離心泵變頻調(diào)速及節(jié)能技術(shù)探討

李庭福 馬華明

【摘 要】對(duì)于離心泵的選型依據(jù)就是根據(jù)在生產(chǎn)的過(guò)程中可能出現(xiàn)的最大的負(fù)荷，比如說(shuō)最大的流量和揚(yáng)程來(lái)選擇合適的離心泵的。但是在實(shí)際的運(yùn)行過(guò)程中，我們有時(shí)候是需要對(duì)離心泵進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整的，因?yàn)楫?dāng)生產(chǎn)情況發(fā)生改變了，所傳輸?shù)牧髁烤筒荒苓_(dá)到原本的設(shè)計(jì)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(shù)進(jìn)行詳細(xì)的探討。

【關(guān)鍵詞】離心泵；變頻調(diào)速；節(jié)能技術(shù)

在離心泵的實(shí)際運(yùn)行的過(guò)程中，往往會(huì)由于實(shí)際工況的改變而不能夠做到滿(mǎn)負(fù)荷的運(yùn)行，所以就會(huì)造成系統(tǒng)效率低、電能消耗很大的現(xiàn)象[1]。當(dāng)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(shuō)合理的選型和配套等。但是離心泵由于定轉(zhuǎn)速電機(jī)傳動(dòng)。用閥門(mén)調(diào)節(jié)造成的浪費(fèi)現(xiàn)象并沒(méi)有得到有效的解決，而如果想要切實(shí)的實(shí)現(xiàn)節(jié)能技術(shù)，就必須要對(duì)離心泵實(shí)行變頻調(diào)速。

一、離心泵的相關(guān)概述

離心泵是一種通用流體機(jī)械，它被廣泛的應(yīng)用于化工工業(yè)系統(tǒng)之中， 它具有的優(yōu)點(diǎn)也是十分的多，比如說(shuō)：它的性能適應(yīng)范圍很廣（當(dāng)然也包括流量、壓頭及對(duì)輸送介質(zhì)性質(zhì)的適應(yīng)性）、結(jié)構(gòu)構(gòu)成簡(jiǎn)單、體積比較小、操作難度小、所需要的費(fèi)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(huì)和管路中要求的不一致，或著則是由于生產(chǎn)任務(wù)、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(duì)泵進(jìn)行流量調(diào)節(jié)。而所謂的這些流量調(diào)節(jié)的實(shí)質(zhì)其實(shí)就是改變離心泵的工作點(diǎn)。

離心泵的工作點(diǎn)是由泵的特性曲線和管路系統(tǒng)特性曲線一起來(lái)決定的，因此，改變?nèi)魏我粋€(gè)的特性曲線都可以達(dá)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(duì)于離心泵出現(xiàn)的高耗能的問(wèn)題，我們最常用的方法就是通過(guò)調(diào)節(jié)泵出口閥門(mén)的開(kāi)啟度來(lái)進(jìn)行調(diào)節(jié)的，然后再通過(guò)出口節(jié)流來(lái)控制相應(yīng)的流量，但是我們會(huì)遇到這樣的問(wèn)題，那就是當(dāng)泵的效率下降的比較快的情況下，就很難讓泵再恢復(fù)到以前的那種狀態(tài)了，而且也不能夠在情況很復(fù)雜的地區(qū)使用[2]。所以如果是面對(duì)這樣的問(wèn)題的話，最簡(jiǎn)單可行的方法，就是對(duì)泵速進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)節(jié)，改變泵的轉(zhuǎn)動(dòng)速度。這樣不僅可以代替閥門(mén)的作用，而且也可以減少管路的一些損耗。

對(duì)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(jí)調(diào)頻、無(wú)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(jī)器還是新機(jī)器中，都會(huì)被大量的使用到的。

（一） 變頻調(diào)速的相關(guān)原理

我們所說(shuō)的變頻調(diào)速實(shí)際上就是改變電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速的。它主要是通過(guò)變頻對(duì)三相交流電的控制來(lái)得以具體的實(shí)現(xiàn)的，我們可以參考下面的公式來(lái)進(jìn)行理解：

n=60f（1-s）/p （1）

在上面的這個(gè)公式里面，n代表的是電機(jī)轉(zhuǎn)速；f代表的是電源的頻率，Hz；s則是轉(zhuǎn)差率；p是電機(jī)極對(duì)數(shù)。我們從這個(gè)式子里面可以看得出來(lái)，轉(zhuǎn)速n和頻率f它們之間的關(guān)系是呈現(xiàn)正比例的函數(shù)關(guān)系，借助于這個(gè)公式，我們肯定就能夠發(fā)現(xiàn)，通過(guò)改變轉(zhuǎn)速，就是可以改變離心泵的揚(yáng)程還有它的流量的。

對(duì)于泵的調(diào)頻節(jié)能原理，我們可以參考下圖，因?yàn)樗淖冾l調(diào)速是可以通過(guò)調(diào)整揚(yáng)程和流量而得以實(shí)現(xiàn)的。如圖一：

