管路特性对泵与风机变速调节节能效益的影响.doc

管路特性对泵与风机变速调节节能效益的影响.doc管路特性对泵与风机变速调节节能效益的影响
摘要:泵与风机的变速调节因具有显著的节能效益,得到了越来越广泛的应用。变速调节的节能效益与管路特性具有密切的关系,也就是说不同的管路特性,变速调节的节能效益不同。因为采用变速调节增大了系统的投资,所以对有背压系统采用变速调节,必须针对具体情况进行认真的计算和分析,才能对其是否节能、是否经济做出正确的结论。
关键词:变速调节节能效益管路特性背压
泵与风机的变速调节因具有显著的节能效益,得到了越来越广泛的应用。但一个值得注意的问题是:变速调节的节能效益与管路特性具有密切的关系,也就是说不同的管路特性,变速调节的节能效益不同。甚至对于某些管路系统,若把变速装置的效率考虑在内,采用变速调节与采用节流调节相比,不但不节能,反而耗能更多。因此,搞清楚管路特性对泵与风机变速调节节能效益的影响,对于正确运用变速调节是必要的。
1 无背压系统的变速节能
无背压系统即流体通过泵或风机的能量增值全部用于克服管路阻力的系统,如通风系统、空调冷却水系统、热水采暖系统及其他液体闭式循环系统等。这种系统的管路特性曲线为:
H=SQ2
式中:Q--流量
H--对于泵为扬程,对于风机为压头
S--阻力系数
对于无背压系统,管路特性曲线与泵(或风机)的相似工况线重合,泵(或风机)转速改变前后的两种工况是相似工况,工况参数符合如下的相似律:
Q2/Q1=n2/n1 (1)
H2/H1=(n2/n1)2 (2)
N2/N1=(n2/n1)3 (3)
式中 n--转速
N--轴功率
显而易见,对于这种系统,随着所需流量的改变,转速应与流量同比例改变,而功率则与转速的3次方成比例改变。比如所需流量减少为50%,转速亦应减为50%,而功率则减为()3=%。这是与原工况比较,而所谓的节能是指在达到同样的调节目的的情况下,变速调节与其他调节方式相比的能耗减少,并主要是与节流调节相比较,这是因为节流调节最简单,应用也最普遍。
如图1所示,A为设计工况,转速为n1,流量为Q1。现需把流量改变为Q2,若采用变速调节,工况点为B;若采用节流调节,工况点为C。直观地看,两工况流量相等,而扬程B与C相比有所降低。又因为A工况为设计工况,应在高效率区,B为A的相似工况,效率与A工况相等,所以一般而言,应用ηB≥ηc(η为效率)。那么由N=γQH/η(γ抽升液体或气体的单位体积质量)可知,一般情况下B与C相比,功率至少应用与扬程同等幅度的降低。
海凯泉水泵厂生产的ISG200-250(Ⅰ)型立式离心泵为例,以产品说明书中给出的性能曲线为依据,选取Q1=,按Q2==、C两工况的参数和功率。计算结果在表1中列出。
显然,Q2=,NB/NC==48%;Q2=,NB/NC==%。即变速调节与节流调节相比,轴功率大大减小。可见,对于无背压系统,即便把变速装置的效率考虑在内,变速调节也具有显著的节能效益。
表1 无背压系统变速调节与节流调节的比较工况工况点流量Q(m3/s)扬程H(kPa)效率η(%)转速n(r/min)功率N(k3/s,查得HA=470kPa,ηA=74%