论文部分内容阅读
摘要：离心泵最根本的控制对象是流量，为了节约能源，提高水泵及泵站的运行效率。文章结合实例，通过调速驱动方法可以有效地降低离心泵的能耗，达到了降低流量和运行能耗的节能目的，供技术人员参考。
关键词：离心泵；流量；节能改造；变频器
能源是制约经济社会发展的关键因素之一，节约能源已经成为当下企业发展建设中的重中之重。在生产中，离心泵，是依靠叶轮旋转时产生的离心力来输送液体的泵，利用高速旋转的叶轮叶片带动水转动，将水甩出，从而达到输送的目的，在石油、化工、市政、液体输送等各行业中有着非常广泛的应用，同时也是主要的能耗设备之一。目前，变频调速技术已经成为现代电力传动技术的一个主要发展方向。卓越的调速性能、显著的节电效果，改善现有设备的运行工况，提高系统的安全可靠性和设备利用率，延长设备使用寿命等优点随着应用领域的不断扩大而得到充分的体现。
1 离心泵简介
离心式水泵（Centrifugal pump）也被称为“离心式抽水机”，简称“离心泵”，是由泵壳、叶轮、泵轴、泵架等组成的一种利用水的离心运动原理来实现抽水的设备，具体结构如图1所示。
2 变频调速技术在水泵控制系统中的应用
2.1 交流变频调速原理
三相异步电动机可用下式表示：
由上式可以得出，三相异步电动机的调速方法有3 种，分别是：变极调速、变转差率调速和变频调速。但是前两种方法有许多缺点，若变极调速，则调速范围较小，不能实现无级调速；若变转差率调速，低速时转差率大，转差损耗也大，则效率低；若用变频调速，从高速到低速均可保持有限的转差率，因而具有高效率、宽范围和高精度的调速性能。所以，我们认为交流变频调速是三相异步电动机调速的一种理想方式。交流异步电动机变频调速可以分为两大类：交—直—交变频调速与交—交变频调速。我们主要介绍应用比较广泛的交—直—交变频调速原理。交—直—交变频器的主回路由整流器ZS、中间滤波环节以及逆变器ZN 三部分组成。如图2 所示。
整流器为晶闸管三相桥式整流电路，它的作用是将交流电变成可调的直流电源作为逆变器的供电电源。中间滤波环节为LC 滤波，它的作用是把整流出来的直流电滤除交流成分，变成平滑的直流电源。逆变器也是晶闸管三相桥式电路，但它的作用与整流器相反，是将直流电变换为可调的交流电，并用来供给三相异步电动机进行调速。
2.2 节能原理
如图3 所示，水泵的正常工作點A，当水量需要从Q1 到Q2 时，采用阀门调节，管网特性曲线由R1（阀门全开）变为R2（阀门关小），其工作点调至B 点，其功率为OQ2BHB 所围成的面积，其功率变化很小，但其效率却随之降低。当采用变频调速时，可按需要改变电动机的转速 ，图2 中从n1（额定转速）降为n2，其工作点调至C 点，其功率为OQ2CHC 所围成的面积，同时其效率曲线也随之平移，但仍然工作在高效區。图3 中HCCBHB 所围成的面积则为变频调速实际节约的能耗。
变频技术主要从以下几方面进行节能：1）调速节能，通过流体力学的基本定律可知，轴功率正比于速度，转轴下降，轴功率变小；2）软启动，一般三相异步电动机的启动电流为额定电流的6～7 倍，变频调速后启动电流不超过电动机的额定电流；3）功率因数较高，一般在0.95 以上，减轻了变压器的负担；4）节省设计冗余。
3 工程实例分析
以上海电机厂一台型号为RDL800-790水泵为例，额定流量1.7m3/s，扬程12.5m ；配备YKK560-12 型电动机，额定功率280kW。水泵基本参数如表1所示，电动机基本参数如表所示。
根据运行要求，水泵连续24 小时运行，其中每天11 小时运行在90% 负荷，电机功耗按69%计算），13 小时运行在50% 负荷，电机功耗按25%计算；全年运行时间为180 天。
则每年的节电量为：W1=280×11×（1-69%）×180= 171864kw·h
W2=280×13×（1-25%）×180= 491400kw·h
W=W1+W2=171864 +491400 = 663264kw·h
每年可节约用电量663264kw·h（度）电。
4 总结
综上所述，我国现行使用的离心泵还存在效率低、能耗大等问题，改造测试数据显示：采用调速驱动方法可以有效降低设备运行的能耗，提高效益。但离心泵的节能改造技术多种多样，还可以从设计、选型、制造、安装、运行、操作和维护等多方面综合考虑，权衡利弊，针对泵在不同阶段，采取不同的节能改造方法、途径及措施方案，保持离心泵的高效运行。
参考文献：
[1]马向，马伯泉.离心泵节能改造[J].中国化工贸易， 2014（23）.
[2]王鹏.离心泵的应用和节能技术改造[J].中小企业管理与科技旬刊， 2015（15）：209-210.
[3] 徐旺盛，管洁，陈洪岩.离心泵变频控制对流量控制性能的影响分析[J]. 中国高新技术企业. 2015（05）
关键词：离心泵；流量；节能改造；变频器
能源是制约经济社会发展的关键因素之一，节约能源已经成为当下企业发展建设中的重中之重。在生产中，离心泵，是依靠叶轮旋转时产生的离心力来输送液体的泵，利用高速旋转的叶轮叶片带动水转动，将水甩出，从而达到输送的目的，在石油、化工、市政、液体输送等各行业中有着非常广泛的应用，同时也是主要的能耗设备之一。目前，变频调速技术已经成为现代电力传动技术的一个主要发展方向。卓越的调速性能、显著的节电效果，改善现有设备的运行工况，提高系统的安全可靠性和设备利用率，延长设备使用寿命等优点随着应用领域的不断扩大而得到充分的体现。
1 离心泵简介
离心式水泵（Centrifugal pump）也被称为“离心式抽水机”，简称“离心泵”，是由泵壳、叶轮、泵轴、泵架等组成的一种利用水的离心运动原理来实现抽水的设备，具体结构如图1所示。
2 变频调速技术在水泵控制系统中的应用
2.1 交流变频调速原理
三相异步电动机可用下式表示：
由上式可以得出，三相异步电动机的调速方法有3 种，分别是：变极调速、变转差率调速和变频调速。但是前两种方法有许多缺点，若变极调速，则调速范围较小，不能实现无级调速；若变转差率调速，低速时转差率大，转差损耗也大，则效率低；若用变频调速，从高速到低速均可保持有限的转差率，因而具有高效率、宽范围和高精度的调速性能。所以，我们认为交流变频调速是三相异步电动机调速的一种理想方式。交流异步电动机变频调速可以分为两大类：交—直—交变频调速与交—交变频调速。我们主要介绍应用比较广泛的交—直—交变频调速原理。交—直—交变频器的主回路由整流器ZS、中间滤波环节以及逆变器ZN 三部分组成。如图2 所示。
整流器为晶闸管三相桥式整流电路，它的作用是将交流电变成可调的直流电源作为逆变器的供电电源。中间滤波环节为LC 滤波，它的作用是把整流出来的直流电滤除交流成分，变成平滑的直流电源。逆变器也是晶闸管三相桥式电路，但它的作用与整流器相反，是将直流电变换为可调的交流电，并用来供给三相异步电动机进行调速。
2.2 节能原理
如图3 所示，水泵的正常工作點A，当水量需要从Q1 到Q2 时，采用阀门调节，管网特性曲线由R1（阀门全开）变为R2（阀门关小），其工作点调至B 点，其功率为OQ2BHB 所围成的面积，其功率变化很小，但其效率却随之降低。当采用变频调速时，可按需要改变电动机的转速 ，图2 中从n1（额定转速）降为n2，其工作点调至C 点，其功率为OQ2CHC 所围成的面积，同时其效率曲线也随之平移，但仍然工作在高效區。图3 中HCCBHB 所围成的面积则为变频调速实际节约的能耗。
变频技术主要从以下几方面进行节能：1）调速节能，通过流体力学的基本定律可知，轴功率正比于速度，转轴下降，轴功率变小；2）软启动，一般三相异步电动机的启动电流为额定电流的6～7 倍，变频调速后启动电流不超过电动机的额定电流；3）功率因数较高，一般在0.95 以上，减轻了变压器的负担；4）节省设计冗余。
3 工程实例分析
以上海电机厂一台型号为RDL800-790水泵为例，额定流量1.7m3/s，扬程12.5m ；配备YKK560-12 型电动机，额定功率280kW。水泵基本参数如表1所示，电动机基本参数如表所示。
根据运行要求，水泵连续24 小时运行，其中每天11 小时运行在90% 负荷，电机功耗按69%计算），13 小时运行在50% 负荷，电机功耗按25%计算；全年运行时间为180 天。
则每年的节电量为：W1=280×11×（1-69%）×180= 171864kw·h
W2=280×13×（1-25%）×180= 491400kw·h
W=W1+W2=171864 +491400 = 663264kw·h
每年可节约用电量663264kw·h（度）电。
4 总结
综上所述，我国现行使用的离心泵还存在效率低、能耗大等问题，改造测试数据显示：采用调速驱动方法可以有效降低设备运行的能耗，提高效益。但离心泵的节能改造技术多种多样，还可以从设计、选型、制造、安装、运行、操作和维护等多方面综合考虑，权衡利弊，针对泵在不同阶段，采取不同的节能改造方法、途径及措施方案，保持离心泵的高效运行。
参考文献：
[1]马向，马伯泉.离心泵节能改造[J].中国化工贸易， 2014（23）.
[2]王鹏.离心泵的应用和节能技术改造[J].中小企业管理与科技旬刊， 2015（15）：209-210.
[3] 徐旺盛，管洁，陈洪岩.离心泵变频控制对流量控制性能的影响分析[J]. 中国高新技术企业. 2015（05）