【正文】 彈性閘板的閘閥，在接近關(guān)閉時(shí)，所需操作轉(zhuǎn)矩比剛性閘板的閘閥較大。當(dāng)閥門開度低于10%，由于流體的節(jié)流，閘板前后壓差增大。所以強(qiáng)制性閥門全關(guān)位置是按閥桿螺母所受轉(zhuǎn)矩確定。該密封力由閥桿螺紋的自鎖作用保持。而強(qiáng)制密封閘閥的操作特點(diǎn)在于，閥門關(guān)閉時(shí)，必須使閥板向閥座施加壓力。閘板面對正時(shí)，是閥門全關(guān)位置。閥板是閘閥的啟閉件，閘閥的開啟和關(guān)閉，密封性能和壽命，主要取決于閘板，是閘閥的關(guān)鍵零件。當(dāng)閥門部分開啟時(shí)，在閘板背面產(chǎn)生渦流，易引起閘板的侵蝕和震動，也易損壞閥座密封面，修理困難，因此，閘閥一般不作為節(jié)流用。 閘閥閘閥是指啟閉（閘板）由閥桿帶動，沿閥座密封面作升降運(yùn)動的閥門，可接通或截?cái)嗔黧w的通道。止回閥屬于自動閥類，其啟閉動作是由介質(zhì)本身的能量驅(qū)動的，為了安全起見，選用一個(gè)安全閥，防止管內(nèi)壓強(qiáng)過大時(shí)給系統(tǒng)帶來破壞。在我們的試驗(yàn)臺設(shè)計(jì)過程中根據(jù)整個(gè)管匯系統(tǒng)的需要，我們主要會選擇閘閥、止回閥、球閥和安全閥。同一種形式的閥門有的阻力大，有的阻力小，選用時(shí)要適當(dāng)考慮。c) 阻力損失 管道內(nèi)的壓力損失有相當(dāng)一部分是由于閥門所造成。b) 閥門的尺寸 根據(jù)流體的流量和允許的壓力損壞來決定閥門的尺寸。閥門的開度和流量之間有著密切的聯(lián)系，流量受到閥門開度的影響。當(dāng)閥門用于切斷時(shí)，往往選用流阻較小，流道為直通的閥門。 閥門選擇的原則閥門的選用過程中我們通常會考慮以下幾個(gè)方面：⑴ 閥門的功能 閥門用于控制介質(zhì)的切斷或流動。⑶ 按公稱壓力來分類：真空閥門（工作壓力低于標(biāo)準(zhǔn)大氣壓）、低壓閥門（）、中壓閥門（、）、高壓閥門（公稱壓力為10MPa到80MPa）、超高壓閥門（公稱壓力大于或等于100MPa）；⑷ 通用分類法：閘閥、截止閥、止回閥、蝶閥、旋塞閥、球閥、夾管閥、隔膜閥、柱塞閥等。這種調(diào)節(jié)可用手工操，也可以是自動操作的，手工操作還包括用手工控制的驅(qū)動器的操作。其重要功能是：接通和截面介質(zhì)；防止介質(zhì)倒流；調(diào)節(jié)介質(zhì)壓力、流量；混合或分配介質(zhì)；防止介質(zhì)壓力超過規(guī)定數(shù)量，以保證管道或設(shè)備安全運(yùn)行等。所以管壁厚度符合設(shè)計(jì)要求。由于出口管上有聯(lián)接的彎頭，其公稱直徑為2in 所以螺紋深度=。關(guān)于55圓錐狀管螺紋（YB82257） 。當(dāng)管子外面涂腐蝕油漆時(shí)，可以認(rèn)為是單面腐蝕，當(dāng)管子內(nèi)外壁有嚴(yán)重的腐蝕時(shí)，則認(rèn)為是雙面腐蝕。=++ （45）式中： ——管子壁厚負(fù)偏差附加量，單位mm；——腐蝕裕度，單位mm；——管子的加工減薄量mm。C——管子壁厚附加量，單位mm。D——管子外徑，單位mm；——焊縫系數(shù)，無縫鋼管=1，直接焊接鋼管=。[7, 14, 17] （44）式中： ——管壁厚度，單位mm。同理可以選擇泵的入口處的鋼管公稱直徑為65 mm、外徑76mm、內(nèi)徑65mm鋼號為10的碳素鋼無縫輸液鋼管。進(jìn)一步計(jì)算求得鋼管內(nèi)徑為50mm。且由泵出口處管子的公稱直徑50查得對應(yīng)外徑為60mm和57mm。 （42）式中： P——設(shè)計(jì)壓力；S——設(shè)計(jì)溫度下材料的許用應(yīng)力MPa。[7, 14]在本實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中的設(shè)計(jì)壓力：=4Mpa *= （41）由泵的型號以及泵出入口的直徑可以確定我們所要選擇的管子的公稱直徑，出口處的公稱直徑為50，入口處的公稱直徑為65。我們稱之為設(shè)計(jì)壓力。 鋼管材料與應(yīng)力關(guān)系剛號壁厚常溫下的強(qiáng)度指標(biāo)(MPa)材料在C和C時(shí)的許應(yīng)力1015335205112MPa16403351952015390245130MPa164039023516Mn15490326163MPa1640490310考慮到經(jīng)濟(jì)性以及實(shí)驗(yàn)的要求，可選用鋼號為10的碳素鋼無縫鋼管。[5] HL型彈性柱銷聯(lián)軸器基本參數(shù)和主要尺寸（GB/T 501485）/mm型號公稱扭矩許用轉(zhuǎn)速[n]/r軸孔直徑軸孔長度轉(zhuǎn)動慣量Y型Z型鋼鐵HL1160710011411432273211191119423042224224523852所選HL1型彈性柱銷聯(lián)軸器尺寸為孔徑22mm和24mm。 工況系數(shù)分類電動機(jī)汽輪機(jī)四缸內(nèi)燃機(jī)雙缸內(nèi)燃機(jī)單缸內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)矩變化小的，離心泵或發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)矩變化小的，運(yùn)輸機(jī)轉(zhuǎn)矩變化中等，攪拌機(jī)轉(zhuǎn)矩變化和沖擊載荷中等的轉(zhuǎn)矩變化和沖擊載荷較大的轉(zhuǎn)矩變化和沖擊載荷巨大的根據(jù)已有的參數(shù)可以計(jì)算得到： == N （37）根據(jù)計(jì)算轉(zhuǎn)矩[T]的條件，T為所選型號聯(lián)軸器的許應(yīng)轉(zhuǎn)矩。T= （36）式中：——電動機(jī)功率，Kw；n——電動機(jī)轉(zhuǎn)速，r/min。由于機(jī)器在啟動時(shí)的載荷和運(yùn)轉(zhuǎn)中可能會出現(xiàn)過載，應(yīng)當(dāng)按軸可能傳遞的最大轉(zhuǎn)矩作為計(jì)算轉(zhuǎn)矩，計(jì)算轉(zhuǎn)矩的公式如35式和36式。加長型聯(lián)軸器在水泵行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)為YB101，其許用扭矩、最大軸徑與B1101的聯(lián)軸器相仿。彈性柱銷聯(lián)軸器在水泵行業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)為B1101，其最大許用扭矩為8316N，最大軸徑為200mm。泵用聯(lián)軸器一般選用饒性聯(lián)軸器，目的是傳遞功率，補(bǔ)償泵軸與電機(jī)的相對位移，降低對聯(lián)軸器安裝的精度對中要求，緩和沖擊，改變軸系的自振頻率和避免發(fā)生危害性振動等。在不改變轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩的時(shí)候工作較為穩(wěn)定，當(dāng)然我們要求實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中泵的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩在不同的要求下發(fā)生變化，這就給連軸器的選擇提出了比較嚴(yán)格的要求。