[实用新型]一种用于高落差输液的可逆透平泵

说明书

一种用于高落差输液的可逆透平泵，它属于液体输送机械，适用于各种长距离、大流量管道的液体输送。特别适用于在输液距离内高差变化较大的环境。

在现在的输油、输水管线中，输送距离长，中途都要设置一系列的输送泵站。由于输油、输水管线一般都辅设在地表，随地形的起伏而高低变化，使坡前和坡后的泵站承受因此而造成的落差位头。上坡的泵站附加的位头加在泵的出口处，因而上坡泵站需要加大输出扬程，但下坡泵站则与此相反，自然落差的位头加在进口，增加了泵的有效输出扬程，因而减少了泵的耗能。当落差等于管道分配给该泵站的有效输出扬程时，泵的耗功就等于零。但在有的地方落差很大，高于临界值，这种情况下就遇到了一些令人伤脑筋的工程问题，诸如液体脱流、水击等等。对于落差的影响，虽然在管线设计中就已给予考虑，但由于管道输送阻力的变化，由于温度变化引起的被输送液体的密度和粘度的变化，都会引起各泵位头的变化。因此现有输送泵工作功率都较大，留有很大的富余量。

本实用新型的目的是发明一种适用于在高落差变化输液管线中使用的可逆透平泵。它可以根据管线中压力变化控制各泵的出力，甚至可以吸收输送液体的落差位能功率，从而达到节能的目的。

本实用新型的组成如附图1所示，它有电机2，输送泵1，其特征在于：电机2为励磁同步电动机，输送泵1为可调叶片角度的可逆工作的透平泵，有工业控制介面3，电机励磁控制适配模块4，透平泵叶角控制适配模块5，压力测量元件6，压力测量元件适配模块7，以及可和其它泵组、测量及控制系统共用的中央控制计算机8。

本实用新型在使用时，可在长距离管线中使用多台可逆透平泵，共用一个中央控制计算机8。各泵站间的工业控制介面3（简称RTU）通过标准串行工作电缆连接。在工作时，中央控制计算机8通过扫描方式测量在线路中不同点的压力测量元件6测得的压力值，控制不同透平泵1的工作。通过调节不同的泵叶角度和同步电动机的励磁电流来保证在要求流量下的扬程变化。在负扬程时（如泵入口压力过大时），通过泵叶角控制和励磁控制，可以使励磁同步电动机回送电力，处于发电机状。

在本实用新型中，透平泵1的结构可以如附图2所示。它有泵壳体9，输入轴10，工作叶片11，调叶曲柄连杆12，调叶滑环13，拔叉14，动作筒15，叶片支承座16和输入轴轴承17组成。每一个叶片都通过叶片下端的转轴颈插入叶片支承座16的支承孔中，从而可以使叶片绕自身轴线转动，以改变叶片安装角。在叶片转轴颈下端固定调叶曲柄连杆12，而每一个调叶曲柄连杆12的连杆端都分别与调叶滑环13铰接，通过移动滑环13在轴上不同位置，带动调叶曲柄连杆12机构，使曲柄转动，从而也改变了叶片的安装角度。调叶滑环13的移动是通过拔叉14完成的，这样可以使动作筒15不用与轴一起旋转。动作筒15是电控的，可以是全电的（如用步进电机等执行元件）。对于大型泵，为得到较大的动作力矩，也可以用电控液压缸。这时得相应增加一套液压泵站。

本实用新型采用中央控制计算机8和RTU3这种机电一体化结构，结构简单，而且也便于装置的扩充。如可以通过在RTU3中插入多个压力测量元件适配模块并在管线中增加压力测量元件，实现多点测量。通过串入多个RTU3以及相应的透平泵组，增加管线中的输送泵站数目，而不用对整个系统进行调整。

本实用新型采用机电一体化结构形式，通过对可调透平泵叶片角度以及驱动同步电机励磁的调节，可以保持在恒定转速下改变泵的扬程，以使泵站适应在高程差变化较大的输液管线中工作。对于个别泵站，甚至还可以通过调节透平泵的叶片角度，使电机处于发电状态，向电网回送电力。由于各泵组变工况工作，使得输送管线中压力均衡，而且不使用节流调压，并能回收一部分落差位能，因此有很高的输送效率，从而达到节能的目的。

在本实用新型中，工业控制介面3，适配模块4、5和7，中央控制计算机8以及压力测量元件6都是标准的商品。如工业控制介面3和中央控制计算机8可以选用美国ME公司（MECHATRONIC EQUIPMENT，INC.）的I／OK32和CWS－1。在CWS－1中有通用过程控制软件PARGON。用户只须把控制关系和控制策略描进输入到内部即可。而适配模块4、5和7可以分别选用美国OPT22公司的DA3和AD3，完成标准的数／模转换和模／数转换。