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    组件 8:泵
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    组件 8:泵(定速或变速)


    规格

    管道连接

    1

    进口

    2

    出口

    3

    所需轴功率

    4

    效率控制进口(H) 

     

    5

    在流量低于 MINFLOW 的情况下,用于再循环的可选出口

     

    6

    轴出口

     

     

    通用       用户输入值       特征曲线       应用物理公式       显示       示例

     

    通用

    组件8的帮助下,可以对泵进行建模。可以有不同级别的细节:

    如果只是为了模拟流体中的压力增加,建议采用简单模式(FCALC = 0)。对于详细建模,有必要区分固定转速的泵(FCALC = 1)和可变转速的泵(FCALC = 2)。然而,速度依赖性在该组件中以固定的方式实现(通过相似性定律)。如果考虑速度相关的特征场,则需要使用组件83

    FSPECP 允许设置组件是计算压力还是质量流量增加,或者都不计算。
    哪些变量可用取决于负载情况(设计或非设计)和计算模式(FCALC)。(见下文)

    标志 FSPECH 允许设置效率是给定还是计算。通常情况下(FSPECH = 0),组件的行为是通过效率计算的。在识别模式下(FSPECH < 0),识别泵的当前状态,即通过指定输出(FSPECH = -1)或出口温度(FSPECH = -2)来确定效率,从而可以确定泵的性能系数。


    一般情况下,功率摄入量是根据等熵压缩计算的。如果不可能做到这一点(例如,在油的情况下),则根据密度和压力差进行计算。

    损失

    可以考虑恒定和输出相关的机械损耗。恒定损耗使用规格值 QLOSSM。与输出有关的损失来自机械效率 ETAMN

    考虑比例损失和恒定损失的顺序取决于能量流的方向。

    如果同时指定了机械效率 ETAMN 和恒定损耗 QLOSSM,则两者合并如下:

    Q_gross = ( Q_net + QLOSSM) / ETAMN

    结果值 QLOSS 包括全部(与负载无关和与负载有关的)损失

    QLOSS = Q_gross – Q_net

    结果值 ETAM 包含了这两个份额(如在组件6中),因为 ETAM 定义为

    ETAM = Q_net / Q_gross

    如果指定 QLOSSM > 0,ETAM 就不再等于 ETAMN,而是相应地变小(根据 QLOSSM / 热量输入)

     

    效率控制

    为了使效率(作为变化量)能够从外部访问(用于闭环控制或调节),可以在逻辑进口(引脚 4)将其指定为焓。

    为此,必须设置标志

    • FVALETAI = 2

    这个逻辑线的激活也可以根据计算模式来设定条件。这样,这个功能也可以就用于设计,而不必一直手动切换。为此,标志 FVALETAI 具有以下设置功能

    • FVALETAI = 4: 在设计模式下使用逻辑线,在非设计模式下使用规格值

    • FVALETAI = 5: 在设计模式下使用规格值,在非设计模式下使用逻辑线

    出于兼容性的考虑,已过时的设置 FVALETAI = 1仍可使用,其中一个指数测量值(规格值 FIND )被放在一条辅助管道上,然后必须在组件中输入相同的指数来作为规格值 IPS。

    进口(引脚6)

    组件8的特点是以机械轴作为进口(可选引脚6)。这允许在几个泵位于一个公用轴上的情况下建模。

    如果使用该引脚,则必须在指定其轴功率。该功率将被添加到泵所需的功率中,然后总功率将在引脚3上输出


    在默认形式下,可选的轴进口与同样可选的再循环出口(引脚5)位于同一位置。如果两个引脚同时使用,可以应用第2个视图显示选项,引脚5位于引脚6旁边。


    版本9或更早版本创建的模型信息

    在本组件中,版本10引入了标志 FSPECP 和 FSPECH,以便与其它组件协调处理。以前有标志 FCHR 和 FSPEC,它们有其它值和其它含义。出于向上兼容的原因,这些标志仍然存在,因此旧的模式继续计算。因此现在 FSPECP 和 FSPECH 有一个模式"-999",转换旧模型时才输入,以告诉 Ebsilon 要使用旧标志 FCHR 和 FSPEC。默认情况下,旧标志被设置为-999。然而,如果要访问旧标志数值的旧 EbsScripts 需要在新模型中使用,下面的表格指定了 在 FCALC、FCHR 和 FSPEC 的组合情况下,FSPECP 和 FSPECH 必须使用哪一个数值:

