更新時間：2021-12-17 23:19:58 作者:創(chuàng)始人
前言
任何泵送過程所需的能量將始終由運行的泵消耗。從離心泵的相似定律/能耗計算公式可以看出，泵的功耗與泵流量和壓差（揚程）成正比，與泵及驅(qū)動設(shè)備的效率成反比。因此，在追求低能耗泵送作業(yè)時，首先要注意的是降低泵的流量和壓差。一套高效節(jié)能的泵組（即泵和驅(qū)動設(shè)備的組合）不僅需要高效工作的泵，還需要高效的驅(qū)動設(shè)備。 本文主要信息來源于：Hans Vogelesang/ Energy savings in pump systems / WORLD PUMPS，僅供同行參考。 系統(tǒng)特性 為了選擇正確的泵，必須清楚地了解系統(tǒng)的性能。一個非常有用的方法，是從系統(tǒng)特性（也稱為管道特性）中獲取此信息。它是一個圖形或圖表，顯示了在不同流量下所需的泵壓差或差壓頭。差壓頭包括幾何差壓頭（幾何高程）、兩個儲罐之間的壓力差和管道中的摩擦損失之和。因為在沒有流量的情況下不會有摩擦損失，所以在0 m3/h的流量下所需的壓差始終僅為幾何高程和儲罐內(nèi)壓差的總和。只有當(dāng)流體實際流經(jīng)管道時，摩擦損失才會增加。 泵壓差的計算 泵的壓差始終為：Δp = pd - ps 對于典型系統(tǒng)，吸入壓力的公式如下 ps = pts - pfs + Hspg 其中， 壓力（ps、pts和pfs）的單位為N/mm2（1 bar = 105 N/mm2）；高程Hs單位為m；流體密度ρ單位為kg/m3；重力加速度g為9.81 m/s2。 出口壓力可以用類似的方式計算： pd = ptd + pfd + Hdpg 則泵的總壓差為： Δp = (ptd - pts) + (pfd + pfs) + Hgeopg 注意：當(dāng)提到離心泵時，更常見的是總壓差或總揚程，Ht或TDH，以米液柱為單位，而不是壓差。如果需要將壓差轉(zhuǎn)換為可比較的揚程，則可以按如下公式進行： Ht = Δp/pg = [(ptd -pts) + (pfd + pfs) + Hgeopg]pg = Hgeo+ (ptd - pts)/pg + (pfd + pfs)/pg 這里涉及三個不同的因素： 1）幾何高程 2）兩個儲液罐之間的壓差 3）吸入和排出管道中的摩擦損失 需要牢記一點 一旦知道管道特性，就可以在所需的設(shè)計流量下建立所需的揚程。重要的是要意識到這僅適用于某些運行條件。例如，如果幾何高程較高，則將應(yīng)用一條平移到較高值的平行曲線。如果系統(tǒng)中出現(xiàn)更大的摩擦損失，如過濾器變臟或閥門開度過小時，曲線將上升得更陡峭。 選泵 在設(shè)計階段，為了確定泵的規(guī)格，應(yīng)該使用具有最大壓差的管道特性，否則泵將無法達到設(shè)計流量所需的壓力。 在設(shè)計階段，泵的規(guī)格通?；谧類毫拥倪\行條件，即涉及最大幾何高程、最臟的過濾器、最高的冷卻需求、系統(tǒng)滿負荷運行等。為滿足這些要求而設(shè)計的泵，實際上能夠在任何可想象的情況下提供足夠的壓力。然而，由于考慮了最極端的運行條件，泵在正常運行期間只會在部分負荷下運行。這種情況使人們在選擇泵時面臨許多具有挑戰(zhàn)性的困難。 泵特性 在選擇泵時，泵特性非常有用。這些是泵制造商根據(jù)試驗臺數(shù)據(jù)編制的圖表，給出了泵在特定的泵送流量下提供的揚程（壓差）信息。