SE457212B

SE457212B - METHOD FOR REGULATING THE FUNCTION OF A CENTRIFUGAL PUMP DURING PUMPING CELLULOSA FIBER MASS

Info

Publication number: SE457212B
Application number: SE8206203A
Authority: SE
Inventors: J Gullichsen; E Haerkoenen; T Niskanen; J Kujala; V Reponen
Original assignee: Kamyr Ab
Priority date: 1981-11-02
Filing date: 1982-11-01
Publication date: 1988-12-05
Also published as: BR8206336A; CA1214686A; SE8206203D0; SE8206203L; FI813428L; JPS5885392A

Abstract

SUMMARY Method for controlling the function of a centrifugal pump when pumping liquids or suspensions containing gas by separating the gas into a bubble in the pump central part and discharging gas at a rate depending on the differential pressure between the entering liquid or suspension and the discharged gas so that a suitable part of the pump impeller wings are engaged in pumping in order to reach a desired pump flow capacity and/or head.

Description

457 212 I kontrollsystemet enligt USA-patentet 3,323,465 kontrol- leras tryckdifferensen mellan vätskan i närheten av väggen av inloppskanalen och vätskan i närheten av centerlinjen av en ventil som sitter i utloppsröret. Tryckdifferensen hålles inom givna gränser för att garantera tillräcklig sughöjd så att pumphjulet förblir fyllt med vätska. 457,212 In the control system of U.S. Patent 3,323,465, the pressure difference between the liquid near the wall of the inlet duct and the liquid near the centerline of a valve located in the outlet pipe is controlled. The pressure difference is kept within given limits to guarantee sufficient suction height so that the impeller remains filled with liquid.

I kontrollsystemet som visas i den finska patentansökningen 8l.0795 upprätthâlles den önskade tryckdifferensen mellan inlopps- och utloppstryck av fibersuspensionen genom att kontrollera gasut- släppet från pumpens gasrum.In the control system shown in Finnish patent application 81.0795, the desired pressure difference between inlet and outlet pressures of the fiber suspension is maintained by controlling the gas discharge from the gas chamber of the pump.

Det har överraskande visat sig att när man pumpar massa som innehåller gas med centrifugalpumpar som arbetar enligt ovanstående princip det är möjligt att kontrollera funktionen av pumparna genom att kontrollera tryckdifferensen mellan massan som kommer in i pumpen och gasen som lämnar pumpen. Storleken på luftbubblan i centrum av rotorn beror på tryckdifferensen mellan sugtrycket och I trycket i gasutrymmet, ju mindre dP desto större blir luftbubblan.It has surprisingly been found that when pumping pulp containing gas with centrifugal pumps operating according to the above principle it is possible to check the function of the pumps by checking the pressure difference between the pulp entering the pump and the gas leaving the pump. The size of the air bubble in the center of the rotor depends on the pressure difference between the suction pressure and the pressure in the gas space, the smaller the dP the larger the air bubble.

Genom att ändra på storleken av luftbubblan är det möjligt att påverka pumpens QH-kurva på samma sätt som hastighetskontroll påverkar en konventionell centrifugalpump. När man pumpar massa av relativt hög koncentration är hastighetskontroll begränsad eftersom det vid låga hastigheter inte är möjligt att få tillräck- lig tangentialhastighet för att uppnå fluidisering i luftsepara- tionsdelen. ' ' Föreliggande uppfinning är representerad i ritningarna varvid Fig. l är en sektion av en pump med vilken det är möjligt att utföra reglering enligt uppfinningen. Fig. 2 visar ett regler- system för utövande av metoden enligt uppfinningen. Fig. 3 visar en grafisk framställning av användningen av uppfinningen. Fig. 4 visar en annan användning.By changing the size of the air bubble, it is possible to influence the QH curve of the pump in the same way that speed control affects a conventional centrifugal pump. When pumping pulp of relatively high concentration, velocity control is limited because at low speeds it is not possible to obtain sufficient tangential velocity to achieve fluidization in the air separation part. The present invention is represented in the drawings, Fig. 1 being a section of a pump with which it is possible to carry out regulation according to the invention. Fig. 2 shows a control system for practicing the method according to the invention. Fig. 3 shows a graphical representation of the use of the invention. Fig. 4 shows another use.

