离心泵几种流量调节方式的能耗分析


字数:1593字 来源:上海离心泵厂 作者:离心泵流量调节助手 发布时间:2019-08-27 16:49:10 阅读次数:
导读:离心泵是一种广泛应用于冶金、化肥、化工、矿山、制药等领域的通用流体机械。其特点是体积小巧、结构简单、操作简易、性能参数范围广(包括流量、扬程及对输送流体的介质)等诸...

  离心泵是一种广泛应用于冶金、化肥、化工、矿山、制药等领域的通用流体机械。其特点是体积小巧、结构简单、操作简易、性能参数范围广(包括流量、扬程及对输送流体的介质)等诸多优点。通常离心泵的流量、扬程可能与管道的设计中要求的不同,或者由于生产与工艺发生变化,这时就要对离心泵的流量进行调节,改变离心泵的流量。流量点是由离心泵的性能曲线决定的,因此,改变性能曲线都可以达到流量调节的目的。

  离心泵的流量调节形式主要有阀门控制、变频变速控制以及并串联调节等。由于各种方式的原理不同,所造成的功率能量损失也不同,为了寻求最佳、耗能最小、最节能的流量调节方式,我们就要了解离心泵的流量调节方式与耗能之间的关系。

  通过离心泵的性能曲线来分析离心泵流量调节的几种主要方式:出口阀门调节、泵变频变速调节和串并联调节。用性能曲线图来分析了出口阀门调节和泵变频变速调节两种方式的耗能损失进行对比,离心泵用变频变速调节流量比用出口阀门调节流量可以更好的节约能耗,且节能效率与流量变化大小有关。在实际应用时应该注意变频变速调节的范围和电机的温升,才能更好的应用离心泵变频变速调节。

  一、离心泵流量调节的主要方式:

  1、阀门开关性能曲线调节

  改变离心泵流量最简单的方法就是通过开关出口阀门大小来控制其流量,其实质是改变性能曲线的位置来改变泵的工作点。通过改变泵的转速、改变泵结构(比如切削叶轮外径)都能改变离心泵的性能曲线,从而达到调节流量的目的。对于已经在生产线上工作的泵,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。也许变泵的转速的调节方法调节效果明显且节约电能,另外降低转速运行还能使泵远离汽蚀区,减小离心泵发生汽蚀的可能性。其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,变频器价格比较贵。

  2、离心泵的串、并连调节方式

  在实际工况情况下单台离心泵不能满足输送时,可以采用多台离心泵的并联或串联。用两台相同规则型号的离心泵并联流量是两台泵的总合,但扬程基本不变,并联泵的总效率与单台泵的效率相同;离心泵串联时扬程是两台泵的相加和,流量基本不变,串联泵的总效率与单台泵效率相同。

  二、不同调节方式泵的耗能分析

  1、 阀门调节流量时的耗能

  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、离心泵变频变速调节流量时的耗能

  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[3]。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。

  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,泵变频变速调节节约的耗能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。通过离心泵性能曲线图谱关系图,可以直观的反映出两种调节方式下的耗能关系。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,即阀门调节耗损功率越大,但是,泵变频变速过大会造成泵效率降低,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。

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