[9] 聯(lián)軸器類型的確定在本試驗(yàn)系統(tǒng)之中聯(lián)軸器主要用于傳遞電動機(jī)對泵的驅(qū)動力。 Yc J 71型齒輪減速三相異步電動機(jī)性能參數(shù)型號輸入轉(zhuǎn)速輸出轉(zhuǎn)速功率Yc J 711420r/min399r/min⑶ ：J 02324型三相異步電動機(jī)。 ⑴ IS 6550160式離心泵所用電動機(jī)的型號為：Y 132 S12型三相異步電動機(jī)。因此，我們所需的電動機(jī)轉(zhuǎn)速只要于泵的轉(zhuǎn)速相一致就可以，即n=2900r /m，此數(shù)值也與實(shí)驗(yàn)最初給出的電及要求轉(zhuǎn)速相一致。直接驅(qū)動離心泵、螺桿泵的電動機(jī)，一般常用于其驅(qū)動轉(zhuǎn)速同步的電動機(jī)。=*= （33）=* = （34） 電動機(jī)轉(zhuǎn)速的確定驅(qū)動恒定轉(zhuǎn)速泵的電動機(jī)，其額定轉(zhuǎn)速應(yīng)于泵的操作轉(zhuǎn)速相對應(yīng)，必須經(jīng)過固定轉(zhuǎn)速比傳動的裝置要考慮變速裝置的傳動比。 安全系數(shù)K與軸功率的關(guān)系K55=() （32）式中： ：流體密度；Q：泵的流量；H：泵的揚(yáng)程；：泵的效率。 相關(guān)參數(shù)的確定在確定電動機(jī)的功率時(shí)，功率必須留有一定的安全余量，即須大于軸功率，以免電動機(jī)超載，電動機(jī)功率可以根據(jù)計(jì)算功率確定。三相交流異步電動機(jī)是石化行業(yè)所用泵驅(qū)動的主要裝置，它結(jié)構(gòu)簡單，運(yùn)行可靠，維修方便，價(jià)格便宜，體積緊湊，啟動操作也很簡單。⑵ 通常選用電動機(jī)的時(shí)候應(yīng)該注意以下因素對電動機(jī)的影響和要求：a) 根據(jù)機(jī)械的負(fù)載性質(zhì)和生產(chǎn)工藝對電動機(jī)的起動、制動、運(yùn)轉(zhuǎn)、調(diào)速等要求，選擇電動機(jī)類型；b) 根據(jù)負(fù)載轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速變化范圍和起動頻繁程度等要求，考慮電動機(jī)的溫升限制、過載能力和起動轉(zhuǎn)矩，合理選擇電動機(jī)容量，并確定冷卻通風(fēng)方式；c) 根據(jù)使用場所的環(huán)境條件，如溫度、濕度、灰塵、雨水、瓦斯和腐蝕及易燃易爆氣體等，考慮必要的保護(hù)方式和電動機(jī)的結(jié)構(gòu)型式，確定電動機(jī)的防烴等級和防護(hù)等級；d) 根據(jù)企業(yè)電網(wǎng)電壓標(biāo)準(zhǔn)和對功率因數(shù)的要求，確定電動機(jī)的電壓等級；實(shí)驗(yàn)室的電源為380V交變電流，因此不可能選擇直流電動機(jī)。通常的電動機(jī)可以分。一次我們實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)選擇此類型的空氣壓縮機(jī)。實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)貴定得最高壓強(qiáng)為4Mpa，通常的設(shè)計(jì)壓強(qiáng)都會比實(shí)際的壓強(qiáng)高出很多， MPa的壓強(qiáng)，因此所需氣體壓強(qiáng)也不是很高。并且管內(nèi)的壓強(qiáng)、阻力越大，螺桿泵所能提供的能頭壓強(qiáng)越高！因此，我們選用提供的IS 6550160式離心泵與J 352PW112螺桿泵。在試驗(yàn)過程中我們可以實(shí)現(xiàn)兩臺泵的串并聯(lián)，而螺桿泵也在實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)之中與兩臺離心泵共用整個(gè)管道系統(tǒng)，并且離心泵的揚(yáng)程與管線內(nèi)的壓強(qiáng)沒有直接關(guān)系，離心泵葉輪的外徑和離心泵的轉(zhuǎn)速才是真正影響離心泵揚(yáng)程的主要原因。根據(jù)系統(tǒng)所要完成的最大壓強(qiáng)和流量可知兩臺泵在并聯(lián)的時(shí)候，每臺泵所要完成的流量為設(shè)計(jì)流量的一半。在系統(tǒng)中不能使用單一的泵。并且要有與之相匹配的電動機(jī)提供最基本的動力。經(jīng)過綜合評定，方案一更好一些。 方案三（詳圖見附錄五）幾個(gè)方案的所用器材基本差不多，最大的區(qū)別在于方案一中多了一個(gè)儲水罐，整個(gè)系統(tǒng)的正常運(yùn)作不會受此儲水罐的影響，從經(jīng)濟(jì)性考慮可以不要此罐，但是由于我們的試驗(yàn)系統(tǒng)要不定期的使用，為防止水的來源出現(xiàn)問題此罐必須要有。后一種的目的在于選用不同精度、不同類型的流量計(jì)對進(jìn)入有機(jī)玻璃管的液體流量有一個(gè)準(zhǔn)確的數(shù)值，其中閥門19或20可以根據(jù)管道中流量的大小選擇合適的流量計(jì)，從而提高實(shí)驗(yàn)的精確度。在此實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中有兩處實(shí)現(xiàn)了管道的并聯(lián)，閥門5處和閥門120處。 方案二（詳圖見附錄四）我們通過泵的性能曲線可以發(fā)現(xiàn)一臺泵的揚(yáng)程H，軸功率N，效率η，汽蝕余量?都與泵的流量Q存在一定的關(guān)系，因此在整個(gè)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中流量的測量尤為重要，所以在所有泵以及壓縮機(jī)的進(jìn)出口處都有壓力、真空表或流量計(jì)。螺桿泵與離心泵的循環(huán)基本相同，可以單獨(dú)完成循環(huán)（關(guān)閉閥門115）也可以通過閥門4或5完成一個(gè)大的循環(huán)過程。倘若在實(shí)驗(yàn)中只需要改變泵的入口壓強(qiáng)時(shí)，通?？梢躁P(guān)閉閥門4和5使泵出口的水直接經(jīng)過閥門1回到真空罐，從而改變泵的入口壓強(qiáng)。同樣的道理螺桿泵業(yè)可以通過閥門實(shí)現(xiàn)與離心泵的并聯(lián)工作或單獨(dú)工作。閥門9和11可以使螺桿泵實(shí)現(xiàn)單獨(dú)工作或者與離心泵并聯(lián)。儲水罐中的水可以直接通過閥門10或11（關(guān)閉閥門2和12）進(jìn)入循環(huán)系統(tǒng)，也可以先注入儲水罐或攪拌管然后由閥門2或12（關(guān)閉閥門10和11）進(jìn)入循環(huán)系統(tǒng)。該系統(tǒng)的水全部來自于水龍頭，可根據(jù)實(shí)驗(yàn)的不同利用閥門22和23（以下描述以方案一為參考）分別為儲水罐或攪拌罐提供水。[15, 18] 方案設(shè)計(jì)與論證 基本設(shè)計(jì)三個(gè)方案在設(shè)計(jì)的過程中都必須滿足試驗(yàn)要求，并且受試驗(yàn)室空間的限制，方案基本差異不會很大。