離心泵調節方式與能耗分析
點擊:發布日期(qi):2022/6/29
泵是耗能大戶。據(ju)專家估計,約占世(shì)界總能耗的20%。在石(shí)油和化工工業中(zhong)更分别高達59%和26%。因(yin)此,泵的節能是一(yī)項意義深遠、潛力(lì)巨💞大、經濟效益和(he)社會效益十分顯(xiǎn)著的大事。過去,離(lí)心泵的調節,普遍(biàn)采用閥門控制和(hé)啟閉旁通等方法(fa),能量損失很大。随(suí)着變👉頻技術工業(ye)應用的發展,變速(sù)調節不🌈僅方便,而(er)且經濟上也呈現(xiàn)合理。
摘要:
   通過離(lí)心泵與管路系統(tong)的特性曲線圖分(fen)析了離心泵流量(liang)調節的幾種主要(yao)方式:出口閥門調(diào)節、泵變速調節📐和(he)泵的串、并聯🙇🏻調節(jiē)。用特性曲線圖分(fèn)析了出口閥門調(diào)節和泵變速調💚節(jiē)兩種方式的能耗(hào)損失,并進行了對(duì)比💁,指出離心泵用(yong)變速調節流量比(bi)用出口閥門調節(jie)流量可以更好的(de)節約能耗,且🚶節能(néng)效率與🎯流量變化(hua)大小有關。在實際(jì)應用時應該注意(yì)變速調節的範圍(wei)🌈,才能更好的應用(yong)離心泵變速調節(jie)。

離心泵是廣泛應(ying)用于化工工業系(xi)統的一種通用流(liú)🈲體機械。它具有性(xìng)能适應範圍廣(包(bao)括流量、壓頭及對(dui)輸送介質性質的(de)适🔞應性)、體積小、結(jié)構簡單、操作容易(yi)、操作費用低等諸(zhū)多優🛀🏻點。通常💘,所選(xuǎn)離心泵的流量、壓(ya)頭可能會🏃‍♂️和管路(lu)中要求的不一緻(zhi),或由于生産任務(wù)、工藝要求發生變(bian)化,此時都要求對(dui)泵進行流量調🈲節(jie)🔱,實質是改變離心(xin)泵的工作點。離心(xīn)泵的工作點是由(you)泵的特🈲性曲線和(he)管路系統特性曲(qǔ)線共同決定的,因(yīn)此,改變任何一個(gè)的特性曲線都可(kě)以達🌍到流量調節(jie)⛹🏻‍♀️的目的✉️。目前,離心(xīn)泵的流量調節方(fāng)式主要有調節閥(fa)控制、變速控制以(yi)及泵的并、串聯調(diào)節等。由于各種調(diao)節方式的原理不(bú)同,除有自♉己的優(you)缺點外,造成🔞的能(neng)量損耗也不一樣(yang),為了尋求*、能耗最(zui)小、最節能的流量(liang)調節方式,必須全(quan)面地了解離心泵(beng)的⛱️流量調節方式(shi)‼️與能耗之間的關(guan)系。

1 泵流量調節的(de)主要方式

1.1 改變管(guǎn)路特性曲線

改變(biàn)離心泵流量最簡(jian)單的方法就是利(li)用泵出口閥門的(de)開度來控制,其實(shí)質是改變管路特(tè)性曲線的位置來(lái)改變泵的工作點(dian)。

1.2 改變離心泵特性(xìng)曲線
根據比例定(dìng)律和切割定律,改(gǎi)變泵的轉速、改變(biàn)泵🔞結構(如切削葉(ye)輪外徑法等)兩種(zhǒng)方法都能改變離(li)心泵的特性曲線(xian),從🔆而達到調節流(liú)量(同時改變壓頭(tou))的目的。但是對于(yú)已經工作的泵,改(gai)變泵結構的方法(fǎ)不太方便,并且由(you)于改變了泵的結(jie)構,降低了泵的通(tōng)用性,盡管它在某(mou)些時候調節流量(liang)經濟方🐅便1,在生産(chan)中也很少采用。這(zhè)裡僅分析改變離(lí)🈚心泵的轉速調節(jiē)流量的方法。從圖(tu)1中分☁️析,當改變泵(beng)轉速調節流量從(cong)Q1下降到Q2時,泵的轉(zhuan)速(或🌂電機轉速)從(cóng)n1下降到n2,轉✨速為n2下(xia)泵的特性曲線Q-H與(yu)管路特性曲線He=H0+G1Qe2(管(guan)路特曲線不變化(hua))交于點A3(Q2,H3),點A3為通過(guò)調速調節流量後(hòu)新的工㊙️作點。此調(diao)節方法調節效果(guǒ)明顯、快捷、安全❌可(kě)靠,可以延長泵使(shi)用壽命,節約電能(neng),另外降低轉速運(yùn)行還能有效的降(jiàng)低離心泵的汽蝕(shi)餘量NPSHr,使泵遠離汽(qì)蝕區,減🌈小離心泵(beng)發生汽蝕的可能(neng)✌️性2。缺點是改變泵(beng)的轉速需要有通(tong)過變💋頻技術來改(gai)🐇變原動機(通常是(shì)電動機)的轉速,原(yuán)理複💘雜,投資較大(dà),且流量調節範圍(wéi)小。

