5,压力变送器6、9,压力表8、18,水池16,转矩转速仪15。
[0028]其连接方式为:转矩转速仪15 —端通过联轴器与液力透平17轴相连接,另一侧通过联轴器与发电机14相连接,高压柱塞泵12轴端与变频电机11通过联轴器相连接。液力透平17进口法兰连接有第一压力表8及三通B,三通B剩余两端其中之一端连接第一压力变送器6,另一端依次连接有温度传感器5、第一涡轮流量计4、加热装置3、电动调节阀2构成液力透平的进水管路,液力透平17出口法兰处同样接有第二压力表18及三通C,三通C剩余两端其中之一端连接有第二压力变送器9,另一端连接第二涡轮流量计10的一端,第二涡轮流量计10的另一端连接管路将出口水排放至水池16中。高压柱塞泵12吸入管路通入水池中,泵出口法兰与三通A连接,该三通A的另外两端其中一端连接溢流阀I进口,另一端连接电动调节阀2从而与所述液力透平17进水管路相连接。溢流阀I出口连接管路将溢流水排放至水池16中。液力透平17进、出口管路,高压柱塞泵12出口管段均设置电动截止阀。
[0029]图2为本发明自动控制方案图。展示了试验台系统中各个
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