第２４卷第２期 聚酯工业 Ｖｏ１．２４ Ｎｏ．２ ２０１ｌ＿（）３ Ｐｏｌｙｅｓｔｅｒ Ｉｎｄｕｓｔｒｙ Ｍａｒ．２０１１ ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００８—８２６１．２０１１．０２．０１６ ＰＥＴ熔体齿轮泵转速的控制 朱昌全，朱 勇，卞江群，邵国红 （扬州惠通化工技术有限公司，江苏扬州２２５００９） 摘要：介绍了在连续缩聚装置中熔体齿轮泵转速的２种不同控制方式：流量控制和压力控制。详细阐述了流量控制和压力 控制的影响因素、优缺点，并且提出了解决办法。 关键词：ＰＥＴ；熔体齿轮泵；流量控制和压力控制 中图分类号：ＴＱ３２３．４１；ＴＨ３２５ 文献标识码：Ｂ 文章编号：１００８－８２６１（２０１１）０２－００５１－０３ 在连续ＰＥＴ装置中，终聚釜出来的熔体都要通 的相互啮合造成工作容积变化来输送熔体。工作容 过熔体齿轮泵将熔体输送到切粒机及相应的下游纺 积由泵体、齿轮的齿槽及具有侧板功能的轴承构成。 丝系统。在实际生产过程中，通过变频器控制齿轮泵 当齿轮按照设计方向旋转时，熔体即进人吸人腔两 的转速，就可以达到控制产量的目的，熔体齿轮泵转 齿轮的齿槽中，随着齿轮转动，熔体从两侧被带人排 速通常采用流量控制或者压力控制。在ＰＥＴ生产 出腔，齿轮的再度啮合，使齿槽中的熔体被挤出排出 中，整个系统物料的过料速度控制采用逆向控制方 腔，压送到出口管道。 式，浆料进料量实际上是由终聚釜出来的熔体泵产量 决定的，所以如何控制熔体齿轮泵的转速对于整个 ２流量控制 ＰＥＴ生产的物料平衡和稳定就显得尤为重要。 ２．１工艺流程 １ 工作原理 流量控制工艺流程如图Ｉ所示。整个工艺流程 主设备包括熔体齿轮泵，静态混合器，在线黏度计， 齿轮泵属于正位移泵，工作时依靠主、从动齿轮 熔体过滤器、铸带头等。 图１ 流量控制工艺流程 Ｆｉｇ．１ Ｍａｓｓ ｆｌｏｗ ｃｏｎｔｒｏｌ ｐｒｏｃｅｓｓ ｄｉａｇｒａｍ 收稿日期：２０１０－１２—１６。 作者简介：朱昌全（１９７５一）。男，湖北当阳人，助理工程师，主要从事聚酯装置的调试、开车工作。 ５２ 聚 酯 工 业 ２．２．３流量控制 第２４卷 终聚釜中的熔体通过齿轮泵提供输送动力，先经过 静态混合器均匀混合，再经过熔体过滤器过滤掉杂 质，最后输送到铸带头切粒及下游工序纺丝。ｃ熔体 过滤器前后、切粒机铸带头及纺丝熔体管道上安装 有化学密封式压力变送器，对应的压力分别以ＰＩ一 ０５３４０／０５３４１，ＰＩ－０５３４２／０５３４３，ＰＩ０５３４４在中控显 －在实际生产中熔体泵采用流量自动控制方式 时，测量值、设定值、输出组成一个单回路控制系统 （ＦＩＣ－Ｏ５３４０）。测量值由公式（１）计算出来，设定值 根据具体的产量通过ＦＹ－０５３４０给定，控制回路通过 比较测量值和设定值之间的差值，经模块Ｐ，Ｉ，Ｄ运 示，熔体泵的转速通过流量控制回路ＦＩＣ－０５３４０自 动控制。 ２．２计算公式 算后将输出值送至熔体泵变频器，最后由变频器控 制熔体泵到所需转速。流量控制的优点是熔体泵流 量控制直接，流量显示直观；缺点是熔体泵实际流量 ２．２．１流量公式 在聚合生产中一般采用质量流量，具体计算公 式如下： ＝９×ｎ ｘ ７７ｖ ｘｐ×６０×１０一 。 （１） 式中： 为泵的质量流量，ｋｇ／ｈ；ｑ为泵的理论容积， ｄ瑚 ／ｒ； 为转速，ｒ／ｍｉｎ；７７ｖ为泵的容积效率，％；ｐ 为熔体密度，ｋｇ／ｍ’。齿轮泵的理论容积ｑ等于齿间 工作容积，由泵体、齿轮的齿槽及轴承等相关参数决 定，对于一套齿轮泵来说，ｑ为定值。在ＰＥＴ生产 中，终聚釜出来的熔体平均聚合度为１００，对应的密 度可以认为是定值，取１ １８０ ｋｇ／ｍ ，所以在转速（ｎ） 一定的情况下，熔体泵的产量仅与泵的效率（叼 ）有 关系，所以公式（１）可以简化为： ＩＶ－－ｆ（卵 ）。 （２） ２．２．２泵效公式 以Ｂａｒｍａｇ ＧＶＫ７０Ｈ－４ｐｐｍ—Ｌ齿轮泵为例，齿轮 泵容积效率公式如下： 叼ｖ 一： ×１００。 ｘ ０ ｑｎ （３） 式中：叼 为泵的容积效率，％；ｑ为泵的理论容积， ｄｍ ／ｒ；ｎ为转速，ｒ／ｒａｉｎ；７７。为熔体的理论动力黏度， 取２５０ Ｐａ・Ｓ；卵为熔体的实际动力黏度，Ｐａ・ｓ；Ａ为固 定数值 ）为一个计算关系式，具体如下： ，（ ）＝Ｂ×１０一’ｘｐ。＋Ｃ×１０一 ｘｐ ＋ Ｄ ｘ １０一 ×Ｐ＋Ｅ。 （４） 式中：Ｂ，ｃ，Ｄ，Ｅ均为固定数值；ｐ为熔体泵出口压 力：ＰＩ－０５３４０。在ＰＥＴ生产中，熔体的实际动力黏度 与理论动力黏度相差很小，故可以认为叼。和７７相 等，所以在ｇ，ｎ一定的情况下，计算公式（３）和（４） 可以简化为： ？７ －－ｆ（ｐ）。 （５） 即在熔体泵的理论容积、转速一定的情况下，熔 体泵的容积效率仅与泵出口的压力有关系，压力越 高，容积效率越低，保持熔体泵出口压力恒定就可以 保证泵的容积效率不变。 受泵的容积效率（ ）影响很大，切粒和纺丝增加泵 前的压力不容易稳定。在产量一定的情况下，熔体 泵的最初转速是一定的，但是随着熔体过滤器地连 续使用，其流通面积会因为粘附大颗粒的脏东西地 增加而变小，进而导致熔体过滤器前的压力（ＰＩ一 ０５３４０）会越来越高，根据公式（３）和（４）可知熔体泵 的容积效率（ ）会降低，根据公式（１）可知熔体泵 的实际产量（ＩＶ）会相应地降低。如果不及时地调整 熔体泵的容积效率（７７ ），提高熔体泵的转速（ ），切 粒和纺丝增加泵前的压力就会降低，进而影响生产 地稳定。 ３压力控制 ３．１压力控制 在实际生产中熔体泵采用压力自动控制方式 时，测量值、设定值、输出组成一个单回路控制系统 （ＰＩＣ－０５３４１）。测量值由熔体过滤器后面的化学密 封式压力变送器送至ＤＣＳ，设定值根据产量、切粒机 铸带头压力、纺丝增加泵前压力的要求综合给定，控 制回路比较测量值和设定值之间的差值，经Ｐ，Ｉ，Ｄ 运算后将输出值送至熔体泵变频器，最后由变频器 控制熔体泵到需要的转速。压力控制的优点是压力 调节及时、灵敏，切粒和纺丝增加泵前的压力控制稳 定；缺点是熔体泵实际流量不容易与需要的产量匹 配，熔体过滤器前的压力（ＰＩ０－５３４０）对泵的容积效 率（＇７ ）影响很大。在压力（ＰＩ－０５３４１）一定的情况 下，熔体泵的最初转速也是一定的，但是随着熔体过 滤器的变脏，流通面积变小。熔体过滤器的阻力降会 越来越大。要保持熔体过滤器后的压力（ＰＩ－０５３４１） 不变，必须提高熔体过滤器前的压力（ＰＩ￣５３４０），即 必须提高熔体泵的转速（ｎ），根据公式（１）和（３）可 知熔体泵的产量（Ｉｖ）显示值会相应地提高，容积效 率（田 ）会降低。 ３．２工艺流程 压力控制工艺流程如图２所示。 第２期 朱昌全，等：ＰＥＴ熔体齿轮泵转速的控制 ５３ 图２压力控制工艺流程 Ｆｉｇ．２ Ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｃｏｎｔｒｏｌ ｐｒｏｃｅｓｓ ｄｉａｇｒａｍ 整个工艺流程包含的主设备与流量控制工艺 控制直接，流量显示直观等优点，缺点是切粒和纺丝 流程相同，不同的是熔体泵的转速通过压力控制回 增加泵前的压力不容易稳定；压力控制具有压力调 路ＰＩＣ－０５３４１自动控制，熔体泵的产量仍然通过公 节及时、灵敏，后序系统压力稳定的优点；缺点是熔 式（１）计算，并在中控室显示。 体泵实际流量（ ）与需要的产量匹配性较差。熔体 ４结论 齿轮泵的转速不管是采用流量控制还是压力控制， 熔体泵流量（ ）都受到泵的容积效率（＇７ ）的影响。 在连续ＰＥＴ生产中，保持熔体齿轮泵的转速稳 在实际生产中，将泵的容积效率（叼 ）的计算公式 定对于整个生产的物料平衡和稳定具有十分重要的 （３）写进熔体泵流量 ）的计算公式（１）中，就可以 意义。熔体齿轮泵的转速可以根据控制的侧重点灵 保持熔体泵流量（ ）显示值与实际流量值一致，更 活选择采用流量控制还是压力控制。流量控制具有 好地保证整个连续生产线的稳定运行。 Ｃｏｎｔｒｏｌ ｏｆ ｔｈｅ ｒｏｔａｔｉｏｎａｌ ｓｐｅｅｄ ｏｆ ＰＥＴ ｍｅｌｔ ｇｅａｒ ｐｕｍｐ ＺＨＵ Ｃｈａｎｇ—ｑｕａｎ，ＺＨＵ Ｙｏｎｇ，ＢＩＡＮ Ｊｉａｎｇ—ｑｕｎ，ＳＨＡＯ ＧＵＯ—ｈｏｎｇ （Ｙａｎｇｚｈｏｕ Ｈｕｉｔｏｎｇ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ Ｃｏ．Ｌｔｄ．，Ｙａｎｇｚｈｏｕ ２２５００９，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｗｏ ｋｉｎｄｓ ｏｆ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｃｏｎｔｒｏｌ ｍｏｄｅ ｏｆ ｒｏｔａｔｉｏｎａｌ ｓｐｅｅｄ ｏｆ ｍｅｌｔ ｇｅａｒ ｐｕｍｐ ｉｎ ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ ｐｏｌｙｍｅｒｉｚａｔｉｏｎ ｐｌａｎｔ，ｔｈｅ ｆｌｏｗ ｃｏｎｔｒｏｌ ａｎｄ ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｃｏｎｔｒｏｌ ｗｅｒｅ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ．Ｔｈｅ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉａｌ ｐｒｏｃｅｓｓ，ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ ｆａｃｔｏｒｓ，ａｄｖａｎｔａｇｅｓ ａｎｄ ｄｉｓａｄｖａｎｔａｇｅｓ ｏｆ ｆｌｏｗ ｃｏｎｔｒｏｌ ａｎｄ ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｃｏｎｔｒｏｌ ｗａｓ ｄｅｓｃｒｉｂｅｄ ｉｎ ｄｅｔａｉｌ．Ｔｈｅ ｓｏｌｕｔｉｏｎｓ ｗｅｒｅ ｐｕｔ ｆｏｒｗａｒｄ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ＰＥＴ；ｍｅｌｔ ｇｅａｒ ｐｕｍｐ；ｆｌｏｗ ｃｏｎｔｒｏｌ ａｎｄ ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｃｏｎｔｒｏｌ （上接第５页） Ｕｓｉｎｇ ＥＸＣＥＬ ｔｏ ｄｅｓｉｇｎ ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ ｏｆ ｈｅａｔ ｍｅｄｉｕｍ ｅｖａｐｏｒａｔｏｒｓ ｉｎ ＰＥＴ ｐｌａｎｔ ＺＨＡＮＧ Ｙｕ—ｈａｎｇ，ＬＩ Ｌｉ－ｊｕｎ （Ｃｈｉｎａ Ｋｕｎｌｕｎ Ｃｏｎｔｒａｃｔｉｎｇ＆Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ，Ｂｅｉｊｉｎｇ １０００３７，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆ ｈｅａｔ ｍｅｄｉｕｍ ｅｖａｐｏｒａｔｏｒ ｗａｓ ａｎａｌｙｓｅｄ．Ｓｕｉｔａｂｌｅ ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ ｍｏｄｅｌ ａｎｄ ｆｏｒｍｕｌａ ｗａｓ ｓｅｌｅｃｔｅｄ．Ｔｈｅ ｄｅｓｉｇｎ ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ ｏｆ ｈｅａｔ ｍｅｄｉｕｍ ｅｖａｐｏｒａｔｏｒ ｗａｓ ｒｅａｌｉｚｅｄ ｃｏｎｖｅｎｉｅｎｔｌｙ ｂｙ ｕｓｉｎｇ ｔｈｅ ｓｉｎｇｌｅ ｖａｒｉａｂｌｅ ＳＯ— ｌｕｔｉｏｎ ａｎｄ ｍａｃｒｏ ｔｏｏｌ ｏｆ ＥＸＣＥＬ．Ｉｎ ｏｒｄｅｒ ｔｏ ｒｅａｌｉｚｅ ｐｒｏｇｒａｍ ａｕｔｏｍａｔｉｃ ｉｔｅｒａｔｉｖｅ ｏｐｅｒａｔｉｏｎ，ｔｈｅ ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ ｆｏｒｍｕｌａ ｗａｓ ｌｉｓｔｅｄ ｏｕｔ ｂｙ ｕｓｉｎｇ ｔｈｅ ＥＸＣＥＬ ｄａｔａ ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ ｆｕｎｃｔｉｏｎ ｔｏ ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ ｉｎｄｕｃｔｉｏｎ ｔｈｅ ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ ｏｆ ｇａｓ ｈｅａｔ ｍｅｄｉ— ｕｍ ａｎｄ ｌｉｑｕｉｄ ｈｅａｔ ｍｅｄｉｕｍ ａｔ ｕｓｉｎｇ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｒａｎｇｅ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ＰＥＴ ｈｅａｔ ｍｅｄｉｕｍ；ｅｖａｐｏｒａｔｏｒ；ｄｅｓｉｇｎ ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ
