当前位置:首页 >> 机械/仪表 >>

离心泵的流量调节与节能控制


维普资讯 http://www.cqvip.com

第3 4卷 第 3期 
2 7正   00

北 京 化 工 大 学 学 报 
J OURNAL OF B J NG      EI I   UNI VERS TY    I OF CHE I M CAL TECHN0L   0GY 

Vo . 4, No.   13 3
2 7 00  

离心 泵 的流 量 调节 与节 能 控 制 
王  宇 龙秉 文  黄  海  杨祖 荣   
( 京化 工 大 学 化 学 工 程 学 院 ,北 京 北 10 2 ) 00 9 



要 : 用 自行 开发 的离 心 泵 性 能 测 定 平 台 , 察 了 I G 215型 离 心 泵 的 出 口阀 调 节 、 泵 及 双 泵 变 速 调 节 、 利 考 H 3 —2 单  

定速 泵 与变 速 泵 组 合 操 作 等 不 同 方式 的调 节 特 性 及 能 耗 损 失 , 并进 行 了对 比研 究 。 实 验 发 现 , 于 单 泵 , 输 送 量  对 当

由 5 8  h降至 47   h时, .m / .m / 变速调 节能耗仅 为阀门调节能耗的 6 %; 2 对于双泵 , 当输送量 由 1 mah降至 7 /   0 / mah 时, 双泵变速调节能耗为 阀门调节能耗的 4 %, 定速泵与变速泵组合操作调节 能耗的 6 %。 因此 利用变频技术  6 为 1 而实现 的变速流量调节的方式节 能效果最为显著, 且经济可行 。  
关键 词 :离 心 泵 ;流 量调 节 ;变 频 技 术 ; 能  节

中图分类号 : 曲  T

引 言   
离 心 泵是 一种 通 用 的流 体输 送 机械 , 广泛 地 应  用 于 城 市 供 水 、 热 , 业 用 水 、 料 输 送 等 系统 。 供 工 物   作 为流体 外加功 的输 入设 备 , 心 泵 的运 行 需 要 消  离 耗 一定 的能量 , 据统计 , 目前 离 心泵的耗 电量 已经 占 
到 全 国总用 电量 的 1 5 其 中一 个 重要 的原 因就 是  /,

阻管路 , 串联优 于并 联 ; 于 低 阻管 路 , 联 更 为适  对 并 宜 l 。就 离心 泵组 合操 作 而 言 , 流量 调 节 方 式较  7   J 其
单泵更 为 多样化 , 对 于 常用 的 双 泵并 联 操 作 可采  如

用 出 口阀调 节, 可 采 用 定速 泵 与变 速 泵 的 并 联运  亦 行 , 采用双 泵调 速 的并联运 行方 式完成 输送 任务 。 或   对于一 定 的输 送 任 务, 采用 以上 哪 种调 节 方 式 能够  更好 的节 能是 一 个值 得 深 入研 究 的 问题 , 结 果也  其 具有很 强 的工业 指导意 义 。本文通 过对 离心 泵 的特  性 分析 , 合变频 调速 技术 , 结 实验考 察 了在满 足输送  任务 的条 件 下 不 同调 节 方 式 的 运 转 特 性 及 运 行 效 
率 , 出 了优化 的节能控 制手 段 。 提  

我国离心 泵的运 行 效率 远 远 低 于 国外 先 进 国家 , 使  得大 量 能 源 浪 费 l 。 离 心 泵 的 运 行 效 率 与 泵 自身  1 ]
设计 和运 行工况 有关 , 从现有 水平 改进设 计 , 提高  欲

效率 的难 度 已愈 来 愈大 l , 通过 优 化泵 的 运行 工  2而 ] 况与 调节方 式来 提 高效 率 尚有 空 间, 人们 对 此 方面  的研 究也 越来越 为重 视 l    3J 4。 流 体 的 输送 任 务 是 由离 - C泵和 管 路 共 同完 成  的, 工作状 态 与离 - C泵和 管 路 二者 紧 密 相关 。 流量 

1 实 验 流 程 与装 置   
本 文所 有 的实验工 作均 通过 我校 自行开 发 的计  算机在 线数据 测控 离 心泵性 能 测试 平 台 而 完成 , 平  台的 实验 流程 如 图 1所 示, 主要 由 I 3 —2 HG 2 15型 离  心泵 、 管路 系统 、 流量调 节 阀 、 涡轮 流量 计 、 频器 及  变 在线数据 测控 系统 组 成 。实验 介质 为 清 水 , 环使  循 用 , 大流 量为 1  / ; 了 防止 测 压 口与 流 量计  最 2 m  h 为 的堵塞 以及液 体 倒 流, 离心 泵 的 吸入 口前 分 别 加  在 装有过 滤 网和止逆 阀。实验 过程 中的 数据采 集和 参 
数控制 可 由计 算 机 在线 数 据 测 控 系统 完 成 , 系 统  该

的调节 可通 过调 节 阀 门开 度 以 改变 管 路特 性 , 或通 
过调 节离心 泵的 转速 以 改变 泵 的特 性 , 种调 节方  两 式使得 调节 后的 流 量 与压 头 均发 生 变 化 , 而 引起  从 能耗 的差别 , 当输 送量 相 同时, 变速 调节 运行条 件下  的输送 压头 较 低, 节能 效果 显著 l J 5。    
当单 泵输 送 液 体量 达 不 到指 定 要求 时 , 业上  工

常采用 多泵 的 串联 或并 联 组 合操作 , 组 合 方 式 的  其 选择 需根据输 送 任务 与 管 路情 况 确 定 , 常对 于高  通
收 稿 E期 : 0 60 —6 t 2 0—90 

由变频 器 、 人工智 能仪 表和 温度 、 A1 压力 、 量及功  流

率变送器, 以及利用 Vsa bs 语言编写的计算机  i lac u  i
测控 软件 组成 。本实 验平 台可对 单台 离心 泵的性 能  进行研 究 , 考察其 不 同转速 下 的特 性 曲线 、 不同 出 口   阀开度 时 的管路 特 性 曲线 ; 也可 考 察 双 泵并 联 时 不 
同运行 工况 下 泵的运 转特性 及运 行效 率 。  
基 金项 目 : 0 6年 北 京 市 高 校 教 改项 目 20   第 一作 者 :男 , 96年 生 。 师  17 讲
E— i u n @ malb c. d .n mal wa g :y i u te u c  .

维普资讯 http://www.cqvip.com

第 3期 



宇 等 : 心 泵 的流 量 调 节 与 节 能 控 制  离

·2 5 · 3  

上不合理 。 随着 变频 技 术 的 发 展, 于 中小 型 离 心  对 泵, 用变频 器可 较 为便捷 的改变 转速 , 利 运行 更为经  济, 克服 了因关 小阀 门而产 生的 压头损 失 , 其输送  使
压头 减小 了 6 8 节 省能耗 3 %。 . m, 8  

l 离 心 泵及 变 频 器 ;一 水 箱 ;一 涡轮 流 量 计 ; 一 2 3  

4 管 路 系 统 ;一 流 量 调 节 阀  一 5

图 1 实验 平 台 流 程 示 意 图 
F g 1 S h ma i i u t ain o  h   x e me t l lto m  i .   c e tc l sr t   ft e e p r n a pa f r  l o i  

2 结果 与讨 论   
2 1 单 泵操作 优化调 节  .
利用 实验平 台 , 首先 测 定 了 I HG3 —2 21 5型离 心 
泵在转速 为 2 0   mi 的特 性 曲线 , 果示 于 图  9 0 / n时 r 结 2 由实验 可知 , 泵的最 高效 率 约 为 3 %, 。 该 5 其最 佳  工作 范 围是 4 5 .  / , 生产 厂家 出示 的测试  . ~6 5 h 与 m3 数据 一致 。  
04  

图 3 流 量 调 节 方 式 的 特性 分 析 
Fi ,   Ch r ce it   fdfe e twa so  e u a ig g3 a a t r i o   i rn   y   fr g lt   ss f n t ef w  n a s ge p mp h  l o    i l  u   o n

2 2 双 泵并 联操 作  .
双 泵 并联 操 作 时测 定 的特 性 曲 线如 图 4所 示 ,  

曲线 I为单 泵的特 性 曲线 , 曲线 Ⅱ为双 泵并 联 的特  性 曲线 , 曲线 Ⅲ为输 送 管 路 的管 路 特 性 曲线 。 测定  结 果表 明 , 相 同输 送 压头下 , 泵并联 的输送 能力  在 双 是 单 泵的两 倍 , 在同 一输送 管路 中工 作时 , 但 由于能  量 损失 随流 量的 增大 而 增 加 , 使 管路 所 需 输送 压  致

O3 _ 

≥  
霹 

2  01    

头 提高 , 实际 输送 量 会 有 所 减 小 ( 图 中 的 M 点和  如
N 点 )  。

OO . 

图 2 I 3 — 2 型 离 心泵 的 特 性 曲线    HG 2 1 5
F g 2 Ch r ce si c r eo h  HG3 — 2   e t f g l u   i.  a at r t   u v   f e I i c t 2 1 5 c n r u a p mp i  

图 3为不 同流 量调 节 方 式 的特 性 分 析, 初始 工 

作点 为 图中 A 点 , 量 为 58m3h 输 送 压 头 为 1  流 .  / , 4
m ,

效 率约 为 3 %, 4 实验进 一步分 别通 过关 小 出 口阀 

开度 和减 小离 心泵转速 , 流量 减 小 2 % ( .  / 将 0 47   m3 h 进行考 察 。图 3中 曲线 Ⅲ为关 小出 口阀后 的管路  ) 特性 曲线 , B即 为调 节 后 的工 作 点 , 输 送 压 头  点 其 为 1 . m, 功率 为 0 6 W ; 58 轴 .1 k 曲线 Ⅳ为改 变泵 的转  速后 . 心泵在 2 0 rmi 的特性 曲线 , 离 3 0 / n时 工作 点沿 
图 4 双 泵并 联 操 作 的 特 性 曲线 
F g 4 Ch r ce it   u v s o  o b e p mp   i、  a a trsi c r e   fd u l u s c  
c ne t d i  a all on ce  n p r le 

管路 特性 曲线 向左 下 移动 , 与调 节 后 的 泵 的特 性 曲 
线 交于 C点 , 此时 离 心泵 的输送 压 头 为 9 0 其轴  . m,
功率 为 0 3 k   .8 W。

对 于双 泵并 联操 作的流 量调 节方式 仍可 如单 泵  调 节 方式 , 采用 出 口阀调节 和变 频调节 技术 , 定结  测

果 示于 图 5其调 节 特性与 单 泵调 节 特性 类 似 , 用  , 采 变 频调 节方 式 比出 口阀调节 更 为节能 。  
2 3 定速 泵与变 速泵 组合操 作  .

实验 结 果表 明, 节 出 口阀开 度 的方 法操 作简  调 便 、 活 , 阀 门关 小 增 加 了管 路 阻 力 , 增大 的 压  灵 但 使

头 消耗 于阀 门的附 加阻力 上, 额外 消耗 了功率 , 经济 

在 实际 生 产 中, 可 利用 定速 泵与 变速 泵 的组  还

维普资讯 http://www.cqvip.com

·

26· 3  

北 京 化 工 大 学 学 报 

20 0 7芷 

节、 定速 泵与变 速 泵组 合 操 作 三种 调 节 方式 进 行 了  实验 研 究, 7给 出 了不 同 操 作方 式 下 能耗 与 输 送  图 量 的变化关 系, 种调 节 方 式 的能 耗 均 随输 送 量 的  三 减 小而减 小 , 其 减 幅各 不 相 同, 但 在测 试 过 程 中, 将  输送 量 由 1 1 h减 至 7I / , 节 阀 门的 方式 电  0T / I   1 h 调 T   机功 率 只减小 0 1 k 降幅仅 为 1 %; .9 W, 3 定速 泵与变  速泵 组合操 作 能使 电机 功 率 减小 0 5 W, 幅 约  .1k 降
为 3 %; 泵并联 变速调 节 可使 电机功率 减小 0 8   5 双 .7

k , 幅接 近 6 % ; 时, 泵并 联 变 速 调 节 能 耗  W 降 0 此 双
图 5 双 泵并 联 流 量 调 节 特性 分 析 
F g.  Ch r ce it so   ifrn   y   frg lt g t e i 5 a a tr i   fd f e twa so  e u a i   h   sc e n f w o   o be p mp  o n c e     a all l frd u l  u s c n e t d i p r l   o n e

仅为 阀 门调 节能 耗的 4 %, 6 为定速 泵 与 变速 泵 组 合 
操作 能耗 的 6 %。 1  

合 实现双泵组 合操 作 的流 量 调 节, 6示 出 了测 定  图 的 定速 泵 ( =2 0   m n 与 变速 泵 不 同转速 运行    90 / i) r 条件下 的特性 曲线 , 合 1 2 3中变速 泵 的转速 分  组 、、
别为 2 0 、3 0 2 0   mi。其特 性 曲线 明显 的分  60 20 、00 / n r

为两段 , 两段 曲线均 为抛物 线形 , 曲线 相交处 有一个  拐点 , 在拐 点 前 保 持 着 与 单 台泵 定 速 操 作 时 ( =     2 0  mi) 同 的 特 性 , 输 送 能 力 与 单 台 泵 相  90/ n 相 r 其 同 ; 拐点后 其变化 趋势变 缓 , 区域 即为操 作的有  在 此 效范 围, 过调 节 变速 泵 的 转速 , 以改 变 输送 量 。 通 可   随着变速 泵转速 的 变 化, 可有 不 同的泵 组 合 操 作特  性 曲线, 形成 一 系列不 同的工作状 态 , 以满足 流量调  节的要 求 。  
图 7 不 I 作 方 式 的 能 耗 比较  司操
Fi 7 Ene g  on u p inso  h   ifr ntm e h ds g.   r y c s m to   ft e d fe e   t o  

三种 操 作方 式 能耗 不 同 的 主要 原 因是 , 门调  阀 节方 式改变 了管 路特性 曲线 , 加 了额 外 的阻力 , 增 使  能耗 最大 。双泵 并联变 速调 节与 定变组 合操 作均 是  基于 离心泵 变速 调节 的机理 , 改变 了泵 的特性 曲线 ,  
而未使 管路特 性 曲线发 生 变 化 , 其 能量 消耗 均 小  故

于 阀门调节方 式 。但 就 后 两 种调 节方 式 而 言 , 泵  双 并联 变速调 节在 改变输 送量 时 , 泵转速 同时降低 , 双  

其功 率亦 同时减 小 ; 定变组 合操 作则 不然 , 而 其各 泵 
功率 随输送 量 的变 化关 系如 图 8所 示 , 变速 泵 的功 

图 6 定 速 泵 与变 速 泵组 合 特 性 分 析 
Fg.   Ch rceitcc r efrac bn t no   ie -rq e c   i 6 a a tr i  u v o    ̄n iai  fafx fe u n y s o d

p mp a d a v ra l—rq e c   u   u   n     ai be fe u n y p mp

24 不 同操作 方式 的能耗 比较  .
对于 单泵运 转 , 面 已经分析 说 明, 前 因关 小 出 口  

阀使管路 阻力 增加 , 额外 消耗 能量, 采用调节 离 心泵 
转 速 的方 法更 为节能 , 随着变 频调 节技术 的发 展, 且   对于 中小型离 心泵通 过改 变 电机 输入 电源 的频率 实  现 电机转 速 的调 节 已广泛 地应用 在各 种场合 。对 于  双泵组 合 操 作 , 文 对 阀 门调 节 、 泵 并 联 变速 调  本 双
Fg8 i.

