泵节能技术

汉西能师2009(1)节能技术泵节能技术李雪明宋文武西华大学能源与环境学院四川成都610039)搞要:本文从泵本身的节能、系统节能和使用管理运行三个方面叙述了泵的节能技术,内容涉及到泵的设计生产安装,并联运行,变速调节等关键词:泵;效率;节能;变速中图分类号:TB654,TK058文献标识码:B文章编号:1005-7676(2009)01-58-05Energy Conservation Technology of PumpLi Xue-ming Song Wen-wu(Energy Environment Institute of Xihua University, Chengdu, Sichuang, 610039)Abstract: This article described the three aspects of pump's energy conservation technology which are the pump's energynservation, energy conservation of the system and the management and operation. It also involved in pump's design andproduction, the installment, parallel operation, adjustment of speed change and so on.Key words: pump; efficiency: energy conservation泵的节能问题已引起国内外人们的极大重视。(2)采用先进的水力设计方法;首先,泵的生产数量很大。其次,泵应有于工农业(3)传统设计方法、 CAD/CFD技术、实验手段三的各个部门,例如农业排灌用泵,城市供水泵,石者相结合,并用CFD技术所设计的泵进行性能预油、化工用泵等。泵最常用的驱动形式是用电动机测;驱动。泵的节能方法主要是使泵机组(泵、原动机和4)合理选取材料,增加易损件使用寿命提髙泵转动部分)在最高的效率下运行,使其消耗外界输入的可靠性和平均寿命。的电能下降到最低点。泵的节能使综合性的技术,12生产高效率的泵它涉及泵本身的节能、系统节能和使用管理运行等一台高效率泵必须由高工艺水平的制造来保证。各方面。本文主要从三方面探讨泵的节能问题。为保证泵的设计性能,首先要提高制造的准确性。1泵本省的节能制造厂应该努力提高零件铸造质量,以保证尺寸的精确度和形状的正确性,要想尽办法对泵的流道进行打11设计高效率的泵磨以提高过流部分的表面光洁度,从而减小对流体泵本身损失可分为水力损失、机械损失和容积的摩擦阻力。其次减少过流部件的粗糙度以降低泵损失。在泵结构选定后,可以认为机械损失和容积的水力损失,提高泵的效率。合理选择缝隙处零件损失基本不变,因此泵本身节能重点应放在减少泵的材料,提高抗咬合和耐磨性,适当减少间隙值内水力损失上,可采取以下措施减少中国煤化工(1)选用优秀的水力模型;CNMHG手工制作。手工制投稿时间:2008-11-16作者简介:李雪明(1983-)男,西华大学能源与环境学院2007级硕士研究生;成都,西华大学能源与环境学院。节能技术江西能师2009(1)作误差太大,不能准确地保证水力模型的内部流动型尽管其性能可以满足使用要求,但是如果几何安装线,使产品效率偏低,水力性能不易保证。应用CAM高度不合适,由于汽蚀的原因,会限制流量的增加,技术,采用数控机械加工设备,可直接将叶轮、泵体从而导致性能达不到设计要求。因此,正确确定泵等零部件的内侧尺寸加工铸造完成完全按设计要求的几何安装高度是保证泵在设计工况下工作时不发进行加工制造高质量地保证内侧型线的准确性,提生汽蚀的重要条件。在实际工作中,人们只注意流高尺寸精度,提高粗糙度,保证流量、扬程,提高量、扬程,往往忽视了泵的汽蚀性能。有的安装人效率。员对泵的理论性能不甚了解,不会也从不去计算泵2泵系统节能的允许安装高度,只按照过去的经验去确定泵的安装高度;还有的安装人员认为泵的扬程越大,安装2.1正确选用符合适用要求的泵高度就越大;或者由于对吸入管路系统阻力损失估每一台泵都有一组性能曲线,对应一个流量值,计不足,介质的温度波动估计不足,吸入池液面水都可以找到与其对应的扬程、功率及效率值。通常位变化估计不足等原因,使得泵处于潜在汽蚀状态我们把这一组相对应的参数称为工况点,对应的最下运行,造成泵的损坏较快,或者发生汽蚀,不能高效率点称为最佳工况点(见图1)。图1中曲线I工作。因此,正确确定泵的几何安装高度对于节能为管路特性曲线,曲线Ⅱ为泵的性能曲线。泵的流具有重要意义。量一扬程性能曲线与管路特性曲线的交点称为泵的运行工况点。运行工况点随着泵的流量和扬程的变3使用运行管理节能化而变化,而管路的特性曲线在给定的供水管路系31改变流量节能统中所需的扬程基本是不变的。在泵的实际使用中,311泵的间断运行泵的运行工况点应和最佳工况点重合,或者接近最在正确地选用泵之后,有时流量仍然较大,可采佳工况点,这样才能使泵保持在高效率运行区,从用间断运行的方式,但应该避免短周期的开停,而达到节能的目的。泵在选型过程中经过的部门越达到节约电能的目的。多,安全裕量就留得越大,不仅造成很大浪费,有312泵的并联运行的甚至无法正常工作。例如,某台供水用泵,实际泵的并联系指两台或两台以上的泵向同一压力需要:Q=800mh,H=4m,选泵部门考虑到系统结管路输送流体的工作方式。并联运行节能用于以下垢导致管路阻力增加,系统中可能有泄漏,泵长期两种情况使用性能降低等因素,各加大10%,结果按30%的(1)当扩建机组,相应需要的流量增加,原来的安全裕量,提出选泵的性能参数是:Q=1100mh,泵仍可用。H=54m。选用定型产品,该泵的性能参数为:Q=1(2)由于外界的负荷变化很大,流量变化幅度相260mh,H=6m。很多高效泵在远离最佳工况点位应很大,为了发挥泵的的经济效果,使其在高效率置上运行,能耗大、装置效率低范围内工作,往往采用两台或者数台泵并联工作。H小流量时可以开启一台泵,大流量时泵都开启。图2是两台同性能同型号)泵并联工作。图2中曲线IⅡ为两台同性能泵的性能曲线,曲线Ⅲ为管路特性曲线,曲线I+Ⅱ为并联工作时的性能曲线。曲线Ⅲ和曲线I+Ⅱ的交点M,即为并联工作时的工作点此时的流量为qvM,扬程为HM图1泵的性能曲线21正确确定泵的几何安装高度中国煤化工正确确定泵的几何安装高度选泵时,一定要使CNMHG泵的汽蚀性能满足使用要求,即使泵的汽蚀性能满足装置或系统所能提供的汽蚀余量值。具体地说,就是正确确定泵的几何安装高度。对某台泵来说,图2两台同性能泵并联工作江西能原2001)节能技术两台泵并联后的流量等于各泵流量之和,显然H,H2,Q1,g2泵在节流调节前后的工作点,扬与各泵单独工作时相比,两台泵并联后的总流量程和流量。qvM小于各泵单独工作时流量的2倍,而大于一台泵单独工作时的流量qvC。并联后每台泵工作流量qvB较单独时的qvC较小,而并联后的扬程却比单泵工作时要高些。在选择电机时应注意:应按并联时各台泵的最大输出流量来选择电动机的功率,即每台泵的流量按qvB=0.5qM来选择,在并联工作时使其在最高效率点运行。若考虑到在低负荷只用台泵运行,为使电动机不致于过载,电动机的功率就要按单独工作是输出流量qvC的需要功率来配套并联时管路特性曲线越平坦,并联的流量就越接近单独运行时的2倍,工作就越有利。如果管路特性图4泵节流调节的性能曲线曲线很陡,陡到一定程度是采取并联的方法是徒劳变速调节是在管路特性曲线不变的情况下,通无益的。为达到并联后增加流量的目的,泵的性能过变速来改变泵的性能曲线,从而改变泵工作点的曲线应当陡一些为好。从并联数量来看,台数越多,调节方式。