水泵系統(tǒng)節(jié)能培訓(xùn)

1、 1泵系統(tǒng)節(jié)能培訓(xùn)泵系統(tǒng)節(jié)能培訓(xùn) 2培訓(xùn)內(nèi)容培訓(xùn)內(nèi)容r概述概述r泵系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識(shí)泵系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識(shí)r泵系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和運(yùn)行泵系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和運(yùn)行r泵系統(tǒng)的優(yōu)化的機(jī)會(huì)和措施泵系統(tǒng)的優(yōu)化的機(jī)會(huì)和措施r泵系統(tǒng)評(píng)估和經(jīng)濟(jì)性泵系統(tǒng)評(píng)估和經(jīng)濟(jì)性 3一、概述一、概述q泵的應(yīng)用泵的應(yīng)用q泵系統(tǒng)的組成泵系統(tǒng)的組成q泵系統(tǒng)的能源利用現(xiàn)狀泵系統(tǒng)的能源利用現(xiàn)狀 41.1.泵的應(yīng)用泵的應(yīng)用l工業(yè)領(lǐng)域：泵系統(tǒng)耗電占工業(yè)系統(tǒng)能耗20%以上。l商業(yè)領(lǐng)域：供熱、通風(fēng)、空調(diào)（HVAC）。l市政領(lǐng)域：自來水和污水的輸送。 據(jù)統(tǒng)計(jì)：泵系統(tǒng)耗電量約占到全世界發(fā)電量的20%和工業(yè)系統(tǒng)用電量的25-50%。在我國，泵的用電量約占全國用電量的20.9

2、%。 5不同的流體系統(tǒng)所泵送的流體可用于不同的使用場合不同的流體系統(tǒng)所泵送的流體可用于不同的使用場合q泵送流體支持另一種產(chǎn)品n散熱或供熱n產(chǎn)生動(dòng)力 r泵送的流體本身就是產(chǎn)品 n油輸送n自來水 62.2.泵系統(tǒng)的組成泵系統(tǒng)的組成ABCDEFGJKIHA 泵B 液位指示C 水池D 電機(jī)E 電機(jī)控制器F 節(jié)流閥 G 旁通閥H 熱交換器 （終端設(shè)備）I 儀表線 J 泵出口管K 泵入口管 7 r在美國，泵系統(tǒng)耗電量要占到其工業(yè)用電量的在美國，泵系統(tǒng)耗電量要占到其工業(yè)用電量的25%25%左右。根據(jù)左右。根據(jù)美國能源部進(jìn)行的美國能源部進(jìn)行的“電機(jī)系統(tǒng)市場機(jī)會(huì)評(píng)估電機(jī)系統(tǒng)市場機(jī)會(huì)評(píng)估”結(jié)果，泵系統(tǒng)是結(jié)果，泵系

3、統(tǒng)是美國工業(yè)系統(tǒng)能效提高存在機(jī)會(huì)最大的領(lǐng)域，大量案例顯示：美國工業(yè)系統(tǒng)能效提高存在機(jī)會(huì)最大的領(lǐng)域，大量案例顯示：通過較好的系統(tǒng)設(shè)計(jì)和對現(xiàn)有系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化，可以實(shí)現(xiàn)通過較好的系統(tǒng)設(shè)計(jì)和對現(xiàn)有系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化，可以實(shí)現(xiàn)20%20%甚至甚至更多的能源費(fèi)用節(jié)省，并且還指出了一些比較大卻常被忽略的更多的能源費(fèi)用節(jié)省，并且還指出了一些比較大卻常被忽略的節(jié)能機(jī)會(huì)。節(jié)能機(jī)會(huì)。r在我國，泵的用電量約占全國用電量的在我國，泵的用電量約占全國用電量的20.9%20.9%。調(diào)查顯示：和。調(diào)查顯示：和國外相比，我國沒有改造的泵類產(chǎn)品效率平均比國外低國外相比，我國沒有改造的泵類產(chǎn)品效率平均比國外低3-5%3-5%，而整個(gè)系統(tǒng)的