图 8 定变 组合操作能耗特性分析   
&H  c mu t n o h   : b aino    x d fxt o mp i   f ec n i t   a f e - l o t x n o f i r n m ̄   p mp a d a v r b e f u n y p mp u   n     a i l—r e c   u   a q e

维普资讯 http://www.cqvip.com

第 3期 

王  宇等 :离心泵的流量调 节与节能控制 

·2 7 · 3  

率随输 送量 的减 小 而 明 显减 小 , 定 速 泵 的功 率 却  但 随输送 量 的减 小而 有 所增 加。 随着 输 送 量逐 渐 减  小, 两泵 的运 转效 率均 将下 降, 变速 泵流量 变化 明  且 显, 降幅较大 , 行效 率 将 会 很 低 ; 运 定速 泵则 随 输 送 
量的 减小 , 率逐 渐 增 加 , 输 送 量调 节 范 围较 大 , 功 若  

所节 省 的能耗 费 用 中。 因此 , 无论 对 于 单 泵或 是 双  泵 并联运 行方 式 , 用变 频调节 都是 经济 可行 的。 采  
参考 文献 : .    
[ ] 陈苹 ,李 合 ,许 洪 元 .离 心 泵 、 路 串 并联 及 其 优 化 和  1  管 节 能 研 究 [] 泵 技 术 ,2 0 ( ) 1 5 J ,水 04 3 :3 —3   [ ] 谈 明 高 ,袁 寿 其 ,刘 厚 林 .离 心 泵 性 能 预 测 的 研 究 现  2 状 与 展 望 [] 水 泵 技 术 ,2 0 ( ) 2 —2 . J. 053 : 3 5  

亦可 能超过 额 定功率 , 致使 电机过 热等 现象 产生 。  

3 结论   
离心 泵 流 量调 节 的实 质是 工 作 点 的调 节 , 可通  过 改变 离 心 泵 的 特性 曲线 或管 路 特性 曲线 得 以 实  现。 利用变 频技术 实现 的变速 调节 是一 种简便 快捷  的调 节方式 , 对于 单泵运 行 , 其节 能效果 优于 阀门调  节 ; 于双泵 并联运 行 , 对 双泵并 联变 速调 节与 定速 泵  变速泵组 合操 作 的 节 能效 果 都 较 阀 门 调 节 方 式 为  优, 且双 泵并 联运 行 节 能效 果 最 为 显 著 。随 着变 频 
技 术的逐 渐发 展及 能 源 问题 的 日益 严峻 , 变频 系统 

[ ] 黄禹忠,诸 林,何红 梅 .离心泵 的调节方 式与能耗 分  3
析 [] 工 设 备 与 管道 ,2 0 ,4 ( ) 2 —3 . J .化 03 06 : 9 1   [ ] 郭 俊 忠 ,常 连 玉 。高 胜 .注 水 系 统 运 行 方 案 优 化 研 究  4  [] 系 统 工 程 理 论 与 实 践 ,20 (2 : 2 J. 0 2 1 ) 17—1 0 3.   [ ] 陈 敏 恒 ,丛 德 滋 ,方 图 南 ,等 .化 工 原 理 [ .上 册 . 5 M]  
北 京 :化学 工 业 出版 社 ,19 . 99  

[ ] 赵国相,李岩成 ,贾 国奇,等 .离心泵 的变频 调速 与  6  节能 [] J .石油矿场 机械 , 0 5 4 5 :17—18  2 0 ,3 ( ) 0 0.

[ ] 叶长棠 ,阮奇,李玲 .离心泵组 合操作 方式 的简易 判  7 
据 [] J .化 工设 备与 管 道 , 0 5 2 4 : 8 0  2 0 ,4 ( ) 3 —4 .

的投资 费用可 随其 显 著 的节 能效 果 , 而快 速 回 收于 

Fl w  o t o   f a c n r f g lp m p a d is o c n r lo     e t i u a   u   n  t  e e g - a i   p r to   o t o   n r y s v ng o e a i n c n r l
W ANG    L0NG  n W e   HUANG  i YANG  u n   Yu Bi g n Ha  Z Ro g
( ol eo  h mi l n i eig e igUnv ri  f e c C l g  fC e c   g e r 。B in   ies y o  mi e aE n n j t Ch  ̄Te h oo y B io   0 0 9 C i ) c n l , e i 1 0 2 , h a  g j g n

Ab t a t s r c :Di e e t y   f c n r l n   h   l w n a c n r u a  u   n   h   s o it d e e g   o s mp in f rn   f wa s o   o t ol g t e f i o i    e t i g l mp a d t e a s ca e   n r y c n u t   f p o u d ra c n t n   lw, i cu ig o t t v l e c n r l sn l p mp c n r l o be p m p fe u n y c n e s n n e    o s a tf o n l d n   u l   av   o to , i g e u   o to ,d u l— u   r q e c   o v r i   e   o

c n r l n   o iaino ie —rq e c   u   n   aibefe u n y p m pc n r l h v   e n e p rme — o to  d ac mbn t  ff d fe u n y p mp a d v ra l—rq e c   u  o to, a eb e   x ei n   a o x
t l  n e t a e .Th  e u t h w h tf r   i ge p mp h  n r y c n u t n o   a ib e fe u n y c n r l al iv si td y g e r s l s o t a o   s l u ,t ee e g  o s mp i   f ra l r q e c   o to  s a n   o v —

i 6 % o  a f ul  av o t l e   ef w  erae   o 5 8   ht . m / ; o o b  u s s2   f h t   t t l cnr   nt  o id cesdf m  . m /   4 7   h fr u l p mp, t oo ev e o wh h l s r o d e  
t efr ri ny 4 % o h   te ,a di  1 o h t f  o ia ino ie —rq e c  u  n  a ibe  h  o me  o l  6 s ft el tr n   6 % f a    c mbn t  f x d fe u n yp mp a d v r l— a s t oa o f a

f q ec u  o t l e   ef w i d cesdf m 0 /  o7 / .I i teeoecn lddta s g r unyp mpcnr   nt   o   erae  o 1  ht   h ts hrfr o c e  t i   e o wh h l s r m3 m       u h un
fe u n y c n eso  e h o o y t  o v r  h  p e   f   u   i e   eb s   e f r n e a d t e lwe t n r y r q e c   o v r in tc n lg   c n e t es e d o   p mp g v st   e t r ma c   n  h   o t a h p o o s  e g   e c s ,i e p c ie o  h   u e   fp mp . o t r s e t   ft e n mb ro   u s  r v Ke   r s e ti g l u y wo d :c n rf a  mp lw  o to ;f e u n y c n e t g tc n l g , e e g —a i g u p ;f o c nr l rq e c  o v ri  e h oo y n r ysvn   o


相关文章:
泵流量控制方法(经典)
离心泵流量常用控制方法 方法一:出口阀开度调节 这种方法中泵与出口管路调节阀...但比调节阀节流节能 复 泵 改变装置特性曲线 改变曲柄转速 改变泵特性曲线 9...
离心泵的能耗分析与调节方式
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。...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...
离心泵节能设计
离心泵节能设计 【摘要】本文介绍了一种基于 PLC 和变频器的离心泵节能控制方法...二是大多 数的离心泵输送系统为适应生产过程的变化,要不断的进行流量的调节。...
离心泵常用调节方式
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...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。...
泵类负载的流量调节方法及原理
轴封水泵、 除盐水泵、 清水泵、 过滤器反洗泵、...1.2 转速控制借助改变泵的转速来调节流量,这是一...为了详细核算水泵变频改造后的节电效益和节水效益, ...
循环水泵变流量控制
09 级李豪) 【摘要】对于集中供热系统和分户计量供热系统,合理选择循环水泵型号并且 合理搭配, 同时采用正确合理的变流量控制方法,是实现供热系统节能的有效途 径。...
PLC冷却水泵节能循环控制系统
因此空调系统采用变水量控制可以节约大量泵输送能耗, 中央空调的 节能改造显得尤为重要。 水泵系统的流量与压差是靠阀门和旁通调节来完成,因此,不可 避免地存在较...
水泵节电原理
原理 采用交流变频技术控制水泵的运行, 是目前中央空调系统节能改造的有效途 经之一, 下图绘出了阀门控制调节和变频调速控制两种状态的水泵功率消耗——流量 关系...
调节水泵转速的节电原理
节电原理采用交流变频技术控制水泵的运行,是目前中央空调系统节能改造的有效途经之一,下图 绘出了阀门控制调节和变频调速控制两种状态的水泵功率消耗——流量关系曲线...
水泵变频控制节能改造方案
节能改造方案用 户:项目:水泵变频节能改造 一、 用一台变频器控制一台水泵运行 基本配置:变频器一台 控制原由:利用变频器控制电动机的快慢,调整出口的压力和流量...
更多相关标签: