離心泵變頻調(diào)速及節(jié)能技術探討

李庭福　 馬華明/ .寧夏固海揚水管理處龍灣泵站 .寧夏水利電力工程學校

離心泵變頻調(diào)速及節(jié)能技術探討

李庭福1馬華明2/1 .寧夏固海揚水管理處龍灣泵站 2.寧夏水利電力工程學校

對于離心泵的選型依據(jù)就是根據(jù)在生產(chǎn)的過程中可能出現(xiàn)的最大的負荷，比如說最大的流量和揚程來選擇合適的離心泵的。但是在實際的運行過程中，我們有時候是需要對離心泵進行相應的調(diào)整的，因為當生產(chǎn)情況發(fā)生改變了，所傳輸?shù)牧髁烤筒荒苓_到原本的設計要求了。本篇文章筆者將主要就離心泵的變頻調(diào)速和節(jié)能技術進行詳細的探討。

離心泵；變頻調(diào)速；節(jié)能技術

在離心泵的實際運行的過程中，往往會由于實際工況的改變而不能夠做到滿負荷的運行，所以就會造成系統(tǒng)效率低、電能消耗很大的現(xiàn)象［1］。當然在近幾年，煉油廠在離心泵的節(jié)能方面也做了不少的工作，比如說合理的選型和配套等。但是離心泵由于定轉速電機傳動。用閥門調(diào)節(jié)造成的浪費現(xiàn)象并沒有得到有效的解決，而如果想要切實的實現(xiàn)節(jié)能技術，就必須要對離心泵實行變頻調(diào)速。

一、離心泵的相關概述

離心泵是一種通用流體機械，它被廣泛的應用于化工工業(yè)系統(tǒng)之中， 它具有的優(yōu)點也是十分的多，比如說：它的性能適應范圍很廣（當然也包括流量、壓頭及對輸送介質(zhì)性質(zhì)的適應性）、結構構成簡單、體積比較小、操作難度小、所需要的費用也很低等。通常情況下，我們所選擇的離心泵的流量、壓頭可能會和管路中要求的不一致，或著則是由于生產(chǎn)任務、工藝的要求發(fā)生了一定的變化，不管是怎樣的情況，只要是出現(xiàn)了不適合的現(xiàn)象，都要求對泵進行流量調(diào)節(jié)。而所謂的這些流量調(diào)節(jié)的實質(zhì)其實就是改變離心泵的工作點。

離心泵的工作點是由泵的特性曲線和管路系統(tǒng)特性曲線一起來決定的，因此，改變?nèi)魏我粋€的特性曲線都可以達到流量調(diào)節(jié)的目的。

二、 離心泵的變頻調(diào)速及節(jié)能效果

對于離心泵出現(xiàn)的高耗能的問題，我們最常用的方法就是通過調(diào)節(jié)泵出口閥門的開啟度來進行調(diào)節(jié)的，然后再通過出口節(jié)流來控制相應的流量，但是我們會遇到這樣的問題，那就是當泵的效率下降的比較快的情況下，就很難讓泵再恢復到以前的那種狀態(tài)了，而且也不能夠在情況很復雜的地區(qū)使用［2］。所以如果是面對這樣的問題的話，最簡單可行的方法，就是對泵速進行相應的調(diào)節(jié)，改變泵的轉動速度。這樣不僅可以代替閥門的作用，而且也可以減少管路的一些損耗。

對于離心泵的調(diào)速方法有很多種，主要包含了：變極調(diào)頻、變速調(diào)頻、串級調(diào)頻、無換向器等等。在這么多種的調(diào)速方法中，其中變頻調(diào)速被用到的是最廣泛的，不管是在老機器還是新機器中，都會被大量的使用到的。

（一） 變頻調(diào)速的相關原理

我們所說的變頻調(diào)速實際上就是改變電動機的轉速的。它主要是通過變頻對三相交流電的控制來得以具體的實現(xiàn)的，我們可以參考下面的公式來進行理解：

在上面的這個公式里面，n代表的是電機轉速；f代表的是電源的頻率，Hz；s則是轉差率；p是電機極對數(shù)。我們從這個式子里面可以看得出來，轉速n和頻率f它們之間的關系是呈現(xiàn)正比例的函數(shù)關系，借助于這個公式，我們肯定就能夠發(fā)現(xiàn)，通過改變轉速，就是可以改變離心泵的揚程還有它的流量的。

對于泵的調(diào)頻節(jié)能原理，我們可以參考下圖，因為它的變頻調(diào)速是可以通過調(diào)整揚程和流量而得以實現(xiàn)的。如圖一：

圖一　離心泵變頻調(diào)速揚程H與流量Q的變化關系曲線

（H-Q）1它表示的是泵在調(diào)速時的流量和揚程的變化關系；（H-Q）e則表示的是泵在而定的轉速下?lián)P程和流量的變化關系；Hs代表的是泵的靜止揚程；R1則是泵出口閥完全開放的時候的管道的阻力曲線；He和Qe代表的是泵的額定揚程和流量；R2是泵出口閥節(jié)流控制時候的管道阻力曲線；Hb和He、Q1為調(diào)節(jié)后的揚程和流量。當流量通過泵出口閥來進行調(diào)節(jié)的時候，流量從是Qe變化到了到Q1，而管阻則是由R1變化成了R2，揚程的變化是從He變?yōu)镠b。

面積OHbBQ1可表示Pb，如果泵的全部出口閥都打開，那么就會改變泵的轉速，通過對轉速的改變進而再去調(diào)節(jié)流量，則（H-Q）e曲線會平行下移到（H-Q）1，管道的阻力曲線R1和這條曲線會相交在C點，面積OHCCQ1就表示了的泵的軸功率Pc。我們很直觀的看到了流量是由Qe調(diào)節(jié)到了Q1，當然因為不同的調(diào)節(jié)方式，完全會出現(xiàn)不一樣的結果的。當Pc＜Pb，我們就依據(jù)離心泵的相似性原則，即：Q2/Q1=N2/N1，H2/H1=（N2/N1）2，P2/P1=（N2/N1）3.得出這樣的結論，那就是我們通過變頻調(diào)速的運行來調(diào)節(jié)流量，那么節(jié)能效果一定是十分的顯著的。

（二）離心泵變頻調(diào)速技術的應用

我們所了解的變頻調(diào)速，其實對于它的變頻調(diào)速的范圍是比較寬泛的。當我們在實施變頻調(diào)速的時候，當轉速控制在70％以上的時候，系統(tǒng)的效率變化看起來變化的比較小；但是轉速低于額定轉速的40％-50％的時候，系統(tǒng)的效率往往變化，也就是下降的會很明顯，所以這個時候其實它的節(jié)能效果也并不好。我們可以通過公式的應用來計算出電動機的實際功率：具體公式表示如下：

a） 當轉速下降20％甚至是小于20％（f＞=40Hz）時，

b） 當轉速下降大于20％的時候，泵效將會發(fā)生變化，這個時候，我們是可以采用回歸方程的

在第三個式子里面，PN代表額定的功率；P指的是實際的功率，而F代表電源的實際頻率。

（三）離心泵變頻調(diào)速的實際應用及節(jié)能效果

在很多的煉油公司，離心泵是被經(jīng)常使用到的，就拿用到這些設備的一個公司來作為例子。這個公司現(xiàn)在擁有泵用變頻調(diào)速電動機的數(shù)量是6臺，而且?guī)缀醵际窃谏蟼€世紀九十年代購入的，所以到目前也大概都超過了十年。下面的表格就是這六臺離心泵變頻調(diào)速發(fā)動機前后使用情況的相關對比：

從這個表格中我們很清楚的就能夠發(fā)現(xiàn)，在使用了變頻調(diào)速之后的電動機，它的電流下降了40％-70％，相應的功率也減少了類似的比例。這六臺變頻調(diào)速電動機的額定功率是718kw，按節(jié)能50％來計算的話，年節(jié)電也可以達到3020MW/h。所以我們通過離心泵的變頻調(diào)速，看到的也是實實在在的節(jié)能效果，而且還可以獲取很多的效益：

首先，利用這種技術可以有效的減少耗能?；趯@樣的變頻調(diào)速技術的應用，在廠區(qū)的電耗量也有所降低，而且還一度比全國的平均水平還要低，這肯定就是泵的變頻調(diào)速技術的應用帶來的好處了。

其次，機泵檢修的時間周期慢慢的延長了，節(jié)約了檢修的時間，降低了檢修的費用，這些都會使得及其的故障發(fā)生率明顯的降低，因此也提高了裝置的運行平穩(wěn)率，也在一定的程度上延長了電器的使用壽命。

再次，延長了調(diào)節(jié)閥和管路的使用壽命。當我們對離心泵進行變頻調(diào)速之后，調(diào)節(jié)閥的壓力就會降低很多，管路系統(tǒng)壓力也相應的會有所降低，這樣的話，就會使得調(diào)節(jié)閥和管路的使用壽命得到延長的。

最后，裝置的噪聲有效的降低。在使用了變頻調(diào)節(jié)的電動機之后，它所產(chǎn)生的聲音會比之前的要小很多，因此帶來的噪聲也大大的降低了。

表一：6臺泵改用變頻調(diào)速電動機前后情況

總結

在離心泵的使用過程中，會因為各種各樣突發(fā)的情況，而不能使它滿負荷的運轉，因此就造成了離心泵不能夠得到高效的使用。而在一系列的實踐過程中證明了變頻調(diào)速技術是可以提高離心泵的使用效率，并且還會產(chǎn)生節(jié)能的效果。我們在文章中通過大量的數(shù)據(jù)和示例論證，結果證明這是可行的，所以在以后的實際操作中，我們也可以繼續(xù)通過變頻調(diào)速來實現(xiàn)離心泵的高效率運轉。

［1］祁彥偉.淺談離心泵變頻調(diào)速節(jié)能［J］.節(jié)能技術，2005，05：95-97.

［2］馮浩.變頻調(diào)速技術在離心泵節(jié)能中的應用［J］.石油化工設計，2009，03：45-47+21.