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      離心泵使用時的調節方式和能源耗損分析

      时间:2012-03-18 10:44作者:油泵 点击:

      離心泵是廣泛應用于化工工業系統的一種通用流體機械。它具有性能適應範圍廣(包括流量、壓頭及對輸送介質性質的適應性)、體積小、結構簡單、操作容易、操作費用低等諸多優點。通常,所選離心泵的流量、壓頭可能會和管路中要求的不一致,或由于生産任務、工藝要求發生變化,此時都要求對泵進行流量調節,實質是改變離心泵的工作點。離心泵的工作點是由泵的特性曲線和管路系統特性曲線共同決定的,因此,改變任何一個的特性曲線都可以達到流量調節的目的。目前,離心泵的流量調節方式主要有調節閥控制、變速控制以及泵的並、串聯調節等。由于各種調節方式的原理不同,除有自己的優缺點外,造成的能量損耗也不一樣,爲了尋求最佳、能耗最小、最節能的流量調節方式,必須全面地了解離心泵的流量調節方式與能耗之間的關系。
      1、不同调节方式下泵的能耗分析 在对不同调节方式下的能耗分析时,文章仅针对目前广泛采用的阀门调节和泵变转速调节两种调节方式加以分析。由于离心泵的并、串联操作目的在于提高压头或流量,在化工领域运用不多。
      2.1阀门调节流量时的功耗离心泵运行时,电动机输入泵轴的功率N为:N=vQH/η 式中N——轴功率,w;Q——泵的有效压头,m;H——泵的实际流量,m3/s;v——流体比重,N/m3;η——泵的效率。当用阀门调节流量从Q1到Q2,在工作点A2消耗的轴功率为:NA2=vQ2H2/η vQ2H3——实际有用功率,W;vQ2(H2-H3)——阀门上损耗得功率,W;vQ2H2(1/η-1)——离心泵损失的功率,W。
      2.2变速调节流量时的功耗 在进行变速分析时因要用到离心泵的比例定律,根据其应用条件,以下分析均指离心泵的变速范围在±20%内,且离心泵本身效率的变化不大。用电动机变速调节流量到流量Q2时,在工作点A3泵消耗的轴功率为: NA3=vQ2H3/η 同样经变换可得: NA3=vQ2H3+vQ2H3(1/η-1)(2)式中vQ2H3——实际有用功率,W; vQ2H3(1/η-1)——离心泵损失的功率,W。
      2、结论 对于目前离心泵通用的出口阀门调节和泵变转速调节两种主要流量调节方式,泵变转速调节节约的能耗比出口阀门调节大得多,这点可以从两者的功耗分析和功耗对比分析看出。通过离心泵的流量与扬程的关系图,可以更为直观的反映出两种调节方式下的能耗关系。通过泵变速调节来减小流量还有利于降低离心泵发生汽蚀的可能性。当流量减小越大时,变速调节的节能效率也越大,即阀门调节损耗功率越大,但是,泵变速过大时又会造成泵效率降低,超出泵比例定律范围,因此,在实际应用时应该从多方面考虑,在二者之间综合出最佳的流量调节方法。
      3、泵流量調節的主要方式
      1.1改变管路特性曲线 改变离心泵流量最简单的方法就是利用泵出口阀门的开度来控制,其实质是改变管路特性曲线的位置来改变泵的工作点。
      1.2改变离心泵特性曲线 根据比例定律和切割定律,改变泵的转速、改变泵结构(如切削叶轮外径法等)两种方法都能改变离心泵的特性曲线,从而达到调节流量(同时改变压头)的目的。但是对于已经工作的泵,改变泵结构的方法不太方便,并且由于改变了泵的结构,降低了泵的通用性,尽管它在某些时候调节流量经济方便,在生产中也很少采用。这里仅分析改变离心泵的转速调节流量的方法。当改变泵转速调节流量从Q1下降到Q2时,泵的转速(或电机转速)从n1下降到n2,转速为n2下泵的特性曲线Q-H与管路特性曲线He=H0+G1Qe2(管路特曲线不变化)交于点A3(Q2,H3),点A3为通过调速调节流量后新的工作点。此调节方法调节效果明显、快捷、安全可靠,可以延长泵使用寿命,节约电能,另外降低转速运行还能有效的降低离心泵的汽蚀余量NPSHr,使泵远离汽蚀区,减小离心泵发生汽蚀的可能性。缺点是改变泵的转速需要有通过变频技术来改变原动机(通常是电动机)的转速,原理复杂,投资较大,且流量调节范围小。
      1.3泵的串、并连调节方式 当单台离心泵不能满足输送任务时,可以采用离心泵的并联或串联操作。用两台相同型号的离心泵并联,虽然压头变化不大,但加大了总的输送流量,并联泵的总效率与单台泵的效率相同;离心泵串联时总的压头增大,流量变化不大,串联泵的总效率与单台泵效率相同。

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