离心泵使用时的调节方式与能源耗损分析

2018-08-09 01:47:04 77

南方泵业股份有限公司

  化工离心泵是一般应用在化工工业系统(system)的一种通用流体机械。它具有性能适应范围(fàn wéi)广(包括(bāo kuò)流量、压头及对输送介质(起决定作用的物质)性质的适应性)、体积小、结构简单、操作容易、操作费用(expense)低等诸多优点。通常,所选化工离心泵的流量、压头可能会和管路中要求的不一致,或由于生产任务、工艺要求发生变化,此时都要求对泵进行流量调节,实质是改变化工离心泵的工作点。化工离心泵的工作点是由泵的特性曲线和管路系统特性曲线共同决定的,因此,改变任何一个的特性曲线都可以达到流量调节的目的。目前,化工离心泵的流量调节方式主要有调节阀控制(control)、变速控制以及泵的并、串联调节等。由于各种调节方式的原理不同,除有自己的优不好的地方外,造成的能量损耗也不一样,为了寻求最佳、能耗最小、最节能的流量调节方式,必须全面地了解(Find out)化工离心泵的流量调节方式与能耗之间的关系。
  1、泵流量调节的主要方式方法
  1.1改变管路特性曲线
  改变化工离心泵(Centrifugal pump)流量最简单的方法就是利用泵出口阀门(功能:截止、导流、稳压、分流等)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改变化工离心泵特性曲线
  根据比例定律和分割定律,改变泵的转速、改变泵结构(如切削叶轮外径法等)两种方法都能改变化工离心泵的特性曲线,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[1],在生产中也很少采用。这里仅分析改变化工离心泵的转速调节流量的方法。从图1中分析,当改变泵转速调节流量从Q1下降到Q2时,泵的转速(或马达转速)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(tōng guò)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,可以增加泵使用寿命,节约电能,另外降低转速运行还能有效的降低化工离心泵的汽蚀余量NPSHr,使泵远离汽蚀区,减小化工离心泵发生汽蚀的可能性[2]。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
  当单台化工离心泵(Centrifugal pump)不能满足输送任务时,可以采用化工离心泵的并联或串联操作。杭州南方由于叶轮进口不可能形成绝对真空,因此离心泵吸水高度不能超过10米,加上水流经吸水管路带来的沿程损失,实际允许安装高度(水泵轴线距吸入水面的高度)远小于10米。用两台相同型号的化工离心泵并联,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;化工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。
  2、不同调节方式下泵的能耗分析(Analyse)
  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。由于化工离心泵的并、串联操作目的在于提高压头或流量,在化工领域运用不多,其能耗可以结合图2进行分析,方法基本相同。
  2.1阀门调节流量时的功耗
  化工离心泵(Centrifugal pump)运行时,电动机输入泵轴的功率N为:
  N=vQH/η
  式中N——轴功率(指物体在单位时间内所做的功的多少),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。杭州南方如安装过高,则不吸水;此外,由于山区比平原大气压力低,因此同一台水泵在山区,特别是在高山区安装时,其安装高度应降低,否则也不能吸上水来。
  当用阀门调节流量从Q1到Q2,在工作点A2消耗的轴功率(指物体在单位时间内所做的功的多少)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)——化工离心泵(Centrifugal pump)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(Analyse)时因要用到化工离心泵的比例定律,根据其应用条件,以下分析均指化工离心泵的变速范围在±20%内,且化工离心泵本身效率的变化不大[3]。南方泵业股份有限公司性能的技术参数有流量、吸程、 扬程、轴功率、水功率、效率等;根据不同的工作原理可分为 容积水泵、叶片泵等类型。 容积泵是利用其工作室容积的变化来传递能量; 叶片泵是利用回转叶片与水的相互作用来传递能量,有 离心泵、 轴流泵和 混流泵等类型。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(指物体在单位时间内所做的功的多少)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)——化工离心泵(Centrifugal pump)损失的功率,W。南方泵业股份有限公司是输送液体或使液体增压的机械。它将原动机的 机械能或其他外部能量传送给液体,使液体能量增加,主要用来输送液体包括 水、油、酸碱液、 乳化液、悬乳液和 液态金属等,也可输送液体、气体混合物以及含悬浮固体物的液体。
  2.3能耗对比分析
  3、结论
  对于目前化工离心泵(Centrifugal pump)通用的出口阀门(功能:截止、导流、稳压、分流等)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(Analyse)和功耗对比分析看出。杭州南方如安装过高,则不吸水;此外,由于山区比平原大气压力低,因此同一台水泵在山区,特别是在高山区安装时,其安装高度应降低,否则也不能吸上水来。通过(tōng guò)化工离心泵的流量与的关系图,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化工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(fàn wéi),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。