離心泵調節方式與能耗分析

點擊(ji):發布日期:2022/6/29
泵是(shì)耗能大戶。據專(zhuan)家估計,約占世(shi)界總能耗的20%。在(zai)⛹🏻‍♀️石油和🧑🏽‍🤝‍🧑🏻化工工(gong)業中更分别高(gao)達59%和26%。因此,泵的(de)節能是一項意(yi)義深遠、潛力巨(jù)大、經濟效益和(he)社會效益十分(fen)顯著的大事。過(guo)去,離心泵的調(diao)節💋,普遍采用閥(fa)門控制和啟閉(bi)旁通等方法,能(néng)量損失很大。随(suí)着變💃頻技術工(gong)業應用的發展(zhan),變速調節不僅(jin)方便,而且經濟(jì)上也呈現👅合理(li)。
摘要:
   通過離心(xin)泵與管路系統(tǒng)的特性曲線圖(tu)分析了離心🈚泵(bèng)流量調節的幾(ji)種主要方式:出(chu)口閥門調節、泵(bèng)🌈變速調節和泵(bèng)的串、并聯調節(jiē)。用特性曲線圖(tú)分析了出口閥(fa)門調節和泵👉變(bian)速調節兩種方(fang)式的能耗損失(shi),并進行了對比(bi),指出離心泵用(yong)變速調節流量(liàng)比用出口閥門(men)調節流量可以(yi)更好的🌈節約能(néng)耗,且節能效率(lü)與流量變化大(dà)小有📧關。在實際(ji)應用時應該注(zhu)意變速調節的(de)範圍,才能更好(hǎo)🍓的應用離心泵(bèng)變速調節。

離心(xin)泵是廣泛應用(yong)于化工工業系(xì)統的一種通用(yòng)流體⭐機⛷️械。它具(ju)有性能适應範(fàn)圍廣(包括流量(liang)、壓頭🔴及對輸送(song)介質性質的适(shi)應性)、體積小、結(jié)構簡單、操🥵作容(róng)易、操作費用低(dī)等諸多優點。通(tōng)常,所選離心泵(beng)的流量、壓頭可(ke)能會和管路中(zhong)要求的不一緻(zhi),或由💁于生産任(rèn)務、工藝要求發(fa)生變化,此時都(dou)要求對泵㊙️進行(háng)流量調節💃,實質(zhì)是改變離心泵(beng)的工作點。離心(xīn)泵的工作點是(shi)由泵的特性曲(qu)線和🐉管路系統(tong)特性💃曲線共同(tóng)決定的,因🌏此,改(gǎi)變任何一個📧的(de)🈲特性曲線都可(ke)以達到流量調(diào)節的目的。目前(qián),離心泵的流量(liàng)調節方式主要(yao)有調節閥控制(zhi)、變速控制以及(jí)泵的并、串聯調(diào)節📞等。由于各種(zhong)調節方式的原(yuán)理不同,除有自(zi)己的優缺點外(wài),造成的能量損(sun)耗也不一樣,為(wei)⛹🏻‍♀️了尋求*、能耗最(zui)小、最節能的流(liu)量調節方式,必(bì)須全❄️面地了解(jie)離心泵的流量(liang)調節方式與能(neng)耗之間的關系(xi)。

1 泵流量調節的(de)主要方式

1.1 改變(biàn)管路特性曲線(xiàn)

改變離心泵流(liu)量最簡單的方(fang)法就是利用泵(beng)出口閥門的開(kāi)度💁來控制,其實(shí)質是改變管路(lu)特性曲線的位(wèi)置來改變泵的(de)💰工作點。

1.2 改變離(li)心泵特性曲線(xiàn)
根據比例定律(lǜ)和切割定律,改(gai)變泵的轉速、改(gai)變泵結構(如切(qiē)削葉輪外徑法(fǎ)等)兩種方法都(dōu)能改變離心泵(bèng)的特♉性曲線,從(cong)而達到調節流(liu)量(同時改變壓(ya)🧡頭)的目的。但是(shi)對于已經工作(zuò)的泵,改變泵結(jie)構的方法不太(tai)方便,并且✨由于(yú)改變了泵的結(jie)構,降低了🌐泵的(de)通用性,盡管它(tā)在某些時候調(diao)節流量經濟方(fang)便1,在生産中📞也(yě)很少采用。這裡(lǐ)僅分析改變離(li)心泵的轉速調(diao)節流量的方法(fǎ)。從圖1中分析,當(dāng)改變泵轉速調(diào)節流量從Q1下降(jiang)到Q2時,泵的轉速(sù)(或電✌️機轉速)從(cong)n1下降到n2,轉速為(wei)n2下泵的💯特性曲(qu)⛱️線Q-H與管路特性(xing)⚽曲線🔴He=H0+G1Qe2(管路特曲(qǔ)線不變化)交于(yu)點A3(Q2,H3),點A3為通過調(diào)速調節流💞量後(hòu)新的工作點。此(ci)調節方法調節(jie)效果明顯、快捷(jie)、安全可靠,可以(yǐ)延長泵使🤩用壽(shòu)命,節約電能,另(lìng)外降低轉速運(yun)行還能有效的(de)降低離心泵🏃‍♂️的(de)🚩汽蝕餘量NPSHr,使泵(bèng)遠離汽蝕區,減(jian)小離心泵發生(sheng)汽蝕的可能性(xìng)2。缺點是改變泵(beng)的轉速需要有(yǒu)通過變頻技術(shu)來改㊙️變原⚽動機(ji)(通常是電動機(ji))的轉速,原理複(fú)雜,投資較📧大,且(qiě)流量調節範圍(wei)小。

1.3 泵的串、并連(lián)調節方式
當單(dān)台離心泵不能(néng)滿足輸送任務(wu)時,可以采用離(lí)心泵的并🏒聯或(huò)串聯操作。用兩(liǎng)台相同型号的(de)離心泵并聯,雖(suī)㊙️然壓頭變化不(bu)大,但加大了總(zǒng)的輸送流量,并(bing)聯泵的總效率(lǜ)與單台泵的效(xiao)率相同;離心泵(beng)串聯時總的壓(ya)頭增大,流量變(biàn)化不大,串聯泵(bèng)的總🌂效率與單(dan)台泵效率相同(tong)。

2 不同調節方式(shì)下泵的能耗分(fèn)析
在對不同調(diào)節方式下的能(néng)耗分析時,文章(zhang)僅針對目前廣(guǎng)泛采用的閥門(mén)調節和泵變轉(zhuan)速調節兩種調(diao)節❌方式加以分(fèn)析。由于離心泵(bèng)的并、串聯操作(zuo)目👉的在于提高(gao)壓💯頭或流量,在(zài)化工領域運用(yòng)不多,其能耗可(kě)以結合圖2進行(hang)分析,方法基本(běn)相同。

2.1 閥門調節(jie)流量時的功耗(hào)
離心泵運行時(shi),電動機輸入泵(bèng)軸的功率N為:
N=vQH/η
式(shi)中N——軸功率,w;
    Q——泵的(de)有效壓頭,m;
    H——泵的(de)實際流量,m3/s;
    v——流體(ti)比重,N/m3;
    η——泵的效率(lü)。
當用閥門調節(jiē)流量從Q1到Q2,在工(gong)作點A2消耗的軸(zhóu)功率🚶‍♀️為:
NA2=vQ2H2/η
  vQ2H3——實際有(yǒu)用功率,W;
vQ2(H2-H3)——閥門上(shàng)損耗得功率,W;
vQ2H2(1/η-1)——離(lí)心泵損失的功(gōng)率,W。

2.2 變速調節流(liu)量時的功耗
    在(zai)進行變速分析(xī)時因要用到離(lí)心泵的比例定(ding)律,根據其應💞用(yòng)條件,以下分析(xi)均指離心泵的(de)變速範圍在±20%内(nei),且離心泵本身(shēn)效率的變化不(bú)大3。用電動機變(bian)速調節流量到(dào)流量Q2時,在工作(zuò)點A3泵消耗的軸(zhou)功率為:
NA3=vQ2H3/η
同樣經(jing)變換可得:
NA3=vQ2H3+vQ2H3(1/η-1)   (2)
式中(zhōng)    vQ2H3——實際有用功率(lǜ),W;
vQ2H3(1/η-1)——離心泵損失的(de)功率,W。
2.3 能耗對比(bi)分析

3 結論
    對于(yu)目前離心泵通(tōng)用的出口閥門(mén)調節和泵變轉(zhuan)😍速調節💰兩種主(zhǔ)要流量調節方(fang)式,泵變轉速調(diào)節節約的能耗(hào)比出♍口閥門調(diao)節大得多,這點(dian)可以從兩者的(de)功🌂耗分析和功(gong)耗對比分🧑🏽‍🤝‍🧑🏻析看(kàn)出。通過離心泵(bèng)的流量與揚程(chéng)的關系圖,可以(yi)更為直觀的反(fǎn)映出💘兩種調節(jie)方式下的能耗(hao)關系。通過泵變(biàn)速調節來減小(xiao)流量還💔有利于(yú)降低離心泵發(fa)生汽蝕的可能(neng)性。當流量減小(xiǎo)越大時,變速調(diao)節的💁節能效率(lǜ)也越大❗,即閥門(men)調節損耗功率(lü)越大,但是,泵變(biàn)✏️速過大時又會(hui)造成泵效率降(jiang)低,超出泵比例(lì)定律範圍,因此(ci),在實際應用時(shí)應該從多方面(mian)考慮,在二者之(zhi)間綜合出*的流(liú)量調節方法。
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