離心泵調節方式與能耗的分析

點擊:發布日期(qī):2022/6/29
 通過離心泵與(yu)管路系統的特(tè)性曲線圖分析(xi)了離心泵流量(liàng)調節的幾種主(zhǔ)要方式:出口閥(fá)門調節、泵🌈變速(su)調節和泵的串(chuàn)、并聯🚶‍♀️調節。用特(te)性曲線圖分析(xī)了出口閥門調(diào)節和泵變速調(diao)節兩種方式的(de)能耗損失,并進(jin)行了對比,指出(chū)離心泵用變速(sù)調節流量🧑🏽‍🤝‍🧑🏻比用(yong)出口閥門調節(jie)流量可以更好(hǎo)的節約能耗,且(qie)節能效率與流(liu)量變化大小有(you)關。在實際應用(yong)⛱️時應💋該注意變(bian)速調節的範圍(wei),才能更好🔴的應(ying)用離心泵變♌速(sù)調節。

離心泵是(shì)廣泛應用于化(huà)工工業系統的(de)一種通用流體(tǐ)機🥰械。它具有性(xing)能适應範圍廣(guang)(包括流量、壓頭(tou)🈲及對輸送介質(zhi)性質的适應性(xìng))、體積小、結構簡(jiǎn)單、操作容易、操(cāo)作費用低等諸(zhu)多優點。通常,所(suo)選離心泵的流(liu)量、壓頭可能會(hui)和管路中要求(qiú)的不👄一緻,或由(you)于生産任務、工(gong)藝要求發生變(biàn)化,此時♌都要求(qiú)對泵進行流量(liang)調節,實質是改(gai)變離心泵的工(gong)作點。離心🍉泵的(de)工作🧑🏾‍🤝‍🧑🏼點是由泵(bèng)的特性曲線和(he)♍管路系統特性(xing)💞曲線共同決定(ding)的,因此,改變任(rèn)何一個的特性(xing)曲線都可以達(dá)♉到流量調節的(de)目的。目前,離心(xīn)泵的流量🔞調節(jie)方式主要有調(diào)節閥控制、變速(sù)控制㊙️以及泵的(de)🔞并、串聯調節㊙️等(deng)。由于各種調節(jiē)方式的原理不(bú)同,除🈲有自己的(de)優缺點外,造成(chéng)的能量損耗也(ye)不一樣,為了尋(xun)求*、能耗最小、最(zuì)節能的流量調(diào)節方🈚式,必須全(quan)面地了解離心(xin)泵的⁉️流量調節(jiē)方式與能耗之(zhī)間🌏的關系。

1、泵流(liu)量調節的主要(yao)方式

1.1 改變管路(lù)特性曲線

改變(biàn)離心泵流量最(zui)簡單的方法就(jiu)是利用泵出口(kou)㊙️閥門的開度來(lái)控制,其實質是(shì)改變管路特性(xing)曲線的位🤟置來(lai)改變泵的工作(zuò)點。

1.2 改變離心泵(beng)特性曲線

根據(jù)比例定律和切(qiē)割定律,改變泵(beng)的轉速、改變泵(beng)結構🌈(如📧切削葉(yè)輪外徑法等)兩(liang)種方法都能改(gai)變離心泵的特(tè)性曲線,從而達(dá)到調節流量(同(tóng)時改變壓🔞頭)的(de)目的。但是🚶對于(yú)已經工作的泵(beng),改變泵結構的(de)♻️方法不太👈方便(bian),并且由于改變(biàn)🔞了泵的結⭐構,降(jiang)低了🤟泵的通用(yòng)性,盡管它在某(mou)些時候調節流(liú)量經濟方便[1],在(zai)生産中👅也很少(shǎo)采用。這裡僅分(fen)析改變離心泵(bèng)的轉速調節流(liu)量的方法。從圖(tú)1中分析,當改變(biàn)泵轉🥵速調節流(liú)量從Q1下降到Q2時(shi),泵的轉速(或電(diàn)機轉速)從n1下降(jiang)到n2,轉速為n2下泵(bèng)的特性曲線Q-H與(yǔ)管路特性曲線(xiàn)He=H0+G1Qe2(管路特曲線不(bú)變🌈化)交于點A3(Q2,H3),點(diǎn)A3為通過調速調(diao)節流㊙️量後新的(de)工作點。此調節(jiē)方法調節效果(guǒ)明顯、快捷、安全(quan)可靠,可以延長(zhang)泵使用壽命,節(jiē)約電能,另外降(jiang)低轉速運行還(hai)能有效的降低(dī)離心泵的汽蝕(shi)餘量NPSHr,使泵遠離(lí)汽蝕區,減小離(li)心泵發生🈲汽蝕(shí)的可能性[2]。缺點(dian)是改變泵的轉(zhuǎn)速需要有通過(guò)變頻技術來改(gai)變原動機(通常(chang)是電動機)的轉(zhuan)速,原理複雜,投(tóu)資較大,且流量(liàng)調節範圍小。

