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(yǔ)管路系統的特(tè)性曲線圖分析(xī)了離🌈心🌈泵流量(liàng)調節的幾種主(zhu)要方式:出口閥(fa)門調節、泵變速(sù)🆚調節和泵的串(chuan)、并聯調節。用特(tè)性曲線圖分析(xī)☁️了出口閥門調(diào)節和泵㊙️變速調(diào)節兩種方式的(de)能耗損失,并進(jìn)行了對比,指出(chū)離心泵用變速(su)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(qiě)👣節能效率與✌️流(liu)量變化大小有(you)關。在實際應用(yòng)時應該注意變(biàn)📞速調節的範圍(wei),才能更好的應(yīng)用離心泵變速(su)調節。

離心泵是(shi)廣泛應用于化(hua)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(guǎng)(包括流量、壓頭(tóu)及對輸送介質(zhì)♌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(liú)量、壓頭可能會(huì)和管路中要求(qiu)的不一緻,或由(yóu)🧑🏾‍🤝‍🧑🏼于生産任務、工(gōng)藝要求發生變(biàn)化,此時都要求(qiu)對泵進行流量(liàng)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(beng)的特性曲線和(hé)✌️管路系統特性(xing)曲線共同決定(dìng)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(xin)泵的🐪流量調節(jie)方式主要有調(diào)節閥控制、變速(su)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(cheng)的能量損耗也(yě)不一樣,為⭐了尋(xun)求*、能🏃‍♂️耗最小、最(zuì)節能的流量調(diao)節方式,必須全(quán)面地了解離心(xin)泵的流量調節(jie)方式與能耗之(zhī)間的關系。

1、泵流(liú)量調節的主要(yao)方式

1.1 改變管路(lu)特性曲線

改變(bian)離心泵流量最(zuì)簡單的方法就(jiu)是利用泵出口(kou)閥門🌈的🌈開度來(lai)控制,其實質是(shi)改變管路特性(xìng)曲線的位🈲置來(lai)改變泵的工作(zuo)點。

1.2 改變離心泵(bèng)特性曲線

根據(ju)比例定律和切(qie)割定律,改變泵(beng)的轉速、改變泵(bèng)結構(如切削葉(yè)輪外徑法等)兩(liang)種方法都能改(gǎi)變離心泵的特(te)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(yu)已經工作的泵(bèng),改變泵結構的(de)方法不太方便(biàn),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(mǒu)些時候調節👅流(liu)量經濟方🔞便[1],在(zài)生産中也很少(shao)采用。這裡✍️僅分(fèn)析改變離心泵(beng)的轉速調節流(liú)量的方法。從圖(tu)1中分💯析,當改變(bian)泵轉速調節流(liú)量從Q1下降到Q2時(shi),泵的轉速(或電(dian)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(bu)變化)交于⁉️點A3(Q2,H3),點(dian)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(quán)可靠,可以延長(zhǎng)泵使用壽🌐命,節(jie)約電能,另外降(jiang)低轉速運行還(hái)能有效的降低(di)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(shi)的可能性[2]。缺點(dian)是改變泵的轉(zhuǎn)速需要有通過(guo)變頻技術來改(gǎi)💔變原動機(通✌️常(chang)是電動機☎️)的轉(zhuǎn)速,原理複雜,投(tóu)資較大,且流量(liàng)調節範圍小。

1.3 泵(beng)的串、并連調節(jie)方式

當單台離(lí)心泵不能滿足(zú)輸送任務時,可(kě)以采用離心泵(bèng)㊙️的并聯♊或串聯(lián)操作。用兩台相(xiang)同型号的離心(xīn)泵并聯,雖然壓(yā)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(lian)時總的壓頭增(zeng)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(fang)式下的能耗分(fen)析時,文章僅針(zhen)對目前廣泛采(cǎi)用的閥門調節(jiē)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(bing)、串聯操作目的(de)在于提高壓頭(tou)或流量,在化工(gong)領域運用不多(duo),其能耗可以結(jié)合圖2進行分析(xi),方法基本相同(tong)。

2.1 閥門調節流量(liang)時的功耗

離心(xīn)泵運行時,電動(dong)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(xiao)壓頭,m;

H——泵的實際(jì)流量,m3/s;

v——流體比重(zhong),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(lü)🚶為:

NA2=vQ2H2/η

vQ2H3——實際有用功(gōng)率,W;

vQ2(H2-H3)——閥門上損耗(hao)得功率,W;

vQ2H2(1/η-1)——離心泵(bèng)損失的功率,W。

2.2 變(biàn)速調節流量時(shí)的功耗

在進行(hang)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(sù)範圍在±20%内,且離(li)心🐪泵本身效率(lǜ)的變化不大[3]。用(yòng)電動機變速調(diào)節流量⛱️到流量(liang)Q2時,在工💜作點A3泵(bèng)消耗的軸功㊙️率(lü)為:

NA3=vQ2H3/η

同樣經變換(huan)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(xin)泵損失的功率(lü),W。

2.3 能耗對比分析(xī)

3、結論

對于目前(qian)離心泵通用的(de)出口閥門調節(jie)和泵變轉速☀️調(diào)節🌈兩✔️種主要流(liu)量調節方式,泵(bèng)變轉速調節節(jie)約的🈲能耗比出(chu)口閥門調節大(da)得多,這點可以(yi)從兩者的功耗(hào)分析和功耗🚶對(duì)比分析看出。通(tōng)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(chū)‼️兩種調節方式(shi)下的能耗關系(xi)。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(qi)蝕的🐆可能性。當(dang)流量減小越大(da)時,變速調節的(de)節能效率也越(yue)大,即閥門調節(jie)損耗功率越大(da),但是,泵變👈速過(guò)大時又會造成(cheng)泵效率降低,超(chao)出泵比例定律(lü)範圍,因此,在實(shi)際應用時應該(gāi)從多🔴方面考慮(lü),在二者之間綜(zong)合出*的流量調(diao)節方法。
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