點擊(jī):發布日期(qī):2022/6/29
泵是耗能(néng)大戶。據專(zhuān)家估計,約(yuē)占世界總(zong)能耗的20%。在(zai)石油和化(hua)工工業中(zhōng)更分别高(gao)達59%和26%。因此(cǐ),泵的節能(néng)是一項意(yì)義深遠、潛(qián)力巨大、經(jing)濟效益和(he)社會效益(yi)十分顯♉著(zhe)的大💚事。過(guò)去🤟,離心泵(bèng)的調節,普(pǔ)遍采用閥(fa)門控制和(he)啟閉旁通(tōng)🐇等方法,能(neng)量損失很(hěn)大。随着變(biàn)🌏頻技術工(gong)業應用的(de)發展💘,變速(su)調節不僅(jǐn)方便,而且(qiě)經濟上也(yě)呈🌂現合理(lǐ)。
摘要:
通過(guo)離心泵與(yǔ)管路系統(tǒng)的特性曲(qu)線圖分析(xi)了離心泵(bèng)流量調節(jie)的幾種主(zhǔ)要方式:出(chu)口閥門調(diao)節、泵變速(sù)調節和泵(bèng)🏒的串、并聯(lián)調節。用特(tè)性曲線圖(tú)分析了出(chū)口閥門調(diao)㊙️節和泵變(biàn)速調節兩(liǎng)種方式的(de)能耗損失(shi),并進💃行了(le)對比,指出(chu)離心泵用(yong)變速調節(jiē)流量比用(yòng)出口閥🛀🏻門(men)調節流量(liàng)可以更好(hǎo)的節約能(néng)耗,且🌈節能(néng)效率與流(liú)量變化大(dà)小有關。在(zài)實際應用(yong)時應該注(zhù)意變速調(diao)節的範圍(wei),才能更好(hao)🐕的應用離(lí)心泵⭐變速(su)調節。
離心(xīn)泵是廣泛(fan)應用于化(huà)工工業系(xì)統的一種(zhǒng)通用流體(tǐ)機🔞械。它具(ju)有性能适(shì)應範圍廣(guǎng)(包括流量(liàng)、壓頭及對(dui)輸送介質(zhì)性質的适(shi)應性)、體積(ji)小、結構簡(jiǎn)單、操作容(rong)易、操作費(fèi)用低等諸(zhū)多優點。通(tong)常,所選離(lí)心泵的流(liú)量、壓頭可(kě)能會和管(guǎn)路中要求(qiu)的不一緻(zhi),或由于生(shēng)産任務、工(gōng)藝要求發(fa)生變化,此(cǐ)時都要求(qiu)對泵進行(háng)流量調節(jie),實質是改(gǎi)變離心泵(bèng)的工作點(dian)👣。離心泵的(de)工作點是(shi)由泵的特(tè)性曲線和(hé)🈲管路系統(tong)特性曲線(xiàn)共同決定(dìng)的,因此,改(gai)變任何一(yi)個的👌特性(xìng)曲線都可(ke)以達到流(liú)量調節的(de)目的。目前(qián),離心泵的(de)流量調節(jiē)方式主要(yào)有調節閥(fá)控制、變速(su)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(zi)己的優缺(que)點外,造成(cheng)的能量🏃🏻♂️損(sun)耗也不一(yī)樣,為了尋(xun)求*、能🚩耗最(zuì)小、最節能(néng)的流量💋調(diao)節🤞方式,必(bì)須全面地(di)了解離心(xin)泵的流量(liang)調節方式(shi)與能耗之(zhī)間的關系(xi)。
1 泵流量調(diào)節的主要(yao)方式
1.1 改變(biàn)管路特性(xìng)曲線
改變(bian)離心泵流(liu)量最簡單(dān)的方法就(jiù)是利用泵(bèng)出口閥門(men)的😄開度來(lái)控制,其實(shí)質是改變(bian)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(lí)心泵特性(xing)曲線
根據(jù)比例定律(lü)和切割定(dìng)律,改變泵(bèng)的轉速、改(gai)變泵🧡結構(gòu)(如切削葉(yè)輪外徑法(fa)等)兩種方(fāng)法都能改(gai)變離心泵(bèng)🐪的特性曲(qu)線,從而達(dá)到調節流(liú)量(同時改(gǎi)變壓頭)的(de)目💃的。但是(shì)對于已經(jīng)工作的泵(beng),改變泵結(jie)構的📐方法(fǎ)不太方便(bian),并且由于(yu)改變了泵(beng)的結構,降(jiang)低了泵的(de)通用性,盡(jin)管它在某(mou)些時候調(diào)節流量經(jīng)濟方便1,在(zai)生産中也(ye)很少采用(yong)。這裡僅分(fèn)析改變離(lí)心泵的轉(zhuan)速調節流(liú)量💛的方法(fǎ)。從圖1中分(fèn)析,當改變(biàn)泵轉速調(diao)節流量從(cong)Q1下降到Q2時(shi),泵的轉速(su)(或電機轉(zhuǎn)速)從n1下降(jiàng)到n2,轉速為(wéi)n2下泵的特(te)性曲📐線Q-H與(yu)管路特性(xìng)曲線He=H0+G1Qe2(管路(lu)特曲線不(bú)變化)交于(yu)點A3(Q2,H3),點A3為通(tong)過調速調(diao)節流量後(hòu)新的工作(zuo)點。