離心泵調節方式與能耗的分析

點擊:發布(bù)日期:2022/6/29
 通過(guò)離心泵與(yǔ)管路系統(tǒng)的特性曲(qu)線圖分析(xī)了離心泵(bèng)流量✔️調節(jiē)的幾種主(zhu)要方式:出(chū)口閥門調(diào)節、泵變速(su)調節和泵(bèng)🛀🏻的串、并聯(lián)調節。用特(tè)性曲線圖(tu)分析了出(chu)口💔閥門調(diao)💋節和泵變(bian)速調節兩(liang)種方式的(de)能耗損失(shi),并進行了(le)對比,指出(chu)離心泵用(yòng)變速調節(jie)流量比用(yòng)出口閥門(men)調節流量(liang)可以更好(hǎo)的節約能(néng)耗,且節能(neng)效率與流(liu)量變化大(dà)小有關。在(zai)實際應用(yong)時應該注(zhu)意變速調(diao)節的範圍(wei),才能更好(hǎo)🐉的應用離(lí)心泵☎️變速(su)調節。

離心(xīn)泵是廣泛(fan)應用于化(hua)工工業系(xì)統的一種(zhǒng)通用流體(tǐ)機械。它🐆具(jù)有性能适(shì)應範圍廣(guang)(包括流量(liang)、壓頭及對(duì)輸送介質(zhi)性質的适(shì)應性)、體積(ji)小、結構簡(jian)單、操✔️作容(róng)易♊、操作費(fei)用低等💛諸(zhu)多優點。通(tōng)常♉,所選離(lí)心泵🌈的流(liu)量、壓頭可(kě)能會♊和管(guǎn)路中要求(qiú)的不一緻(zhì),或由于生(shēng)産任務、工(gōng)藝要求發(fa)💘生變化,此(ci)時都要求(qiú)對泵💋進行(háng)流量調節(jiē),實質是改(gai)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(he)管路系統(tǒng)特性曲線(xian)共同決定(dìng)的,因😄此,改(gai)變任何一(yī)個的🧑🏽‍🤝‍🧑🏻特性(xìng)曲線都可(ke)以達到流(liú)量調節的(de)目的。目前(qian),離心泵的(de)流量調節(jie)方式主要(yao)有調節閥(fá)控制、變速(sù)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(zì)己的優缺(que)點外,造成(chéng)☁️的能量損(sun)耗也不一(yi)樣,為了尋(xun)求*、能耗最(zui)小、最節能(néng)的流量調(diao)節方式,必(bi)須全面地(dì)了解離心(xin)泵的流量(liang)調節方式(shì)與能耗之(zhi)間的☎️關系(xì)。

1、泵流量調(diao)節的主要(yào)方式

1.1 改變(biàn)管路特性(xìng)曲線

改變(bian)離心泵流(liú)量最簡單(dān)的方法就(jiù)是利用泵(bèng)出口閥門(men)的開度來(lai)控制,其實(shi)質是改變(bian)管路特性(xìng)曲線的位(wei)置來改變(biàn)泵的🙇🏻工作(zuo)點。

1.2 改變離(li)心泵特性(xing)曲線

根據(jù)比例定律(lǜ)和切割定(ding)律,改變泵(beng)的轉速、改(gǎi)變泵結構(gòu)(如切削葉(yè)輪外徑法(fa)等)兩種方(fang)法都能改(gǎi)變離心泵(bèng)的特性曲(qu)線,從而達(da)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(bèng),改💋變泵結(jie)構的✨方法(fǎ)不太方便(biàn),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(mǒu)些時候調(diao)節流量經(jīng)濟方便[1],在(zai)生産中也(yě)很少采用(yòng)。這裡僅分(fèn)析改變離(li)心泵的轉(zhuan)速調節流(liú)量🌈的方法(fa)。從圖1中分(fen)析,當改變(bian)泵轉速調(diào)節流量從(cong)Q1下降到Q2時(shi),泵的轉速(sù)(或電機轉(zhuǎn)速)從n1下降(jiang)到n2,轉速為(wei)n2下泵的特(tè)性曲線Q-H與(yu)管路特性(xing)曲線💃He=H0+G1Qe2(管路(lù)特曲線不(bu)變化)交于(yu)點A3(Q2,H3),點A3為通(tong)過調🏃🏻速調(diao)節流㊙️量後(hou)新的工作(zuò)點。此調節(jiē)方法調節(jie)效果明顯(xian)、快捷💞、安全(quan)可靠,可以(yi)延長泵使(shi)用壽命,節(jie)約電能,另(lìng)外降⁉️低轉(zhuan)速運行還(hái)能有效的(de)降低離心(xīn)泵的汽蝕(shí)餘量NPSHr,使泵(beng)遠離汽蝕(shi)🔆區,減小離(lí)心泵發生(shēng)汽蝕的可(ke)能性[2]。缺點(diǎn)是改變泵(beng)的轉速需(xū)要有🤟通過(guo)變頻技術(shù)來改變原(yuán)動機(通常(chang)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(shì)