4、效率同比低而整個(gè)系統(tǒng)的效率同比低20%20%左右，具有非常大的節(jié)能潛力。國左右，具有非常大的節(jié)能潛力。國內(nèi)大量研究和成功案例表明：應(yīng)用系統(tǒng)方法在對系統(tǒng)進(jìn)行全面內(nèi)大量研究和成功案例表明：應(yīng)用系統(tǒng)方法在對系統(tǒng)進(jìn)行全面地測試分析基礎(chǔ)上，應(yīng)用最合適的手段對泵系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化，可地測試分析基礎(chǔ)上，應(yīng)用最合適的手段對泵系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化，可以達(dá)到以達(dá)到30-50%30-50%的節(jié)能效果。的節(jié)能效果。 維護(hù)成本維護(hù)成本20能源成本能源成本32 8二、泵系統(tǒng)基礎(chǔ)知識(shí)二、泵系統(tǒng)基礎(chǔ)知識(shí)q泵的分類泵的分類q泵的主要性能參數(shù)泵的主要性能參數(shù)q容積泵容積泵q離心泵離心泵q系統(tǒng)曲線和泵的運(yùn)行工況點(diǎn)系統(tǒng)曲線和泵的運(yùn)行工況點(diǎn)q相似定

5、律相似定律 91.1.泵的分類泵的分類 10離心泵和容積泵的區(qū)別離心泵和容積泵的區(qū)別容積式泵容積式泵 27%27%離心式泵離心式泵 73%73%離心泵是我們關(guān)注的重點(diǎn)！離心泵是我們關(guān)注的重點(diǎn)！l 離心泵是一種要連續(xù)添加能量的泵離心泵是一種要連續(xù)添加能量的泵l 容積泵是周期性把能量增加給一定量水的泵容積泵是周期性把能量增加給一定量水的泵 112.2.泵的主要性能參數(shù)泵的主要性能參數(shù) 12r流量流量r揚(yáng)程揚(yáng)程單位時(shí)間內(nèi)泵所輸送的流體量稱為流量。流量用符號(hào)單位時(shí)間內(nèi)泵所輸送的流體量稱為流量。流量用符號(hào)Q Q表示，其單位常用表示，其單位常用m m3 3/h/h，m m3 3/min/min和和m m3

6、 3/s/s。泵所輸送的單位重量的流體從進(jìn)口到出口的能量水頭增值稱為揚(yáng)程。揚(yáng)程用符泵所輸送的單位重量的流體從進(jìn)口到出口的能量水頭增值稱為揚(yáng)程。揚(yáng)程用符號(hào)號(hào)H H表示，其單位為表示，其單位為m,m,習(xí)慣稱為米液柱高。習(xí)慣稱為米液柱高。泵轉(zhuǎn)子每分鐘旋轉(zhuǎn)的圈數(shù)稱為轉(zhuǎn)速，以泵轉(zhuǎn)子每分鐘旋轉(zhuǎn)的圈數(shù)稱為轉(zhuǎn)速，以n n表示，單位為表示，單位為r/minr/min。r轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)速 13r功率功率r效率效率輸入功率：又稱軸功率，是指原動(dòng)機(jī)傳遞給泵軸上的功率，以輸入功率：又稱軸功率，是指原動(dòng)機(jī)傳遞給泵軸上的功率，以P P表示，單位為表示，單位為kWkW。輸出功率：又稱有效功率或水功率，是指被泵輸送流體獲得的功率。輸出

7、功率：又稱有效功率或水功率，是指被泵輸送流體獲得的功率。泵的輸入功率不可能全部傳遞給被輸送的流體，其中必有一部分能量損失。被泵的輸入功率不可能全部傳遞給被輸送的流體，其中必有一部分能量損失。被輸送的流體實(shí)際得到的功率與泵的輸入功率的比值稱為泵的效率，以符號(hào)輸送的流體實(shí)際得到的功率與泵的輸入功率的比值稱為泵的效率，以符號(hào)表表示。示。 14r功率功率r效率效率輸入功率：又稱軸功率，是指原動(dòng)機(jī)傳遞給泵軸上的功率，以輸入功率：又稱軸功率，是指原動(dòng)機(jī)傳遞給泵軸上的功率，以P P表示，單位為表示，單位為kWkW。輸出功率：又稱有效功率或水功率，是指被泵輸送流體獲得的功率。輸出功率：又稱有效功率或水功率，是

