離心泵調節方式與能耗分析

點擊(jī):發布日期(qi):2022/6/29
泵是耗能(néng)大戶。據專(zhuān)家估計,約(yue)占世界總(zong)能耗的20%。在(zai)石油和🚩化(hua)工工業中(zhōng)更分别高(gāo)達59%和26%。因此(ci),泵的節能(néng)是一項意(yi)✏️義深🌍遠、潛(qian)力巨大、經(jing)濟效益和(hé)社會效益(yì)👄十分顯著(zhe)的大🌏事。過(guo)去,離心泵(beng)♊的調節❓,普(pǔ)遍采用閥(fá)門控制和(hé)啟閉旁通(tōng)等方法,能(neng)量損失很(hěn)大。随着變(bian)頻技術工(gong)業應用的(de)發展,變速(su)調節不僅(jǐn)方便,而且(qie)經濟上也(yě)呈♻️現合理(li)。
摘要:
   通過(guo)離心泵與(yu)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(zhǔ)要方式:出(chū)口閥門調(diao)節、泵🈚變速(su)調節和泵(bèng)的串、并聯(lián)調節。用特(tè)性曲線圖(tu)分析了出(chu)口閥門調(diào)節和泵變(biàn)速調節兩(liǎng)種方式的(de)能耗♈損失(shī),并進行了(le)對比,指出(chū)離心😘泵用(yong)變速調節(jiē)流量比用(yòng)出口閥門(mén)調節流量(liàng)‼️可以更好(hao)的節約能(néng)耗,且節能(néng)效率與流(liú)量變化大(dà)小有關。在(zài)實際應用(yong)時應該注(zhu)意變速調(diào)節的範圍(wéi),才能更好(hao)的應用離(lí)心泵變速(sù)調節。

離心(xin)泵是廣泛(fàn)應用于化(hua)工工業系(xi)統的一種(zhong)通用♋流⭐體(tǐ)機械。它具(ju)有性能适(shi)應範圍廣(guang)(包括流量(liàng)、壓頭及對(dui)輸送介質(zhi)性質的适(shì)應性)、體積(ji)小、結構簡(jiǎn)單、操作容(róng)易⚽、操作費(fei)用低等🌂諸(zhū)多優點。通(tōng)常✉️,所選離(lí)心泵的流(liu)量、壓頭可(kě)能會和管(guǎn)路中㊙️要求(qiú)的不一緻(zhì),或由🈲于生(sheng)産任務、工(gong)藝要求發(fā)生變化,此(ci)時✌️都要求(qiú)對泵進行(hang)流量調節(jiē),實質是改(gai)變離心泵(beng)的工作點(dian)。離心泵的(de)工作點是(shì)由🍓泵的特(tè)性曲線和(he)管路系統(tong)特性🚩曲線(xiàn)共同決定(ding)的,因⭕此,改(gǎi)變任何一(yī)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(jie)方式主要(yao)有👈調節閥(fa)控制、變速(su)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(bú)同,除有自(zì)己的優缺(que)點外,造成(cheng)的能⚽量損(sun)耗也不一(yī)樣,為了尋(xun)求*、能耗最(zui)小、最節能(néng)的流量調(diao)節方式,必(bi)須全🏃面地(dì)了解離心(xin)泵的流量(liang)調節方式(shì)與能耗之(zhī)間的♉關系(xì)。

1 泵流量調(diao)節的主要(yao)方式

1.1 改變(biàn)管路特性(xing)曲線

改變(bian)離心泵流(liú)量最簡單(dān)的方法就(jiu)是利用泵(beng)出口🔞閥門(men)的開🐪度🧑🏽‍🤝‍🧑🏻來(lái)控制,其實(shi)質是改變(bian)管路特性(xìng)曲線🔅的位(wei)📞置來改變(bian)泵的工作(zuò)點。

1.2 改變離(li)心泵特性(xing)曲線
根據(jù)比例定律(lǜ)和切割定(ding)律,改變泵(beng)的轉速、改(gǎi)變泵🥵結構(gòu)⁉️(如㊙️切❄️削葉(ye)輪外徑法(fǎ)等)兩種方(fāng)法都能改(gai)變離心泵(beng)的特性曲(qǔ)線,從而達(dá)到調節流(liú)量(同時改(gǎi)變壓頭)的(de)目的。但是(shi)對于已經(jing)工作❌的泵(bèng),改變泵結(jié)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(jin)管它在某(mou)些時候調(diào)節流量經(jing)濟方🌈便1,在(zài)生産中也(yě)很少采用(yòng)。這裡僅分(fèn)析改變離(lí)心泵🔞的轉(zhuǎn)速調節流(liú)量🔅的方法(fa)。從圖1中分(fen)⛹🏻‍♀️析,當改變(bian)泵轉速調(diao)節流量從(cóng)Q1下降☎️到Q2時(shi),泵的轉速(su)(或電機轉(zhuǎn)速)從😄n1下降(jiang)到n2,轉速為(wéi)n2下泵的特(tè)性曲線Q-H與(yǔ)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(tōng)過調🌐速調(diào)節流量後(hòu)新的工作(zuò)點。此調節(jiē)方法調節(jiē)效果明顯(xiǎn)、快捷、安全(quán)可靠,可以(yǐ)延長泵使(shǐ)用壽命,節(jiē)約電能,另(ling)外降低轉(zhuan)速運行還(hai)能有效的(de)降低離心(xin)泵的汽蝕(shi)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(kě)能🚶性2。缺點(diǎn)是改變泵(beng)的轉速需(xū)要有通過(guò)變頻技術(shu)來改變原(yuán)動機(通常(cháng)是電動機(ji)🐅)的轉速,原(yuán)理複雜,投(tou)資較大,且(qiě)流量調✍️節(jie)範圍小。

