離心泵變頻調速及節(jié)能技術探討

陰德智

摘 要：離心泵作為工業(yè)中心流體運送設備占有著耗能的首要有些，現(xiàn)已成為節(jié)能作業(yè)首要需處置的疑問。本文主要針對離心泵變頻調速工作原理進行分析，并提出離心泵的幾種節(jié)能途徑。

關鍵詞：離心泵；變頻調速；節(jié)能技術

中圖分類號：TH311 文獻標識碼：A 文章編號：1004-7344（2018）32-0264-01

引 言

節(jié)能減排現(xiàn)已成中國經濟開展規(guī)劃大綱的首要內容特別對電力、鋼鐵、有色、石油化工、水處置等工業(yè)范疇高耗能公司提出了愈加嚴厲的減排方針。

1 離心泵節(jié)能的現(xiàn)狀

1.1 節(jié)能設計不夠科學

目前我國離心泵的主要設計原理仍然是利用經驗公式進行模型換算或者是速度系數(shù)這兩種方式。以上兩種設計都不能有效地進行節(jié)能，使得離心泵不能在其效率方面有很大提升。此外，很多廠商僅僅關注于面前的利益，并不愿意加大對節(jié)能設計方面的投入，使得離心泵節(jié)能方面一直無法進步。同時，國內曾出現(xiàn)過“全揚程”這種避免閥門全開而導致的超功率問題發(fā)生的方法，但該方式實際上使得離心泵在很長時間內工作十分低效，從而導致能源過多地浪費。

1.2 節(jié)能的理念相對落后

與離心泵有關的節(jié)能理念很多都是提升其運行的效率，這種理念其實較為落后。實際上對離心泵進行節(jié)能并不單單要提升其效率，還要包括其可靠性、對環(huán)境的適應程度、使用的壽命等等進行綜合地改善。例如，我們從離心泵對環(huán)境適應的角度來說，該特點指的是離心泵在不同運行環(huán)境下，其密封、水力性能和耐磨等性能會有著不一樣的要求。因此節(jié)能改造必須根據(jù)其對環(huán)境適應程度進行設計，從而提升其節(jié)能的效益。離心泵節(jié)能理念必須對其整體進行考慮，不能僅關注一個方面的指標。

1.3 離心泵的使用不合理

隨著離心泵使用的時間變長，其各項性能必然會下降。若在使用時不能定期對其進行維護、保養(yǎng)，對其存在的故障不及時地進行檢修，很容易使其運行處于“亞健康”狀態(tài)，導致其運行效率快速下降，造成能源消耗的增加。此外，若布置該系統(tǒng)時不進行全面合理地設計，例如布置的管道距離太長，各種彎道的接頭較多，會使能源的損失更為嚴重，無法滿足離心泵工作的要求，為其運行埋下各種隱患。

2 離心泵變頻調速

變頻調速具有調速效率和功率因數(shù)較高，調速范圍相對較寬泛，調速的精度相對較高等優(yōu)點。調速調節(jié)是指不改變管網曲線而通過改變離心泵轉速實現(xiàn)性能曲線改變來調節(jié)流量，實現(xiàn)節(jié)能目的則由風機和離心泵自身特點決定。根據(jù)比例定律，在相似運行條件下，有：

其中：Q為流量、H為揚程、P為軸功率、n為轉速。

根據(jù)（1）式，可以得到：離心泵的流量、揚程和軸功率，分別與其轉速、轉速平方、轉速立方成正比，因此，轉速降低、流量一般降低，但是功率則大幅度降低。

離心泵轉速由n1轉為n2（n2=1/2n1），則其性能曲線轉為（H-Q）*n2、流量為Q2（Q2=1/2Q1）、壓頭為H2、效率為ηc。此時，理論耗能僅僅為額定功率的1/8，節(jié)能達到50%。同時，調速調節(jié)效率ηc≈ηa，此時，風機離心泵仍可實現(xiàn)在高效區(qū)工作，這是另一個節(jié)能來源。

離心泵變頻調速通常有變頻恒壓變流量和變頻變壓變流量供水這兩種方式，前者應用相對來說比較更廣泛一些，而后者的技術要求相對來說更為合理、難度更大一些，但其代表著離心泵變頻調速節(jié)能技術的主要方向。在實際改造中，需要綜合考慮用戶經濟條件、節(jié)能指標和設備運行要求選擇改造方案，比如液力禍合器調速屬于低效調速方式，投資少、見效快、資金回收周期短等，對于老設備來說更具有明顯節(jié)能效益。

3 離心泵節(jié)能技術

3.1 對節(jié)能進行優(yōu)化設計

對離心泵進行設計時，要摒棄傳統(tǒng)設計理念，使用諸如水力模型等先進、科學的設計方法。此外，要對各項設計方案進行可靠性分析試驗、環(huán)境適應程度試驗等等。例如當離心泵被應用在潮濕環(huán)境中，那么要對其進行耐鹽霧、霉菌等的試驗，從而保證其使用的效率、壽命，從而降低運行時的資源耗費。此外，對離心泵進行的節(jié)能改造要進行技術的創(chuàng)新。例如，可以運用系統(tǒng)優(yōu)化的節(jié)能技術（PSO）。該技術可以將流體流動時造成的能量損失進行最小值的精確計算。PSO技術可以直接依照循環(huán)水這一系統(tǒng)在線對資料進行檢測，然后利用計算機來模擬仿真實驗，從而推導得出管路的阻力曲線，計算得到使能量損失達到最小的節(jié)點。

同時，離心泵應用于不同的環(huán)境，要采用不同種材料。近幾年材料學與工藝都得到了極大發(fā)展，很多新的材料、工藝都應用在離心泵中，從而有效地提升了其使用壽命、運行效率，加強了其適應環(huán)境的能力。此外，也極大地改善了泵的流動性、耐腐蝕、耐磨等特性，其涂覆技術、對材料表面進行處理的技術等都得到了發(fā)展。

3.2 對離心泵進行合理地選型

選型必須恰當，要留有一定的余量，才能滿足用戶實際需求。而若余量過大，會使得離心泵的效率下降。因此石油企業(yè)可以與制造商合作，針對本企業(yè)特點進行離心泵的定制，充分地參與到其設計、制作的全過程。其節(jié)能的設計一般要滿足以下方面：①必須滿足工作中最大的流量和楊程。②離心泵正常運轉時，其工況點必須落入設計高效的區(qū)間內。③要選取高轉速、穩(wěn)定性強的離心泵。要盡量地避免選擇那些性能曲線有“駝峰”的離心泵。此外，石油企業(yè)在選型時應盡量選擇那些體積小，質量較輕并且結構簡單泵。

3.3 對管路進行合理地布置

布置管道時要盡量地將彎管數(shù)量降到最低，在必須要轉彎的地方，其彎曲的半徑應在管道直徑4倍左右，其轉角也應超過90°。同時，要將管道長度盡量地降低，并且要減少管道應用附件、組件等零部件的數(shù)量，從而降低各項管路的損失。

使用離心泵時，一定要定期對該系統(tǒng)進行徹底的檢測與養(yǎng)護，從而保證離心泵表面光滑并且密封性保持在較高水平，從而提升泵的壽命，達到節(jié)約成本的目的。

4 結 語

離心泵是流體輸送的主要裝置，在聯(lián)合站中應用十分廣泛。但其運轉確實會消耗過多的能源。企業(yè)要對離心泵存在的節(jié)能問題進行分析，應用更先進的節(jié)能理念、設計對離心泵進行改造，從而實現(xiàn)降低能耗的目的。

參考文獻

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收稿日期：2018-9-23