離心泵調節方式與能耗的分析

點擊:發布(bu)日期:2022/6/29
 通過(guò)離心泵與(yu)管路系統(tong)的特性曲(qǔ)線圖分析(xi)了離心泵(beng)流量調節(jie)的幾種主(zhǔ)要方式:出(chū)口閥門調(diao)節、泵變速(su)調節和泵(beng)的串、并聯(lian)調節。用特(tè)性曲線圖(tú)分析了出(chu)口閥門調(diào)☔節和泵變(biàn)速調節兩(liang)種方式的(de)能耗損失(shī),并進行了(le)對比,指出(chu)離心💰泵用(yong)變速調節(jiē)流量🐕比用(yong)出口閥門(mén)調節流量(liang)可以更好(hao)的節約能(neng)耗,且🎯節能(neng)效率與流(liu)👌量變化大(da)小有關。在(zài)實際應用(yòng)時應該注(zhu)意變速調(diao)節的範圍(wei),才能更好(hao)的應用離(li)心泵變速(sù)調節。

離心(xin)泵是廣泛(fan)應用于化(hua)工工業系(xi)統的一種(zhong)通用流體(ti)❤️機🔴械。它具(jù)有性能适(shì)應範圍廣(guang)(包括流量(liàng)、壓頭👨‍❤️‍👨及對(duì)輸送介質(zhi)性質的适(shì)應性)、體積(jī)小、結構簡(jian)單、操作容(rong)易🏃🏻‍♂️、操作費(fèi)用低等諸(zhu)多優點。通(tōng)常☁️,所選離(lí)心泵的流(liú)量、壓頭可(ke)能會和管(guan)路中🈲要求(qiú)的不一緻(zhi),或由🔆于生(sheng)産任務、工(gōng)藝要求發(fā)🚶生變化,此(cǐ)時都要求(qiu)對泵✔️進行(háng)流量調✉️節(jiē),實質是改(gai)變離心泵(bèng)的工作點(dian)。離心泵的(de)工作點是(shì)由泵的特(te)性曲線和(hé)❗管路系統(tǒng)特性曲線(xian)共同決定(ding)的,因此,改(gǎi)變任何一(yi)個的特性(xìng)曲線都可(kě)以達㊙️到流(liu)量調節的(de)目的。目前(qián),離心泵的(de)流量調節(jie)方式主要(yào)有調節閥(fá)控制、變速(sù)控制以及(ji)泵的❄️并、串(chuan)聯調節🌏等(děng)。由于各種(zhong)調節方式(shi)的原理不(bu)同,除有自(zì)己的優缺(que)點外,造成(cheng)的能✊量損(sǔn)耗也不一(yi)樣,為👣了尋(xun)求*、能耗最(zuì)小、最節能(neng)的流量調(diao)節🚩方式,必(bi)須全面地(di)了解離心(xin)泵的流量(liàng)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(yào)方式

1.1 改變(bian)管路特性(xing)曲線

改變(bian)離心泵流(liú)量最簡單(dān)的方法就(jiù)是利用泵(bèng)出口💋閥門(men)💁的開🐆度來(lai)控制,其實(shi)質是改變(biàn)管路特性(xing)曲線的位(wei)♋置來💛改變(bian)泵的工作(zuo)點。

1.2 改變離(li)心泵特性(xìng)曲線

根據(jù)比例定律(lǜ)和切割定(dìng)律,改變泵(beng)的轉速、改(gai)變泵✔️結構(gòu)⛱️(如切削葉(ye)輪外徑法(fǎ)等)兩種方(fang)法都能改(gǎi)變離心泵(bèng)的特性曲(qu)線,從而達(da)到調節流(liu)量(同時改(gǎi)變壓頭)的(de)目的。但是(shì)對于已⛷️經(jing)工作✂️的泵(beng),改變泵結(jie)構的方法(fa)不太🈲方便(bian),并且由于(yú)改變了泵(bèng)的結構,降(jiàng)低了泵的(de)通用性,盡(jìn)管它在某(mou)些時候調(diào)節流量經(jīng)濟方便[1],在(zài)生産中也(ye)🐆很少采用(yòng)。這裡僅分(fen)析改變離(lí)心泵的轉(zhuan)速調節流(liu)量的方法(fa)。從圖1中分(fen)析,當改變(bian)泵轉速♈調(diào)節流量從(cóng)Q1下降🐪到Q2時(shi),泵的轉速(sù)(或🧡電機轉(zhuan)速)從n1下降(jiàng)到n2,轉速為(wei)n2下泵的特(tè)性曲線Q-H與(yu)管路特性(xing)曲線✍️He=H0+G1Qe2(管路(lù)特曲線不(bu)變化)交于(yu)🐉點A3(Q2,H3),點A3為通(tong)過調速調(diào)節流量後(hòu)新的工作(zuò)點。此調節(jiē)方法調節(jie)效果明顯(xian)、快捷、安全(quán)可靠,可以(yǐ)延長泵使(shǐ)用壽命,節(jiē)約電能,另(lìng)外降低轉(zhuǎn)速運🛀🏻行還(hái)能有效的(de)降低離‼️心(xīn)泵的汽蝕(shí)餘量NPSHr,使泵(bèng)遠離汽蝕(shi)區,減小離(lí)心泵發生(shēng)汽蝕的可(kě)能性[2]。缺點(diǎn)是改變泵(beng)的轉速需(xu)要有🌍通過(guo)變頻技術(shù)來改變原(yuán)❤️動機(通常(cháng)是電動機(ji))的轉速,原(yuan)理複雜,投(tóu)資較🌐大,且(qie)流量調節(jie)範圍小。