8、指被泵輸送流體獲得的功率。泵的輸入功率不可能全部傳遞給被輸送的流體，其中必有一部分能量損失。被泵的輸入功率不可能全部傳遞給被輸送的流體，其中必有一部分能量損失。被輸送的流體實(shí)際得到的功率與泵的輸入功率的比值稱為泵的效率，以符號(hào)輸送的流體實(shí)際得到的功率與泵的輸入功率的比值稱為泵的效率，以符號(hào)表表示。示。 15r功率功率r效率效率輸入功率：又稱軸功率，是指原動(dòng)機(jī)傳遞給泵軸上的功率，以輸入功率：又稱軸功率，是指原動(dòng)機(jī)傳遞給泵軸上的功率，以P P表示，單位為表示，單位為kWkW。輸出功率：又稱有效功率或水功率，是指被泵輸送流體獲得的功率。輸出功率：又稱有效功率或水功率，是指被泵輸送流體獲得的功率。泵的

9、輸入功率不可能全部傳遞給被輸送的流體，其中必有一部分能量損失。被泵的輸入功率不可能全部傳遞給被輸送的流體，其中必有一部分能量損失。被輸送的流體實(shí)際得到的功率與泵的輸入功率的比值稱為泵的效率，以符號(hào)輸送的流體實(shí)際得到的功率與泵的輸入功率的比值稱為泵的效率，以符號(hào)表表示。示。 16r氣蝕余量氣蝕余量有效汽蝕余量有效汽蝕余量 (NPSHA)(NPSHA)泵的汽蝕余量是指單位重量的液體從泵吸入口流至葉輪進(jìn)口壓力最低處的壓力降泵的汽蝕余量是指單位重量的液體從泵吸入口流至葉輪進(jìn)口壓力最低處的壓力降低量，國外稱為凈正吸入壓頭低量，國外稱為凈正吸入壓頭 (NPSH)(NPSH)。 有效汽蝕余量有效汽蝕余量 (

10、NPSHA)(NPSHA)指泵吸入口處單位重量的液體所具有的超過飽和蒸汽指泵吸入口處單位重量的液體所具有的超過飽和蒸汽壓力的富裕能量壓力的富裕能量, ,它是系統(tǒng)和流量的函數(shù)。它是系統(tǒng)和流量的函數(shù)。必需汽蝕余量（必需汽蝕余量（NPSHRNPSHR）是指單位重量的液體從泵吸入口流至葉輪葉片進(jìn)口）是指單位重量的液體從泵吸入口流至葉輪葉片進(jìn)口壓力最低處的壓力降落量，它是泵及流量的函數(shù)。壓力最低處的壓力降落量，它是泵及流量的函數(shù)。 必需汽蝕余量（必需汽蝕余量（NPSHRNPSHR）有效汽蝕余量有效汽蝕余量 (NPSHA)(NPSHA)大于必需汽蝕余量（大于必需汽蝕余量（NPSHRNPSHR），泵才不會(huì)出

11、現(xiàn)汽蝕現(xiàn)象。），泵才不會(huì)出現(xiàn)汽蝕現(xiàn)象。 173.3.容積泵容積泵應(yīng)用場合：應(yīng)用場合：高壓力高壓力/ /低流量應(yīng)用工況場合低流量應(yīng)用工況場合 高粘性流體介質(zhì)應(yīng)用工況場合高粘性流體介質(zhì)應(yīng)用工況場合 精確控制流量的應(yīng)用工況場合精確控制流量的應(yīng)用工況場合 184.4.離心泵離心泵 19q離心泵分類離心泵分類l葉片形狀（徑流式，混合式，軸流式）葉片形狀（徑流式，混合式，軸流式）l葉片側(cè)壁（全開、半開、封閉）葉片側(cè)壁（全開、半開、封閉）l吸入類型（單吸或雙吸）吸入類型（單吸或雙吸）l級(jí)數(shù)（單極或多極）級(jí)數(shù)（單極或多極）l收集器（渦殼或擴(kuò)散體形）收集器（渦殼或擴(kuò)散體形）l方位（立式或臥式）方位（立式或臥式）

12、 2020徑流泵徑流泵混流泵混流泵軸流泵軸流泵 21r離心泵揚(yáng)程和流量的關(guān)系離心泵揚(yáng)程和流量的關(guān)系l泵增加了壓力（能量）到流體上泵增加了壓力（能量）到流體上l泵輸送泵輸送: :高壓力高壓力/ /低流量低流量或者或者高流高流量量/ /低揚(yáng)程低揚(yáng)程 l可靠性和能耗取決于泵的運(yùn)行工可靠性和能耗取決于泵的運(yùn)行工況點(diǎn)。況點(diǎn)。 2250403020100揚(yáng)程揚(yáng)程, m10008006004002000流量流量, m3/hq銘牌數(shù)據(jù)應(yīng)用到某一特定的運(yùn)行點(diǎn)銘牌數(shù)據(jù)應(yīng)用到某一特定的運(yùn)行點(diǎn)最佳效率點(diǎn)：715 m3/h, 30 m揚(yáng)程-流量曲線 2350403020100揚(yáng)程揚(yáng)程, m100080060040020

13、00流量流量, m3/h100806040200軸功率軸功率, kWr離心泵功率流量曲線離心泵功率流量曲線壓頭曲線軸功率曲線 2450403020100揚(yáng)程揚(yáng)程, m10008006004002000流量流量, m3/hq不同的泵具有不同等性能曲線不同的泵具有不同等性能曲線泵泵2泵泵1 25100806040200軸功率軸功率, kW10008006004002000流量流量, m3/hr不同的泵具有不同的軸功率曲線不同的泵具有不同的軸功率曲線泵泵 1泵泵 2 26100806040200效率效率, %10008006004002000流量流量, m3/h泵泵2泵泵1r不同的泵具有不同的軸功率

14、曲線不同的泵具有不同的軸功率曲線 27020406080100120140160180200050100150200250 Flow (GPM)Head (Feet)300BHP 48 0Efficiency (%)60504030201070Performance CurveBHP 0Efficiency12BEP16揚(yáng)程(ft)流量(GPM)效率（%）性能曲線效率曲線離心泵性能曲線 285.5.系統(tǒng)的性能曲線系統(tǒng)的性能曲線主要是靜壓頭主要是靜壓頭全部是摩擦阻力壓頭全部是摩擦阻力壓頭兩種系統(tǒng)類型 29泵要克服的系統(tǒng)揚(yáng)程由兩個(gè)基本部分組成：靜揚(yáng)程和管道阻力泵要克服的系統(tǒng)揚(yáng)程由兩個(gè)基本部分組成：

15、靜揚(yáng)程和管道阻力揚(yáng)程。揚(yáng)程。302520151050揚(yáng)程揚(yáng)程, m10008006004002000 流量流量, m3/h管道阻力壓頭管道阻力壓頭全揚(yáng)程全揚(yáng)程靜揚(yáng)程靜揚(yáng)程/ /固定不變固定不變 30應(yīng)用實(shí)例應(yīng)用實(shí)例靜壓頭起主導(dǎo)作用的系統(tǒng)包括：靜壓頭起主導(dǎo)作用的系統(tǒng)包括：冷卻塔泵系統(tǒng)冷卻塔泵系統(tǒng) 污水處理裝置的注水泵系統(tǒng)污水處理裝置的注水泵系統(tǒng) 大部分大部分/ /全部為摩擦阻力的系統(tǒng)包括：全部為摩擦阻力的系統(tǒng)包括：封閉的循環(huán)冷卻水系統(tǒng)封閉的循環(huán)冷卻水系統(tǒng) 廢水處理廠的污水泵系統(tǒng)廢水處理廠的污水泵系統(tǒng) 31jstatsystHHH 泵要克服的系統(tǒng)揚(yáng)程為靜揚(yáng)程（泵要克服的系統(tǒng)揚(yáng)程為靜揚(yáng)程（H Hst

16、atstat）和阻力揚(yáng)程（）和阻力揚(yáng)程（H Hj j兩者兩者之和。之和。 32 首先讓我們了解一下只具有靜水頭（無摩擦阻力）的系首先讓我們了解一下只具有靜水頭（無摩擦阻力）的系統(tǒng)統(tǒng)類似于從一個(gè)儲(chǔ)水池泵送到另一個(gè)儲(chǔ)水池的系統(tǒng)。類似于從一個(gè)儲(chǔ)水池泵送到另一個(gè)儲(chǔ)水池的系統(tǒng)。 33r系統(tǒng)靜揚(yáng)程系統(tǒng)靜揚(yáng)程hgppHABstatp p靜壓（絕對壓力）靜壓（絕對壓力） （PaPa）流體密度流體密度 （kg/mkg/m3 3）g g重力加速度重力加速度 (9.81m/s(9.81m/s2 2) )h h液位差液位差 (m)(m) 34靜壓頭不隨流量變化三個(gè)靜壓頭曲線302520151050揚(yáng)程揚(yáng)程, m100

17、08006004002000流量流量, m3/h 35由于水功率與流量成正比，所以理想狀態(tài)下功率隨流量線性增加。由于水功率與流量成正比，所以理想狀態(tài)下功率隨流量線性增加。706050403020100流體功率流體功率, kW1000800600400200015 m20 m25 m流量流量, m3/h 36但實(shí)際情況如何呢？但實(shí)際情況如何呢？在現(xiàn)實(shí)世界中，摩擦阻力總是存在的（流體之間及流體和在現(xiàn)實(shí)世界中，摩擦阻力總是存在的（流體之間及流體和管壁之間）管壁之間）那么，實(shí)際的摩擦阻力與伯努利方程到底偏離多少呢？那么，實(shí)際的摩擦阻力與伯努利方程到底偏離多少呢？在實(shí)際系統(tǒng)中，有時(shí)多，有時(shí)少。在實(shí)際系統(tǒng)

18、中，有時(shí)多，有時(shí)少。 37考慮到摩擦阻力，對伯努利方程作如下修改：12+ + Z1 = V12 P1 2g g ()+ + Z2 V22 P2 2g g ()由于摩擦阻力損失，點(diǎn)由于摩擦阻力損失，點(diǎn)2的水利能量比點(diǎn)的水利能量比點(diǎn)1低，因低，因此我們在方程的右側(cè)增加此我們在方程的右側(cè)增加一項(xiàng)。一項(xiàng)。+ hf 38管道系統(tǒng)中哪些地方會(huì)導(dǎo)致阻力損失呢？管壁管壁閥門閥門 彎頭彎頭三通三通 漸縮管漸縮管/ /漸擴(kuò)管漸擴(kuò)管 膨脹節(jié)膨脹節(jié)容器進(jìn)口容器進(jìn)口/ /出口出口( (換句話說，幾乎泵送流體經(jīng)過的每個(gè)地方都換句話說，幾乎泵送流體經(jīng)過的每個(gè)地方都存在截流損失，流體本身也存在摩擦損失）存在截流損失，流體本身

19、也存在摩擦損失）（ 39r系統(tǒng)阻力揚(yáng)程系統(tǒng)阻力揚(yáng)程jsjfjHHHH Hj j 整個(gè)系統(tǒng)阻力損失整個(gè)系統(tǒng)阻力損失H Hjfjf管道沿程阻力損失管道沿程阻力損失H Hjsjs局部阻力損失局部阻力損失 40管道阻力損失的計(jì)算通常是建立在達(dá)西威斯巴克方程基礎(chǔ)上的該方程對于了解哪些參數(shù)影響管道阻力損失是非常有用的。 Hjf =摩擦導(dǎo)致的壓降=摩擦系數(shù)L = 管道長度d = 管道直徑= 流量壓頭Hjf = LdV22gV22g 41摩擦系數(shù)代表許多影響因素摩擦系數(shù)代表許多影響因素摩擦系數(shù)受以下因素影響： 管道粗糙度 流體黏度 管道尺寸 流體速度Hjf = LdV22g 42管道部件阻力損失主要也是建立在

20、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上的管道部件阻力損失主要也是建立在實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上的對于管道部件，摩擦阻力主要取決于速度壓頭對于管道部件，摩擦阻力主要取決于速度壓頭H Hjsjs = K = K V V2 22 2g gK K= =損失系數(shù)損失系數(shù)= =速度壓頭速度壓頭K K是尺寸的函數(shù)，對于閥門，還是閥門類型，閥門開度的函數(shù)。是尺寸的函數(shù)，對于閥門，還是閥門類型，閥門開度的函數(shù)。V V2 22 2g g 43各種管道部件的一些典型各種管道部件的一些典型K K值值部件部件 部件部件K K值值9090標(biāo)準(zhǔn)彎頭標(biāo)準(zhǔn)彎頭 9090 0.2 - 0.30.2 - 0.39090長徑彎頭長徑彎頭 9090 0.1 - 0.3

