離心泵調節方式與能耗分析

點擊:發布日期(qī):2022/6/29
泵是耗能大戶。據(ju)專家估計,約占世(shi)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(yi)項意義深🐉遠、潛力(li)巨大、經濟效益和(he)社會效益十分顯(xiǎn)著的大事。過去,離(li)心泵的調節💔,普遍(biàn)采用閥門控制和(hé)啟閉旁通等方法(fa),能✌️量損失很大。随(sui)着變頻技術工業(yè)應用的發展,變速(sù)調節不僅方便,而(ér)且經濟上也呈現(xiàn)合理。
摘要:
   通過離(li)心泵與管路系統(tong)的特性曲線圖分(fèn)析了離心泵流量(liang)調節的幾種主要(yao)方式:出口閥門調(diào)節、泵變速🔴調節和(hé)泵👈的串、并聯調節(jiē)。用特性曲線圖分(fen)析🥰了出口閥門調(diao)節和泵變速調節(jiē)兩種方式的能耗(hào)損失,并進行了對(duì)比,指出離心🔴泵用(yong)變速調節流量比(bǐ)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(huà)大小有關。在實際(ji)應用時應該注意(yì)變速調節的範圍(wei),才能更好💞的應用(yong)離心泵變🈲速調節(jie)。

離心泵是廣泛應(yīng)用于化工工業系(xì)統的一種通用⁉️流(liu)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(jie)構簡單、操作容易(yi)、操作費用低等🆚諸(zhu)多優💃🏻點。通常,所選(xuǎn)離心泵的流量、壓(yā)頭可能會和管路(lu)中要求的不一緻(zhì),或由于生産任務(wù)、工藝要求發生變(biàn)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(xin)泵的工作點是由(yóu)🈲泵的特性曲線和(hé)管路系統特性曲(qǔ)線共同決定的,因(yin)✉️此,改變任何一個(gè)的特性曲線都可(kě)以達到流量調節(jiē)🤟的目的✍️。目前,離心(xin)泵的流量調節方(fāng)式主要有調節閥(fa)控制、變速控制㊙️以(yi)及泵的并、串聯調(diao)節等。由于各種📞調(diào)節方式的原理不(bú)同,除有自己的優(yōu)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(liàng)調節方式,必須全(quán)面地了解離心泵(bèng)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(biàn)離心泵流量最簡(jiǎn)單的方法就是利(li)用泵出口閥門的(de)開度來控制,其實(shi)質是改變管路特(tè)性曲線的位置來(lai)改變泵的工作點(diǎn)。

1.2 改變離心泵特性(xìng)曲線
根據比例定(dìng)律和切割定律,改(gǎi)變泵的轉速、改變(bian)泵結構(如切♻️削葉(yè)輪外徑法等)兩種(zhǒng)方法都能改變離(li)👌心泵的特性曲線(xiàn),從而達到調節流(liú)量(同時改變壓頭(tou))的目💁的。但是☎️對于(yu)已經工作的泵,改(gǎi)變泵結構的方法(fǎ)不太方便,并且由(yóu)于改變了泵的結(jie)構,降低了泵的通(tong)用性,盡管它在某(mǒu)些時候調節流量(liang)經濟方✌️便1,在生産(chan)中也✌️很少采用。這(zhè)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(bèng)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(cong)n1下降到n2,轉速為n2下(xià)泵的👄特性曲🐉線Q-H與(yǔ)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(hòu)新的工作點。此調(diào)節方法調節效果(guo)明顯、快捷、安全🌂可(kě)靠,可以延長泵使(shǐ)用壽命,節約電能(néng),另外降低轉速運(yùn)行還能有效的降(jiàng)低離✏️心泵的汽蝕(shí)餘量NPSHr,使泵遠離汽(qì)蝕區,減⛱️小離心泵(bèng)發生💃🏻汽蝕的可能(neng)性2。缺點是改變泵(bèng)的轉速需要有通(tōng)過變頻技術來改(gǎi)變原動機(通常是(shi)電動機⛹🏻‍♀️)的轉速,原(yuán)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(diao)節方式
當單台離(lí)心泵不能滿足輸(shu)送任務時,可以采(cai)用離心泵的并聯(lian)或串聯操作。用兩(liǎng)台相同型号的離(lí)心泵并聯,雖然壓(ya)頭變化不大,但加(jiā)大了總的輸送流(liu)✂️量,并聯泵的總效(xiào)率與單台泵💛的效(xiao)率相同;離心泵串(chuan)聯時總的壓頭增(zēng)大,流量變🐅化不大(da),串聯泵的總♍效率(lü)與單台📞泵效率相(xiàng)同。

2 不同調節方式(shì)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(mù)前廣🔅泛采用的閥(fá)門調節和泵變轉(zhuǎn)速調節兩種🌐調節(jiē)方式加以分析。由(yóu)于離心泵的并、串(chuàn)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(xi),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(zhong)N——軸功率,w;
    Q——泵的有效(xiào)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(gōng)作點A2消耗的軸功(gong)率為:
NA2=vQ2H2/η
  vQ2H3——實際有用功(gong)率,W;
vQ2(H2-H3)——閥門上損耗得(de)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(zài)進行變速分析時(shí)因要用到離心泵(bèng)的比例定律,根據(ju)其應🛀🏻用條件,以下(xià)分析均指離心泵(beng)的變速範圍在±20%内(nèi),且離心泵本身效(xiào)🌈率的變化不大3。用(yòng)電動機變速調節(jie)流量到流量Q2時,在(zài)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(shí)際有用功率,W;
vQ2H3(1/η-1)——離心(xin)泵損失的功率,W。
2.3 能(neng)耗對比分析

3 結論(lùn)
    對于目前離心泵(bèng)通用的出口閥門(mén)調節和泵變轉速(su)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(men)調節大得多,這點(dian)可以從兩者的功(gōng)耗分析和功耗對(duì)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(fāng)式下的能耗關系(xì)。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(hào)功率越大,但是,泵(bèng)變速過大時又會(huì)造成泵效率降低(di),超出泵比例定律(lü)範圍,因此♉,在實際(jì)應用時應該從多(duo)方面考慮,在二者(zhe)之間綜合出*的流(liú)量調節方法。
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