離心泵調節方式與能耗的分析

點擊:發(fā)布日期(qi):2022/6/29
 通過離(li)心泵與(yǔ)管路系(xì)統的特(te)性曲線(xiàn)圖分析(xī)了離心(xīn)泵流量(liàng)調節的(de)幾種主(zhu)要方式(shì):出口閥(fá)門調節(jie)、泵變速(sù)調節和(he)泵的串(chuàn)、并聯調(diào)節。用特(tè)性曲線(xiàn)圖分析(xī)了出口(kǒu)♈閥門調(diào)節和泵(beng)變速調(diao)節兩種(zhong)方式的(de)能耗損(sǔn)失,并進(jìn)行了對(dui)比♊,指出(chu)離心❓泵(beng)用變速(sù)調節流(liu)量比用(yòng)出口閥(fá)門調節(jie)流量可(kě)以更好(hao)的💃節約(yuē)能耗,且(qie)節能效(xiao)率與✉️流(liú)量變化(hua)大小有(you)關。在實(shi)際應用(yòng)時應該(gāi)注意變(biàn)⁉️速調節(jiē)的範圍(wei),才能更(geng)好的應(ying)用離心(xīn)泵變速(sù)調節。

離(li)心泵是(shì)廣泛應(ying)用于化(hua)工工業(ye)系統的(de)一種通(tōng)用流體(ti)機械。它(ta)具有性(xìng)能适應(yīng)範圍廣(guǎng)(包括流(liu)量、壓頭(tou)及對輸(shu)送✉️介質(zhi)性質的(de)适應性(xìng))、體積小(xiao)、結構簡(jian)單、操作(zuo)容易、操(cao)作費用(yong)低等諸(zhu)多優點(dian)。通常,所(suǒ)選離心(xin)泵的流(liu)量、壓頭(tou)可能會(huì)和管路(lù)中要求(qiu)的不一(yī)緻,或由(yóu)🤟于生産(chan)任務🌐、工(gong)藝要求(qiú)發☔生變(biàn)化,此時(shi)都要求(qiu)對泵進(jin)行流量(liang)調節,實(shi)質是改(gǎi)變離心(xīn)泵的工(gong)作點。離(lí)心🏃🏻‍♂️泵的(de)工作點(dian)是由泵(bèng)的特性(xìng)曲線和(hé)管路系(xi)統特性(xing)曲線共(gòng)同決定(dìng)的,因此(cǐ),改變任(ren)何一個(ge)的特性(xing)曲線都(dou)可以達(da)到流量(liàng)調節的(de)目的。目(mù)前,離心(xīn)泵的流(liu)量🈲調節(jiē)方式主(zhǔ)要有調(diào)節閥控(kòng)制、變速(su)控制以(yi)及泵的(de)并、串聯(lián)調節等(děng)。由于各(ge)種調節(jiē)方式的(de)原理不(bú)同,除有(you)自己的(de)優缺點(diǎn)外,造成(chéng)🚶‍♀️的能♋量(liàng)損耗也(yě)不一樣(yàng),為了尋(xún)求*、能耗(hào)最小、最(zuì)節能的(de)流量👈調(diào)節方式(shi),必須全(quán)面地了(le)解離心(xin)泵的流(liú)量調節(jie)方式🈲與(yu)能耗之(zhi)間的♋關(guan)系。

1、泵流(liú)量調節(jie)的主要(yào)方式

1.1 改(gai)變管路(lù)特性曲(qu)線

改變(biàn)離心泵(bèng)流量最(zuì)簡單的(de)方法就(jiu)是利用(yòng)泵出口(kou)閥門👅的(de)開度來(lai)控制,其(qí)實質是(shi)改變管(guǎn)路特性(xìng)曲線的(de)位置來(lai)改變泵(beng)的工作(zuo)點。

1.2 改變(biàn)離心泵(bèng)特性曲(qǔ)線

根據(ju)比例定(ding)律和切(qiē)割定律(lü),改變泵(beng)的轉速(su)、改變泵(bèng)👣結構🧑🏾‍🤝‍🧑🏼(如(rú)切削葉(ye)輪外徑(jing)法等)兩(liang)種方法(fǎ)都能改(gai)變離心(xin)泵的特(tè)性曲線(xian),從而達(dá)到調節(jiē)流量(同(tong)時改變(bian)壓頭)的(de)目🐪的。但(dàn)是對于(yú)已經工(gong)作✏️的泵(bèng),改變泵(beng)結構的(de)方法不(bú)太方便(bian),并且由(yóu)于改變(bian)了泵的(de)結構,降(jiang)低了泵(beng)的通用(yong)性,盡管(guǎn)它在某(mou)些時候(hou)調節流(liu)量經濟(ji)方🤩便[1],在(zai)生産中(zhōng)也很少(shǎo)采用。這(zhe)裡僅分(fen)析改變(bian)離心泵(beng)的轉速(sù)調節流(liú)量💚的方(fang)法。從圖(tu)1中分✏️析(xī),當改變(biàn)泵轉速(su)調節流(liu)量從Q1下(xia)降到Q2時(shí),泵的轉(zhuan)速(或電(dian)機轉速(sù))從n1下降(jiàng)到n2,轉速(su)為n2下泵(beng)的🧑🏾‍🤝‍🧑🏼特性(xing)曲線Q-H與(yǔ)管路特(tè)性曲線(xiàn)He=H0+G1Qe2(管路特(tè)曲線不(bú)變💜化)交(jiao)于點A3(Q2,H3),點(dian)A3為通過(guo)調速調(diao)節流⭐量(liàng)後新的(de)工作點(dian)。此調節(jie)方法調(diao)節效果(guo)明顯、快(kuai)捷、安全(quán)可靠,可(ke)以延長(zhǎng)泵使用(yong)壽🈲命,節(jiē)約電能(neng),另外降(jiàng)低轉速(sù)運📱行還(hái)能有效(xiào)的降低(dī)離心泵(bèng)的🆚汽蝕(shí)餘量🈲NPSHr,使(shǐ)泵遠離(li)汽蝕區(qū),減👣小離(lí)心泵發(fā)生❗汽蝕(shí)的可能(neng)性[2]。缺點(dian)是改變(biàn)泵的轉(zhuǎn)速需要(yao)有👈通過(guò)變🔆頻技(jì)術來改(gǎi)變原動(dòng)機(通常(chang)是電動(dòng)機)的轉(zhuan)速,原理(lǐ)複雜,投(tou)資較大(da),且流量(liang)調節範(fàn)圍小。

1.3 泵(beng)的串、并(bing)連調節(jiē)方式

當(dāng)單台離(lí)心泵不(bú)能滿足(zú)輸送任(ren)務時,可(ke)以采用(yong)離💚心泵(beng)的并聯(lian)✏️或串聯(lian)操作。用(yong)兩台相(xiàng)同型号(hào)的離心(xīn)❌泵并聯(lian),雖然壓(yā)💁頭變化(hua)不大,但(dàn)加大了(le)總的輸(shū)送流量(liàng),并聯泵(bèng)的總效(xiao)率與單(dan)台泵的(de)效率相(xiàng)同;離心(xin)泵串聯(lian)時總的(de)壓頭增(zeng)大,流量(liang)變🐇化不(bú)大,串聯(lián)泵的總(zǒng)效率與(yǔ)單台泵(bèng)效率相(xiang)同。

2、不同(tong)調節方(fang)式下泵(beng)的能耗(hào)分析

在(zài)對不同(tóng)調節方(fāng)式下的(de)能耗分(fèn)析時,文(wen)章僅針(zhēn)對目前(qian)廣泛采(cai)用的閥(fa)門調節(jiē)和泵變(bian)轉速調(diào)節兩種(zhong)調節方(fang)式加以(yǐ)分析。由(yóu)于離心(xin)泵的并(bing)、串聯操(cao)作目的(de)在于提(tí)高壓頭(tóu)或流量(liang),在化工(gong)領域運(yùn)用不多(duo),其🌈能耗(hào)可以☔結(jie)合圖2進(jìn)行分析(xi),方法基(ji)本相同(tong)。