21、 0.1 - 0.3方邊進(jìn)口（容器）方邊進(jìn)口（容器） 0.5 0.5進(jìn)入容器的出口進(jìn)入容器的出口 1 1止回閥止回閥 2 2閘閥（全開）閘閥（全開） 0.03 - 0.2 0.03 - 0.2球形閥（全開）球形閥（全開） 3 - 3 - 8 8蝶閥（全開）蝶閥（全開） 0.5 - 2 0.5 - 2球閥（全開）球閥（全開） 0.04 - 0.1 0.04 - 0.1 442QCHHHHstatjstatsyst工程上：工程上： 456.6.泵的運(yùn)行工況點(diǎn)泵的運(yùn)行工況點(diǎn)離心泵離心泵容積泵容積泵流 量 揚(yáng)程 靜揚(yáng)程 系統(tǒng)曲線 泵性能曲線 工作點(diǎn)流 量 揚(yáng)程 靜揚(yáng)程 系統(tǒng)曲線 泵性能曲線 工作點(diǎn) 4

22、67.7.相似定律相似定律當(dāng)轉(zhuǎn)速改變時(shí)性能參數(shù)的換算 00nnQQ200nnHH300nnNN當(dāng)密度改變時(shí)性能參數(shù)的換算 10QQ10HH00NNQ流量 H揚(yáng)程 N功率 n轉(zhuǎn)速 密度 47四、泵系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和運(yùn)行四、泵系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和運(yùn)行q管道尺寸的選擇管道尺寸的選擇q泵的選型泵的選型q泵的聯(lián)合運(yùn)行泵的聯(lián)合運(yùn)行q系統(tǒng)流量的控制方法系統(tǒng)流量的控制方法q泵系統(tǒng)運(yùn)行的常見問題泵系統(tǒng)運(yùn)行的常見問題 481.1.管道尺寸的選擇管道尺寸的選擇整個(gè)泵和系統(tǒng)的安裝費(fèi)用工藝要求的最低流速（例如，避免沉淀）工藝要求的最小內(nèi)徑（例如，固體輸送）為了最小化管道和附件侵蝕的最大流速市場上可供選擇標(biāo)準(zhǔn)管徑選擇依據(jù)：選擇依據(jù)：

23、49速度增加管道尺寸增加管道系統(tǒng)成本泵成本能源成本總成本成本管道尺寸減小管道尺寸減?。汗艿酪约案郊某跬顿Y降低；泵和電機(jī)的初投資增加； 管道尺寸對泵系統(tǒng)生命周期費(fèi)用影響示意圖能源費(fèi)用增加。 502.2.泵的選型泵的選型多級(jí)動(dòng)力式泵雙吸單級(jí)泵單吸單級(jí)泵混流泵軸流泵流量 (m3/h)揚(yáng)程 (m)單通道、徑向葉片或漩渦泵 51020406080100120140160180200050100150200250Flow (GPM)Head(Feet)3x2 - 83x1.5 - 63x1.5 - 42x1 - 62x1 - 52x1 - 45x3- 84x1.5 - 64x2 - 96x4 - 86x

24、4 - 7壓頭(ft)流量(GPM)離心泵系列型譜 52020406080100120140160180200050100150200250Flow (GPM)Head(Feet)8”76%5”6”7”78%4”74%Iso-efficiency linesHead/flow curvesImpeller Sizes流量(GPM)等效率線壓頭/流量曲線壓頭(ft)葉輪規(guī)格7”6”5”4”不同尺寸葉輪的性能曲線8” 533.3.泵的聯(lián)合運(yùn)行泵的聯(lián)合運(yùn)行q并聯(lián)運(yùn)行并聯(lián)運(yùn)行兩臺(tái)泵并聯(lián)時(shí)總流量為每臺(tái)泵流量之和，即qA2qB，每臺(tái)泵產(chǎn)生的揚(yáng)程與總揚(yáng)程相等，即HA=HB。并聯(lián)后泵的總流量增加，但就每臺(tái)泵而

