离心泵调节方式与能耗分析
作者:2013/5/8 9:35:04

 

水泵是耗能大户。据专家估计,约占世界总能耗的20%。在石油和化工工业中更分别高达59%和26%。因此,离心泵的节能是一项意义深远、潜力巨大、经济效益和社会效益十分显著的大事。过去,离心泵的调节,普遍采用阀门控制和启闭旁通等方法,能量损失很大。随着变频技术工业应用的发展,变速调节不仅方便,而且经济上也呈现合理。
摘要:
   通过离心泵与管路系统的特性曲线图分析了离心泵流量调节的几种主要方式:出口阀门调节、泵变速调节和泵的串、并联调节。用特性曲线图分析了出口阀门调节和泵变速调节两种方式的能耗损失,并进行了对比,指出离心泵用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速调节的范围,才能更好的应用离心泵变速调节。

离心泵是广泛应用于化工工业系统的一种通用流体机械。它具有性能适应范围广(包括流量、压头及对输送介质性质的适应性)、体积小、结构简单、操作容易、操作费用低等诸多优点。通常,所选离心泵的流量、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,实质是改变离心泵的工作点。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,离心泵的流量调节方式主要有调节阀控制、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,除有自己的优缺点外,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

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1,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。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。

2 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,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
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。
2.3 能耗对比分析

3 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。上海丽兴泵阀有限公司只一家生产类产品的水泵厂家 ,我们公司的上海水泵 远销海外。主要的水泵网址:www.lxpv.net 产品包含: 离心泵 深井泵 排污泵 磁力泵 隔膜泵 潜水泵 螺杆泵 自吸泵 消防泵 化工泵 多级泵 管道泵 真空泵 泥浆泵 液下泵 油泵 增压泵计量泵 旋涡泵 给水泵 循环泵 氟塑料泵 清水泵 耐腐蚀泵 控制柜 给排水设备 潜水泵 潜水电泵 深井泵事业部网址:www.pumplx.com 上海西进泵业制造有限公司是一家专业的水泵厂家,专业生产各类水泵,其生产的类产品包含上海水泵 网址:www.pumpxj.com 离心泵包含: 单级离心泵 立式单级离心泵 卧式单级离心泵 多级离心泵 立式多级离心泵 管道离心泵 自吸式离心泵 化工离心泵 大流量离心泵 高扬程离心泵 氟塑料离心泵 耐腐蚀离心泵 单级单吸离心泵 单级双吸离心泵 管道泵 深井泵包含: 不锈钢深井泵 深井潜水泵 排污泵 潜水排污泵 液下排污泵 管道排污泵 自吸式排污泵 无堵塞排污泵 磁力泵包含: 不锈钢磁力泵 自吸式磁力泵 耐腐蚀磁力泵 氟塑料磁力泵 耐高温磁力泵 潜水泵 农用潜水泵 高扬程潜水泵 大流量潜水泵 井用潜水电泵 隔膜泵包含: 电动隔膜泵 气动隔膜泵 自吸泵 螺杆泵 单螺杆泵 消防泵 真空泵 化工泵 石油化工流程泵 计量泵 增压泵 循环泵 多级泵 液下泵 给水泵 清水泵 油泵 控制柜 氟塑料泵 耐腐蚀泵 玻璃钢泵管道离心泵 单级单吸管道离心泵 卧式管道离心泵 卧式离心泵 卧式单级离心泵 小流量离心泵 立式管道离心泵 不锈钢管道离心泵 不锈钢立式离心泵 管道化工离心泵 耐腐蚀化工离心泵 不锈钢单级离心泵 耐腐蚀单级离心泵 立式单级离心泵 不锈钢离心泵 单级单吸卧式离心泵 卧式单级离心泵 单级离心泵 单级单吸离心泵 氟塑料离心泵 化工离心泵 不锈钢化工离心泵 无泄漏化工离心泵 多级离心泵 热水离心泵 卧式多级离心泵 不锈钢多级离心泵 小流量高扬程离心泵 轻型卧式多级离心泵 矿用离心泵 自吸离心泵 不锈钢自吸离心泵 耐腐蚀自吸离心泵 玻璃钢离心泵 耐腐蚀离心泵 氟塑料化工离心泵 立式离心泵 单吸离心泵 双吸离心泵 卧式单级双吸离心泵 单级双吸离心泵 大流量离心泵 清水离心泵 不锈钢卧式离心泵 卧式化工离心泵 矿用多级离心泵 ZW排污泵 自吸排污泵 自吸式排污泵 自动搅匀水泵 不锈钢自动搅匀泵 不锈钢搅匀泵 管道排污泵 无堵塞管道泵 GW管道排污泵 LW立式排污泵立式排污泵 LW排污泵 潜水排污泵 潜水式排污泵 WQ潜水排污泵 WQ潜污泵 大流量潜污泵 WQ潜污泵 AS割式潜水排污泵 切割式潜水泵 切割式排污泵 液下排污泵 YW液下排污泵 无堵塞液下泵 YW液下泵 污水泵 卧式污水泵 耐腐蚀污水泵 自动搅匀排污泵 搅匀排污泵 自动搅匀泵 JYWQ搅匀泵 离心式污水泵 PW污水泵 PW排污泵 防爆潜水泵 防爆潜水排污泵 防爆潜污泵 BQW潜污泵 不锈钢潜污泵 不锈钢污水泵 带切割排污泵 WQK排污泵 WQK切割式排污泵 无堵塞排污泵 QW潜水排污泵 潜水无堵塞排污泵 化粪池排污泵 化粪池潜水泵 化粪池污水泵 化粪池泵 无堵塞潜污泵 无堵塞污水泵 无堵塞潜水泵 潜水污水泵 提升泵 污水提升泵 废水提升泵 WQ提升泵 隔爆潜水泵 隔爆潜污泵 隔爆排污泵 不锈钢排污泵 不锈钢自吸排污泵 不锈钢自吸泵

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