CN105156351A - 干气密封式离心泵的控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种干气密封式离心泵的控制系统。其中，该方法包括：通气管道；干气密封式离心泵，连接至通气管道，通气管道用于将密封气体输送至干气密封式离心泵的密封面处；开关，设置在通气管道上，当开关打开时，通气管道处于导通状态，当开关关闭时，通气管道处于截止状态；以及控制器，用于在第一延时时刻控制开关打开，在第二延时时刻控制干气密封式离心泵启动，其中，第一延时时刻为第二延时时刻之前的时刻。本发明解决了由于在启动干气密封式离心泵输送物料之前，必须先进行泵内彻底排气而造成的生产中断的技术问题。

Description

干气密封式离心泵的控制系统

技术领域

本发明涉及自动化控制领域，具体而言，涉及一种干气密封式离心泵的控制系统。

背景技术

目前，在石化和煤化工行业，离心泵被广泛应用于物料输送。而离心泵的普遍采用干气密封代替机械密封的密封形式，即由非接触式密封替代接触式密封，而当前非接触式密封代表主流密封发展趋势。

然而，干气密封作为非接触式密封的一种，也存在一定弊端，比如在使用干气密封时，即使离心泵停用，密封气体也会通过密封面发生一定量的泄漏，如不及时排出泵壳内累积的密封气体，离心泵启动时将会发生气蚀。进一步，离心泵使用干气密封一段时间后，其启动后发生气蚀的可能性将大大增加，从而严重损坏离心泵的叶轮和口环等部件。

目前，在相关技术中，为了防止发生气蚀，在启动干气密封式离心泵输送物料之前，必须先进行彻底排气，这势必无法满足及时或连续进行物料输送的工艺生产需求，从而导致生产中断，给工厂连续运行和实现连续供料工艺设计带来了极大影响。

针对上述的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

发明内容

本发明实施例提供了一种干气密封式离心泵的控制系统，以至少解决由于在启动干气密封式离心泵输送物料之前，必须先进行泵内彻底排气而造成的生产中断的技术问题。

根据本发明实施例的一个方面，提供了一种干气密封式离心泵的控制系统，包括：通气管道；干气密封式离心泵，连接至上述通气管道，上述通气管道用于将密封气体输送至上述干气密封式离心泵的密封面处；开关，设置在上述通气管道上，当上述开关打开时，上述通气管道处于导通状态，当上述开关关闭时，上述通气管道处于截止状态；以及控制器，用于在第一延时时刻控制上述开关打开，在第二延时时刻控制上述干气密封式离心泵启动，其中，上述第一延时时刻为上述第二延时时刻之前的时刻。

进一步地，上述通气管道包括：第一通气管道和第二通气管道；上述干气密封式离心泵包括：主干气密封式离心泵和备用干气密封式离心泵，上述主干气密封式离心泵连接至上述第一通气管道，上述第一通气管道用于将密封气体输送至上述主干气密封式离心泵的密封面处，上述备用干气密封式离心泵连接至上述第二通气管道，上述第二通气管道用于将密封气体输送至上述备用干气密封式离心泵的密封面处，其中，在上述主干气密封式离心泵故障时，干气密封式离心泵通过控制系统启动上述备用干气密封式离心泵；上述开关包括：第一开关和第二开关，上述第一开关设置在上述第一通气管道上，当上述第一开关打开时，上述第一通气管道处于导通状态，当上述第一开关关闭时，上述第一通气管道处于截止状态，上述第二开关设置在上述第二通气管道上，当上述第二开关打开时，上述第二通气管道处于导通状态，当上述第二开关关闭时，上述第二通气管道处于截止状态；以及上述控制器还用于当上述主干气密封式离心泵故障时，在上述第一延时时刻控制上述第二开关打开，在上述第二延时时刻控制上述备用干气密封式离心泵启动。

进一步地，上述开关设置在上述通气管道的第一位置上，上述第一位置与上述通气管道的出口之间的距离小于上述第一位置与上述通气管道的入口之间的距离，密封气体通过上述出口达到上述密封面处。

进一步地，上述开关包括：电磁阀。

进一步地，上述控制器包括：分散控制系统组态控制器。

进一步地，上述系统还包括：隔离部件，具有第一隔离体和第二隔离体，上述第一隔离体和上述第二隔离体设置在上述通气管道上，且分别设置在上述开关的进气端和出气端，上述隔离部件用于在检修上述开关时将上述开关与上述通气管道相连接的其他部件相隔离。

进一步地，上述第一隔离体为第一球阀或者第一针型阀；以及上述第二隔离体为第二球阀或者第二针型阀。

进一步地，上述通气管道为主线管道，上述开关为主线开关，上述系统还包括：副线管道，上述副线管道的两端分别在上述第一隔离体的进气端和上述第二隔离体的出气端，上述副线管道用于在上述主线开关故障或者被隔离时将密封气体输送至上述干气密封式离心泵的密封面处；以及副线开关，设置在上述副线管道上。

进一步地，上述副线开关为第三球阀或者第三针型阀。

进一步地，上述第一延时时刻与上述第二延时时刻之间间隔预设时间段，上述预设时间段为可调时间段。

在本发明实施例中，采用在启动备用离心泵之前远程控制开关打开以输送密封气的方式，通过通气管道；干气密封式离心泵，连接至通气管道，通气管道用于将密封气体输送至干气密封式离心泵的密封面处；开关，设置在通气管道上，当开关打开时，通气管道处于导通状态，当开关关闭时，通气管道处于截止状态；以及控制器，用于在第一延时时刻控制开关打开，在第二延时时刻控制干气密封式离心泵启动，其中，第一延时时刻为第二延时时刻之前的时刻，达到了在备用离心泵及时重启之前输送密封气的目的，从而实现了既不发生离心泵气蚀又能保证连续生产的技术效果，进而解决了由于在启动干气密封式离心泵输送物料之前，必须先进行泵内彻底排气而造成的生产中断的技术问题。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是根据本发明实施例的一种干气密封式离心泵的控制系统的示意图；以及

图2是根据本发明实施例的另一种可选的干气密封式离心泵的控制系统的示意图；以及

图3是根据本发明实施例的离心泵延时启动时间与电磁阀打开时间的关系图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

根据本发明实施例，提供了一种干气密封式离心泵的控制系统的系统实施例。

图1是根据本发明实施例的一种干气密封式离心泵的控制系统的示意图，如图1所示，该系统包括：通气管道102、干气密封式离心泵104、开关106和控制器108。

干气密封式离心泵104连接至通气管道102，通气管道102用于将密封气体(如N₂)输送至干气密封式离心泵104的密封面处。具体的，干气密封式离心泵104连接至通气管道102的出气口，密封气体经过通气管道102的出气口被输送至干气密封式离心泵104的密封面处。需要说明的是，密封气体在从通气管道102的进气口进入管道之前，需要经过密封气体过滤器进行过滤处理，这样可以保证到达密封面处的气体为洁净的气体。换言之，该系统还可以包括密封气体过滤器，连接至通气管道102的进气口。

开关106设置在通气管道102上，当开关106打开时，通气管道102处于导通状态，此时，允许密封气体通过；当开关106关闭时，通气管道102处于截止状态，此时，禁止密封气体通过。

控制器108用于在第一延时时刻控制开关106打开，在第二延时时刻控制干气密封式离心泵104启动，其中，第一延时时刻为第二延时时刻之前的时刻。其中，控制器108可以是PC机中的控制器，它可以通过预先设置的软件程序执行上述控制逻辑。需要说明的是，控制器108可以在同一时刻分别向开关106和干气密封式离心泵104发送相应的控制信号，而各自的控制信号需要经过不同的延时时长才能真正执行控制动作。

通过本发明实施例，由于控制器108在控制开关106打开给密封面处通气之后，需要经过一定的延时才会控制干气密封式离心泵104开启，可以避免干气密封式离心泵开启时因泵腔内有大量气体而发生气蚀，并且可以及时将物料按要求送出，提高了连续入料工艺装置运行的稳定性，进而提高了工厂的市场竞争力。

另外，上述系统中的各设备易于到得，且实施成本较低，大部分工作为软工作，节约了大量的投资成本。并且，上述系统所涉及的控制原理简单，控制逻辑组态清晰，可实现分散控制系统DCS的画面控制，操作参数可人为干预，操作简单方便。

可选地，为了实现生产的持续性，在一个上述系统中，可以设置一个干气密封式离心泵作为主泵，设置另一个干气密封式离心泵作为副泵。即通气管道可以包括第一通气管道和第二通气管道；干气密封式离心泵可以包括：主干气密封式离心泵和备用干气密封式离心泵，主干气密封式离心泵连接至第一通气管道，第一通气管道用于将密封气体输送至主干气密封式离心泵的密封面处，备用干气密封式离心泵连接至第二通气管道，第二通气管道用于将密封气体输送至备用干气密封式离心泵的密封面处，其中，在主干气密封式离心泵故障时，干气密封式离心泵通过控制系统启动备用干气密封式离心泵；开关可以包括：第一开关和第二开关，第一开关设置在第一通气管道上，当第一开关打开时，第一通气管道处于导通状态，当第一开关关闭时，第一通气管道处于截止状态，第二开关设置在第二通气管道上，当第二开关打开时，第二通气管道处于导通状态，当第二开关关闭时，第二通气管道处于截止状态；以及控制器，用于当主干气密封式离心泵故障时，在第一延时时刻控制第二开关打开，在第二延时时刻控制备用干气密封式离心泵启动。

比如，在对化工重点连续进料装置的具有备泵(即备用干气密封式离心泵)的干气密封式离心泵生产工艺中，实施时，主泵(即主干气密封式离心泵)由于故障停止后，控制器的控制逻辑可以将主泵的故障停机信号通过控制系统发送至备泵控制中心，以触发备泵启动，在该过程中且在备泵启动之前，需要在先打开第二开关后再启动备泵电机的顺控下实现物料的连续外送。例如，前述的离心泵可以是应用于煤制烯烃工厂的MTO单元入料泵。

通过本发明实施例，一方面，由于在主干气密封式离心泵故障时，控制器可以控制备用干气密封式离心泵及时启动，从而可以保证生产连续进行；另一方面，由于在控制器控制备用干气密封式离心泵及时启动之前，可以先控制第二开关打开，将密封气体输送至该备用干气密封式离心泵的密封面处，从而可以避免备用干气密封式离心泵因提前通入密封气泄漏至泵腔内存有大量气体而产生气蚀。也即，通过本发明实施例，既可以避免备用干气密封式离心泵启动后产生气蚀而损坏泵体，又可以保证生产连续进行，及时将物料送出。

可选地，为了实现备用干气密封式离心泵及时启动，且保证在开关延时打开之后备用气密封式离心泵才及时启动，可以将开关设置在通气管道上的靠近离心泵的一端，也即，开关可以设置在通气管道的第一位置上，该第一位置与通气管道的出口之间的距离小于第一位置与通气管道的入口之间的距离，密封气体通过出口达到密封面处。

通过本发明实施例，可以实现备用干气密封式离心泵及时启动，且保证在开关延时打开之后备用气密封式离心泵才及时启动。

可选地，如图2所示，开关可以包括：电磁阀206。实施时，控制器108可以根据控制逻辑远程控制电磁阀206打开。

可选地，控制器可以包括：分散控制系统组态控制器，即DCS组态控制器。实施时，根据生产系统的需要，可以在DCS组态控制器的控制程序中设定干气密封式离心泵的远程延时启动时间t2和电磁阀的远程延时开启时间t1，该控制时间的逻辑顺序如图3所示。比如，在控制器给出控制泵启动的控制信号后，在泵延时启动最后2s前的时间范围内，控制器可以同时给开关(如电磁阀)一个控制器打开的控制信号，这样，开关(如电磁阀)打开后到泵启动前系统至少存在2s的时间间隔向离心泵干气密封系统提前供气，在开关(如电磁阀)打开后到泵启动前的时间段内密封气体的泄漏量极小，不会造成泵启动后气蚀。采用此种控制方式可避免离心泵启动后干气密封发生干磨而损坏干气密封的动静环密封面。

可选地，为了便于检修开关或者开关故障时及时更换开关，如图2所示，上述系统还可以包括：隔离部件210，具有第一隔离体2102和第二隔离体2104，第一隔离体2102和第二隔离体2104设置在通气管道102上，且分别设置在开关(如电磁阀206)的进气端和出气端，隔离部件210用于在检修开关时(如电磁阀206)将开关(如电磁阀206)与通气管道102相连接的其他部件相隔离。实施时，隔离部件210处于常开状态，当需要检修开关或者开关故障时，可以手动将隔离部件210关闭。

可选地，第一隔离体可以为第一球阀或者第一针型阀；以及第二隔离体可以为第二球阀或者第二针型阀。这样，在隔离开关时，可以保证开关被完全隔离开而且通气管道不漏气。

可选地，如图2所示，为了保证检修开关或者开关故障时，依然能正常向干气密封式离心泵104的密封面出送气，可以为上述通气管道102设置旁路管道，此时，上述通气管道102可以为主线管道，相应的上述开关可以为主线开关，这样，上述系统还可以包括：副线管道212和副线开关214。其中，副线管道212的两端分别在第一隔离体2102的进气端和第二隔离体2104的出气端，副线管道212用于在主线开关故障或者被隔离时将密封气体输送至干气密封式离心泵104的密封面处；以及副线开关214设置在副线管道212上。