Apparaten beskriven i Fig. l består av ett hus l som har en inloppskanal 2 förbunden med en massabehållare 3 och en utlopps- kanal 4 genom vilken massa blir matad ut. I huset är det en rotor 5 som är försedd med axiella vingar 6 som roterar i inloppskanalen och som når in i behållaren 3. Rotorn är även försedd med radiella vingar 8 som roterar i spiralhuset 7. Till huset hör också ett 457 212 gasrum 10 med en utloppsöppning ll. Gasrummet 10 är separerat från spiralhuset medelst en mellanvägg 9.The apparatus described in Fig. 1 consists of a housing 1 which has an inlet channel 2 connected to a pulp container 3 and an outlet channel 4 through which pulp is discharged. In the housing there is a rotor 5 which is provided with axial wings 6 which rotate in the inlet channel and which reaches into the container 3. The rotor is also provided with radial wings 8 which rotate in the spiral housing 7. The housing also includes a 457 212 gas space 10 with an outlet opening ll. The gas space 10 is separated from the spiral housing by means of a partition wall 9.

När rotorn 5 roterar med lämplig hastighet i massan blir denna fluidiserad och strömmar in i inloppskanalen 2. Rotorn sätter' massan som innehåller gas i rotation så att massa och luft separe- ras från varandra så att det formas en luftbubbla omgiven av massa vid rotorns centrum.When the rotor 5 rotates at a suitable speed in the mass, it becomes fluidized and flows into the inlet channel 2. The rotor sets the mass containing gas in rotation so that mass and air are separated from each other so that an air bubble is formed surrounded by mass at the center of the rotor .

Luften kan avlägsnas via en öppning 12 i mellanväggen 9 till gasutrymmet 10, varifrån den kan ledas bort via gasutloppsöppningen ll. Massa från vilken luft har avlägsnats matas ut via utlopps- kanalen 4.The air can be removed via an opening 12 in the partition wall 9 to the gas space 10, from where it can be led away via the gas outlet opening 11. Pulp from which air has been removed is discharged via the outlet duct 4.

I reglersystemet visat i Fig. 2 finns en luftseparations- pump 20 enligt Fig. 1 monterad till botten av en massabehållare 3.In the control system shown in Fig. 2, an air separation pump 20 according to Fig. 1 is mounted to the bottom of a pulp container 3.

Med hjälp av en reglerventil 22, en flödesmätare 21 och en flödes- regualtor 21 A, som är fästade till pumpens avloppsrör är det möjligt att upprätthålla ett önskat flöde från pumpen. Tryckdiffe- rensen mellan inloppsöppningen och utloppsöppningen (pumpens tryck- höjd) mätes med ett dP-instrument 23 som kommer att ändra börvärdet för regulatorn 28 nedan.With the aid of a control valve 22, a flow meter 21 and a flow regulator 21 A, which are attached to the drain pipe of the pump, it is possible to maintain a desired flow from the pump. The pressure difference between the inlet opening and the outlet opening (pump pressure height) is measured with a dP instrument 23 which will change the setpoint for the regulator 28 below.

Ett luftrum eller expansionskärl 25, vakuumpump 26 och reglerventil27 är installerade i utloppsröret 24 från pumpens 20 gasutloppsöppning. Tryckdifferensen i luftevakueringssystemet mätes och regleras medelst en dP-kontroller 28 anordnad till inloppet av pumpen och till luftbehållaren 25 och till reglerventilen 27.“ dP-kontrollen av luftevakueringen reglerar storleken på luftbubblan i inloppskanalen med hjälp av reglerventilen 27 så att börvärdet för pumpens tryckhöjd uppnås. Till systemet hör också ett vattenrör 29 anordnat till pumpens luftrum 10 för spolningsändamål och till luftbehållaren 25 är anordnat ett tryckluftsrör 30 för införande av tryck- och flödeskontrollerad luft vid start eller när en snabb dP-ändring är nödvändig. En ventil 31 tjänar som avstängningsventil i avgasningsröret.An air space or expansion vessel 25, vacuum pump 26 and control valve 27 are installed in the outlet pipe 24 from the gas outlet opening of the pump 20. The pressure difference in the air evacuation system is measured and regulated by means of a dP controller 28 arranged to the inlet of the pump and to the air tank 25 and to the control valve 27. The dP control of the air evacuation regulates the size of the air bubble in the inlet duct . The system also includes a water pipe 29 arranged to the air space 10 of the pump for flushing purposes and to the air container 25 is arranged a compressed air pipe 30 for introducing pressure and flow controlled air at start-up or when a rapid dP change is necessary. A valve 31 serves as a shut-off valve in the degassing pipe.