     

    FCALC      FCHR           FSPEC          FSPECP      FSPECH
    0               -4                  0 或 1               1                -2
    0               -3                  0 或 1              -1                -2
    0               -2                  0 或 1               1                -1
    0               -1                  0 或 1              -1                -1
    0                 0                  0 或 1              -1                0
    0                 1                  0 或 1               1                 0
    1               -4 或 -3          0                      1                -2
    1               -4 或 -3          1                      2                -2
    1               -2 或 -1          0                      1                -1
    1               -2 或 -1          1                      2                -1
    1                 0 或 1           0                      1                 0
    1                 0 或 1           1                      2                 0

     

     

    简单模式(FCALC = 0) 

    在简单模式下,可以在所有负载情况下指定质量流量和压力(FSPECP = -1,默认设置)或只指定质量流量(FSPECP = 1)。在简单模式下,不能通过压力来计算质量流量。

    FSPECP = -1

    当然,同时指定质量流量和压力且二者相互独立的这种可能性(FSPECP=- 1)有利于建模;然而,在现实中,它只能通过以下事实来实现:要么泵可以以可变转速运行,要么在泵的下游有一个控制阀。然而,带有控制阀的变种是不利的,因为这样一来,泵输出的一部分必须用于不必要的压力增加,而它随后又被节流。转速控制的优点是泵的效率在整个负载范围内变化不大,因为转速总是相应在调整的。因此在简单模式下使用的效率特征线 CETA 默认设置为1。

    如果压力和流量在非设计范围内相互独立地设定,且在较低的流量 M1/M1N < 1时,效率会降低,这将导致泵的输出量出现不现实的数值。只有当泵以固定转速运行时,效率才会随着流量的变化而变化;但在较低的流量下,固定转速的泵也会形成较高的压力,该压力与扬程曲线成正比。

    因此效率曲线只能与压力-流量曲线一起应用,才能正确计算出非设计状态下的泵输出量。对于节流控制,在出口处设置一个控制阀也很重要。

    FSPECP = 1 

    在简单模式下,压力增加的计算(模式 FSPECP = 1)通过扬程特性 CP2 来实现。由于 CP2 是一个绝对的特征线(扬程是体积流量的函数),而不是指公称值,因此在设计情况下和非设计情况下都可以用它来计算压力增加。

     

    高级模式(FCALC = 1 和 FCALC = 2)


    设计

    由于在这两种模式中只使用相对特征线(CETAZHF 和 CHEADZHF),因此在设计情况下,无论标志 FSPECP 的设置如何,质量流量和压力增加都必须从外部指定。

    然而,与 Ebsilon 中的大多数其它特征线不同的是,这些特征线不是按照设计值进行归一化,而是按照运行极限进行归一化

    • ZHF(零扬程流量 = 泵在没有背压的情况下所能提供的流量)和

    • SOH(关断扬程 = 最大背压 = 泵在关闭滑阀时所能达到的压力)

    在特征线 CHEADZHF 的情况下

    • 体积流量与输送扬程为0时可能达到的最大体积流量 ZHF (零扬程流量)有关

    • 输送扬程与最大可能的输送扬程 SOH (关断扬程)有关,在体积流量为0的极限情况下可以实现

    在设计的情况下,位于这条特征线的某一点上,即设计工作点(VM1N,DHN)。但是,需要定义这个点位于特征线的哪个位置。这可以选择通过 x 值或 y 值来定义。这个选择是通过 FSPECD 标志来实现的:

    • 在 FSPECD = 1 时,工作点的 x 值被定义。为此,标志 FZHF 允许

    o 直接输入该点作为规格值 SZHF (FZHF=0)或者

    o 通过质量流量(FZHF =1 )来定义 ZHF,或者

    o通过体积流量来定义 ZHF(FZHF = 2)


    • 在 FSPECD = 2 时,定义工作点的 y 值。要做到这一点,FSOH 标志允许指定以下两种情况

    o 最大输出扬程(总)与设计输出扬程(SOH / DHN)之比,或

    o 仍旧(额外)可用的输送扬程与设计交扬程之比((SOH-DHN)/DHN)或

    o 设计扬程与最大扬程之比(DHN / SOH)或

    o 最大输送扬程(SOH)。

    在特征线 CETAZHF 的情况下

    • 体积流量与最大可能的体积流量 ZHF(零扬程流量)有关,如同特征线 CHEADZHF 的情况一样

    • 效率与在 ZHF 时存在的效率有关(这就是为什么该特征线可能超过1的原因,因为在 ZHF 时通常不存在最大效率)。

     

