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离心泵的调节与能耗分析


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内蒙古石油化工           2005 年第 2 期 

离心泵的调节与能耗分析
范利峰, 周庆新, 贾春丽, 王凤旗
( 包头明天科技股份有限公司, 内蒙古 包头 014010)

  摘 要: 利用离心泵与管路系统特性曲线图分析离心泵流量调节的几种主要方式。 关键词: 离心泵

; 特性曲线; 流量调节; 功耗    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, 泵的节能是一项意义深远、 潜力巨大、 经

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电动机的 转速, 原理复杂, 投资较大, 且流量调节范围小。 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。 不同调节方式下离心泵的能耗分析: 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: 式中: N ——轴功率, w ;
N = vQ H Γ
3 3 2

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, 给离心泵的 调节提供了新的途径, 它不仅方便, 在经济上也呈现 出合理性。 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。 泵流量调节的主要方式: 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。 改变离心泵特性曲线, 改变离心泵的转速调节流量 的方法。 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 N PSH r, 使泵远

Q ——泵的有效压头, m ; H ——泵的实际流量, m v ——流体比重, N m ;

s;

当用阀门调节流量从 Q 1 到 Q 2 , 在工作点 A 2 消 耗的轴功率为:
NA

式中: vQ 2H 3 ——实际有用功率,W ;
vQ 2 (H 2 - H 3 ) ——阀门上损耗得功率,W ; vQ 2H 2 ( 1 Γ- 1) ——离心泵损失的功率,W 。

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 Q 2 时, 在工作点 A 3 泵 消耗的轴功率为:

? 1995-2005 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved.

Γ——泵的效率。

= vQ 2H

2

Γ

 2005 年第 2 期             内蒙古石油化工

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重灰水合机水碱比值调节系统的改造
李珠梅, 多兆勇
( 内蒙古吉兰泰碱业有限公司)

  摘 要: 阐述了经对进水合机水碱比值调节系统相关环节的改造, 使此系统能够正常的运行。 关键词: 碱量改造; 水量改造; 控制方案; 效益分析
1 立项背景 2. 1 碱量测量的改进

固相水合法生产重灰, 一直是纯碱行业的一个 难点, 其中关键在于进水合机的碱量、 水量合适的配 比条件能否连续的实现。 我厂原设计是年产 20 万吨 重灰产品, 在生产过程中进水合机的水碱比值调节 系统的正常运用是一个十分重要的技术环节。 只有 水碱比配置合理才能生产出合格的一水碱, 进而生 产出优质的重灰产品。 我厂自 1994 年投产以来, 此 比值调节系统不能正常运行, 操作人员通过手动操 作控制水合机内一水碱的合成, 常常因水量调节不 当出现稀碱或碱球, 从而造成流化床粘床或死床, 迫 使重灰生产停产, 严重制约着重灰生产的连续运行, 产品稳定性差, 合格率低, 给生产造成极大损失, 使 引进的固相水合法工艺及设备不能很好的发挥效 能。 我们经过观察分析, 进行了多次试验操作, 对进 水合机的水碱比值调节系统进行了技术改造并最终 投运, 达到了理想的控制效果, 为我厂的重灰生产创 造了良好的前提条件, 也为固相水合法在生产重灰 中解决了一个技术难题。
2 技术改进
NA
3

碱量测量是由日本欧姆龙公司生产的接近开关 与频率转换器组成, 在螺旋给料器的电机联轴器上 安装相应的测量片, 距测量片 3 5mm 的地方安装 ~ 一个接近开关, 由于给料器每旋转一周所携带的纯 碱量是相对恒定的, 所以当进料电机的转速能够准 确测量之后, 在通过减速机的减速比我们就可以换 算出纯碱量的多少) 当电机启动后, 测量片便依次从 接近开关前通过, 每一个测量片都将使接近开关产 生一个脉冲信号, 这个脉冲信号由屏蔽电缆传送至 频率转换器转换成标准的 1~ 5VDC 信号, 然后送 到调节器作为调节器的外给定信号 ( 如图 1 所示) 。

图1

= vQ 2H

3

同样经变换可得:
NA
3

式中: vQ 2H 3 ——实际有用功率,W ; vQ 2H 3 ( 1 Γ- 1) ——离心泵损失的功率,W 。

对于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。 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

? 1995-2005 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved.

= vQ 2H 3 + vQ 2H 3 ( 1 Γ - 1)

Γ

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。
[ 参考文献 ] [ 1 ]  郭广和 化工机械 浙江大学出版社: 1988. 6 . . ISBN 2563- 1584. [ 2 ]  化学工程手册编委会 化学工程手册 化学工 . .

业出版社 1985.
[ 3 ]  化工工艺设计手册 上海医药设计院 化学工 . .

业出版社. 1987. 收稿日期: 2005 年 1 月 20 日


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