暖通水泵调节控制流量的方法

知识城邦 wuhanyi 3周前 (08-15) 29次浏览 已收录 0个评论

暖通水泵调节控制流量的方法

 

离心泵广泛应用于水利、化工等行业,其工作点的选择和能耗分析越来越受到重视。所谓工作点,是指水泵装置在某一时刻的实际出水量、扬程、轴功率、效率和真空吸力高度,表示水泵的工作能力。通常离心泵的流量和压头可能与管路系统不一致,或者由于生产任务和工艺要求的变化需要调整泵的流量,其实质是改变离心泵的工作点。除了在工程设计阶段正确选择离心泵外,离心泵在实际使用中工作点的选择也会直接影响用户的能耗和成本。因此,如何合理地改变离心泵的工作点就显得尤为重要。

离心泵的工作原理是将电机高速旋转的机械能转化为被提升液体的动能和势能,这是一个能量传递和转换的过程。根据这一特点,离心泵的工作点是建立在水泵和管路系统能量供需平衡的基础上的,只要其中一个发生变化,其工作点就会发生偏移。工况的变化是由两个方面引起的:一是管路系统特性曲线的变化,如阀门节流;2.水泵本身特性曲线的改变,如变频调速、切割叶轮、水泵串联或并联。

 

对以下方式进行了分析和比较:

 

 

 

一个

阀门节流

 

 

改变离心泵流量最简单的方法是调节泵出口阀的开度,同时保持泵速不变(一般为额定转速)。其实质是改变管道特性曲线的位置来改变泵的工作点。当小阀关闭时,管道局部阻力增大,泵的工作点向左移动,相应的流量减小。当阀门完全关闭时,相当于阻力无限大,流量为零。此时,管道的特性曲线与纵坐标重合。当阀门关小控制流量时,泵本身的供水能力不变,扬程特性不变,管道阻力特性随阀门开度而变化。这种方法操作简单,流量连续,可以在某一最大流量和零流量之间任意调节,不需要额外投资,适用范围广。但是节流调节是消耗离心泵多余的能量来维持一定的供给量,离心泵的效率也会降低,从经济上来说并不合理。

 

 

 

2

频率控制

 

 

工况偏离高效区是水泵调速的基本条件。当泵的转速变化时,阀门的开度保持不变(通常是最大开度),管道系统的特性保持不变,而供水能力和扬程特性则相应变化。

当所需流量小于额定流量时,变频调速的扬程小于阀门节流的扬程,因此变频调速所需的供水功率也小于阀门节流的供水功率。显然,与阀门节流相比,变频调速节能效果突出,离心泵具有更高的工作效率。此外,变频调速不仅有助于降低离心泵汽蚀的可能性,而且通过预设升/降速时间,延长了启动/停止过程,大大降低了动态扭矩,从而在很大程度上消除了破坏性的水锤效应,大大延长了泵和管道系统的使用寿命。

其实变频调速也有局限性。除了投资大,维护费用高,泵速过大时效率会下降,这就超出了泵比例定律的范围,不可能无限制的调速。

 

 

 

 

切割叶轮

 

 

当转速一定时,泵的压头和流量都与叶轮直径有关。对于同类型的泵,可以用切割的方法来改变泵的特性曲线。

切割法则是基于大量的感性测试数据。它认为,如果将叶轮的切割量控制在一定的限度内(这个切割限度与水泵的比转速有关),切割前后水泵对应的效率可视为不变。切割叶轮是改变水泵性能的一种简单易行的方法,称为变径调节。在一定程度上解决了水泵类型和规格的局限性与供水对象的多样性之间的矛盾,扩大了水泵的应用范围。当然,切割叶轮是一个不可逆的过程,只有经过精确的计算和经济上的合理性后才能实施。

 

 

 

 

水泵的串联和并联

 

 

泵的串联意味着一个泵的出口将流体输送到另一个泵的入口。以最简单的两台型号性能相同的离心泵串联为例:如图3所示,串联性能曲线相当于相同流量下单泵性能曲线的扬程叠加。串联工作点A的流量和扬程都比单泵工作点B(微信官方账号:泵管家)大,但不是单泵的两倍。这是因为泵串联后扬程的增加大于管道阻力的增加,导致流量因扬程过剩而增加;另一方面是流速。当泵串联运行时,需要注意后一个泵是否能够承受升压。启动前,应关闭每台泵的出口阀门,然后依次打开泵和阀门供水。

 

泵的并联是指两台或多台泵向同一压力管道输送流体,目的是在压头相同的情况下提高流量。仍以最简单的两台型号和性能相同的离心泵并联为例,并联性能曲线相当于单泵性能曲线在等扬程条件下的流量之和。并联工作点A的流量和扬程都比单泵工作点B大,但考虑到管道阻力因素,都达不到单泵的两倍。

 

如果纯粹是为了增加流量,是采用并联还是串联,要看管道特性曲线的平坦程度。管路特性曲线越平坦,并联后的流量越接近单泵运行的两倍,因而流量大于串联,更有利于运行。

结论

虽然阀门节流会造成能量的损失和浪费,但在一些简单的场合,它仍然是一种快速简便的流量调节方法。变频调速因其节能效果好、自动化程度高,越来越受到用户的青睐。一般清水泵多采用切割叶轮,但由于泵结构的改变,通用性较差。串并联泵只适用于单个泵不能满足输送任务的情况,串并联泵太多不经济。在实际应用中,要考虑多方面的因素,在各种流量调节方法中综合出最佳方案,以保证离心泵的高效运行。

 

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