1.3 泵(beng)的串、并連(lián)調節方式(shì)

當單台離(lí)心泵不能(neng)滿足輸送(sòng)任務時,可(ke)以采用離(li)心泵的❤️并(bing)聯或串聯(lián)操作。用兩(liang)台相同型(xing)号的離心(xin)泵并聯,雖(suī)🍉然壓頭變(biàn)👉化不大,但(dàn)加大了總(zong)的輸送流(liu)量,并聯泵(beng)的總效率(lü)與單台泵(bèng)的效率相(xiàng)同;離心泵(bèng)串聯時總(zǒng)的壓頭增(zeng)大,流量變(bian)化不大,串(chuàn)聯泵的總(zǒng)效率與單(dān)台泵效率(lü)相同。

2、不同(tóng)調節方式(shi)下泵的能(neng)耗分析

在(zai)對不同調(diao)節方式下(xia)的能耗分(fen)析時,文章(zhāng)僅針對🔞目(mu)前廣泛采(cǎi)用的閥門(mén)調節和泵(beng)變轉速調(diào)節兩種調(diào)節方式加(jia)以分析。由(yóu)于離心泵(bèng)的并、串聯(lián)操作目✉️的(de)在于提高(gāo)壓頭或流(liú)🈚量,在化工(gōng)領域運用(yong)不多,其能(neng)耗可以⭐結(jié)合圖2進♌行(hang)分析,方法(fǎ)基本相🚶同(tóng)。

2.1 閥門調節(jie)流量時的(de)功耗

離心(xīn)泵運行時(shi),電動機輸(shu)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(liang),m3/s;

v——流體比重(zhòng),N/m3;

η——泵的效率(lü)。

當用閥門(men)調節流量(liàng)從Q1到Q2,在工(gōng)作點A2消耗(hao)的軸功率(lǜ)為:

NA2=vQ2H2/η

vQ2H3——實際有(you)用功率,W;

vQ2(H2-H3)——閥(fa)門上損耗(hào)得功率,W;

vQ2H2(1/η-1)——離(lí)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(xī)時因要用(yòng)到離心泵(bèng)的比例定(ding)律,根🔞據其(qi)應🈲用條件(jiàn),以下分析(xi)均指離心(xīn)泵的變速(sù)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(diao)節流量到(dao)流量Q2時,在(zài)工作點A3泵(bèng)消耗的軸(zhou)功率為:

NA3=vQ2H3/η

同(tong)樣經變換(huan)可得:

NA3=vQ2H3+vQ2H3(1/η-1) (2)

式中(zhōng) 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(hào)對比分析(xi)

3、結論

對于(yú)目前離心(xin)泵通用的(de)出口閥門(men)調節和泵(bèng)變轉速調(diào)節✊兩種主(zhǔ)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(diào)節大得多(duō),這點可以(yi)從兩✍️者的(de)功耗分析(xi)和功耗對(dui)比分析看(kàn)出。通過離(li)心泵的流(liú)量與⛷️揚程(cheng)的關系圖(tu),可以更為(wéi)直觀的反(fan)映出🙇🏻兩種(zhǒng)調節方式(shi)下的能耗(hào)關系。通過(guò)泵變速調(diào)節來🔅減小(xiao)流量還有(yǒu)利于降低(dī)離心泵發(fa)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(lü)也越大,即(ji)閥門調節(jie)損耗㊙️功率(lü)越大,但是(shì),泵變速過(guo)大時又會(hui)造成🙇‍♀️泵效(xiao)率降低,超(chāo)出泵比例(li)定律範圍(wéi),因此,在實(shi)際應用時(shi)應該從多(duo)方面考慮(lü),在二者之(zhi)間綜合出(chū)*的流量調(diao)節方法。
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