1.3 泵的串、并連調(diao)節方式
當單台離(lí)心泵不能滿足輸(shu)送任務時,可以采(cǎi)用離心泵的并聯(lian)🍓或串聯操作。用兩(liǎng)台相同型号的離(lí)心泵并聯,雖然壓(ya)頭變❓化不❓大,但加(jia)大了總的輸送流(liú)量,并聯泵的總效(xiao)率與單台泵的效(xiao)率相同;離心泵串(chuan)聯時總的壓頭增(zeng)大,流量變化不大(dà),串聯泵的總效率(lü)與單台泵效率相(xiàng)同。

2 不同調節方式(shì)下泵的能耗分析(xī)
在對不同調節方(fāng)式下的能耗分析(xī)時,文章僅針對目(mu)前🐅廣泛采用的閥(fa)門調節和泵變轉(zhuǎn)速調節兩種調節(jiē)💋方式💛加以💃🏻分析。由(yóu)于離心泵的并、串(chuan)聯操作目的在于(yu)提高壓❤️頭或流量(liang),在化工領域運用(yong)不多,其🔞能耗可以(yi)結合圖2進行分析(xi),方法基本相同。

2.1 閥(fa)門調節流量時的(de)功耗
離心泵運行(háng)時,電動機輸入泵(bèng)軸的功率N為:
N=vQH/η
式中(zhong)N——軸功率,w;
    Q——泵的有效(xiào)壓頭,m;
    H——泵的實際流(liu)量,m3/s;
    v——流體比重,N/m3;
    η——泵的(de)效率。
當用閥門調(diao)節流量從Q1到Q2,在工(gōng)作點A2消耗的軸功(gong)率為:
NA2=vQ2H2/η
  vQ2H3——實際有用功(gong)率,W;
vQ2(H2-H3)——閥門上損耗得(de)功率,W;
vQ2H2(1/η-1)——離心泵損失(shi)的功率,W。

2.2 變速調節(jiē)流量時的功耗
    在(zài)進行變速分析時(shi)因要用到離心泵(bèng)的比例定律,根據(jù)其應用條件,以下(xià)分析均指離心泵(beng)的變速範⭐圍在±20%内(nei),且離心泵本💜身效(xiao)率的變化不大3。用(yong)電動機變速調節(jiē)流量到流量🎯Q2時,在(zai)工👌作點A3泵🔴消耗的(de)軸功率為:
NA3=vQ2H3/η
同樣經(jing)變換可得:
NA3=vQ2H3+vQ2H3(1/η-1)   (2)
式中    vQ2H3——實(shi)際有用功率,W;
vQ2H3(1/η-1)——離心(xin)泵損失的功率,W。
2.3 能(neng)耗對比分析

3 結論(lun)
    對于目前離心泵(bèng)通用的出口閥門(men)調節和泵變轉速(sù)調節兩種主要流(liú)量調節方式,泵變(bian)轉速調節節約的(de)能耗比出口閥門(mén)調節大得多,這點(dian)可以從兩者的功(gōng)耗分析和功耗對(dui)比分析看出。通過(guo)離心泵🐅的流量與(yu)揚程的關系圖,可(ke)以更為直觀的反(fǎn)映出🙇‍♀️兩種調節方(fang)式下的能耗關系(xì)。通過泵變速調節(jiē)來✊減小流量還有(yǒu)利于降低離心泵(bèng)發生汽蝕的可能(neng)性。當流量減小越(yuè)🏃‍♂️大時,變速調節的(de)節能效率也越大(dà),即閥門調節損耗(hao)功率越大,但是,泵(bèng)變速過大時🌈又會(huì)造成泵效率降低(dī),超出泵比例定律(lü)範圍,因此,在實際(ji)應用時應該從多(duo)方面考慮,在二者(zhe)之間綜合出*的流(liú)量調節方法。
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