離心泵調節方式與能耗的分析

點擊(jī):發布日期:2022/6/29
 通(tong)過離心泵與(yǔ)管路系統的(de)特性曲線圖(tú)分析了離🔞心(xīn)⚽泵📱流⛹🏻‍♀️量調節(jie)的幾種主要(yao)方式:出口閥(fa)門調節、泵變(bian)速❄️調節和泵(bèng)的串、并聯⭐調(diào)節。用特性曲(qu)線圖分析了(le)出口閥門調(diao)節和泵變速(sù)調🈲節兩種方(fang)式的能耗損(sun)失,并進行了(le)對比💘,指出離(li)心泵用變速(su)調節流量比(bi)用出口閥門(men)調節流量可(ke)以更好的節(jie)約能耗,且節(jie)能效率與流(liu)量變化大小(xiao)有關。在實際(jì)應用時應該(gai)注意變速調(diào)節的範圍,才(cái)能更好的應(ying)用離心泵變(biàn)速調節。

離心(xin)泵是廣泛應(yīng)用于化工工(gōng)業系統的一(yi)種通用流體(ti)機械。它具有(you)性能适應範(fan)圍廣(包括流(liú)量、壓頭💁及對(dui)輸送介質性(xìng)質的适應性(xìng))、體積小、結構(gòu)簡單、操作容(róng)易、操作費用(yong)低等🏒諸多優(yōu)點。通常,所選(xuan)離心泵的流(liu)量、壓頭可能(néng)會和管路中(zhōng)💁要求的不一(yi)緻,或由🌈于生(shēng)産任務、工藝(yi)要求發生變(bian)化,此時都要(yào)求對泵🥵進行(hang)流量調🧡節,實(shi)質是改變離(lí)心泵的工作(zuo)點。離心🙇🏻泵的(de)工作⭕點是由(yóu)泵的特性曲(qu)線和管路系(xì)統特性😄曲線(xiàn)共同決定的(de),因🏃‍♂️此,改變任(rèn)何一個的特(tè)性曲線都可(ke)以達到流量(liang)調節📧的目的(de)。目前,離心泵(bèng)的流量👈調節(jie)方式主要有(yǒu)🛀調節閥控制(zhi)、變速控制以(yǐ)及泵的并、串(chuàn)聯調節等。由(yóu)于各種調節(jie)方式的原理(li)不同,除㊙️有自(zì)㊙️己的優缺點(dian)外,造成的能(néng)量損耗也不(bu)一樣,為了尋(xún)求*、能耗最小(xiǎo)、最節能的流(liu)量✏️調節👉方式(shi),必須全面地(dì)了解離心泵(bèng)的流量調節(jiē)方式與能耗(hao)之間的🤩關系(xi)。

1、泵流量調節(jiē)的主要方式(shi)

1.1 改變管路特(te)性曲線

改變(biàn)離心泵流量(liàng)最簡單的方(fang)法就是利用(yòng)泵出口🔆閥門(men)的開度來控(kòng)制,其實質是(shi)改變管路特(tè)性曲線的位(wei)置來改變泵(bèng)的工作點。

1.2 改(gai)變離心泵特(tè)性曲線

根據(ju)比例定律和(hé)切割定律,改(gǎi)變泵的轉速(sù)、改變泵結構(gou)(如切💔削🔆葉輪(lún)外徑法等)兩(liang)種方法都能(néng)改變離心泵(beng)的特性曲⚽線(xian),從而達🥰到調(diào)節流量(同時(shi)改變壓頭)的(de)目的。但是㊙️對(dui)于已經工作(zuo)的泵,改變泵(beng)結構的方法(fǎ)不太方便,并(bing)且由于改變(bian)了泵的結構(gòu),降低了🤩泵的(de)通用性,盡管(guan)它在某些時(shí)候調節流量(liàng)經濟方便[1],在(zài)生産中也很(hěn)少采用。這裡(lǐ)僅分析改變(biàn)離🔞心泵的轉(zhuan)速調節流量(liàng)的方法。從圖(tú)1中分析,當改(gai)變泵轉速調(diào)節流量從Q1下(xia)降到Q2時,泵的(de)轉速(或👣電機(ji)轉速)從n1下降(jiang)到n2,轉速為n2下(xia)泵的特性曲(qǔ)線Q-H與管路特(te)性曲線He=H0+G1Qe2(管路(lù)特曲線不變(biàn)化)交于點A3(Q2,H3),點(dian)A3為通過調速(sù)調節流🔴量後(hòu)新的工作點(diǎn)。此調節方法(fa)調節效果明(míng)顯、快捷💚、安全(quán)可靠,可以延(yán)長泵使用壽(shou)命💯,節約電能(neng),另外降低轉(zhuǎn)速運行還能(neng)有效的降低(dī)離♌心泵的汽(qì)蝕餘量NPSHr,使泵(beng)遠離汽蝕🏃‍♀️區(qu),減💜小離心泵(bèng)發生汽蝕的(de)可能性[2]。缺點(diǎn)是改變泵的(de)轉速需要有(you)通過變頻技(ji)術來改變原(yuan)動機(通常是(shì)電動機)的轉(zhuan)速,原理複雜(za),投資較大,且(qiě)流量調🐕節範(fan)圍小。