通过本发明实施例，为通气管道增设的副线管道，同时为主线开关增设副线开关，这样，在主线开关开启后，工作人员可现场将副线开关手动打开，以保证离心泵在运行时由于各种原因造成主线开关失电关闭而导致密封气体输送中断，也即，副线开关起到保险作用。此时，隔离部件可以用于配合副线开关来更换或检修出现故障的主线开关。

可选地，副线开关可以为第三球阀或者第三针型阀。这样，在副线开关闭合时，可以保证通气管道不漏气。

比如，如图2所示，实施时，在密封气体(N₂)经过过滤器后，在到达离心泵的密封面处之前的管道上增设一个可以远程控制的电磁阀206，该电磁阀206应尽量靠近干气密封式离心泵104的密封面处，以缩短电磁阀206之后的供气距离。同时在该电磁阀206前后各增设一个球阀，并给该电磁阀206增设副线球阀。

可选地，第一延时时刻与第二延时时刻之间间隔预设时间段，预设时间段为可调时间段。实施时，可以在DCS画面上做成时间输入模块来调节预设时间段，使得操作简单方便。

需要说明的是，本发明所涉及的主干气密封式离心泵和备用干气密封式离心泵为互相备用的离心泵，同时本发明可应用在煤制烯烃厂的MTO装置等的离心泵上。

上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。

在本发明的上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的技术内容，可通过其它的方式实现。其中，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如所述单元的划分，可以为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，单元或模块的间接耦合或通信连接，可以是电性或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种干气密封式离心泵的控制系统，其特征在于，包括：

通气管道；

干气密封式离心泵，连接至所述通气管道，所述通气管道用于将密封气体输送至所述干气密封式离心泵的密封面处；

开关，设置在所述通气管道上，当所述开关打开时，所述通气管道处于导通状态，当所述开关关闭时，所述通气管道处于截止状态；以及

控制器，用于在第一延时时刻控制所述开关打开，在第二延时时刻控制所述干气密封式离心泵启动，其中，所述第一延时时刻为所述第二延时时刻之前的时刻。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，

所述通气管道包括：第一通气管道和第二通气管道；

所述干气密封式离心泵包括：主干气密封式离心泵和备用干气密封式离心泵，所述主干气密封式离心泵连接至所述第一通气管道，所述第一通气管道用于将密封气体输送至所述主干气密封式离心泵的密封面处，所述备用干气密封式离心泵连接至所述第二通气管道，所述第二通气管道用于将密封气体输送至所述备用干气密封式离心泵的密封面处，其中，在所述主干气密封式离心泵故障时，干气密封式离心泵通过控制系统启动所述备用干气密封式离心泵；

所述开关包括：第一开关和第二开关，所述第一开关设置在所述第一通气管道上，当所述第一开关打开时，所述第一通气管道处于导通状态，当所述第一开关关闭时，所述第一通气管道处于截止状态，所述第二开关设置在所述第二通气管道上，当所述第二开关打开时，所述第二通气管道处于导通状态，当所述第二开关关闭时，所述第二通气管道处于截止状态；以及

所述控制器还用于当所述主干气密封式离心泵故障时，在所述第一延时时刻控制所述第二开关打开，在所述第二延时时刻控制所述备用干气密封式离心泵启动。

3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述开关设置在所述通气管道的第一位置上，所述第一位置与所述通气管道的出口之间的距离小于所述第一位置与所述通气管道的入口之间的距离，密封气体通过所述出口达到所述密封面处。

4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述开关包括：电磁阀。

5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述控制器包括：分散控制系统组态控制器。

6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：隔离部件，具有第一隔离体和第二隔离体，所述第一隔离体和所述第二隔离体设置在所述通气管道上，且分别设置在所述开关的进气端和出气端，所述隔离部件用于在检修所述开关时将所述开关与所述通气管道相连接的其他部件相隔离。

7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，

所述第一隔离体为第一球阀或者第一针型阀；以及

所述第二隔离体为第二球阀或者第二针型阀。

8.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述通气管道为主线管道，所述开关为主线开关，所述系统还包括：

副线管道，所述副线管道的两端分别在所述第一隔离体的进气端和所述第二隔离体的出气端，所述副线管道用于在所述主线开关故障或者被隔离时将密封气体输送至所述干气密封式离心泵的密封面处；以及

副线开关，设置在所述副线管道上。

9.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述副线开关为第三球阀或者第三针型阀。

10.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述第一延时时刻与所述第二延时时刻之间间隔预设时间段，所述预设时间段为可调时间段。