1、VSI200 系列变频 器在摆动转子 泵上的应用 V1.01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0.020.04mm 之间)。当曲轴作逆时针转动时
2、，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，造价昂贵，要提高其精度相当困难。转
3、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0.020.04mm 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，某一处的损伤仅会对该角度的密封性能造成影响，而不会影
4、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 逐渐变小，排出介质。由于两工作腔同时作业，
5、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） 。由于使用了左右对称双缸四腔结构，使作用在转子上
6、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 0.020.04mm 的情况下，能避免转子与定子磨擦，并长期保证该密封间隙。12 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 0100%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）泵工作容腔空间大，有较强的抗杂质性能(泵进口配1040 目/英寸的过滤器)；（5）无密
7、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 0.51.5m 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21 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
8、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 2040 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
9、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。22 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
10、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，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
11、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，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 420mA 的电信号，输送到变频器，变频器根
12、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。#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
13、 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 420mA 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
14、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。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 dCR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 10SP0.08 10 加速时间 10SP0.09 10 减速时间 10SP1.12 0 运行低于下限动作 以下限运行P2 组设电机参数 P2.00-P2.05P4.00 1 V/F 设定 2.0 降转矩P5.00 1 X1 功能选择 正转运行