泵曲線由一系列線條組成，從這些曲線中可以讀取不同泵流量下的揚程、效率和能量吸收（功率）。泵曲線通常適用于特定轉(zhuǎn)速和特定流體。如果任何因素 – 電機轉(zhuǎn)速、流體粘度或密度等發(fā)生變化，那么這將影響泵的性能，圖表將變得無效。然而，大多數(shù)泵制造商通常會根據(jù)要求快速提供修改后的圖表。 每種類型的離心泵都有一個特性，即效率隨著輸出的增加而逐漸提高，直到達到某一最大值。如果流量增加超過該點，則效率將開始下降。因此，存在一個效率最高運行點，此時泵的損失最低。該點是最佳運行點，通常在泵圖上標記為BEP（最佳效率點）。 為了節(jié)約能源，最好的泵是能夠在BEP處達到所需的流量和揚程組合的泵，或者盡可能接近這一點。然而，如果泵的選擇基于設(shè)計條件下的最佳效率，而泵在正常運行條件下幾乎不會達到這一點，那么泵將很少以最大效率運行。通常，泵流量過高或過低都會導(dǎo)致不必要的額外能量損失。 常見的問題 這種泵流量偏離BEP的問題在很多情況下都會遇到。例如，一個最簡單的冷水系統(tǒng)，它使用一個中央冷水泵使冷卻水通過兩只并聯(lián)的熱交換器循環(huán)。在設(shè)計階段，泵的選擇基于兩只熱交換器運行時所需的冷卻水總量，但如果兩只熱交換器中的一只關(guān)閉，則泵只需提供其原始輸出的一部分。如果泵輸出從100 %降低到50 %，效率將大幅下降。 另一個問題 在具有多個并聯(lián)回路系統(tǒng)的常規(guī)布置中，中央循環(huán)泵確保流經(jīng)所有單獨回路。除了前面提到的改變泵輸出時的效率降低之外，還有經(jīng)常遇到的另一個問題。并聯(lián)回路中的摩擦系統(tǒng)通常變化很大。但是，所有回路的壓差是恒定的（即p1和p2之間的壓差）。因此，p1處的流入流量將根據(jù)回路中的流動阻力比進行分配，大部分流量沿著阻力最小的路徑流動，盡管這通常會超過要求流量。此外，其它回路中的流量通常也會低于預(yù)期值。通常，在流程恢復(fù)時，將在該低阻力回路中引入額外阻力，以平衡流量分布?？刂崎y或調(diào)節(jié)控制平衡閥通常用于此任務(wù)。這是一種簡單且常用的方法，但應(yīng)該意識到，額外的阻力將持續(xù)消耗額外的能量！ 問題的避免 通過平衡可以解決額外能量損失的問題。主泵的壓差主要針對流動阻力最小的回路進行計算。由于泵無法產(chǎn)生足夠的壓力，以便通過具有最高流動阻力的回路進行循環(huán)，因此，在該特定回路中添加了一臺額外的增壓泵，以將壓力增加到所需的水平。盡管這意味著要使用一臺額外的泵，但它確實確保了不必要的能量損失，以平衡流量。 然而，在上述示例中仍然存在的問題是，當(dāng)兩只熱交換器中的一只被關(guān)閉時，主泵的輸出會小得多，因此效率會低很多。如何解決該問題？可以在每個單獨的回路中使用一臺獨立的循環(huán)泵。此外，每臺泵都將完全適應(yīng)其自身特定回路的流量和所需的揚程。這可確保如果其中一個回路無法運行，則另一臺泵將始終以其設(shè)計流量繼續(xù)以最高效率工作。 總結(jié) 如果系統(tǒng)要以節(jié)能方式設(shè)計，首先必須確保泵和驅(qū)動裝置的效率盡可能高。此外，必須使每臺泵盡可能在其BEP運行。同時，要避免平衡閥或節(jié)流孔造成不必要的能量損失。因此，安裝更多的泵通常是值得的，即使這不是常見的做法。通過對各種設(shè)計進行仔細準確的評估，可以明顯看出哪種類型的設(shè)計可以提供最佳的能效解決方案。
