1、VSI200 系列变频器在 摆动转子泵 上的 应用 V1.0 1 摆动转子泵的工作原理 BZYB 系列摆动转子泵以国家发明专利“摆动转子式机器”为核心，用于气、液、固多相混输。 BZYB 系列摆动 转子泵结构上采用曲柄活块机构（如图 1 所示），经演化变为图 2 所示。图 2 中的转子相当于图 1 中的连杆、曲轴相当于图 1 的曲柄，而活块对应于图 1 的活块，然后在以曲轴的旋转下转子产生的外轨迹圆为缸体，构成了完整的泵的结构原理图。 由图 2 可以看出，缸体与转子形成的 间隙密封点 d(d)和活块将缸体分成了工作容腔 A 和工作容腔 B(d 和 d的距离在 0.02 0.04mm之间 )。当
2、曲轴作逆时针转动时，套在曲轴上的转子也跟着旋转，但由于转子同时受到活块的牵制，致使转子在缸体内作滚动加微量滑移的方式进行容积变换（如图 2 所示，转子上点 a对应于缸体上小微段 a，当曲轴转了一个角度后转子上的 b对应于缸体上小微段 b，同样的 c对应于 c、 d对应于 d ）。随着曲轴旋转角度的加大， A 腔体积也逐渐增大则形成真空，吸入介质； B 腔体积则逐渐减少，强迫介质从排口排出。随着曲轴的不断旋转， A 腔和 B 腔的体积就不断地发生周期性的变化，达到泵送的目的。 由以上分析可知： BZYB 系列摆动转子泵的零件均为规则零件，加工简单、精度容易保证 。不象螺杆泵需要专门设备进行加工，
3、造价昂贵，要提高其精度相当困难。 转子与缸体的径向密封间隙可以由转子、缸体和偏心轴的尺寸来保证，精确地做到两者的间隙（即图 2 中 d 和 d间的距离）在 0.02 0.04mm 之间。转子与缸体之间不相互接触，保证了该泵可以长期保持该密封间隙而不会因磨损而变化，且自吸性能极佳。而这一间隙对于同样采用小间隙密封的螺杆泵来讲是不可能的， 螺杆泵各处平均间隙约 0.1mm 左右。 该泵工作容腔空间大，有少量杂质颗粒也不妨碍工作，泵不易磨损，寿命长。绝大部分杂质颗粒在月牙形空腔中随介质带走，万一有硬质颗粒物正好挤入密封线中，造成对转子或缸体产生刮伤，由于转子与缸体形成的密封线是线对线的关系，某一处的
4、损伤仅会对该角度的密封性能造成影响，而不会影响下一角度的密封，除非转子或缸体整个内外径磨损。故不会对泵整体性能产生大的影响。 BZYB系列摆动转子泵单腔工作时会出现流量脉动现象。于是我们对泵作了进一步的改进（如图 3 所示）。 由图 3 可以看出，该图是由图 2 经割破转子，加装固定隔板，移活块到转子后面的方法而形成类似于图 2 两个泵同时工作而工作相位又相互错开 180 的形式。 流量较均衡。当曲轴作逆时针转动时，套在曲轴上的转子也跟着旋转（由转子与缸体组成密封线 a，转子与中心圆柱组成密封线 b 以及固定隔板形成工作容腔 A 和 B），工作容腔 A 逐渐变大，形成真空吸入介质；工作容腔 B
5、 逐渐变小，排出介质。由于两工作腔同时作业，体积变化率趋于一致，从而保证了输出流量的均衡。 泵内不存在影响泵性能的磨损件。泵内唯一的接触性磨擦发生在活块与缸体之间，但因为两者为大平面接触滑动，滑动速度低，一般小于 0.5m/s， PV值很小，所以磨擦损失及磨损非常小，另外活块处的磨损不会影响泵的正常运转和容积效率，故该处摩擦可忽略。而滑片泵由于其结构原因，其滑片与转子、缸体（低压侧）之间会产生严重的机械摩擦，使叶片磨短、转子上滑片槽磨损变形、缸体磨损变形，最终使泵性能下降甚至丧失泵送功能。 但这种结构的泵所输送介质对转子有轴向力。为改善泵的力学性能，我们将泵做成左右对称结构（如图 4 所示）。
6、 由于使用了左右对称双缸四腔结构，使作用在转子上的轴向力相互抵消，在保证定子与转子间隙（如图 4 中、 a 和 b 处）在 0.02 0.04mm 的情况下，能避免转子与定子磨擦，并长期保证该密封间隙。 1 2摆动转子泵的性能特点 BZYB 摆动转子泵的设计融合了泵和压缩机的工作原理，兼具液体输送泵和真空泵的作用。具有以下显著特点： （ 1）加工制造简单，配合精度高； （ 2）有极强的自吸能力，极限真空度可达 99%，可代替真空泵用 于引虹吸和扫舱； （ 3）优异的气液混输能力，可以 0 100%的气液比混输送介质。并适用于粘度小的介质和粘度大介质的单独输送或多相混合输送； （ 4）泵工作容腔
7、空间大，有较强的抗杂质性能 (泵进口配 10 40 目 /英寸的过滤器 )； （ 5）无密封件外的易损件 ,整机唯一的接触磨擦产生于导芯与缸体的接触部位 ,但因为其线速度极低 (一般 0.5m/s)且磨损不影响泵工作性能，故无需考虑更换； （ 6）高速与低速时吸入性能变化小，可达到的极限真空度基本无变化，可制造必须气蚀余量在 0.5 1.5m 的 泵； （ 7）高的泵效率，全液相效率大于 72%； （ 8）可在室外工作，不建泵房； （ 9）采用标准机械密封，性能可靠、寿命长、更换方便。 2、摆动转子泵安装要求及使用注意事项 2 1 安装要求 1） 泵基础采用地脚螺栓固定，混凝土浇注。要求不得有
8、裂纹、空洞等缺陷，必须能承受泵和管路系统的最大动负荷和静负荷，不能有任何损坏和影响泵运转的沉降。 2） 泵进出口管路通径应比泵的进排口通径大一到二级。严禁泵的吸入管道通径小于泵的进口法兰通径，泵的进出口应设置进口真空表及出口压力表，并采取防振措施。进 口真空表应在过滤器后与泵进口之间，出口压力表应在止回阀与泵出口之间。进口应设置篮式过滤器并保证有足够的流通面积，过滤器目数由介质颗粒大小决定，但一般为 20 40目 /in。 3） 进出口应分别设置切断阀，在开泵前全部打开，并在停泵后关闭，泵的进出口管道均应可靠固定。在泵出口有背压的情况下，出口管路中一般设置一个相应管径的止回阀。 4） 在需要进
9、行扫舱或引虹吸作业的工况时，设置管路时泵出口应有一段约400mm高的立管（如图 1 所示）。 5） 进出口管路的联接应保证不得有额外负荷加载在泵的机体之上，以保证泵性能。 6） 配制泵的进出口管道时，应在泵的进出口法兰加设盲板，防止异物进入泵腔。在管道焊接完成安装之前，应采用敲击、振动等办法清除管道内的异物和焊渣，并用高压水冲洗干净，特别是泵进口过滤器后至泵出口阀门之间的管道应彻底清洗，严禁异物进入泵体，引起泵卡死。 7） 管道配制完成后，如需进行管道压力试验，应在泵进排口上设置盲板，隔离泵体，防止泵密封损坏。 2 2 使用注意事项 1） 安装完成后，应再次检查进出口管路已经清洗，如尚未清洗的
10、立即拆管路清洗。泵对杂质颗粒异常敏感，易造成卡死事故。 2） 手盘泵，以无卡滞点为好。 3） 启 泵前，应检查电动机接线是否符合防爆要求，如配有减速器则应检查减速器齿轮箱内油面是否符合要求。管道上法兰联接螺栓是否紧固，止回阀流向是否正确。 4） 打开泵的进、出口管路上阀门，点动泵，检查泵的转向，确认正确后，开泵试运转。 5） 启泵后，检查泵的进出口压力表读数是否正常，泵的振动和噪音有无异常，如发现异常情况，应立即停机分析原因。 6） 停泵，关闭泵的进、出口管路阀门，关闭管路阀门，结束操作。 特别注意事项： 因 BZYB 泵属于容积泵，故在开泵之前必须开启进、出口管路上所有阀门，以防止泵超压运行