    质量流量、压力增加和转速

    在高级模式中,质量流量、压力增加和转速这三个变量中的两个必须始终被指定,第三个变量将被计算。

    对于 FCALC = 1,在任何时候都使用固定的转速,即规格值 RRPM。变量 FSPECP = -1(质量流量和压力增加的规格)的转速必须是可变的,因此不可用于 FCALC = 1时。

    对于 FCALC = 2,在 FSPECP =1 (M 给定)和 FSPECP = 2(P 给定)时,必须在所有负载情况下从外部指定轴的转速。在 FSPECP = -1(M 和 P 给定)时,转速由泵计算。为此,在设计情况下,采用规格值 RRPM;在非设计情况下,转速的计算是通过相似性定律进行的(见下文)。

    原则上,本来可以不从外部对转速进行指定,即使在 FSPECP > 0 时,在设计情况下也可使用规格值RRPM。然而,当组合多个泵时,会产生双重进口。因此,该组件的实现方式是,在所有负载情况下,当 FSPECP > 0 时,从外部对转速进行指定。

    版本13或更早创建的模型的信息

    在版本13版之前,FCALC = 2 模式("变速(亲和力法则)")还没有对设置 FSPECP = 1("M 给定")实施。因此,计算是以固定转速进行的。因此,使用这种设置组合的模型将漏掉在轴上指定的转速。要使模型再次计算,泵应设置为 FCALC = 1("固定速度"),这样结果就会再次计算产生。


     

    相似性法则(FCALC = 2)

    组件8提供了一个选项,可以借助相似性定律轻松地建立一个速度控制泵的模型。组件8提供了一个选项,可以借助相似性定律轻松地建立一个速度控制泵的模型。这些定律包含了体积流量的成比例增加和随着转速的上升,扬程的二次方增加。因此,如果将 ZHF("零扬程流量")和 SOH("关断扬程")分别用转速和转速的平方来表示,那么为设计转速定义的泵特征 CHEADZHF 也可以用于其它转速。

    如果要在指定的进口体积流量下达到一定的扬程,那么转速的设定须让泵的特征发生偏移,使体积流量和扬程的理想组合点位于泵的特征线上。

    为此,通过运行点构建所谓的相似性抛物线。不同转速的所有等效点都位于该相似性抛物线上。在设计情况下,该抛物线与泵特征(CHEADZHF)的交点,就是对应("相似于")设计转速下当前运行点的运行点。由于相似性法则,属于该运行点的体积流量与原始 ZHF 相关,如同当前体积流量与新泵特征的 ZHF 相关。
    由此,可以确定转速比,从而也可以确定当前转速下泵特征的所有其它参数,作为结果值显示:

    • 转速比(SPRAT)

    • 当前的 ZHF(ZHFOP)

    • 当前的 SOH(SOHOP)

    • 当前的转速(RRPMOP)以及

    • 特征线的 x- 和 y-值(VM1ZHFOP,RHEADSOHOP)

    转速也被传递给机械轴(引脚3)。

    最小流量

    通过规格值 MINFLOW,可以定义一个最小流量。为了防止低于此定量,通过将一部分出口流体送回进口,从而使流量增加(再循环)。为此,有一个额外的出口5,循环流量通过该出口被分流。然后它必须在模型中的适当位置再次被输入。


    请注意:必须考虑到只有在泵的出口处指定了质量流量的情况下才能计算循环量。如果它小于最小质量流量,则进口质量流量将增加到最小质量流量,差额将通过出口5抽取。如果在进口处指定了过小的质量流量,泵将无法增加质量流量,并且会输出一则报错信息。

    适用于版本12或更早版本创建的模型的信息

    由于过去只考虑了最小流量的能动性(为了计算泵的输出,计算时确实是用增加了的流量进行的,但质量流量保持不变),现在使用最小流量的模型可能会输出报错信息。为了补救这些问题,必须在模型中增加引脚5。



     

    用户输入值

    FVALETAI

    等熵效率校核

    如父工况(子工况为可选项)

    表达式

    =0: 未经校核即使用 ETAIN

    =1: (已弃用)用 IPS 代替 ETAIN(可校核)