（H-Q）1它表示的是泵在調(diào)速時(shí)的流量和揚(yáng)程的變化關(guān)系；（H-Q）e則表示的是泵在而定的轉(zhuǎn)速下?lián)P程和流量的變化關(guān)系；Hs代表的是泵的靜止揚(yáng)程；R1則是泵出口閥完全開(kāi)放的時(shí)候的管道的阻力曲線；He和Qe代表的是泵的額定揚(yáng)程和流量；R2是泵出口閥節(jié)流控制時(shí)候的管道阻力曲線；Hb和He、Q1為調(diào)節(jié)后的揚(yáng)程和流量。當(dāng)流量通過(guò)泵出口閥來(lái)進(jìn)行調(diào)節(jié)的時(shí)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(yáng)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(kāi)，那么就會(huì)改變泵的轉(zhuǎn)速，通過(guò)對(duì)轉(zhuǎn)速的改變進(jìn)而再去調(diào)節(jié)流量，則（H-Q）e曲線會(huì)平行下移到（H-Q）1，管道的阻力曲線R1和這條曲線會(huì)相交在C點(diǎn)，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(dāng)然因?yàn)椴煌恼{(diào)節(jié)方式，完全會(huì)出現(xiàn)不一樣的結(jié)果的。當(dāng)Pc

（二）離心泵變頻調(diào)速技術(shù)的應(yīng)用

我們所了解的變頻調(diào)速，其實(shí)對(duì)于它的變頻調(diào)速的范圍是比較寬泛的。當(dāng)我們?cè)趯?shí)施變頻調(diào)速的時(shí)候，當(dāng)轉(zhuǎn)速控制在70%以上的時(shí)候，系統(tǒng)的效率變化看起來(lái)變化的比較??；但是轉(zhuǎn)速低于額定轉(zhuǎn)速的40%-50%的時(shí)候，系統(tǒng)的效率往往變化，也就是下降的會(huì)很明顯，所以這個(gè)時(shí)候其實(shí)它的節(jié)能效果也并不好。我們可以通過(guò)公式的應(yīng)用來(lái)計(jì)算出電動(dòng)機(jī)的實(shí)際功率：具體公式表示如下：

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

（三）離心泵變頻調(diào)速的實(shí)際應(yīng)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(shè)備的一個(gè)公司來(lái)作為例子。這個(gè)公司現(xiàn)在擁有泵用變頻調(diào)速電動(dòng)機(jī)的數(shù)量是6臺(tái)，而且?guī)缀醵际窃谏蟼€(gè)世紀(jì)九十年代購(gòu)入的，所以到目前也大概都超過(guò)了十年。下面的表格就是這六臺(tái)離心泵變頻調(diào)速發(fā)動(dòng)機(jī)前后使用情況的相關(guān)對(duì)比：

從這個(gè)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(dòng)機(jī)，它的電流下降了40%-70%，相應(yīng)的功率也減少了類(lèi)似的比例。這六臺(tái)變頻調(diào)速電動(dòng)機(jī)的額定功率是718kw，按節(jié)能50%來(lái)計(jì)算的話，年節(jié)電也可以達(dá)到3020MW/h。所以我們通過(guò)離心泵的變頻調(diào)速，看到的也是實(shí)實(shí)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(shù)可以有效的減少耗能?；趯?duì)這樣的變頻調(diào)速技術(shù)的應(yīng)用，在廠區(qū)的電耗量也有所降低，而且還一度比全國(guó)的平均水平還要低，這肯定就是泵的變頻調(diào)速技術(shù)的應(yīng)用帶來(lái)的好處了。

其次，機(jī)泵檢修的時(shí)間周期慢慢的延長(zhǎng)了，節(jié)約了檢修的時(shí)間，降低了檢修的費(fèi)用，這些都會(huì)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(yùn)行平穩(wěn)率，也在一定的程度上延長(zhǎng)了電器的使用壽命。

再次，延長(zhǎng)了調(diào)節(jié)閥和管路的使用壽命。當(dāng)我們對(duì)離心泵進(jìn)行變頻調(diào)速之后，調(diào)節(jié)閥的壓力就會(huì)降低很多，管路系統(tǒng)壓力也相應(yīng)的會(huì)有所降低，這樣的話，就會(huì)使得調(diào)節(jié)閥和管路的使用壽命得到延長(zhǎng)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(dòng)機(jī)之后，它所產(chǎn)生的聲音會(huì)比之前的要小很多，因此帶來(lái)的噪聲也大大的降低了。

總結(jié)

在離心泵的使用過(guò)程中，會(huì)因?yàn)楦鞣N各樣突發(fā)的情況，而不能使它滿(mǎn)負(fù)荷的運(yùn)轉(zhuǎn)，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(shí)踐過(guò)程中證明了變頻調(diào)速技術(shù)是可以提高離心泵的使用效率，并且還會(huì)產(chǎn)生節(jié)能的效果。我們?cè)谖恼轮型ㄟ^(guò)大量的數(shù)據(jù)和示例論證，結(jié)果證明這是可行的，所以在以后的實(shí)際操作中，我們也可以繼續(xù)通過(guò)變頻調(diào)速來(lái)實(shí)現(xiàn)離心泵的高效率運(yùn)轉(zhuǎn)。

參考文獻(xiàn)：

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

[2]馮浩. 變頻調(diào)速技術(shù)在離心泵節(jié)能中的應(yīng)用[J]. 石油化工設(shè)計(jì)，2009，03：45-47+21.