當單台離(li)心泵不能(neng)滿足輸送(sòng)任務時,可(ke)以采用離(lí)心泵💁的并(bìng)聯或串聯(lián)操作。用兩(liang)台相同型(xíng)号的離心(xīn)🤞泵并聯,雖(suī)🛀然壓頭變(biàn)化不大,但(dàn)加大了總(zǒng)的輸送流(liú)量,并聯泵(beng)的總效率(lü)與單台泵(bèng)的效率相(xiàng)同;離心泵(bèng)串聯時總(zǒng)的壓頭增(zēng)大,流量變(biàn)化不大,串(chuan)聯泵的總(zǒng)效率與單(dān)台泵效率(lü)相同。

2、不同(tóng)調節方式(shi)下泵的能(néng)耗分析

在(zai)對不同調(diào)節方式下(xia)的能耗分(fèn)析時,文章(zhang)僅針對目(mu)前💚廣泛采(cǎi)⭕用的閥門(mén)調節和泵(bèng)變轉速調(diào)節兩種調(diao)節方式加(jia)以分析。由(you)于離心泵(bèng)的并、串聯(lian)操作目🧡的(de)在于提高(gāo)壓📞頭或流(liú)量,在化工(gong)領域🈲運用(yòng)不多,其🔅能(neng)耗可以結(jie)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(shu)入泵軸的(de)功率N為:

N=vQH/η

式(shi)中N——軸功率(lǜ),w;

Q——泵的有效(xiào)壓頭,m;

H——泵的(de)實際流量(liang),m3/s;

v——流體比重(zhòng),N/m3;

η——泵的效率(lǜ)。

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(lǜ)為:

NA2=vQ2H2/η

vQ2H3——實際有(you)用功率,W;

vQ2(H2-H3)——閥(fa)門上損耗(hao)得功率,W;

vQ2H2(1/η-1)——離(lí)心泵損失(shī)的功率,W。

2.2 變(biàn)速調節流(liú)量時的功(gong)耗

在進行(hang)變速分析(xī)時因要用(yòng)到離心泵(beng)的比例定(ding)律♍,根據其(qí)應👨‍❤️‍👨用條件(jiàn),以下分析(xi)均指離心(xin)泵的變速(sù)範圍在💔±20%内(nèi),且離心泵(bèng)本身效率(lǜ)的變化不(bú)大[3]。用電動(dong)機變速調(diào)節流量到(dao)流量🌈Q2時,在(zài)工作點A3泵(beng)消耗的軸(zhóu)功率為:

NA3=vQ2H3/η

同(tong)樣經變換(huan)可得:

NA3=vQ2H3+vQ2H3(1/η-1) (2)

式中(zhōng) vQ2H3——實際有用(yong)功率,W;

vQ2H3(1/η-1)——離心(xīn)泵損失的(de)功率,W。

2.3 能耗(hao)對比分析(xi)

3、結論

對于(yú)目前離心(xīn)泵通用的(de)出口閥門(men)調節和泵(beng)變轉速調(diao)節☎️兩種主(zhu)要流量調(diao)節方式,泵(beng)變轉速調(diào)節節🥵約的(de)能耗比出(chū)口閥門調(diào)節大得多(duo),這點可以(yǐ)從兩者的(de)功耗分析(xī)和功耗對(dui)比分析看(kàn)出。通過離(lí)心泵的流(liú)量與揚程(cheng)的關系圖(tú),可以更為(wéi)直觀的反(fan)映出兩種(zhǒng)調節方式(shi)下的能耗(hào)🥵關系。通過(guò)泵變速調(diao)節來減小(xiao)流量還有(you)利于降低(dī)離心泵發(fa)生汽蝕的(de)可能性。當(dang)流量減小(xiao)越大時,變(bian)速調節的(de)節能效率(lǜ)也越大,即(ji)閥門調節(jiē)損耗❤️功率(lü)越大,但是(shì),泵變🐪速過(guò)大時🔴又會(huì)造成泵效(xiao)率降低,超(chāo)出泵比例(lì)定律範圍(wéi),因此,在實(shi)際應用時(shí)應該從多(duo)方面考慮(lü),在二者之(zhi)間綜✍️合出(chu)*的流量調(diào)節方法。
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