漢西能師2009(1)節(jié)能技術泵節(jié)能技術李雪明宋文武西華大學能源與環(huán)境學院四川成都610039)搞要:本文從泵本身的節(jié)能、系統(tǒng)節(jié)能和使用管理運行三個方面敘述了泵的節(jié)能技術,內容涉及到泵的設計生產安裝,并聯運行,變速調節(jié)等關鍵詞:泵;效率;節(jié)能;變速中圖分類號:TB654,TK058文獻標識碼:B文章編號: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泵的節(jié)能問題已引起國內外人們的極大重視。(2)采用先進的水力設計方法;首先,泵的生產數量很大。其次,泵應有于工農業(yè)(3)傳統(tǒng)設計方法、 CAD/CFD技術、實驗手段三的各個部門,例如農業(yè)排灌用泵,城市供水泵,石者相結合,并用CFD技術所設計的泵進行性能預油、化工用泵等。泵最常用的驅動形式是用電動機測;驅動。泵的節(jié)能方法主要是使泵機組(泵、原動機和4)合理選取材料,增加易損件使用壽命提髙泵轉動部分)在最高的效率下運行,使其消耗外界輸入的可靠性和平均壽命。的電能下降到最低點。泵的節(jié)能使綜合性的技術,12生產高效率的泵它涉及泵本身的節(jié)能、系統(tǒng)節(jié)能和使用管理運行等一臺高效率泵必須由高工藝水平的制造來保證。各方面。本文主要從三方面探討泵的節(jié)能問題。為保證泵的設計性能,首先要提高制造的準確性。1泵本省的節(jié)能制造廠應該努力提高零件鑄造質量,以保證尺寸的精確度和形狀的正確性,要想盡辦法對泵的流道進行打11設計高效率的泵磨以提高過流部分的表面光潔度,從而減小對流體泵本身損失可分為水力損失、機械損失和容積的摩擦阻力。其次減少過流部件的粗糙度以降低泵損失。在泵結構選定后,可以認為機械損失和容積的水力損失,提高泵的效率。合理選擇縫隙處零件損失基本不變,因此泵本身節(jié)能重點應放在減少泵的材料,提高抗咬合和耐磨性,適當減少間隙值內水力損失上,可采取以下措施減少中國煤化工(1)選用優(yōu)秀的水力模型;CNMHG手工制作。手工制投稿時間:2008-11-16作者簡介:李雪明(1983-)男,西華大學能源與環(huán)境學院2007級碩士研究生;成都,西華大學能源與環(huán)境學院。節(jié)能技術江西能師2009(1)作誤差太大,不能準確地保證水力模型的內部流動型盡管其性能可以滿足使用要求,但是如果幾何安裝線,使產品效率偏低,水力性能不易保證。應用CAM高度不合適,由于汽蝕的原因,會限制流量的增加,技術,采用數控機械加工設備,可直接將葉輪、泵體從而導致性能達不到設計要求。因此,正確確定泵等零部件的內側尺寸加工鑄造完成完全按設計要求的幾何安裝高度是保證泵在設計工況下工作時不發(fā)進行加工制造高質量地保證內側型線的準確性,提生汽蝕的重要條件。在實際工作中,人們只注意流高尺寸精度,提高粗糙度,保證流量、揚程,提高量、揚程,往往忽視了泵的汽蝕性能。有的安裝人效率。員對泵的理論性能不甚了解,不會也從不去計算泵2泵系統(tǒng)節(jié)能的允許安裝高度,只按照過去的經驗去確定泵的安裝高度;還有的安裝人員認為泵的揚程越大,安裝2.1正確選用符合適用要求的泵高度就越大;或者由于對吸入管路系統(tǒng)阻力損失估每一臺泵都有一組性能曲線,對應一個流量值,計不足,介質的溫度波動估計不足,吸入池液面水都可以找到與其對應的揚程、功率及效率值。通常位變化估計不足等原因,使得泵處于潛在汽蝕狀態(tài)我們把這一組相對應的參數稱為工況點,對應的最下運行,造成泵的損壞較快,或者發(fā)生汽蝕,不能高效率點稱為最佳工況點(見圖1)。圖1中曲線I工作。因此,正確確定泵的幾何安裝高度對于節(jié)能為管路特性曲線,曲線Ⅱ為泵的性能曲線。泵的流具有重要意義。量一揚程性能曲線與管路特性曲線的交點稱為泵的運行工況點。運行工況點隨著泵的流量和揚程的變3使用運行管理節(jié)能化而變化,而管路的特性曲線在給定的供水管路系31改變流量節(jié)能統(tǒng)中所需的揚程基本是不變的。在泵的實際使用中,311泵的間斷運行泵的運行工況點應和最佳工況點重合,或者接近最在正確地選用泵之后,有時流量仍然較大,可采佳工況點,這樣才能使泵保持在高效率運行區(qū),從用間斷運行的方式,但應該避免短周期的開停,而達到節(jié)能的目的。泵在選型過程中經過的部門越達到節(jié)約電能的目的。多,安全裕量就留得越大,不僅造成很大浪費,有312泵的并聯運行的甚至無法正常工作。例如,某臺供水用泵,實際泵的并聯系指兩臺或兩臺以上的泵向同一壓力需要:Q=800mh,H=4m,選泵部門考慮到系統(tǒng)結管路輸送流體的工作方式。并聯運行節(jié)能用于以下垢導致管路阻力增加,系統(tǒng)中可能有泄漏,泵長期兩種情況使用性能降低等因素,各加大10%,結果按30%的(1)當擴建機組,相應需要的流量增加,原來的安全裕量,提出選泵的性能參數是:Q=1100mh,泵仍可用。H=54m。選用定型產品,該泵的性能參數為:Q=1(2)由于外界的負荷變化很大,流量變化幅度相260mh,H=6m。很多高效泵在遠離最佳工況點位應很大,為了發(fā)揮泵的的經濟效果,使其在高效率置上運行,能耗大、裝置效率低范圍內工作,往往采用兩臺或者數臺泵并聯工作。H小流量時可以開啟一臺泵,大流量時泵都開啟。圖2是兩臺同性能同型號)泵并聯工作。圖2中曲線IⅡ為兩臺同性能泵的性能曲線,曲線Ⅲ為管路特性曲線,曲線I+Ⅱ為并聯工作時的性能曲線。曲線Ⅲ和曲線I+Ⅱ的交點M,即為并聯工作時的工作點此時的流量為qvM,揚程為HM圖1泵的性能曲線21正確確定泵的幾何安裝高度中國煤化工正確確定泵的幾何安裝高度選泵時,一定要使CNMHG泵的汽蝕性能滿足使用要求,即使泵的汽蝕性能滿足裝置或系統(tǒng)所能提供的汽蝕余量值。具體地說,就是正確確定泵的幾何安裝高度。對某臺泵來說,圖2兩臺同性能泵并聯工作江西能原2001)節(jié)能技術兩臺泵并聯后的流量等于各泵流量之和,顯然H,H2,Q1,g2泵在節(jié)流調節(jié)前后的工作點,揚與各泵單獨工作時相比,兩臺泵并聯后的總流量程和流量。qvM小于各泵單獨工作時流量的2倍,而大于一臺泵單獨工作時的流量qvC。并聯后每臺泵工作流量qvB較單獨時的qvC較小,而并聯后的揚程卻比單泵工作時要高些。在選擇電機時應注意:應按并聯時各臺泵的最大輸出流量來選擇電動機的功率,即每臺泵的流量按qvB=0.5qM來選擇,在并聯工作時使其在最高效率點運行。若考慮到在低負荷只用臺泵運行,為使電動機不致于過載,電動機的功率就要按單獨工作是輸出流量qvC的需要功率來配套并聯時管路特性曲線越平坦,并聯的流量就越接近單獨運行時的2倍,工作就越有利。如果管路特性圖4泵節(jié)流調節(jié)的性能曲線曲線很陡,陡到一定程度是采取并聯的方法是徒勞變速調節(jié)是在管路特性曲線不變的情況下,通無益的。為達到并聯后增加流量的目的,泵的性能過變速來改變泵的性能曲線,從而改變泵工作點的曲線應當陡一些為好。從并聯數量來看,臺數越多,調節(jié)方式。泵的電機軸動力與其流量Q,揚程H之并聯后所能增加的流量越小,故多臺泵并聯并不經間的關系為:PaQH濟。不同性能泵的并聯操作復雜,實際上很少使用。當流量由Q變化到Q2時,電動機的轉速由N變3L3變速調節(jié)流量節(jié)能為Ⅳ2,此時,Q、H、P相對于轉速的關系如下:在泵出口設一支回路與吸液池相通,其性能曲線如圖3所示。圖3中曲線I為主管路特性,曲線g=M,互=M},B=(M1yI為支路特性曲線,曲線I+為兩管路并聯合成的2, N, H特性曲線,支路關閉時泵的工況點為B,打開時,而電動機軸功率P和扭矩T的關系為:所以。泵的工況點為A,這時通過主管路的流量為QA1,如流量Q減少到75%,轉速N也下降到75%,其通過支管路的流量為QA2,因此,打開或關閉支路軸功率P則下降到額定功率的42.%;若流量Q下可進行流量調節(jié)。由于通過旁通回路的流量又回到降到50%,軸功率將下降到額定功率的125%,其起點,泵對這部分流量所做的功屬于無用功,從經節(jié)能潛力非常大。濟和節(jié)能方面都是不可取的。圖5為泵變速調節(jié)的性能曲線。圖5中曲線I為管路的特性曲線,曲線Ⅱ為泵在給定轉速N1下的性能曲線,曲線Ⅲ為泵速為N2時的性能曲線。A1A2,H,H2,Q,Q2泵在轉速分別在N1,N2時的工作點,揚程和流量。圖3泵旁通回路的性能曲線泵系統(tǒng)中通常用節(jié)流調節(jié)達到流量的目的。節(jié)流調節(jié)就是在管路入口(泵的出口)裝置節(jié)流閥,通過改變閥門的開度進行調節(jié),是一種廣為使用的調節(jié)方式。節(jié)流調節(jié)的實質是改變管路的阻力,改變管凵中國煤化工Q路特性曲線的陡度,實現改變工作點的目的。圖4CNMHG曲線為泵節(jié)流調節(jié)的性能曲線。圖4中曲線I為管路的過比象雯速肌后的性能曲線(圖6可以發(fā)特性曲線,曲線Ⅱ為泵速為N1時的性能曲線,曲現,變速調節(jié)節(jié)省的軸功率為圖6中矩形A2H2的線Ⅲ為節(jié)流調節(jié)后管路的特性曲線。A1,4,面積。變速調節(jié)范圍不宜太大,通常最低轉速不宜節(jié)能技術江西能2001)小于額定轉速的50%,一般為100%~70%之間。當地改善傳動品質。轉速低于額定轉速的50%時,泵本身效率下降明顯,(2)液力調速對環(huán)境無不良影響,對使用環(huán)境是不經濟的要求不高,可以在戶外、井下,炎熱,寒冷、粉塵及潮濕等惡劣環(huán)境下使用。(3)液力調速是成熟技術,使用可靠,通常平均無故障運行周期在800h以上,使用壽命長(4)液力調速能使電動機空載起動,縮短起動電流持續(xù)時間,改善電動機起動工況,降低對電網的沖擊。32改變葉輪外徑對于工藝參數基本穩(wěn)定,泵選用過大,現場采用關小閥門來調節(jié)流量,造成泵的工作流量遠低于額定流量,工作壓力遠高于額定壓力的情況,可以圖6泵變速調節(jié)前后的性能曲線采用切割葉輪外徑的方式調節(jié)。將離心泵葉輪外徑泵的調速方法有多種,主要分為兩類:第一類,車小,可使在同一轉速下泵的特性曲線改變,從而是電機轉速不變,通過附加裝置改變水泵的轉速,改變泵的工作點。如液力耦合器調速、電磁離合器調速,變速箱調速葉輪外徑的變化引起泵的性能變化如下1:等;第二類是直接改變電機的轉速,如可控硅串級PD調速、變頻調速等。3,131變頻調速節(jié)能e D,H D2 P D2交流異步電動機的轉子轉速可以用下式表示圖7為某一泵在允許降低效率△n范圍內的切n=60(1-s)割,圖中為切割前泵的特性曲線,AB是降低效率△范圍內的工作段。Ⅱ為切割后泵的特性曲線式中f表示定子供電電源的頻率;CD為切割后降低效率△n范圍內的工作段,ABCDP表示電動機的極對數;圍成的四邊形為泵的工作范圍。采用切割葉輪的方s表示異步電動機的轉差率。法,并在允許效率下降范圍內,將泵的應用范圍從由式可見,當平滑地改變異步電動機的供電頻AB段擴大到了整個ABCD工作區(qū)。率時,即可改變電動機轉子的轉速。變頻調速有下特點:(1)變頻調速目前仍以低電壓(380V及以下)中小容量為主,大容量較少(2)頻調速范圍很寬,通?？蛇_l~Ⅵ10。變頻調速的調速范圍和精度均能滿足泵運行要求。(3)變頻調速在頻率一定時是類似剛性傳動,不能改變轉動品質。(4低壓變頻器占地面積小,有利于已有設備改圖7泵的工作范圍33減少流程阻力節(jié)能313.2液力調速節(jié)能(1選擇適當的管徑,控制一定的流速,減少管以液體油作為介質傳遞動力給工作機械可以在路的阻力也能達到節(jié)能的目的。流體在固定管路的定范圍內調節(jié)電機轉速不變的情況下實現輸出轉流動過V山中國煤化工式:一種是均勻速的無級調節(jié),液力調速有一下特點的分CNMHG力損失;另一種(1)液力調速可實現電動機空載起動、對負載是集中在1短副,即住的收縮、擴大和可控的軟起動,同時具有過載保護,緩和沖擊,隔拐流等急劇變化的地方因此在管路的配置上盡量離扭振及協(xié)調多機驅動時平衡功率等功能,能有效減少這兩種損失。62江西能縹2009(1)節(jié)能技術(2)將泵安裝在水面以下,造成一個注水高度,合。揚程和功率與葉輪的級數成正比關系,即乙為在泵停止運行時,泵內始終充滿流體,可隨時啟動。葉輪級數)。例如,首級葉輪退居到原第一個次級葉(3)全面檢查泵系統(tǒng)各閥門等附件的必要性,在輪位置上,為改善首級葉輪入口流動條件,均勻葉確保機組長期,可靠的運行,維護方便的前提,對輪進口流場,在原首級葉輪的空位處加裝流線型導可設可不設的管路附件應予取消。流筒。首級葉輪退居到次級葉輪位置上后,為了組34及時維護、檢修泵系統(tǒng)裝上的需要,重新設計首級葉輪的密封環(huán)使原密封(1)避免泵振動過大,影響泵效率環(huán)的厚度縮小。(2)合理調整軸承的間隙和串動量,較少軸承的磨損。對于部件間隙大,泵的效率嚴重下降的應予參考文獻大修。【1]郭立君泵與風機M]北京中國電力出版社004(3)盡可能的減少管束的堵塞量,降低水阻亦可(2]孫宏雁高壓變頻技術在生產用水系統(tǒng)中的應用一重技術節(jié)省給水泵電耗。008(01),172-73【3]徐寶仁變頻調速泵特性與節(jié)能的探計農業(yè)裝備技術200863.5減少多級泵的葉片級數節(jié)能31-33如果泵的揚程大于實際需要,多級泵可以通過(4]楊乃喬液力調速與節(jié)能門節(jié)能與安全008002529拆級來改變水泵的特性曲線,拆級后的泵揚程降低,[5]關凡醒現代泵技術手冊北京字航出版社,195流量增大,與沒拆級水泵比較能節(jié)約電能,且水泵6]張克危險流體機械原理北京機械工業(yè)出版社,的拆級和恢復是可逆的,因此適用于壓力變化的場2006,57-61(上接第57頁)要并續(xù)流二極管,見圖3所示。電器輸出單兄aU可控輸出單元1于33電纜敷設的影響接地電位差在屏蔽層內會流過電流而長生干擾。為電纜敷設的影響主要有如下幾點:1)當動力電了泄放高頻干擾,數字信號線的屏蔽層應并聯電位纜超過10A400V或20A220V時,若要求與輸入輸均衡線,其電阻應小于屏蔽電阻的1/0,并將屏蔽出電纜并行放置,兩者之間至少要相隔300mm。若層兩端接地,若考慮抑制低頻干擾也可一端接地。將其放在同一槽,之間必須間隔100mm以上,且要4結論用接地的金屬屏蔽起來。2)PLC的基本單元與擴展單元之間的電纜是傳送電壓低的高頻信號,很易受PLC控制系統(tǒng)本身的抗干擾能力很強,但應用到干擾,不能將它與其他電纜設在同一管道內,還在工作環(huán)境惡劣,周圍有各種各樣的干擾的場所應使用小于15m2的屏蔽電纜,宜用電纜管敷設盡管可靠性很高,還是要系統(tǒng)設計和安裝時針對對電纜。使用排線槽,長度要足以包含全部的輸人輸環(huán)境作全面的分析,以盡量避免干擾,采取相應的出連線,并與其它電纜分開。3)輸入線最好使用絞抗干擾措施,確保系統(tǒng)長期穩(wěn)定的工作。合線,雙絞線能降低共膜干擾,由于改變了導線電磁感應的方向,從而使其感應相互抵消,見圖4所參考文獻示。4信號采集是模擬線路時用的,導線可捆扎在中國煤化工起。但數據線和脈沖線不能接近或捆扎在一起。[ltHaCNMH原理門長春理工大學學報否則數據線上全“1”時,在脈沖線上造成干擾,反亦然。5)屏蔽線接地問題。使用屏2〕馮辛安主編.機械制造裝備設計M北京:機械工業(yè)出版社