此調節(jiē)😍方法調節(jie)效果明顯(xiǎn)、快捷、安全(quán)可靠,可以(yi)延長泵使(shǐ)用壽命,節(jie)約電能,另(ling)外降低轉(zhuan)速運🤞行還(hai)能有效的(de)降低離心(xīn)泵的汽蝕(shi)餘量NPSHr,使泵(bèng)遠離汽蝕(shí)區,減小離(lí)心泵發生(sheng)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(shu)來改變原(yuan)動機(通常(cháng)是電動機(ji))的轉速,原(yuan)理複✊雜,投(tou)資較大,且(qie)流量調節(jiē)範圍小。
1.3 泵(beng)的串、并連(lian)調節方式(shi)
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(lian)操作。用兩(liang)台相同型(xíng)号的離心(xin)泵并聯,雖(sui)然壓頭變(biàn)化不大,但(dàn)加大了總(zǒng)的輸送流(liu)量,并聯泵(beng)的總🌂效率(lü)與單台泵(bèng)的效率相(xiang)同;離心泵(beng)串聯時總(zǒng)的壓頭增(zēng)大,流量變(bian)化不大,串(chuan)聯泵的總(zong)⛱️效率與單(dān)台🚶泵效率(lǜ)相同。
2 不同(tong)調節方式(shì)下泵的能(néng)耗分析
在(zài)對不同調(diao)節方式下(xia)的能耗分(fèn)析時,文章(zhāng)僅針對目(mù)前廣♍泛采(cai)用的閥門(men)調節和泵(beng)變轉速調(diào)節兩種❌調(diao)節方式🏃♂️加(jiā)以分析。由(you)于離心泵(bèng)的并、串聯(lian)操作目的(de)在于提高(gao)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(háng)分析,方法(fa)基本相同(tong)。
2.1 閥門調節(jiē)流量時的(de)功耗
離心(xin)泵運行時(shí),電動機輸(shū)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(liàng),m3/s;
v——流體比重(zhòng),N/m3;
η——泵的效率(lü)。
當用閥門(mén)調節流量(liàng)從Q1到Q2,在工(gōng)作點A2消耗(hao)的軸功率(lü)為:
NA2=vQ2H2/η
vQ2H3——實際有(yǒu)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(xi)時因要用(yong)到離心泵(beng)的比例定(dìng)律,根據♉其(qí)應用條件(jian),以下分析(xī)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(lü)的變化不(bú)大3。用電動(dòng)機變速調(diao)節流量到(dào)流量🆚Q2時,在(zài)工🔞作點A3泵(beng)消耗的軸(zhóu)功率為:
NA3=vQ2H3/η
同(tóng)樣經變換(huan)可得:
NA3=vQ2H3+vQ2H3(1/η-1) (2)
式中(zhong) vQ2H3——實際有用(yong)功率,W;
vQ2H3(1/η-1)——離心(xin)泵損失的(de)功率,W。
2.3 能耗(hao)對比分析(xi)
3 結論
對于(yu)目前離心(xīn)泵通用的(de)出口閥門(mén)調節和泵(bèng)變轉💛速調(diao)節🏃♂️兩種☀️主(zhǔ)要流量調(diào)節方式,泵(beng)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(xī)和功耗對(dui)比分析看(kàn)出。通過離(li)心泵的流(liu)量與揚程(chéng)的關系圖(tu),可以更為(wei)直觀的反(fan)映出兩種(zhong)調節方式(shi)下的能耗(hao)㊙️關系。通過(guò)泵🆚變速調(diào)節來減小(xiǎo)流量還有(you)利于降低(dī)離心泵發(fā)生汽蝕的(de)可能性。當(dang)流量減小(xiǎo)越大時,變(biàn)速調節的(de)節能效率(lǜ)也越📧大,即(ji)閥門調節(jie)損耗功率(lü)越大,但是(shì),泵變速過(guò)大時又會(hui)造成泵效(xiào)率降低,超(chāo)出泵比例(lì)定律範圍(wei),因此♋,在實(shi)際應用時(shí)應💯該從多(duo)方面考慮(lǜ),在二🌈者之(zhī)間綜合出(chū)*的流量調(diào)節方法。