泵的电机轴动力与其流量Q,扬程H之并联后所能增加的流量越小,故多台泵并联并不经间的关系为:PaQH济。不同性能泵的并联操作复杂,实际上很少使用。当流量由Q变化到Q2时,电动机的转速由N变3L3变速调节流量节能为Ⅳ2,此时,Q、H、P相对于转速的关系如下:在泵出口设一支回路与吸液池相通,其性能曲线如图3所示。图3中曲线I为主管路特性,曲线g=M,互=M},B=(M1yI为支路特性曲线,曲线I+为两管路并联合成的2, N, H特性曲线,支路关闭时泵的工况点为B,打开时,而电动机轴功率P和扭矩T的关系为:所以。泵的工况点为A,这时通过主管路的流量为QA1,如流量Q减少到75%,转速N也下降到75%,其通过支管路的流量为QA2,因此,打开或关闭支路轴功率P则下降到额定功率的42.%;若流量Q下可进行流量调节。由于通过旁通回路的流量又回到降到50%,轴功率将下降到额定功率的125%,其起点,泵对这部分流量所做的功属于无用功,从经节能潜力非常大。济和节能方面都是不可取的。图5为泵变速调节的性能曲线。图5中曲线I为管路的特性曲线,曲线Ⅱ为泵在给定转速N1下的性能曲线,曲线Ⅲ为泵速为N2时的性能曲线。A1A2,H,H2,Q,Q2泵在转速分别在N1,N2时的工作点,扬程和流量。图3泵旁通回路的性能曲线泵系统中通常用节流调节达到流量的目的。节流调节就是在管路入口(泵的出口)装置节流阀,通过改变阀门的开度进行调节,是一种广为使用的调节方式。节流调节的实质是改变管路的阻力,改变管凵中国煤化工Q路特性曲线的陡度,实现改变工作点的目的。图4CNMHG曲线为泵节流调节的性能曲线。图4中曲线I为管路的过比象雯速肌后的性能曲线(图6可以发特性曲线,曲线Ⅱ为泵速为N1时的性能曲线,曲现,变速调节节省的轴功率为图6中矩形A2H2的线Ⅲ为节流调节后管路的特性曲线。A1,4,面积。变速调节范围不宜太大,通常最低转速不宜节能技术江西能2001)小于额定转速的50%,一般为100%~70%之间。当地改善传动品质。转速低于额定转速的50%时,泵本身效率下降明显,(2)液力调速对环境无不良影响,对使用环境是不经济的要求不高,可以在户外、井下,炎热,寒冷、粉尘及潮湿等恶劣环境下使用。(3)液力调速是成熟技术,使用可靠,通常平均无故障运行周期在800h以上,使用寿命长(4)液力调速能使电动机空载起动,缩短起动电流持续时间,改善电动机起动工况,降低对电网的冲击。32改变叶轮外径对于工艺参数基本稳定,泵选用过大,现场采用关小阀门来调节流量,造成泵的工作流量远低于额定流量,工作压力远高于额定压力的情况,可以图6泵变速调节前后的性能曲线采用切割叶轮外径的方式调节。将离心泵叶轮外径泵的调速方法有多种,主要分为两类:第一类,车小,可使在同一转速下泵的特性曲线改变,从而是电机转速不变,通过附加装置改变水泵的转速,改变泵的工作点。如液力耦合器调速、电磁离合器调速,变速箱调速叶轮外径的变化引起泵的性能变化如下1:等;第二类是直接改变电机的转速,如可控硅串级PD调速、变频调速等。3,131变频调速节能e D,H D2 P D2交流异步电动机的转子转速可以用下式表示图7为某一泵在允许降低效率△n范围内的切n=60(1-s)割,图中为切割前泵的特性曲线,AB是降低效率△范围内的工作段。Ⅱ为切割后泵的特性曲线式中f表示定子供电电源的频率;CD为切割后降低效率△n范围内的工作段,ABCDP表示电动机的极对数;围成的四边形为泵的工作范围。采用切割叶轮的方s表示异步电动机的转差率。法,并在允许效率下降范围内,将泵的应用范围从由式可见,当平滑地改变异步电动机的供电频AB段扩大到了整个ABCD工作区。率时,即可改变电动机转子的转速。变频调速有下特点:(1)变频调速目前仍以低电压(380V及以下)中小容量为主,大容量较少(2)频调速范围很宽,通常可达l~Ⅵ10。变频调速的调速范围和精度均能满足泵运行要求。(3)变频调速在频率一定时是类似刚性传动,不能改变转动品质。(4低压变频器占地面积小,有利于已有设备改图7泵的工作范围33减少流程阻力节能313.2液力调速节能(1选择适当的管径,控制一定的流速,减少管以液体油作为介质传递动力给工作机械可以在路的阻力也能达到节能的目的。流体在固定管路的定范围内调节电机转速不变的情况下实现输出转流动过V山中国煤化工式:一种是均匀速的无级调节,液力调速有一下特点的分CNMHG力损失;另一种(1)液力调速可实现电动机空载起动、对负载是集中在1短副,即住的收缩、扩大和可控的软起动,同时具有过载保护,缓和冲击,隔拐流等急剧变化的地方因此在管路的配置上尽量离扭振及协调多机驱动时平衡功率等功能,能有效减少这两种损失。62江西能縹2009(1)节能技术(2)将泵安装在水面以下,造成一个注水高度,合。扬程和功率与叶轮的级数成正比关系,即乙为在泵停止运行时,泵内始终充满流体,可随时启动。叶轮级数)。例如,首级叶轮退居到原第一个次级叶(3)全面检查泵系统各阀门等附件的必要性,在轮位置上,为改善首级叶轮入口流动条件,均匀叶确保机组长期,可靠的运行,维护方便的前提,对轮进口流场,在原首级叶轮的空位处加装流线型导可设可不设的管路附件应予取消。流筒。首级叶轮退居到次级叶轮位置上后,为了组34及时维护、检修泵系统装上的需要,重新设计首级叶轮的密封环使原密封(1)避免泵振动过大,影响泵效率环的厚度缩小。(2)合理调整轴承的间隙和串动量,较少轴承的磨损。对于部件间隙大,泵的效率严重下降的应予参考文献大修。【1]郭立君泵与风机M]北京中国电力出版社004(3)尽可能的减少管束的堵塞量,降低水阻亦可(2]孙宏雁高压变频技术在生产用水系统中的应用一重技术节省给水泵电耗。008(01),172-73【3]徐宝仁变频调速泵特性与节能的探计农业装备技术200863.5减少多级泵的叶片级数节能31-33如果泵的扬程大于实际需要,多级泵可以通过(4]杨乃乔液力调速与节能门节能与安全008002529拆级来改变水泵的特性曲线,拆级后的泵扬程降低,[5]关凡醒现代泵技术手册北京字航出版社,195流量增大,与没拆级水泵比较能节约电能,且水泵6]张克危险流体机械原理北京机械工业出版社,的拆级和恢复是可逆的,因此适用于压力变化的场2006,57-61(上接第57页)要并续流二极管,见图3所示。电器输出单兄aU可控输出单元1于33电缆敷设的影响接地电位差在屏蔽层内会流过电流而长生干扰。为电缆敷设的影响主要有如下几点:1)当动力电了泄放高频干扰,数字信号线的屏蔽层应并联电位缆超过10A400V或20A220V时,若要求与输入输均衡线,其电阻应小于屏蔽电阻的1/0,并将屏蔽出电缆并行放置,两者之间至少要相隔300mm。若层两端接地,若考虑抑制低频干扰也可一端接地。将其放在同一槽,之间必须间隔100mm以上,且要4结论用接地的金属屏蔽起来。2)PLC的基本单元与扩展单元之间的电缆是传送电压低的高频信号,很易受PLC控制系统本身的抗干扰能力很强,但应用到干扰,不能将它与其他电缆设在同一管道内,还在工作环境恶劣,周围有各种各样的干扰的场所应使用小于15m2的屏蔽电缆,宜用电缆管敷设尽管可靠性很高,还是要系统设计和安装时针对对电缆。使用排线槽,长度要足以包含全部的输人输环境作全面的分析,以尽量避免干扰,采取相应的出连线,并与其它电缆分开。3)输入线最好使用绞抗干扰措施,确保系统长期稳定的工作。合线,双绞线能降低共膜干扰,由于改变了导线电磁感应的方向,从而使其感应相互抵消,见图4所参考文献示。4信号采集是模拟线路时用的,导线可捆扎在中国煤化工起。但数据线和脉冲线不能接近或捆扎在一起。[ltHaCNMH原理门长春理工大学学报否则数据线上全“1”时,在脉冲线上造成干扰,反亦然。5)屏蔽线接地问题。使用屏2〕冯辛安主编.机械制造装备设计M北京:机械工业出版社