通過離心泵與管路係統的特性曲線圖分析了離心泵流量(liàng)調節的幾(jǐ)種(zhǒng)主(zhǔ)要 方式:出口閥門調節、泵(bèng)變速調節和泵的串、並聯調節。用特性曲線圖分析了出口閥門調節和泵變速調節兩種方式(shì)的能耗損失,並進行了(le)對比,指出離心泵用變速調 節流量比用出口閥門調節流量可以更好的節約能耗,且節能效率與流(liú)量變化大小有關。在實際應用時應該注意變速調節的範圍,才能更好的應用離心(xīn)泵變速調節。
離心泵是廣泛應用於化工工業係統的一種(zhǒng)通用流體機械。它具有性能適(shì)應範圍廣(包括流(liú)量、壓頭及對輸送介質性質(zhì)的適應性)、體積小、結構簡單、操作容易、操 作費(fèi)用低等諸多優點(diǎn)。通(tōng)常,所(suǒ)選離心泵的流(liú)量、壓頭可能會和管路(lù)中要求的不一(yī)致,或由於生(shēng)產任務、工藝(yì)要求發生(shēng)變化,此時都要求(qiú)對泵進(jìn)行流量調節,實質是 改變離(lí)心泵的工作點。離心泵的工作點是(shì)由泵的特性曲線和管路係(xì)統特性曲線共同決定(dìng)的,因此,改變任何一個的特性曲線都可以達到流量調(diào)節的目的。目前,離心 泵的流量調節方式主要有調節閥控製、變速控製(zhì)以及泵的並、串聯(lián)調節等。由(yóu)於各種調節方式的原理不(bú)同,除有自己的優缺點外(wài),造成的能量損耗也不一樣,為了(le)尋 求最佳、能耗(hào)最小(xiǎo)、最節能的流量(liàng)調節(jiē)方式,必須全麵地了解(jiě)離心泵的流量調節方式(shì)與能耗之間的(de)關係。
1 泵流量調節的主要方式
1.1 改變管路特性曲線
改變離心(xīn)泵流量(liàng)最簡單的方法就是利用泵出口閥(fá)門的開度來控製,其實質是改變管路特性曲線的位置(zhì)來改變泵的工作點。
1.2 改(gǎi)變離心泵特性曲線
根據比例定律和(hé)切割定律,改變泵的轉速、改變(biàn)泵結構(如切削葉(yè)輪外徑法等)兩種方法都能改變離心泵的特性曲(qǔ)線,從而達到調節流量(同時改變壓頭)的目的(de)。 但是對於已經工作的泵(bèng),改變泵結構的方法不太方便,並且由(yóu)於改變了泵的結構,降低了泵的(de)通(tōng)用性,盡管它在某些時候調節流量經濟方便[1],在(zài)生產中也很少 采用。這裏僅分(fèn)析改變離心泵的轉(zhuǎn)速調(diào)節流量的(de)方法。從圖1中分析,當改變泵轉速調(diào)節流量從Q1下降(jiàng)到Q2時,泵的轉速(或電機轉速)從n1下降到n2,轉 速為n2下泵的特性曲線Q-H與管路(lù)特性曲線He=H0+G1Qe2(管路特曲(qǔ)線不變化)交(jiāo)於點A3(Q2,H3),點A3為通過(guò)調速調節(jiē)流量後新的(de)工作(zuò) 點。此調節方(fāng)法調節效果明顯、快捷(jié)、安全可靠,可以延長泵使用壽命,節約電能,另外降低轉速運行還能有(yǒu)效的降低離心泵的汽蝕餘量NPSHr,使泵遠離汽蝕 區,減小離心(xīn)泵發(fā)生汽蝕的可能性[2]。缺點是改變泵的轉速需要有通過變頻技術來改變原動機(通常是電(diàn)動機)的轉速(sù),原理複雜,投資較大,且流量調(diào)節範圍 小。
1.3 泵的(de)串、並連調節方式
當單台(tái)離心泵不能滿(mǎn)足輸送任務時,可以采用離心(xīn)泵的並聯或串聯操作。用兩台(tái)相同型號的離心泵(bèng)並(bìng)聯,雖然(rán)壓頭變(biàn)化不(bú)大,但加大了總的輸送流量,並聯泵的總效率與單台泵的效率相同;離心泵(bèng)串聯時(shí)總的(de)壓頭(tóu)增大,流量(liàng)變化不大,串聯泵(bèng)的總效率與單台泵效率相同。
2 不同調節方式下泵的能耗分(fèn)析
在對不同調節方式下的能耗分析時,文章僅針對目前廣泛采用的閥門調節和泵變轉速調節兩種(zhǒng)調節方式加(jiā)以分析。由(yóu)於離心泵的並、串聯操作目(mù)的(de)在於提高壓頭(tóu)或流量,在化工領域運用不多,其能耗可以結合圖2進行分析,方法基本相同。
2.1 閥門調節流量時的功耗
離(lí)心泵運行(háng)時,電動(dòng)機輸入泵軸的功率N為:
N=vQH/η
N——軸功率,w;
Q——泵的有效壓頭(tóu),m;
H——泵的實際流量,m3/s;
v——流體比重,N/m3;
η——泵的效率。
當(dāng)用閥門調節流量從Q1到(dào)Q2,在工作點A2消耗的軸功率為:
NA2=vQ2H2/η
vQ2H3——實際有用功率,W;
vQ2(H2-H3)——閥門上損耗得功率,W;
vQ2H2(1/η-1)——離(lí)心泵損(sǔn)失的功(gōng)率,W。
2.2 變速調節流量時的功耗
在(zài)進行變速分析時因要用到離心泵的比例定律,根據其應用條件,以下分析均指離心泵的變速範圍在±20%內,且離心泵本身效率的變化不大[3]。用電動機變(biàn)速調節流量(liàng)到流量Q2時,在工作點A3泵消耗的軸功率為:
NA3=vQ2H3/η
同樣經變換可得:
NA3=vQ2H3+vQ2H3(1/η-1) (2)
式中 vQ2H3——實際有用功率(lǜ),W;
vQ2H3(1/η-1)——離心泵(bèng)損失的功率,W。
3 結(jié)論
對於目前離心泵通用的出口閥門調節和泵變轉速調節兩種(zhǒng)主要流(liú)量調節方式,泵變轉速調節節約(yuē)的能耗比出口閥門調節大得多,這點可以從兩者(zhě)的功耗分析和功耗對(duì) 比分析(xī)看出。通過(guò)離(lí)心泵的流量與揚程的關(guān)係圖,可以更為直觀的反映出兩種調節方式下的能耗關(guān)係。通過泵變速調節來減小流量還有利於降低離心泵發生汽蝕的(de)可(kě) 能性。當流量減小越大時,變速調(diào)節(jiē)的節能效率也越大,即(jí)閥門調節損耗功率越大,但是,泵變速過大(dà)時又(yòu)會造成泵效率降(jiàng)低,超出(chū)泵比例定律範圍(wéi),因此,在實際 應用時應該從多方麵考(kǎo)慮,在二者之間(jiān)綜合出最佳的流量調節方法。
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