離心泵調節方式與能耗分析

點擊(ji):發布日(ri)期:2022/6/29
泵是(shi)耗能大(dà)戶。據專(zhuān)家估計(ji),約占世(shi)界總能(néng)耗的20%。在(zài)石油📞和(hé)化工工(gōng)業中更(geng)分别高(gao)達59%和26%。因(yīn)此,泵的(de)節能是(shi)一項意(yì)義深🛀🏻遠(yuǎn)、潛⁉️力巨(jù)☎️大、經濟(jì)效益和(he)社會效(xiào)益十分(fen)顯著的(de)大事。過(guo)去,離心(xīn)泵的調(diào)節,普遍(biàn)采用閥(fá)門控制(zhì)和啟閉(bi)旁通🚩等(děng)方法,能(néng)量損失(shi)很大。随(suí)着變⁉️頻(pin)技術工(gong)業應用(yòng)的發展(zhǎn),變速調(diao)節不僅(jǐn)方便,而(ér)且經濟(ji)上也呈(cheng)現合理(lǐ)。
摘要:
   通(tong)過離心(xīn)泵與管(guan)路系統(tǒng)的特性(xing)曲線圖(tu)分析了(le)離心⭐泵(beng)🚶‍♀️流量調(diao)🈲節的幾(ji)種主要(yào)方式:出(chū)口閥門(mén)調節、泵(bèng)變速調(diào)節🔞和泵(bèng)的串、并(bìng)聯調節(jie)。用特性(xìng)曲線圖(tú)分析了(le)出口閥(fa)門調節(jie)和泵變(biàn)速調節(jie)兩種方(fang)式的能(neng)耗損失(shī),并進行(háng)了對比(bi),指出離(lí)心泵用(yong)變速調(diao)節流量(liàng)比用出(chū)口閥🚶門(men)調節流(liú)量可以(yi)更好的(de)節約能(néng)耗,且節(jiē)能效率(lü)與流量(liàng)變化大(dà)小有關(guan)。在實際(ji)應用🥰時(shí)應該注(zhu)意變速(su)調節的(de)範圍,才(cai)能更好(hǎo)的應用(yong)離心泵(bèng)變速調(diao)節。

離心(xīn)泵是廣(guǎng)泛應用(yòng)于化工(gong)工業系(xi)統的一(yi)種通用(yong)流體機(ji)械。它具(jù)有性能(néng)适應範(fàn)圍廣(包(bao)括流量(liàng)、壓頭及(jí)對輸送(song)介質性(xing)質的适(shì)應性)、體(ti)積小、結(jié)構簡單(dan)、操作容(róng)易、操作(zuò)費用低(dī)等諸多(duō)優點。通(tong)常,所選(xuǎn)離心泵(beng)的流量(liàng)、壓頭可(ke)能會和(he)管路中(zhong)🧑🏾‍🤝‍🧑🏼要求的(de)不一緻(zhi),或由㊙️于(yu)生産任(ren)務、工藝(yi)要求發(fā)生變化(huà),此時✊都(dōu)要求對(duì)泵進行(hang)流量調(diao)節,實質(zhì)是改變(bian)離心泵(beng)的工作(zuo)點。離心(xin)泵的工(gōng)作點是(shì)由泵的(de)特性曲(qǔ)線和💃管(guan)路系統(tong)特性曲(qu)線共同(tong)決定的(de),因此,改(gai)變任何(hé)一個的(de)特性曲(qu)線都可(ke)以達👉到(dao)流量調(diao)節的目(mù)的🌈。目前(qian),離心泵(bèng)的流量(liang)💃🏻調節方(fang)式主要(yao)有🌍調節(jie)閥控制(zhì)、變速控(kòng)制以及(jí)泵的并(bìng)、串聯調(diào)節等。由(you)于各種(zhong)調節方(fang)式的原(yuan)理不同(tóng),除有自(zi)己的優(you)缺點外(wai),造成🌂的(de)能🔞量損(sǔn)耗也不(bu)一樣,為(wéi)了尋求(qiu)*、能耗最(zuì)小、最節(jiē)能的流(liú)量調節(jie)方式,必(bi)須全👨‍❤️‍👨面(mian)地了解(jiě)離心泵(beng)的流量(liàng)調節方(fāng)式與能(neng)耗之間(jian)的✏️關系(xì)。

1 泵流量(liàng)調節的(de)主要方(fang)式

1.1 改變(bian)管路特(te)性曲線(xiàn)

改變離(li)心泵流(liú)量最簡(jian)單的方(fang)法就是(shì)利用泵(beng)出口閥(fa)門⁉️的開(kai)度來控(kòng)制,其實(shí)質是改(gai)變管路(lù)特性曲(qu)線的位(wèi)置來改(gai)變泵的(de)工作點(diǎn)。

1.2 改變離(lí)心泵特(te)性曲線(xian)
根據比(bi)例定律(lǜ)和切割(gē)定律,改(gǎi)變泵的(de)轉速、改(gai)變泵結(jié)構(如切(qie)削葉輪(lún)外徑法(fa)等)兩種(zhong)方法都(dou)能改變(bian)離心泵(bèng)的特💋性(xìng)曲線,從(cong)而達到(dao)調節流(liu)量(同時(shi)改變壓(yā)🔱頭)的目(mù)的。但是(shi)對于已(yi)經工作(zuò)的泵,改(gǎi)㊙️變泵結(jie)構的方(fang)法不太(tai)方便,并(bìng)且由于(yú)改變了(le)泵的結(jié)㊙️構,降低(dī)了泵的(de)通用性(xing)🈲,盡管它(tā)在某些(xiē)時候調(diao)節流量(liàng)經濟方(fāng)🌍便1,在生(sheng)産中也(yě)很少采(cai)用。這裡(lǐ)僅分析(xi)改變離(lí)心泵的(de)轉速調(diào)節流量(liàng)的方法(fa)。從圖1中(zhōng)分析,當(dāng)改變泵(beng)轉🔴速❗調(diao)節流量(liàng)從Q1下降(jiàng)到Q2時,泵(bèng)的轉速(su)(或電機(jī)轉速)從(cong)n1下降到(dao)n2,轉💋速為(wei)n2下泵的(de)特性曲(qǔ)線Q-H與管(guǎn)路特性(xing)曲線He=H0+G1Qe2(管(guan)路特曲(qu)線不變(bian)化)交于(yú)點A3(Q2,H3),點A3為(wei)通過調(diao)速調節(jiē)流量後(hou)新的工(gong)作點。此(ci)調節🈲方(fang)法調節(jiē)效果明(ming)顯、快捷(jie)、安全可(kě)靠,可以(yi)延長泵(beng)使用壽(shòu)命,節約(yuē)電能,另(lìng)外降低(dī)轉速運(yun)行還能(néng)有效的(de)降低離(lí)心泵的(de)汽蝕餘(yú)量NPSHr,使泵(beng)遠離汽(qi)蝕區,減(jiǎn)小離心(xīn)泵發生(sheng)汽蝕的(de)可能性(xìng)2。缺點是(shi)改變泵(bèng)的轉速(su)需要有(you)通過變(bian)頻技術(shù)來改變(bian)原動機(jī)(通常是(shi)電動機(ji))的轉速(su),原理複(fu)雜,投資(zī)較大,且(qiě)流量調(diao)節範圍(wei)小。

1.3 泵的(de)串、并連(lián)調節方(fāng)式
當單(dan)台離心(xin)泵不能(néng)滿足輸(shu)送任務(wù)時,可以(yǐ)采用離(li)心泵的(de)并聯或(huò)串聯操(cāo)作。用兩(liǎng)台相同(tong)型号的(de)離心泵(beng)并聯,雖(sui)然壓頭(tóu)變化不(bú)大,但加(jiā)大了總(zong)的輸送(sòng)流量,并(bing)聯泵的(de)總💘效率(lü)與單台(tái)泵的效(xiao)率相同(tong);離心泵(beng)🐆串聯時(shí)總☀️的壓(ya)頭增大(dà),流量變(biàn)化不大(da),串‼️聯泵(beng)的總🌈效(xiao)率與單(dan)台泵效(xiào)率相同(tong)。

