離心泵調節方式與能耗分析

點擊:發布日期(qi):2022/6/29
泵是耗能大戶。據(jù)專家估計,約占世(shì)界總能耗的20%。在石(shí)油🌈和化工✔️工業中(zhōng)更分别高達59%和26%。因(yīn)此,泵的節能是一(yī)項意義深遠、潛力(lì)巨大、經濟效益和(he)社會效益🆚十分顯(xiǎn)著的大事。過去,離(lí)心泵的調節,普遍(bian)采用閥門控制和(hé)啟閉旁通等方法(fa),能量損失很㊙️大。随(suí)着變頻技術工業(ye)👅應用的發展,變速(su)調節不僅方便,而(ér)且經濟上也呈現(xiàn)合理。
摘要:
   通過離(lí)心泵與管路系統(tong)的特性曲線圖分(fen)析了離心💞泵流⭐量(liàng)調節的幾種主要(yào)方式:出口閥門調(diào)節、泵變速調節和(he)泵的串✊、并聯✍️調節(jie)。用特性曲線圖分(fen)析了出口閥門調(diào)節和泵變速調節(jie)兩種方式的能耗(hao)損失,并進行了對(dui)比,指出離心泵用(yong)變速調節流量‼️比(bi)用出口閥門調節(jiē)流量可以更好的(de)節約能耗,且節能(néng)效率與🔞流❤️量變化(hua)大小有關。在實際(jì)應用時應該注意(yi)變速調節的範圍(wei),才能更好的應用(yòng)離心泵💋變速調節(jiē)。

離心泵是廣泛應(ying)用于化工工業系(xi)統的一種通用流(liú)體機械。它具有性(xìng)能适應範圍廣(包(bao)括流量、壓頭及對(duì)‼️輸送介質♌性質的(de)适應性)、體積小、結(jié)構簡單、操作容易(yi)、操作費用低等📧諸(zhū)多優點。通常,所選(xuan)離心泵的流量、壓(ya)頭可能會和管路(lu)中💚要求的不一緻(zhi),或由😄于生産任務(wu)、工藝要求發生變(bian)化,此時都要求對(duì)泵🏒進行流量調節(jiē),實質是改變離心(xin)泵的工作點。離心(xīn)泵的工作點是由(you)泵的特性曲線和(hé)管路系統特性曲(qǔ)線共同決定的,因(yīn)此,改變任何一個(ge)的特性曲線🈲都可(ke)以達⛷️到流量調節(jie)的目的。目前,離心(xīn)泵的流量調節方(fāng)式主要有調節閥(fa)控制、變速控制以(yǐ)及泵的🧡并、串聯調(diào)節等。由于各種🌈調(diao)節方式的原理不(bu)同,除有自己的優(you)缺點外,造成的能(néng)量損耗也不一樣(yàng),為了尋求*、能耗最(zuì)小、最節能的流量(liang)調節方式,必須全(quán)面地了解離心泵(beng)的流量調節方式(shi)與能耗之間的關(guān)系。

1 泵流量調節的(de)主要方式

1.1 改變管(guǎn)路特性曲線

改變(bian)離心泵流量最簡(jiǎn)單的方法就是利(lì)用泵出口閥門的(de)開度來控制,其實(shí)質是改變管路特(tè)性曲線的位置來(lai)改變☁️泵的工作⁉️點(dian)。

1.2 改變離心泵特性(xìng)曲線
根據比例定(ding)律和切割定律,改(gǎi)變泵的轉速、改變(biàn)泵結構(如🔅切🐕削葉(ye)輪外徑法等)兩種(zhong)方法都能改變離(li)心泵的特性曲線(xian),從而達🥰到調節流(liú)量(同時改變壓頭(tou))的目的。但是對于(yú)已經工作💋的泵,改(gǎi)變泵結構的方法(fa)不太方便,并且由(yóu)于改變了泵的結(jié)構,降低了泵的通(tong)用性,盡管它在某(mǒu)☁️些時候調節流量(liàng)經濟方便1,在生産(chǎn)中也很少采用。這(zhe)裡僅分析改變離(li)心泵的轉速調節(jie)流量的方法。從圖(tu)1中分析,當改變泵(beng)轉速調節流量從(cong)Q1下降到Q2時,泵的轉(zhuan)速(或電機轉速)從(cóng)n1下降到n2,轉速為n2下(xia)泵的特性曲線Q-H與(yu)管路特性曲線He=H0+G1Qe2(管(guan)路特曲線不變化(huà))交于點A3(Q2,H3),點A3為通過(guo)調速調節流量後(hou)新的工作點。此調(diao)節方法調節效果(guǒ)明顯、快捷、安全可(kě)靠,可以延長泵使(shǐ)🐉用壽命,節約電能(neng),另外降低轉速運(yùn)行還能有效的降(jiang)低離心泵的❗汽蝕(shí)餘量NPSHr,使泵遠離汽(qi)蝕區,減小離心泵(bèng)發生汽蝕的可能(neng)性2。缺點是改變泵(beng)的轉速需要有通(tong)過變頻技術來改(gǎi)變原動機(通常是(shì)電動機)的轉速,原(yuan)理複雜,投資較大(dà),且流量調節範圍(wéi)小。