1.3 泵的串(chuan)、并連調節方(fāng)式

當單台離(lí)心泵不能滿(man)足輸送任務(wu)時,可以采用(yong)離心泵的并(bìng)聯♊或串聯操(cao)作。用兩台相(xiàng)同型号的離(li)心泵并聯,雖(suī)然壓頭變化(hua)不大,但加大(da)了總的輸送(sòng)流量,并聯泵(bèng)的總效率與(yǔ)單台泵的效(xiào)率相同;離心(xīn)泵串聯時總(zong)的壓頭增大(da),流量變化不(bu)大,串聯泵的(de)總效率與單(dan)台泵效率相(xiang)同。

2、不同調節(jie)方式下泵的(de)能耗分析

在(zài)對不同調節(jie)方式下的能(néng)耗分析時,文(wén)章僅針對目(mù)🔆前廣泛✏️采❄️用(yòng)的閥門調節(jie)和泵變轉速(su)調節兩種調(diao)節🏃🏻‍♂️方式加以(yǐ)分析。由于離(lí)心泵的并、串(chuàn)聯操作目的(de)在于提高壓(yā)頭或流量,在(zai)化工領域運(yùn)用不多,其能(néng)耗可以結合(hé)圖2進行分析(xī),方法基本相(xiang)同。

2.1 閥門調節(jie)流量時的功(gong)耗

離心泵運(yùn)行時,電動機(ji)輸入泵軸的(de)功率N為:

N=vQH/η

式中(zhōng)N——軸功率,w;

Q——泵的(de)有效壓頭,m;

H——泵(beng)的實際流量(liàng),m3/s;

v——流體比重,N/m3;

η——泵(beng)的效率。

當用(yong)閥門調節流(liu)量從Q1到Q2,在工(gong)作點A2消耗的(de)軸功率☁️為:

NA2=vQ2H2/η

vQ2H3——實(shi)際有用功率(lü),W;

vQ2(H2-H3)——閥門上損耗(hào)得功率,W;

vQ2H2(1/η-1)——離心(xin)泵損失的功(gong)率,W。

2.2 變速調節(jie)流量時的功(gong)耗

在進行變(biàn)速分析時因(yīn)要用到離心(xin)泵的比例定(dìng)律,根據♊其應(ying)用條件,以下(xia)分析均指離(li)心泵的變速(su)範💯圍在±20%内,且(qiě)離心泵本♉身(shēn)效率的變化(hua)不大[3]。用電動(dòng)機變速調🔴節(jie)流量到流量(liang)Q2時,在工作點(dian)A3泵消耗的軸(zhou)功率為:

NA3=vQ2H3/η

同樣(yang)經變換可得(de):

NA3=vQ2H3+vQ2H3(1/η-1) (2)

式中 vQ2H3——實際有(you)用功率,W;

vQ2H3(1/η-1)——離心(xin)泵損失的功(gōng)率,W。

2.3 能耗對比(bǐ)分析

3、結論

對(dui)于目前離心(xin)泵通用的出(chu)口閥門調節(jiē)和泵變轉速(sù)👈調節兩種主(zhu)要流量調節(jiē)方式,泵變轉(zhuan)速調節節約(yue)的能耗比出(chū)口閥門調節(jie)大得多,這點(diǎn)可以從兩⭕者(zhe)的功耗分析(xī)✉️和功耗♻️對比(bǐ)分析看出🔴。通(tōng)過離心泵的(de)流量與揚程(cheng)的關系圖,可(kě)以更為直觀(guan)的反映出兩(liang)種調節方式(shi)下的能耗關(guān)系。通過泵變(biàn)速調節來✏️減(jiǎn)小流量還有(yǒu)利于降低離(lí)心🈲泵發生汽(qi)蝕的可能性(xing)。當流量減小(xiao)越🌏大時,變速(su)調節的節能(neng)效率也越大(da)🌈,即閥門調節(jie)損耗功率越(yue)大,但是,泵變(bian)速過大時又(you)會造成泵效(xiào)率降低,超出(chū)泵比例定律(lü)範圍,因此,在(zai)實際應用時(shi)應該從多😘方(fāng)面考慮,在二(er)者之間綜🤟合(he)出*的流量調(diao)節方法。
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