離心泵調節方式與能耗的分析

點擊:發布(bu)日期:2022/6/29
 通過(guò)離心泵與(yǔ)管路系統(tǒng)的特性曲(qu)線圖分析(xi)了離心泵(bèng)流量💞調節(jiē)的幾種主(zhu)要方式:出(chū)口閥門調(diao)節、泵變速(su)調節和泵(beng)的串⁉️、并聯(lian)🌈調節。用特(te)性曲線圖(tú)分析了出(chū)口閥門調(diào)節和泵變(bian)速調節兩(liǎng)種方式的(de)能耗損失(shī),并進行了(le)對比,指出(chu)離心泵用(yòng)變速調節(jiē)流量比用(yòng)出口閥門(men)調節流量(liang)可以更好(hǎo)的♌節約能(neng)耗,且節能(neng)效率與流(liú)量變化大(dà)小有關。在(zai)實際應用(yòng)時應該注(zhu)意變速調(diao)節的範圍(wéi),才能更好(hao)🔅的應用離(lí)心泵🔆變👉速(su)調節。

離心(xin)泵是廣泛(fan)應用于化(huà)工工業系(xì)統的一種(zhǒng)通用流體(tǐ)😄機械。它具(ju)有性能适(shì)應範圍廣(guǎng)(包括流量(liàng)、壓頭🏃‍♂️及對(duì)輸送介質(zhì)⁉️性質的适(shì)應性)、體積(jī)小、結構簡(jiǎn)單、操作容(róng)易、操作費(fei)用低等諸(zhū)多優點。通(tong)常,所選離(li)心泵的流(liú)量、壓頭可(ke)能會和管(guǎn)路中要求(qiu)的不一緻(zhi),或由于生(sheng)産任務、工(gōng)藝要求發(fā)生變化,此(ci)時都要求(qiu)對泵進行(háng)流量調節(jie),實質是改(gai)變離☎️心泵(beng)的工作點(dian)。離心泵的(de)工作點是(shi)由🛀泵的特(tè)性曲線和(he)管路系統(tong)特性🙇🏻曲線(xian)共同決定(dìng)的,因此,改(gǎi)變任何一(yi)個的特性(xing)曲線都可(ke)以達🚶到流(liú)量調節🐅的(de)目的。目前(qian),離心泵的(de)⛱️流量調節(jiē)方式主要(yao)有調節閥(fá)控制、變速(sù)控制以及(jí)泵的并、串(chuàn)聯調節等(deng)。由于各種(zhǒng)🏒調節方式(shi)的原理不(bu)同,除🔱有自(zi)己的優缺(que)點外,造成(cheng)的能量損(sǔn)耗也不一(yī)樣,為了尋(xún)求*、能耗最(zui)小、最節能(neng)的流量調(diào)節方式,必(bì)須全🐅面地(di)了解離心(xin)泵的流量(liàng)調節方式(shì)與能耗之(zhī)間🎯的🚩關系(xì)。

1、泵流量調(diào)節的主要(yao)方式

1.1 改變(biàn)管路特性(xìng)曲線

改變(biàn)離心泵流(liú)量最簡單(dān)的方法就(jiù)是利用泵(bèng)出口閥門(mén)✌️的開度👌來(lái)控制,其實(shi)質是改變(bian)管路特性(xing)曲線的位(wei)置來改變(biàn)泵的工作(zuò)點。

1.2 改變離(li)心泵特性(xìng)曲線

根據(jù)比例定律(lü)和切割定(dìng)律,改變泵(beng)的轉速、改(gai)變泵結構(gòu)(如🙇🏻切削葉(ye)輪外徑法(fa)等)兩種方(fang)法都能改(gǎi)變離心泵(beng)💛的特性曲(qu)線,從而達(da)到調節流(liú)量(同時改(gai)變壓頭)的(de)目🏃🏻的。但是(shi)對于已經(jīng)工作的泵(beng),改變泵結(jie)構的🔴方法(fa)不太方便(biàn),并且🔞由于(yú)改變了泵(bèng)的結🍉構,降(jiàng)低了泵的(de)通用性,盡(jìn)管它在某(mǒu)些時候調(diào)節流量經(jīng)濟方便[1],在(zai)生産中也(ye)很少采用(yòng)。這裡僅分(fèn)析改變離(lí)🤩心泵的轉(zhuan)速調節流(liu)量的方法(fa)。從圖1中分(fèn)析,當改變(biàn)泵轉速調(diào)節流量從(cóng)Q1下降🙇🏻到Q2時(shí),泵的轉速(su)(或🐆電機轉(zhuǎn)速)從n1下降(jiàng)到n2,轉速為(wéi)n2下泵的特(tè)性曲💜線Q-H與(yu)管路特性(xìng)曲線He=H0+G1Qe2(管路(lu)特曲線不(bú)變化)交于(yú)點A3(Q2,H3),點A3為通(tong)過調🐉速調(diào)節流量後(hòu)新的工🛀🏻作(zuo)點。此調節(jiē)方♌法調節(jiē)效果明顯(xiǎn)、快捷✨、安全(quan)⁉️可靠,可以(yǐ)延長泵使(shǐ)用壽命🌈,節(jie)約電能,另(lìng)外降低轉(zhuǎn)速運🐆行還(hái)能有效的(de)降低離🏃🏻‍♂️心(xīn)泵的汽蝕(shí)餘量NPSHr,使泵(beng)遠離汽蝕(shí)區,減小離(li)心泵發生(sheng)汽蝕的可(ke)能性[2]。缺點(dian)是改變泵(bèng)的轉速需(xū)要有⛷️通過(guo)變頻技術(shu)來改變原(yuán)動機(通常(chang)是電動機(jī))的轉速,原(yuan)理複🌈雜,投(tóu)資較大,且(qie)流量調節(jie)範圍小。

1.3 泵(bèng)的串、并連(lian)調節方式(shi)

當單台離(lí)心泵不能(neng)滿足輸送(song)任務時,可(ke)以采用離(li)心泵🔴的并(bing)聯或串聯(lián)操作。用兩(liǎng)台相同型(xing)号的離心(xīn)泵并聯,雖(sui)然壓頭變(biàn)化不大,但(dàn)加大了總(zong)的輸送流(liu)量,并聯泵(beng)的總效率(lü)與單台泵(bèng)的效率相(xiang)同;離心泵(beng)串聯時總(zong)的壓頭增(zēng)大,流量變(biàn)化不大,串(chuàn)聯泵的總(zong)效率與單(dān)台泵效率(lǜ)相同。

2、不同(tong)調節方式(shì)下泵的能(néng)耗分析

在(zài)對不同調(diao)節方式下(xià)的能耗分(fèn)析時,文章(zhang)僅針對目(mù)前廣泛🏃‍♂️采(cǎi)用的閥門(men)調節和泵(bèng)變轉速調(diào)節兩種調(diào)節♋方式加(jiā)以分析🌍。由(you)于離心泵(beng)的并、串聯(lian)操作目的(de)在于提高(gao)壓💞頭或流(liu)量,在化工(gōng)領域運用(yòng)不多,其能(néng)耗可以👄結(jie)合圖2進行(háng)分析,方法(fa)基本相同(tong)。

2.1 閥門調節(jiē)流量時的(de)功耗

離心(xin)泵運行時(shí),電動機輸(shu)入泵軸的(de)功率N為:

N=vQH/η

式(shì)中N——軸功率(lǜ),w;

Q——泵的有效(xiao)壓頭,m;

H——泵的(de)實際流量(liàng),m3/s;

v——流體比重(zhòng),N/m3;

η——泵的效率(lü)。

當用閥門(men)調節流量(liàng)從Q1到Q2,在工(gōng)作點A2消耗(hào)的軸功率(lǜ)為:

NA2=vQ2H2/η

vQ2H3——實際有(you)用功率,W;

vQ2(H2-H3)——閥(fá)門上損耗(hao)得功率,W;

vQ2H2(1/η-1)——離(lí)心泵損失(shi)的功率,W。

2.2 變(biàn)速調節流(liu)量時的功(gong)耗

在進行(háng)變速分析(xi)時因要用(yòng)到離心泵(bèng)的比例定(ding)律㊙️,根據其(qí)應用條件(jiàn),以下分析(xī)均指離心(xin)泵的變速(sù)範圍在±20%内(nèi),且離心泵(bèng)本身效率(lǜ)的變化不(bú)大[3]。用電動(dòng)機變速調(diao)節流量到(dào)流量Q2時,在(zai)工作點A3泵(beng)消耗的軸(zhou)功率為:

NA3=vQ2H3/η

同(tóng)樣經變換(huan)可得:

NA3=vQ2H3+vQ2H3(1/η-1) (2)

式中(zhōng) vQ2H3——實際有用(yong)功率,W;

vQ2H3(1/η-1)——離心(xin)泵損失的(de)功率,W。

2.3 能耗(hao)對比分析(xi)

3、結論

對于(yu)目前離心(xīn)泵通用的(de)出口閥門(mén)調節和泵(bèng)變轉✔️速🏃‍♂️調(diào)節兩種主(zhǔ)要流量調(diao)節方式,泵(beng)變轉速調(diao)節節約的(de)能耗比出(chū)口閥⭐門調(diào)🌈節大得多(duō),這點可以(yǐ)從兩者的(de)功耗分析(xi)和功耗對(dui)比分析看(kàn)出。通過離(li)心泵的流(liu)量與💚揚程(cheng)的關系圖(tú),可以更為(wéi)直觀的反(fǎn)映出兩種(zhǒng)調節方式(shì)下的能耗(hao)關系。通過(guo)泵變速調(diào)節來減小(xiao)流量還有(you)🙇‍♀️利于降低(dī)離心泵發(fa)生汽蝕的(de)可能性。當(dāng)流量🔞減小(xiao)越大時,變(bian)速調節的(de)節能效率(lǜ)也越大,即(jí)閥門調節(jie)損耗功率(lǜ)越大,但是(shì),泵變速過(guò)大時又會(hui)造成泵效(xiao)率降低,超(chao)出泵比例(li)定律範圍(wéi),因此,在實(shí)際應用時(shi)應該從多(duō)方面考慮(lü),在二🌈者之(zhi)間綜合出(chū)*的流量調(diao)節方法。

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