屏蔽式循环泵高效运行研究

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随着社会发展,为应对能源危机,水泵节能运行的研究价值日益突出。由于大、中型水泵节能运行时节省成本的效果明显,所以研究较多。而小型水泵往往重视程度不够,但他们恰恰是各行业用泵中的主力军。尤其是小型屏蔽式热水循环泵,大量应用于供水增压系统、供热系统、生活热水系统、冷却和空调系统以及化工液体输送系统等,对其进行节能运行的研究意义重大。  本文针对某公司的LRP型屏蔽式热水循环泵(简称屏蔽式循环泵)进行了大量而深入的研究,主要研究工作内容及成果如下:  使用理论计算与数值模拟计算相结合的方法,在额定转速下进行屏蔽式循环泵的全流场数值计算,结合理论计算的Pm3得到机械效率曲线,并进一步得到泵效率等计算结果,与泵的真机实验数据对比分析,验证了本文研究方法的可靠性。同时,通过全流场与部分流场模拟结果的对比分析,得到本泵的水力效率和容积效率曲线,并且定量地分析了本泵具体的容积损失情况,得出影响容积效率的主要因素是口环泄漏容积损失,而循环流道容积损失影响却很小;  在屏蔽式循环泵工频同步转速以内进行全转速范围的全流场数值模拟计算,结合各转速下计算的机械效率曲线,绘制出全转速范围内的屏蔽式循环泵相关性能曲线。对比分析不同转速下屏蔽式循环泵的性能曲线,深入研究调速运行时泵的性能变化规律。确定了本泵的工作流量范围和变转速运行高效区,并进一步分析管路系统装置扬程中Δh和∑h部分对本泵调速范围的影响规律,并通过实验研究了本泵的装置特性曲线,总结出屏蔽式循环泵基于装置阻力系数k的调速范围。以2000r/min、1600r/min和1000r/min三种转速下的水泵外特性实验验证了屏蔽式循环泵调速节能运行的优越性以及本泵调速范围确定方法的正确性;  在用户用水管路系统装置特性变化规律的基础上,研究出一种使屏蔽式循环泵最大概率运行在工作范围高效区的管路装置特性设定方法。并在此基础上提出一种通过智能变频调速来实现屏蔽式循环泵高效运行的方法,同时研究出将这种高效运行方法实现时的转矩-转速控制曲线;  最后,研究了实现屏蔽式循环泵高效运行方法的配套自动变频调速控制系统,并使用Matlab/Simulink仿真初步验证了控制系统设计的正确性以及本文所提出的屏蔽式循环泵高效运行智能控制方法的可行性。  本文提出的屏蔽式循环泵高效运行智能控制方法,旨在使泵在供水系统中实现闲时自动降速维持在低功耗运转和供水时高效运行两种模式,切换过程平缓以减少振动和噪声,而且变速时水泵基本运行在各转速下最高效率附近,泵系统整体效率高。特别适合于供水情况复杂、频繁启停用水的实际工程应用中。
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