1.3 泵的串、并連調(diào)節方式
當單台離(li)心泵不能滿足輸(shu)送任務時,可以采(cǎi)用離💃🏻心泵的并聯(lian)🈲或串聯操作。用兩(liang)台相同型号的離(lí)心泵并🐉聯,雖然壓(yā)🈲頭變化不大,但加(jiā)大了總的輸送流(liú)量,并聯泵的總效(xiao)率與單台泵的效(xiao)率相同;離心泵串(chuan)聯時總的壓頭增(zeng)大,流量變㊙️化不大(dà),串聯泵的總效率(lü)與單台🐆泵效率相(xiàng)同。

2 不同調節方式(shi)下泵的能耗分析(xi)
在對不同調節方(fāng)式下的能耗分析(xī)時,文章僅針對目(mu)前廣泛采⛱️用的閥(fá)門調節和泵變轉(zhuǎn)速調節兩種調節(jie)方式加以分析。由(you)于㊙️離心泵的并、串(chuan)聯操作目的在于(yú)提高壓頭或流量(liang),在化工領域🍓運用(yòng)不多,其能耗可以(yǐ)🔴結合圖2進🎯行分析(xī),方法基本相同。

2.1 閥(fa)門調節流量時的(de)功耗
離心泵運行(háng)時,電動機輸入泵(beng)軸的功率N為:
N=vQH/η
式中(zhōng)N——軸功率,w;
    Q——泵的有效(xiao)壓頭,m;
    H——泵的實際流(liú)量,m3/s;
    v——流體比重,N/m3;
    η——泵的(de)效率。
當用閥門調(diao)節流量從Q1到Q2,在工(gong)作點A2消耗的軸功(gōng)率🤟為:
NA2=vQ2H2/η
  vQ2H3——實際有用功(gong)率,W;
vQ2(H2-H3)——閥門上損耗得(dé)功率,W;
vQ2H2(1/η-1)——離心泵損失(shi)的功率,W。

2.2 變速調節(jie)流量時的功耗
    在(zai)進行變速分析時(shí)因要用到離心泵(bèng)的比例定律,根據(jù)其應用條件,以下(xia)分析均指離心泵(beng)的變速範圍在±20%内(nèi),且離心泵本身效(xiao)率的變化不大3。用(yòng)電動機變速調節(jiē)流量到流量Q2時,在(zai)工作點A3泵消耗的(de)軸功率為:
NA3=vQ2H3/η
同樣經(jing)變換可得:
NA3=vQ2H3+vQ2H3(1/η-1)   (2)
式中    vQ2H3——實(shi)際有用功率,W;
vQ2H3(1/η-1)——離心(xīn)泵損失的功率,W。
2.3 能(néng)耗對比分析

3 結論(lùn)
    對于目前離心泵(bèng)通用的出口閥門(men)調節和泵變轉速(sù)調節兩種✔️主要流(liu)量調節方式,泵變(biàn)轉速調節節約的(de)㊙️能耗比出口閥門(mén)調節大得多,這點(diǎn)可以從兩者的功(gong)🏃耗分析和功耗對(dui)比分析看出。通過(guò)離心泵的流量與(yǔ)揚程的關系圖,可(kě)以更為直觀的反(fǎn)映出兩種調節方(fang)✨式下的能耗關系(xi)。通過泵變速調節(jiē)來減小流量還有(yǒu)♻️利于降低離心泵(bèng)發生汽蝕的☀️可能(néng)性。當流量減小越(yuè)大時,變速調節的(de)節能效率也越大(da),即閥門調節損耗(hao)㊙️功率越大,但是,泵(beng)♉變速過大時又會(huì)造成泵效率降低(di),超出泵💚比例定律(lǜ)範圍,因此,在實際(jì)應用時應該從多(duō)方面考慮,在二者(zhě)之間綜合出*的流(liu)量調節方法。

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