離心泵調節方式與能耗分析

離心(xīn)泵調節方式與(yu)能耗分析
點擊(jī):發布日期:2022/6/29
泵是(shì)耗能大戶。據專(zhuan)家估計,約占世(shì)界總能耗的20%。在(zai)石油和化工工(gōng)業中更分别高(gāo)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(fèn)顯著的大💜事。過(guo)去,離心泵💋的調(diào)節,普遍采用閥(fá)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(gōng)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(xīn)泵與管路系統(tǒng)的特性曲線圖(tú)分析了離🔴心泵(beng)流量調🔴節的幾(ji)種主要方式:出(chū)口閥門調節、泵(bèng)🐪變速調節和泵(bèng)的串、并聯調節(jie)。用特性曲線圖(tu)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(shī),并進行了對比(bi),指出離心泵用(yòng)變速調節流量(liàng)比用出口閥門(mén)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(jì)應用時應該注(zhu)意變🔴速調節的(de)範圍,才能更好(hao)♋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(xi)統的一種通用(yòng)流🍓體機🌂械。它具(ju)有性能适應範(fan)圍廣(包括流量(liàng)、壓頭🏃🏻‍♂️及對輸送(sòng)💃🏻介質性質⭐的适(shì)應性)、體積小、結(jié)構簡單、操作容(rong)易、操作費用低(di)等諸多優💯點。通(tōng)常,所選離心泵(beng)的流量、壓✨頭可(kě)能會和管路中(zhōng)要求的不💃一緻(zhi),或由于生産任(rèn)務、工藝要求發(fā)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(bèng)的工作點。離心(xin)❓泵的工作點是(shi)由🧑🏾‍🤝‍🧑🏼泵的特性曲(qu)線和管路系統(tǒng)特性曲線共同(tong)決定的,因此,改(gǎi)變任何一個的(de)❗特性曲線🌈都可(kě)以達到流量調(diào)節的目的。目前(qian),離心泵的流量(liàng)調節方式主要(yao)有調節閥控制(zhì)、變速控制🎯以及(ji)泵的💋并、串聯調(diao)節等。由于各種(zhong)調節方式的原(yuan)理不同,除有自(zì)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(liú)量調節方式,必(bi)須全⛱️面地了解(jiě)離心泵的流量(liang)調節方式與能(néng)耗之間的🐕關系(xi)。

1 泵流量調節的(de)主要方式

1.1 改變(bian)管路特性曲線(xian)

改變離心泵流(liú)量最簡單的方(fang)法就是利用泵(bèng)出口閥門的開(kāi)度🛀來控制,其實(shi)質是改變管路(lù)特性曲線的位(wèi)置來😘改變♈泵的(de)🌂工作點。

1.2 改變離(lí)心泵特性曲線(xian)
根據比例定律(lǜ)和切割定律,改(gǎi)變泵的轉速、改(gai)變泵結構(如切(qie)削🌈葉輪外徑法(fǎ)等)兩種方法都(dou)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(shì)對于已🤞經工作(zuò)的泵,改變泵結(jié)構的方法不太(tài)方便,并且由于(yu)改變了泵的結(jié)構,降低了♊泵的(de)通用性,盡管它(ta)在某些時候調(diào)節流量經濟方(fang)便1,在生産中🤩也(ye)很少采用。這裡(lǐ)僅分析改變離(lí)心泵的轉速調(diao)節流量🏃🏻‍♂️的方法(fǎ)。從圖1中分析,當(dang)改變泵轉速調(diao)節流量從Q1下降(jiang)到Q2時,泵的轉速(sù)(或電機轉速)從(cóng)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(xìng)🆚曲線He=H0+G1Qe2(管路特曲(qu)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(yi)延長泵使用壽(shou)命🈚,節約電能,另(ling)外降低轉速運(yùn)行還能有效的(de)降低離心泵的(de)汽蝕餘量NPSHr,使泵(beng)遠離汽蝕區,減(jian)小離心泵發生(shēng)汽蝕的可能性(xing)2。缺點是改變泵(beng)的轉速需要有(yǒu)通過變頻技術(shù)來改變原🤞動機(jī)(通常是電動機(ji))的轉速,原理複(fú)💜雜,投資較大,且(qie)流量調節範圍(wéi)小。

1.3 泵的串、并連(lián)調節方式
當單(dan)台離心泵不能(neng)滿足輸送任務(wù)時,可以采用離(li)心泵的并😄聯或(huò)串聯操作。用兩(liang)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(bìng)聯泵的總效率(lǜ)與單台泵的效(xiao)率相同;離心泵(bèng)串聯時總的壓(ya)頭增大,流量變(bian)📧化不大,串聯泵(beng)的總效率與單(dan)台泵效率相同(tóng)。

2 不同調節方式(shì)下泵的能耗分(fen)析
在對不同調(diào)節方式下的能(neng)耗分析時,文章(zhāng)僅針對目前廣(guang)泛采📐用的閥門(men)調節和泵變轉(zhuǎn)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(zuò)目的在于💋提高(gao)壓頭或流量,在(zai)化工領域運用(yòng)不多,其能耗可(ke)以結合圖2進行(hang)分析,方法基本(ben)相同。

2.1 閥門調節(jiē)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(shì)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(lǜ)。
當用閥門調節(jiē)流量從Q1到Q2,在工(gōng)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(shang)損耗得功率,W;
vQ2H2(1/η-1)——離(li)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(xi)時因要用到離(li)心泵的比例定(ding)律,根據其應用(yong)㊙️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(bu)大3。用電動機變(bian)速調節流量到(dao)流量Q2時,在工作(zuò)點A3泵😘消耗的軸(zhóu)功率為:
NA3=vQ2H3/η
同樣經(jīng)變換可得:
NA3=vQ2H3+vQ2H3(1/η-1)   (2)
式中(zhong)    vQ2H3——實際有用功率(lü),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(yú)目前離心泵通(tong)用的出口閥門(mén)調節和泵變轉(zhuan)速👉調節兩種主(zhu)要流量調節方(fāng)式,泵變轉速調(diao)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(gōng)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(fan)映出兩種調節(jiē)方式下的能耗(hao)關系。通過泵變(bian)速調節來☀️減小(xiao)流量還有利于(yu)降低離心泵發(fā)生汽蝕的可能(néng)🚩性。當流量減小(xiao)越大時,變速調(diào)節的節能效率(lü)也越大,即閥門(mén)調節損耗♊功率(lǜ)越大,但是,泵變(biàn)速過大時又會(huì)造成泵效率降(jiang)低,超出泵比例(lì)定律範圍,因此(cǐ),在實際應用時(shí)應該從多方面(miàn)考慮,在二者之(zhī)間綜👉合出*的流(liú)量調節方法。
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