25、言，流量比單獨(dú)運(yùn)行時(shí)有所減少，即qBqC。 54q串聯(lián)運(yùn)行串聯(lián)運(yùn)行總流量與串聯(lián)工作的每臺(tái)泵的流量相等，即qA=qB?？倱P(yáng)程為串聯(lián)工作時(shí)每臺(tái)泵揚(yáng)程之和，即HA=2HB。與一臺(tái)泵單獨(dú)在該系統(tǒng)中運(yùn)行比較，串連后總揚(yáng)程和總流量都增加了，而每臺(tái)泵串聯(lián)運(yùn)行時(shí)的揚(yáng)程比它單獨(dú)運(yùn)行時(shí)降低了。串聯(lián)臺(tái)數(shù)越多，每臺(tái)泵與它單獨(dú)運(yùn)行時(shí)相比，揚(yáng)程下降也越多。管路性能曲線越陡峭，串聯(lián)后揚(yáng)程增加越明顯。 554.4.系統(tǒng)流量的控制方法系統(tǒng)流量的控制方法q節(jié)流閥控制節(jié)流閥控制q旁通控制旁通控制q泵轉(zhuǎn)速控制泵轉(zhuǎn)速控制q泵運(yùn)行臺(tái)數(shù)控制泵運(yùn)行臺(tái)數(shù)控制 56p節(jié)流控制節(jié)流控制 57p旁通控制旁通控制 58Q1N1Q2N2( )( )=H

26、1N1H2N2( )( )=12P1N1P2N2( )( )=3p泵轉(zhuǎn)速控制泵轉(zhuǎn)速控制 595.5.泵系統(tǒng)運(yùn)行常見問題泵系統(tǒng)運(yùn)行常見問題q系統(tǒng)問題系統(tǒng)問題泄漏泄漏閥門問題閥門問題管道支架管道支架q離心泵問題離心泵問題氣蝕及內(nèi)部回流氣蝕及內(nèi)部回流密封和盤根問題密封和盤根問題泵軸偏差泵軸偏差 60ImpellerRotationPump CasingDiffuserFlowVapor bubbles form, thenviolently collapse, erodingimpeller surfaces.Cutwater泵殼流動(dòng)方向 葉輪 轉(zhuǎn)動(dòng)方向擴(kuò)散體切水線蒸汽泡形成，然后劇烈破裂，腐蝕葉輪

27、表面離心泵氣蝕離心泵氣蝕 61泵的密封方法泵的密封方法Packing GlandPump ShaftPacking Seal RingsStationary Seal FaceDynamic Seal FacePump ShaftSpringPump Housing“O” RingsSeal HousingPackingM echanical Seal泵軸彈簧泵殼體動(dòng)態(tài)密封面密封環(huán)密封腔機(jī)械密封靜態(tài)密封面盤根盤根密封環(huán)盤根壓蓋泵軸 62四、泵系統(tǒng)優(yōu)化的機(jī)會(huì)和措施四、泵系統(tǒng)優(yōu)化的機(jī)會(huì)和措施q優(yōu)化系統(tǒng)管路配置優(yōu)化系統(tǒng)管路配置q泵選型過大泵選型過大q多泵配置多泵配置q大小泵配置大小泵配置q葉輪切削葉

28、輪切削q應(yīng)用變速驅(qū)動(dòng)應(yīng)用變速驅(qū)動(dòng) 63傳統(tǒng)的泵系統(tǒng)傳統(tǒng)的泵系統(tǒng)10 kW2 kW泵損耗電機(jī)損耗旁通損失局部阻力損失沿程阻力損失閥門損失100 GPM固定轉(zhuǎn)速10GPM/kW有用能10 kW100 GPM最大流量最大流量: 175 GPM: 175 GPM正常流量正常流量: 100 GPM: 100 GPM 64泵系統(tǒng)優(yōu)化的最終目標(biāo)泵系統(tǒng)優(yōu)化的最終目標(biāo)最終最終目標(biāo)目標(biāo)流體流體系統(tