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(shì)界總能耗的20%。在石(shi)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(xian)著的大事。過去,離(li)心泵的調節💜,普遍(bian)采用閥門控制和(he)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(er)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(liàng)調💃🏻節的幾種主要(yao)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(fèn)析💔了出口閥門調(diào)節和泵變速調節(jie)兩種♍方式的能耗(hào)損失,并進🍉行了對(dui)比,指出離心泵用(yong)變速調節流量❌比(bǐ)用出口閥🤞門調節(jie)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(yì)變速調節的範圍(wei),才能更好的應用(yong)離心泵變速調節(jiē)。

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(bāo)括流量、壓頭🔴及對(dui)輸送介質性質的(de)适應性)、體積小、結(jie)構簡單、操作容易(yì)、操作費用低等🌐諸(zhū)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(wu)、工藝要求發生變(bian)化,此時都要求對(duì)泵進行流量調🛀節(jie),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(qu)線共同決定的,因(yīn)此,改變任何一個(gè)的特性曲線都可(ke)以達到流量調節(jie)的目的。目前,離心(xin)泵的☁️流量調節方(fang)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(diào)節方式的原理不(bu)同,除有自己的優(yōu)缺點外,造成的能(néng)量損耗也不一樣(yang),為了尋求*、能🔞耗最(zuì)小、最節能的流量(liàng)調節方式,必須全(quan)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(guan)路特性曲線

改變(biàn)離心泵流量最簡(jian)單的方法就是利(lì)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(dian)。

1.2 改變離心泵特性(xing)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(ye)輪外徑法等)兩種(zhong)方法都能改變離(lí)心泵的特性曲線(xiàn),從而達到調節流(liu)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(jie)構,降低了泵的通(tong)用性🔴,盡管它在某(mou)些時候調節流量(liàng)經濟方便1,在生産(chǎn)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(zhuǎn)速(或👅電機轉速)從(cóng)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(guǎn)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(diào)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(néng),另外降低轉速運(yun)☁️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(bèng)的轉速需要有通(tōng)過變頻技術來改(gai)❄️變原動機(通常是(shì)電動機)的轉速,原(yuán)理複雜,投資較大(da),且流量調節範圍(wei)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(liang)台相同型号的離(li)心泵并聯,雖然壓(yā)頭變化不大,但加(jia)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(dà),串聯泵的總效率(lǜ)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(mu)前廣🤞泛采用的閥(fá)門調節和泵變轉(zhuan)速調節兩種調節(jiē)方式加以分析。由(you)于離心泵的并、串(chuan)聯操作目的在于(yu)😍提高壓頭或流量(liang),在化工領域‼️運用(yong)不多,其🙇🏻能耗可以(yi)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(hang)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(liu)量,m3/s;
    v——流體比重,N/m3;
    η——泵的(de)效率。
當用閥門調(diào)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(jiē)流量時的功耗
    在(zài)進行變速分析時(shi)因要用到離心泵(bèng)的比例定律,根據(ju)其應用條件,以下(xia)分析均指離心泵(bèng)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(zai)工作點A3泵🎯消耗的(de)軸功‼️率為:
NA3=vQ2H3/η
同樣經(jīng)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(néng)耗對比分析

3 結論(lùn)
    對于目前離心泵(beng)通用的出口閥門(mén)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(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(yu)👅揚程的關系圖,可(ke)以更為直觀的反(fan)映出兩種調節方(fāng)🈲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(beng)發生汽蝕的🏃🏻‍♂️可能(neng)性。當流量減小越(yue)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(dī),超出泵💜比例定律(lü)範圍,因此⁉️,在實際(jì)應用時應該從多(duō)方面考慮,在二者(zhe)之間綜合出*的流(liu)量🌈調節方法。
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