通過離心泵與(yǔ)管(guǎn)路係統的特性曲線圖(tú)分析了離心泵流量調節的幾種主要方式:出口閥門調(diào)節、泵變速調節和泵的串、並聯調節。用特(tè)性曲線圖(tú)分析了出口閥門調節和(hé)泵變速調節(jiē)兩種方式的能耗損失,並進行了對比,指出(chū)離心泵用變速調節(jiē)流量比(bǐ)用(yòng)出口閥門調節流量可(kě)以更好的節約能耗(hào),且節能(néng)效率與流量(liàng)變化大小有關。在實際應用時(shí)應該(gāi)注意變速調節的範(fàn)圍,才能更(gèng)好的應用離心泵變速調節(jiē)。
離心泵是廣泛應用於化工工業係統的一種通用流體機械。它具有性能適應範圍廣(包(bāo)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(bèng)的流量、壓頭可能會(huì)和管(guǎn)路中要求的不一致,或由於生產任務、工(gōng)藝要求(qiú)發生變化,此時都要求對泵進(jìn)行流量調節,實質是改變離心泵的工作點。離(lí)心(xīn)泵的工作(zuò)點是由泵的特性曲線和管路係統特性曲線共同決定的,因(yīn)此,改(gǎi)變任何一個的特性曲線都可以達到流量調節(jiē)的目的(de)。目前,離心泵(bèng)的流量調節方式主要有(yǒu)調節閥控製、變速控製以(yǐ)及泵的並、串聯調節等(děng)。由於各種調節方式的原(yuán)理不同,除有自己的優缺點外,造成的(de)能量損耗(hào)也不一樣,為了尋求最佳、能耗最小、最(zuì)節(jiē)能的流量調節方式,必須全麵地了解離心泵的流量調節方式(shì)與能耗之間的關係。
1 泵流量調節(jiē)的主要方式
1.1 改變管路特性曲線
改變離心泵流量最簡(jiǎn)單的方法就是利用泵出口閥門的開度(dù)來控製,其實質是改(gǎi)變管路特性曲線的位置來改變泵的工作(zuò)點。
1.2 改變離心泵特性曲線
根據比例定律和切割定律,改變泵的轉速、改變泵結構(如切(qiē)削葉輪外徑法等)兩種方法都能改變離心泵的(de)特(tè)性曲線,從而達到調節流量(同時改變壓頭)的目的。但是對於已(yǐ)經工作的泵,改變泵結構的方法不太方便,並且由於改變了(le)泵的結構,降低了泵的通用性,盡管它在(zài)某些時候調節流量經濟方便[1],在生產中也很少采用。這裏僅分析改變離心泵(bèng)的轉速調節流量(liàng)的方法。從圖1中分析,當改變泵(bèng)轉速調節流量從Q1下降到Q2時,泵的轉速(或電機轉(zhuǎn)速)從n1下降(jiàng)到n2,轉速為n2下泵的(de)特性曲線Q-H與管路特性(xìng)曲線He=H0+G1Qe2(管路特曲線不變化)交(jiāo)於點A3(Q2,H3),點A3為通過調速調節流量後新的工作點。此調節(jiē)方(fāng)法調節效果明顯、快捷、安全可(kě)靠,可以延長泵使用(yòng)壽命,節約電能,另外降低轉速運行還能有效的降低離心泵的汽蝕餘量NPSHr,使泵遠離汽蝕區,減小離心泵發生汽蝕的可能性[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(通常是電動機)的轉速,原理複雜,投資(zī)較大,且流量(liàng)調節範(fàn)圍小。
1.3 泵的串、並連調節(jiē)方式
當單(dān)台離心泵不能滿足輸送任務時(shí),可以采用離心泵的並聯或串聯操作。用兩台相同型號(hào)的離心泵並聯,雖然壓頭變化不大,但加大(dà)了總的輸送流量(liàng),並聯泵的總效率與單台泵的效(xiào)率相同(tóng);離(lí)心泵串聯時總的壓頭增大,流量變化不大,串聯泵的總效率與單台泵效率相同。
2 不同調節方(fāng)式下(xià)泵的能耗分析
在(zài)對不(bú)同調節方式下的能耗分析時,文章僅針對目(mù)前廣(guǎng)泛采用的閥門調節和泵變轉(zhuǎn)速調節兩種調節方式加以分析。由於離心泵的並、串聯操(cāo)作目的在於提高壓頭或流(liú)量,在化工領域運用不多,其能(néng)耗可以結合圖2進行分析,方法基本相(xiàng)同(tóng)。
2.1 閥門調節流量時的功耗
離心泵運行時(shí),電動機輸入泵軸的功率N為:
N=vQH/η
式中N——軸功率,w;
Q——泵的有效壓頭,m;
H——泵的實際流量,m3/s;
v——流體(tǐ)比重,N/m3;
η——泵的效率。
當用閥門調節流量從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(mén)上損耗得功率,W;
vQ2H2(1/η-1)——離心泵損失的功率(lǜ),W。
2.2 變速調節流量時的功耗(hào)
在進行變速分析時因要用到離(lí)心泵的比例定律,根據(jù)其應用條件,以下分析均指離心泵的(de)變速範圍在±20%內,且離心泵本身效率(lǜ)的(de)變化不(bú)大(dà)[3]。用電動機(jī)變速調節流量到流量(liàng)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,W;
vQ2H3(1/η-1)——離心泵損失的功(gōng)率,W。
3 結論
對(duì)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)主要流量調節方式,泵變轉速調節節約的能耗比出口閥門調節大得多,這點可以從兩者的功耗分析和功(gōng)耗對比分析看出。通(tōng)過離心泵的流量與揚程的關(guān)係圖,可以更為(wéi)直(zhí)觀的反映出兩種調節方式下(xià)的能耗關係。通過泵變速(sù)調節來減小流量還有利於降(jiàng)低離(lí)心泵發生汽蝕的可能(néng)性。當流量(liàng)減小越大時,變速調(diào)節的節能(néng)效率也越大,即閥門調節損耗功率越大,但(dàn)是,泵變速過大時又(yòu)會造成泵效率降低,超出泵比例定律範圍,因此,在實(shí)際應用時應該從多方麵(miàn)考(kǎo)慮,在二(èr)者之間綜(zōng)合出最佳的流量調節方法。
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