開機(jī)的時(shí)候要開啟冷卻水，打開壓縮機(jī)啟動開關(guān)，使儲氣罐的表壓在兩個(gè)大氣壓下，運(yùn)行30分鐘以上，待出口壓力和溫度穩(wěn)定后開始測量，每種壓力測量兩次，每次間隔10分鐘，調(diào)節(jié)儲氣罐閥門變化壓力。在試驗(yàn)開始以前盤車一周以上，注意是否有不正常的音響。Q = （211） （m3/min） （212）需要說明的是，上述公式為近似計(jì)算公式。 壓縮機(jī)排氣量測量裝置示意圖測量空氣壓縮機(jī)的排氣量，待參數(shù)穩(wěn)定后方可進(jìn)行。 測量儀器1151電容式差壓變送器測量差壓LUGB型渦街流量傳感器 測量流量 XSJ型流量儀 測量流量 LWGY型渦輪流量傳感器 測量流量XSF40A型流量指示儀 測量流量 空氣壓縮機(jī)排氣量測定活塞式壓縮機(jī)排氣管氣流，呈脈動特性，且屬于非穩(wěn)定流動狀態(tài)，為了消除或減少氣流脈動的影響，在空氣壓縮機(jī)的排氣管道上，因此在試驗(yàn)的過程中必須安裝一個(gè)容器足夠大的緩沖器，測量時(shí)，一般利用與壓縮機(jī)成套的儲氣罐作為緩沖器。在實(shí)驗(yàn)過程中我們需要對單管工作時(shí)和兩條管道一起工作時(shí)的流量和壓強(qiáng)差進(jìn)行比較。若沒有壓力，則表示泵體內(nèi)還有空氣，應(yīng)停機(jī)注水；⑸ 水泵工作正常后，將出水閥10調(diào)至最大，檢查各儀表的最大讀數(shù)；⑹ 將微差壓變送器的有關(guān)小閥門關(guān)閉和打開；⑺ 關(guān)閉閥門12，測量在該狀態(tài)下的微差壓的量；⑻ 打開閥門12（全部打開），測量該狀態(tài)下的并聯(lián)管線兩端的微差壓。在實(shí)驗(yàn)操作時(shí)參考實(shí)驗(yàn)流程圖，按照如下操作：⑴ 起動前，必須打開泵的進(jìn)口閥3，并將泵內(nèi)注滿水，把泵的出口閥10調(diào)至微開，打開電動調(diào)節(jié)閥；⑵ 檢查泵的一般機(jī)械狀態(tài)，泵軸必須可以自由轉(zhuǎn)動；⑶ 檢查電機(jī)、各類儀表儀器的準(zhǔn)備情況；⑷ 起動電機(jī)，觀察出口壓力表是否有壓力。在管道并聯(lián)以后假設(shè)總流量為，壓強(qiáng)差為,其中*2,*2。在試驗(yàn)的過程中我們使用差壓計(jì)對氣液混輸后的管道壓力降進(jìn)行測量。在任一個(gè)情況下壓力降的計(jì)算包括增量或逐步的方法。本試驗(yàn)系統(tǒng)包括氣液混合相流體。⑶ 分散流：包括氣泡流、分散氣泡流和彌散流。按便于建立數(shù)學(xué)模型的原則，某些學(xué)者把兩相流流型劃分為：⑴ 分離流：包括分層流、波浪流和環(huán)狀流。埃爾烏斯流型劃分法較好地說明了氣液兩相流動的流型變化特點(diǎn)。[9] 氣液混輸流型觀測實(shí)驗(yàn)流型觀測實(shí)驗(yàn)是一個(gè)涉及氣液混輸?shù)膯栴}試驗(yàn)流體在管道中流動的過程中受的管壁對它的阻力，使管道中的流體在垂直管道的方向上流動形式有所不同，在氣液混輸?shù)臅r(shí)候，流體中由于氣液比的不同決定了流型的多種形式，在這個(gè)實(shí)驗(yàn)過程中我們通過改變氣液比觀測不同的流動形式。這樣即可實(shí)現(xiàn)兩臺泵的串聯(lián)。實(shí)際上幾臺泵串聯(lián)工作相當(dāng)于一臺多級泵，而一臺多級泵在結(jié)構(gòu)上比多臺性能相同的離心泵串聯(lián)要緊湊得多，安裝維修也方便。然后啟動第二臺泵，再打開第二臺泵的出口閥向管道供液。在離心泵串聯(lián)的時(shí)候，因后面的一臺泵承受的壓力較大，故應(yīng)該注意其