2 不同調(diào)節方式(shì)下泵的(de)能耗分(fèn)析
在對(dui)不同調(diào)節方式(shì)下的能(néng)耗分析(xī)時,文章(zhang)僅針對(dui)目前廣(guǎng)泛采用(yòng)的閥門(men)調節和(he)泵變轉(zhuǎn)速調節(jiē)兩種調(diào)節方式(shì)加以分(fèn)析。由于(yú)離心泵(bèng)的并、串(chuan)聯操作(zuo)目的在(zài)于提高(gāo)壓☁️頭或(huò)流量,在(zài)化工領(ling)域運用(yòng)不多,其(qí)💘能耗可(kě)以結合(he)圖2進行(hang)分析,方(fang)法基本(běn)相同。

2.1 閥(fa)門調節(jie)流量時(shí)的功耗(hao)
離心泵(beng)運行時(shí),電動機(jī)輸入泵(bèng)軸的功(gong)率N為:
N=vQH/η
式(shì)中N——軸功(gōng)率,w;
    Q——泵的(de)有效壓(yā)頭,m;
    H——泵的(de)實際流(liu)量,m3/s;
    v——流體(tǐ)比重,N/m3;
    η——泵(beng)的效率(lü)。
當用閥(fá)門調節(jiē)流量從(cong)Q1到Q2,在工(gōng)作點A2消(xiāo)耗的軸(zhóu)功率為(wéi):
NA2=vQ2H2/η
  vQ2H3——實際有(yǒu)用功率(lü),W;
vQ2(H2-H3)——閥門上(shàng)損耗得(de)功率,W;
vQ2H2(1/η-1)——離(lí)心泵損(sǔn)失的功(gōng)率,W。

2.2 變速(su)調節流(liú)量時的(de)功耗
    在(zài)進行變(bian)速分析(xi)時因要(yao)用到離(lí)心泵的(de)比例定(dìng)律🔞,根據(jù)其應用(yong)條件,以(yi)下分析(xī)均指離(lí)心泵的(de)變速範(fan)圍在±20%内(nei),且🈲離心(xin)泵本🐇身(shēn)效率的(de)變化不(bú)大3。用電(dian)動機變(biàn)速調節(jiē)流量到(dao)流量Q2時(shí),在工作(zuo)點A3泵消(xiāo)耗的軸(zhou)功率為(wei):
NA3=vQ2H3/η
同樣經(jing)變換可(ke)得:
NA3=vQ2H3+vQ2H3(1/η-1)   (2)
式中(zhōng)    vQ2H3——實際有(yǒu)用功率(lǜ),W;
vQ2H3(1/η-1)——離心泵(beng)損失的(de)功率,W。
2.3 能(neng)耗對比(bi)分析

3 結(jié)論
    對于(yú)目前離(li)心泵通(tōng)用的出(chu)口閥門(men)調節和(hé)泵變轉(zhuan)速調節(jiē)兩種主(zhǔ)要流量(liang)調節方(fāng)式,泵變(bian)轉速調(diao)節節約(yue)的⛹🏻‍♀️能耗(hao)比出口(kǒu)閥門調(diào)節大得(dé)多,這點(dian)可以從(cóng)兩者的(de)功耗分(fèn)析和功(gōng)耗對比(bi)分析看(kàn)出。通過(guo)離心泵(beng)的流量(liang)與揚程(chéng)的關系(xi)圖,可以(yǐ)更為直(zhí)觀的反(fǎn)映出🐉兩(liang)種調節(jie)方式下(xia)的能耗(hào)關系。通(tong)過泵變(bian)速調節(jiē)來🤞減小(xiao)流量還(hái)有利于(yú)降低離(lí)心⛹🏻‍♀️泵發(fa)生汽蝕(shi)的可能(neng)性。當流(liu)量減小(xiao)越大時(shí),變速調(diao)節的節(jiē)能效率(lü)也越大(da),即閥門(mén)調節損(sun)耗功率(lǜ)越大,但(dan)是,泵變(biàn)速過大(da)時又會(hui)造成泵(beng)效率降(jiang)低,超出(chū)泵✏️比例(lì)定律範(fàn)圍,因此(ci),在實際(jì)應用時(shi)應該從(cong)多方面(mian)考慮,在(zai)二者之(zhī)間綜🈲合(he)出*的流(liú)量調節(jiē)方法。
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