Tryckdifferensen i luftevakueringssystemet reglerar också hur mycket av pumphjulsvingarna som används under pumpningen av vilket följer att pumpens QH-kurva rör sig vertikalt så att högre dP lyfter kurvan och lägre dP sänker kurvan. 457 212 I pumpar där regleringen är baserad på strypventiler, såsom ventil 22, går delar av tryckhöjden förlorad på grund av tryck- fallet i ventilen. Detta tryckfall är relativt stort när trycket i systemet är betydligt lägre än den högsta tryckhöjden som pumpen kan ge. När tryckdifferensen i gasevakueringssystemet är liten är det möjligt att sänka tryckhöjden och därmed sänka energikravet och tryckförlusten i reglerventilen. 457 212 Exempel 1 En pump enligt Fig. 1 som har ett reglersystem enligt Fig. 2 pumpar massa av koncentration 10 - 12 % från ett lagrings- torn till ett kloreringstorn. Pumpen ger en ncminell tryckhöjd på 7,5 bar och trycket efter pumpen är i detta fall endast 3,5 bar.The pressure difference in the air evacuation system also regulates how much of the impeller wings are used during pumping, which means that the pump's QH curve moves vertically so that higher dP lifts the curve and lower dP lowers the curve. 457 212 In pumps where the control is based on throttle valves, such as valve 22, parts of the pressure head are lost due to the pressure drop in the valve. This pressure drop is relatively large when the pressure in the system is significantly lower than the highest pressure head that the pump can provide. When the pressure difference in the gas evacuation system is small, it is possible to lower the pressure head and thereby lower the energy requirement and the pressure loss in the control valve. 457 212 Example 1 A pump according to Fig. 1 which has a control system according to Fig. 2 pumps mass of concentration 10 - 12% from a storage tower to a chlorination tower. The pump gives a normal pressure height of 7.5 bar and the pressure after the pump is in this case only 3.5 bar.

Därmed är tryckförlusten vid reglerventilen 22 omkring 4 bar och ventilen är öppen bara 30°. Tryckdifferensen i luftevakueringssys- temet är under dessa omständigheter ca 4 mvp (meter vattenpelare) och kraftförbrukningen är 90 kW. Genom att sänka tryckdifferensen i luftsystemet till ca 2,5 mvp uppnåddes följande resultat: A B Pumphastighet, VPN 3000 3000 Flöde, 10 %-ig massa Q l/s 46 46 Tryckdifferens i luft- evakueringssystemet mvp 4 2,5 Tryckhöjd , bar 7,5 4,5 Kraftförbrukning kw 90 65 Reglerventil-öppning grader 30 70 QH-kurvor enligt Exempel l är visade i Fig. 3.Thus, the pressure loss at the control valve 22 is about 4 bar and the valve is open only 30 °. The pressure difference in the air evacuation system in these circumstances is about 4 mvp (meters of water column) and the power consumption is 90 kW. By lowering the pressure difference in the air system to approx. 2.5 mvp, the following results were achieved: AB Pump speed, VPN 3000 3000 Flow, 10% mass Q l / s 46 46 Pressure difference in the air evacuation system mvp 4 2.5 Pressure height, bar 7, 4.5 Power consumption kw 90 65 Control valve opening degrees 30 70 QH curves according to Example 1 are shown in Fig. 3.

Det är också möjligt att köra systemet utan reglerventilen 22 så att flödet regleras direkt med hjälp av tryckdifferensen i luftevakueringssystemet som i det följande exemplet och som visat i Fig. 4. 457 212 Exemgel 2 _C_ _D_ Flöde, Q l/s 35 46 Tryckhöjd bar 3,2 3,5 Tryckdifferens i luft- evakueringssystemet dP mvp 2,0 2,5 Kraftförbrukning kW 58 65 När det är känt hur QH-kurvan beror på dP och på tryck- höjden är det därför möjligt att reglera flödet med dP-regulatorn utan strypventil och flödesmätare.It is also possible to run the system without the control valve 22 so that the flow is regulated directly by means of the pressure difference in the air evacuation system as in the following example and as shown in Fig. 4. 457 212 Example gel 2 _C_ _D_ Flow, Q l / s 35 46 Pressure height bar 3.2 3.5 Pressure difference in the air evacuation system dP mvp 2.0 2.5 Power consumption kW 58 65 When it is known how the QH curve depends on dP and on the pressure altitude, it is therefore possible to regulate the flow with the dP regulator without throttle valve and flow meter.

Uppfinningen är inte begränsad till de här anförda exemplen utan kan varieras inom ramen för de efterföljande kraven.The invention is not limited to the examples given here but can be varied within the scope of the appended claims.

Claims

457 212 PATENT REQUIREMENTS

Method for regulating the function of a centrifugal pump (20) during the pumping of cellulosic pulp of about 8-12% concentration containing gas by rotating the pulp so that a gas bubble arises in the central part of the pump from which gas is removed through an opening (12) in a partition wall (9) behind the pump rotor (5), characterized in that the pressure and / or volume capacity of the pump is regulated by regulating the pressure difference between the mass entering the pump and the removed gas.

Method according to claim 1, characterized in that the volume capacity of the pump is kept constant by means of a control valve (22) in the discharge line of the pump.

3. A method according to claim 2, characterized in that the pressure losses in the valve (22) are controlled so that the power consumption of the pump is kept to a minimum.