    =2: 由控制进口4的焓值给定 ETAIN

    =4: 设计中使用控制进口4的焓值,非设计中使用规格值 ETAIN

    =5: 设计中使用规格值 ETAIN,非设计中使用控制进口4的焓值

    ETAIN

    等熵效率(标称)

    IPS

    伪测量点的指数

    ETAMN

    机械效率(标称)

    QLOSSM

    机械损失(常数)

    FCALC

    计算模式的标志

    如父工况(子工况为可选项)

    表达式

    =0: 简单模式(FZHF、SZHF、RRPM、FMINFLOW、MINFLOW 不用于计算)

    =1: 高级模式

    FSPECD

    指定非设计工作点的方式

    如父工况(子工况为可选项)

    表达式         

    =0: 根据零扬程流量定义

    =1: 根据关断扬程定义

    FZHF

    零扬程流量规格的标志

    如父工况(子工况为可选项)

    表达式

    =0: SZHF = 额定零扬程流量

    =1: SZHF = 零扬程质量流量

    =2: SZHF = 零扬程容积流量

    SZHF

    指定的(相关或绝对)零扬程流量

    FSOH

    用于指定关断扬程的方式

    如父工况(子工况为可选项)

    表达式

    =0: SSOH = 关断扬程/设计扬程

    =1: SSOH = (关断扬程/设计扬程)-1

    =2: SSOH = 设计扬程/关断扬程

    =3: SSOH = SOH

    SSOH

    关断扬程(shut-off head)规格

    RRPM

    额定转速

    FMINFLOW

    最小流量规格的标志

    如父工况(子工况为可选项)

    表达式

    =0: MINFLOW = 额定最小流量

    =1: MINFLOW = 最小质量流量

    =2: MINFLOW = 最小体积流量

    MINFLOW

    (相关或绝对)最小流量

    FSPECP

    质量流量或压力规格的标志

    如父工况(子工况为可选项)

    表达式

    =-999: 未使用(使用已弃用的 FSPEC 和 FCHR)

    =-1: M1 且由外部给定(仅对 FCALC = 0)

    =1: 给定 M1,计算 P2(对于FCALC=1,仅在非设计工况)

    =2: 给定 P2,计算 M1(对于FCALC=1,仅在非设计工况)

    FSPECH

    焓值和功率规格的标志

    如父工况(子工况为可选项)

    表达式

    =-999: 未使用(使用弃用的 FSPEC 和 FCHR)

    =0: 使用效率特征

    =11: 使用效率特征(可校核)

    =-1: 功率规格

    =-11: 功率规格(可校核)

    =-2: H2 规格

    FSPEC

    (已弃用)

    非设计中质量流量或压力规格的标志(仅 FCALC = 1)

    如父工况(子工况为可选项)

    表达式

    =-999 未使用

    =0: M1 给定,P2 计算

    =1: P2 给定,M1 计算

    FCHR
    (已弃用)

    使用特征线和默认值的标志

    如父工况(子工况为可选项)

    表达式

    =-999 未使用

    =0: P2 从外部给定,轴功率通过 ETAIN 计算

    =1: 从输送扬程管道计算出 P2,通过 ETAIN 计算出轴功率

    = -1: P2 和外部给出的轴功率(识别模式:计算出 ETAI)

    = -2: P2 从输送扬程管道计算,轴功率由外部给出(识别模式:计算出 ETAI)

    = -3: 给定 H2 和 P2

    = -4: 给定

    FMODE

    计算模式的标志 设计/非设计

    =0: 全局

    =1: 局部非设计模式,即总是非设计模式,即使是在设计模式下计算模型。

    = -1: 局部设计

    FADAPT

    适配多项式/适配函数的标志

    如父工况(子工况为可选项)

    表达式

    =0: 关

    =1: 修正系数 P2 = P1 + 9.81 * 输送扬程 / V1*1.0E-5 * 多项式

    =2: 替换 P2 = P1 + 多项式

    =1000: 未使用,但 ADAPT 被评估为 RADAPT( 减少计算时间)

    = -1: 修正系数 P2 = P1 + 9.81 * 输送扬程 / V1*1.0E-5 * 函数

    = -2: 替换 P2 = P1 + 函数

    = -1000: 未使用,但 EADAPT 被评估为 RADAPT (减少计算时间)

    EADAPT

    适配函数

    FCHRX

    用于解释 x 轴的效率和增压特征的标志

    如父工况(子工况为可选项)

    表达式

    =0: x 轴被解释为进口处的归一化体积流量

    =1: x 轴被解释为进口处的归一化降低的质量流量

    =2: x 轴被解释为归一化的质量流量

    M1N                 

    质量流量(标称)

    DHN                 

    额定输送扬程(标称)

    VM1N               

    额定体积流量

    ZHF                  

    零扬程流量

    SOH                 

    关断扬程

    EFFZHF          

    零扬程流量时的效率

    NS                    

    特定速度(较小)

    NSSI                 

    特定速度(SI单位)

    NSUSCU         

    特定速度(美国惯用单位)

    标记为蓝色的数值是非设计计算参考量。在所使用的公式中,实际的非设计值参考这些量。

    一般来说,所有的输入需要可见。通常会提供默认值。

    更多关于输入域的颜色和描述的信息,请参见编辑组件\规格值。

    关于设计值与非设计值以及标称值的更多信息,请参见通用\接受标称值。


    特征曲线

    特征线 1,CETA:等熵效率 ETAI/ETAIN = f (X/XN) 规格值:FCHRX

    规格值: FCHRX

    X/XN = M1/M1N  或  X/XN = VM1/V1MN

        X-轴         1        X/XN                  第一点
                        2        X/XN                  第二点
                        .
                        N        X/XN                  最后一点
     
         Y-轴        1        ETAI/ETAIN         第一点
                        2        ETAI/ETAIN         第二点
                        .
                        N        ETAI/ETAIN        最后一点
     

    特征线 2, CP2 :输送扬程 HEAD = f (VM1)

         X-轴       1        VM1                    第一点
                        2        VM1                    第二点
                        .
                        N        VM1                   最后一点
     
         Y-轴       1        HEAD                  第一点
                        2        HEAD                  第二点
                        .
                        N        HEAD                 最后一点
     

    特征线 3,CETAZHF:相关效率 ETAI / EFFZHF = f(VM1 / ZHF)

         X-轴       1        VM1/ZHF               第一点
                        2        VM1/ZHF               第二点
                        .
                        N        VM1ZHF                最后一点
     
         Y-轴       1        ETAI/EFFZHF          第一点
                        2        ETAI/EFFZHF          第二点
                        .
                        N       ETAI/EFFZHF          最后一点
     

    特征线 4,CHEADZHF:相关输送扬程 HEAD / SOH = f(VM1 / ZHF)

         X-轴       1       VM1/ZHF                  第一点
                        2        VM1/ZHF                 第二点
                        .
                        N       VM1/ZHF                 最后一点
     
         Y-轴       1        HEAD/SOH              第一点
                        2        HEAD/SOH              第二点
                        .
                        N        HEAD/SOH             最后一点
     


    物理应用

    方程式

    所有情况

     

    流体水:

    S1  = f(P1,H1)
    T2S = f(P2,S1)
    H2S = f(P2,S1)
    DHS = H2S - H1

    流体油:

    DHS = 0.1*(P2-P1)/RHO
    V1 = 1/RHO

    For FCALC=1:
    {
        If VM1<MINFLOW
                RCIRC = MINFLOW/VM1
        else
                RCIRC = 1

        DHEAD = 100000*(P2-P1)*V1/9.81
        RZHF = f(DHEAD/SOH) from characteristic
        VM1=RZHF*ZHF
    }

    For FCALC=0:
    {
         DHEAD = f(VM1)  from characteristic
         RCIRC = 1
    }

    For FCALC=1 and FSPEC=1:
    {
          M1 = VM1/(RCIRC*V1)                                    
    }

    M2 = M1                                                                  

    For (FCALC=1 and FSPEC=0) or
          (FCALC=0 and FCHR=1,-2 or -4):
    {
         P2 = P1+9.81*DHEAD/V1*0.00001             
    }

    For FCHR >= -2:
    {
          ETAI = ETAIN * f (M1/M1N)   (from characteristic)
          DH  = DHS/ETAI
          H2  = H1 + DH                                                  
    }                                                

    For FCHR >= 0 oder FCHR <= -3::
    {
         H3 = (M2*H2 - M1*H1)*RCIRC / ETAM         
    }  

     

     

    组件显示

    显示选项 1

    显示选项 2

    示例

    点击 >> 组件 8 示例 << 加载示例。