11、，另外，不可以采用调整阀门开度办法改变泵的排量，因容积式泵其排量与出口压力无关，在所有压力条件下均为额定排量。 #1、摆动转子泵在卸油扫仓工况下配备变频系统的原因 泵配备变频器的原因为用摆动转子泵扫槽车剩余底油时，由于扫舱软管口径较小 ,在全液流动时 ,易产生泵进口真空过高，泵振动、噪声增大的问题。因为采用摆动转子泵扫舱与采用真空泵不同，转子泵是进行气液混输，因此必须考虑泵的汽蚀性能，在槽车底油多时，扫舱软管吸入饱满，泵进口真空 高，当真空超过泵汽蚀点后，泵的振动、噪声将增大。因此摆动转子泵扫舱时需配置变频器及压力变送器，采用 PID 调节。 变频器采用 PID 调节，即通过压力变送器来调节，
12、可以完成自动控制的功能。我们可以在变频器上将泵进口所需要控制的最高真空度设定好。将压力变送器安装在泵进入管道上，压力变送器将采集到的进口压力信号，转化为 4 20mA 的电信号，输送到变频器，变频器根据电流的大小与设定值进行比较分析，来改变频率。在泵进口真空度较低时，提高转速，增大泵的排量；泵进口 真空度 较高时，降低转速，减少 泵的 排量，从而达到控制泵进口 真空的目的。避免在泵进口真空较高时，泵发生汽蚀，产生振动、噪声。泵进口真空较低时，扫舱吸入速度慢，需要人工调节提高泵转速，这样较繁琐操作。 变频器采用 PID 调节，可以减轻操作的繁琐性，提高泵的扫舱效果，是一种较好的扫舱作业控制方式。
13、 #2 变频器与压力变送器的工作原理 摆动转子泵在油库的扫舱工作过程中，由于每个现场工艺装置不同，且槽车底油剩余量也不相同，这样就会造成泵入口的吸入条件也不同，有时真空度不够，有时真空度过高。采用变频器可以根据现场进行 PID 调节，可以满足使用要求。 变频器采用 PID 调节，即通过压力 变送器来调节，可以完成自动控制的功能。我们可以在变频器上将泵进口所需要控制的最高真空度设定好。将压力变送器安装在泵进入管道上，压力变送器将采集到的进口压力信号，转化为 4 20mA 的电信号，输送到变频器，变频器根据电流的大小与设定值进行比较分析，来改变频率。在泵进口真空度较低时，提高转速，增大泵的排量；泵
14、进口真空较高时，降低转速，减少排量，从而达到控制泵进口真空的目的。避免在泵进口真空较高时，泵发生汽蚀，产生振动、噪声。泵进口真空较低时，扫舱吸入速度慢，需要人工调节提高泵转速，这样较繁琐操作。 变频器采用 PID 调节，可以减轻操作的繁琐性，提高泵的扫舱效果，是一种较好的扫舱作业控制方式。 变频器的选用。一般选用的变频器功率应与所配备的电机功率相当，即与电机同一级别，或大于电机一个级别。根据实际使用情况，我们一般建议在 11KW 以内的电机，选用相同功率级别的变频器；大于 11KW 的电机，变频器的功率应大于电机一个级别。例： 18.5KW 的电机，配 22KW 的变频器。 压力变送器的选用。
15、由于压力变送器安装在摆动转子泵的进口，用于控制泵进口的真空度，因此压力变送器的压力范围选定为-100Kpa0，精度为 0.5 级，防爆等级 d CR 接线图。 1 带压力变送器自动调速 功能号 参数值 P0.00 1 控制模式 V/F 控制 P0.01 1 运行控制方式 端子控 制 P0.03 7 频率设定方式 PID 控制 P0.06 10 运行频率下限 10S P0.08 10 加速时间 10S P0.09 10 减速时间 10S P1.12 0 运行低于下限动作 以下限运行 P2 组设电机参数 P2.00-P2.05 P4.00 1 V/F 设定 2.0 降转矩 P5.00 1 X1 功能选择 正转运行