1.3 泵(beng)的串、并連(lian)調節方式(shì)
當單台離(lí)心泵不能(neng)滿足輸送(song)任務時,可(ke)以采用離(lí)心泵的并(bìng)聯或串聯(lián)操作。用兩(liang)台相同型(xing)号的離心(xin)泵并聯,雖(sui)然壓🙇🏻頭變(biàn)化不大,但(dàn)加大了總(zǒng)的輸送流(liú)量,并聯泵(bèng)的總效率(lü)與單台泵(beng)的效率相(xiàng)同;離心泵(bèng)串聯時總(zong)♊的壓頭增(zeng)大,流量變(bian)🌈化不大,串(chuan)聯泵的總(zong)效率與單(dan)台泵效率(lü)相同。

2 不同(tong)調節方式(shi)下泵的能(neng)耗分析
在(zài)對不同調(diào)節方式下(xia)的能耗分(fèn)析時,文章(zhāng)僅針對目(mu)前廣泛采(cai)用的閥門(mén)調節和泵(beng)變轉速調(diào)節兩種🥵調(diào)節🚶方式加(jiā)以分析。由(yóu)于㊙️離心泵(bèng)的并、串聯(lián)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(neng)耗可以結(jié)合圖2進行(hang)分析,方法(fa)基本相同(tong)。

2.1 閥門調節(jie)流量時的(de)功耗
離心(xin)泵運行時(shi),電動機輸(shū)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(xiào)壓頭,m;
    H——泵的(de)實際流量(liàng),m3/s;
    v——流體比重(zhong),N/m3;
    η——泵的效率(lǜ)。
當用閥門(men)調節流量(liang)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(yǒu)用功率,W;
vQ2(H2-H3)——閥(fa)門上損耗(hào)得功率,W;
vQ2H2(1/η-1)——離(li)心泵損失(shi)的功率,W。

2.2 變(biàn)速調節流(liú)量時的功(gong)耗
    在進行(háng)變速分析(xi)時因要用(yong)到離心泵(beng)的比例定(dìng)律⛹🏻‍♀️,根據其(qí)應用⚽條件(jian),以下分析(xi)均指離心(xīn)泵的變速(su)範圍在±20%内(nei),且離心泵(bèng)本身效率(lǜ)的變化不(bú)大3。用電動(dong)機變速調(diào)節流量到(dao)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(huàn)可得:
NA3=vQ2H3+vQ2H3(1/η-1)   (2)
式中(zhong)    vQ2H3——實際有用(yòng)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(yú)目前離心(xīn)泵通用的(de)出口閥門(mén)調節和泵(beng)變轉速㊙️調(diao)節兩種主(zhu)要流量調(diao)節方式,泵(bèng)變轉速調(diào)節節約的(de)能耗比出(chu)口閥門調(diao)節大得多(duō),這點可以(yi)從兩者的(de)功耗分析(xi)和功耗對(duì)比分析看(kan)出。通過離(li)心泵的流(liu)量與揚程(chéng)的關♈系圖(tú),可以更為(wei)直觀的反(fǎn)映出⭐兩種(zhǒng)調節方式(shi)下的能耗(hào)📐關系。通過(guò)泵變速調(diao)節來❌減小(xiao)流量還有(yǒu)‼️利于降低(dī)離心⚽泵發(fā)生汽蝕的(de)🐅可能💜性。當(dang)流量😄減小(xiao)越💁大時,變(biàn)速調節的(de)節能效率(lǜ)也越大,即(jí)閥門調節(jiē)損耗功率(lǜ)越大,但是(shì),泵變速過(guo)大時又會(huì)造成泵效(xiao)率降低,超(chao)出泵比例(li)定律範圍(wei),因此,在實(shí)際應用時(shí)應該從多(duo)方面考慮(lǜ),在二🏃‍♀️者之(zhi)間綜✔️合出(chū)*的流量調(diao)節方法。
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