1.3 泵(bèng)的串、并連調節(jiē)方式

當單台離(li)心泵不能滿足(zú)輸送任務時,可(kě)以采用離心泵(beng)的并聯或串聯(lián)操作。用兩台相(xiàng)同型号的離心(xīn)❓泵并聯,雖💞然壓(ya)頭變💛化不大,但(dàn)加大了總的輸(shu)送流量,并聯泵(beng)的總效率與單(dan)台泵的效率相(xiàng)同;離心泵串聯(lián)時總的壓頭增(zēng)大,流量變化不(bú)大,串聯泵的總(zong)✂️效率與單台泵(bèng)效率相同。

2、不同(tóng)調節方式下泵(beng)的能耗分析

在(zài)對不同調節方(fāng)式下的能耗分(fèn)析時,文章僅針(zhen)對目前👅廣泛👄采(cai)🐇用的閥門調節(jie)和泵變轉速調(diao)節兩種調節方(fang)式加以分析。由(yóu)于離心泵的并(bìng)、串聯操作目的(de)在于提高壓🧑🏽‍🤝‍🧑🏻頭(tóu)或流量,在化工(gōng)領域運用不多(duō),其能耗可以結(jie)合圖2進行分析(xi),方法基本相同(tóng)。

2.1 閥門調節流量(liang)時的功耗

離心(xīn)泵運行時,電動(dòng)機輸入泵軸的(de)功率N為:

N=vQH/η

式中N——軸(zhóu)功率,w;

Q——泵的有效(xiào)壓頭,m;

H——泵的實際(jì)流量,m3/s;

v——流體比重(zhòng),N/m3;

η——泵的效率。

當用(yòng)閥門調節流量(liàng)從Q1到Q2,在工作點(dian)A2消耗的軸功率(lǜ)為:

NA2=vQ2H2/η

vQ2H3——實際有用功(gong)率,W;

vQ2(H2-H3)——閥門上損耗(hào)得功率,W;

vQ2H2(1/η-1)——離心泵(bèng)損失的功率,W。

2.2 變(bian)速調節流量時(shi)的功耗

在進行(háng)變速分析時因(yīn)要用到離心泵(bèng)的比例定律💛,根(gen)據🛀其♌應用條件(jian),以下分析均指(zhi)離心泵的變速(su)範圍在±20%内,且離(lí)心泵本身效率(lü)的變化不大[3]。用(yong)電動機變速調(diào)㊙️節流量到流量(liang)Q2時,在工作點A3泵(beng)消耗的軸功率(lǜ)為:

NA3=vQ2H3/η

同樣經變換(huàn)可得:

NA3=vQ2H3+vQ2H3(1/η-1) (2)

式中 vQ2H3——實際(jì)有用功率,W;

vQ2H3(1/η-1)——離心(xīn)泵損失的功率(lü),W。

2.3 能耗對比分析(xī)

3、結論

對于目前(qián)離心泵通用的(de)出口閥門調節(jiē)和泵變轉速調(diào)節兩種主要流(liu)量調節方式,泵(beng)變轉速調節節(jiē)❤️約的🤞能耗比出(chū)口閥門調節大(dà)得多,這點可以(yǐ)從兩✂️者的功耗(hao)分析和功耗對(duì)比分析看出。通(tong)過離心泵的流(liu)量與揚程的關(guān)系圖,可以更為(wei)直觀的反映出(chu)兩種調節方式(shì)下的能耗關系(xì)。通過泵變速調(diào)節來減小流量(liàng)還有利于降低(di)離心泵發生汽(qì)蝕的可能⭕性。當(dāng)流量減小越大(da)時,變速調節的(de)節能效率也越(yuè)大,即閥門調節(jie)損耗功率越大(dà),但是,泵變速過(guò)大時⛷️又會造成(chéng)📞泵效率降低,超(chāo)出泵🈲比例定律(lǜ)範圍💋,因此,在實(shí)際應用時應該(gāi)從多方面考慮(lü),在二者之間綜(zōng)⛷️合出*的流量調(diào)節方法。

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