2.1 閥門調(diào)節流量(liang)時的功(gong)耗

離心(xin)泵運行(háng)時,電動(dong)機輸入(ru)泵軸的(de)功率N為(wéi):

N=vQH/η

式中N——軸(zhou)功率,w;

Q——泵(bèng)的有效(xiao)壓頭,m;

H——泵(bèng)的實際(ji)流量,m3/s;

v——流(liú)體比重(zhong),N/m3;

η——泵的效(xiao)率。

當用(yong)閥門調(diào)節流量(liàng)從Q1到Q2,在(zài)工作點(diǎn)A2消耗的(de)軸功率(lü)❤️為:

NA2=vQ2H2/η

vQ2H3——實際(ji)有用功(gong)率,W;

vQ2(H2-H3)——閥門(men)上損耗(hào)得功率(lǜ),W;

vQ2H2(1/η-1)——離心泵(beng)損失的(de)功率,W。

2.2 變(bian)速調節(jiē)流量時(shí)的功耗(hao)

在進行(háng)變速分(fèn)析時因(yīn)要用到(dao)離心泵(bèng)的比例(lì)定律,根(gen)據其應(yīng)用條件(jian),以下分(fèn)析均指(zhi)離心泵(bèng)的變速(sù)範圍在(zài)±20%内,且離(lí)心💞泵本(běn)身效💋率(lǜ)的變化(hua)不大[3]。用(yòng)電動機(ji)變速調(diào)節流量(liang)🛀🏻到流量(liàng)Q2時,在工(gong)作點A3泵(beng)消耗的(de)軸功率(lǜ)為:

NA3=vQ2H3/η

同樣(yang)經變換(huàn)可得:

NA3=vQ2H3+vQ2H3(1/η-1) (2)

式(shi)中 vQ2H3——實際(jì)有用功(gong)率,W;

vQ2H3(1/η-1)——離心(xīn)泵損失(shi)的功率(lü),W。

2.3 能耗對(duì)比分析(xi)

3、結論

對(duì)于目前(qian)離心泵(beng)通用的(de)出口閥(fa)門調節(jie)和泵變(bian)轉速調(diao)節兩種(zhong)主要流(liu)量調節(jie)方式,泵(bèng)變轉速(su)調節節(jiē)約的能(néng)耗比出(chu)✨口閥🔆門(men)調節大(da)得多,這(zhè)點可以(yǐ)從兩者(zhe)的功耗(hao)分析和(hé)功耗對(duì)比分🛀🏻析(xi)看出。通(tōng)過離心(xin)泵的流(liú)量與揚(yáng)程的關(guan)系圖,可(ke)以🏃🏻‍♂️更為(wéi)直觀的(de)反映出(chu)💛兩種調(diao)節方式(shi)下的能(néng)耗關系(xì)。通過泵(beng)變速調(diào)節來✂️減(jian)小流量(liàng)還🔞有利(lì)于降低(di)離心🚶泵(bèng)發生汽(qì)蝕的可(kě)能性。當(dāng)流量減(jiǎn)小越大(dà)時,變💃速(su)調節的(de)節能效(xiào)率也越(yuè)大,即閥(fa)門調節(jiē)損耗💃功(gong)率越大(da),但是,泵(beng)📞變💃速過(guo)大時又(yòu)會造成(cheng)泵效率(lǜ)降低,超(chāo)出泵比(bǐ)例定律(lǜ)範圍,因(yin)此🚶‍♀️,在實(shi)際應用(yong)時應該(gāi)從多方(fāng)面考慮(lǜ),在二🈲者(zhě)之間綜(zōng)合出*的(de)流量調(diao)節方法(fǎ)。
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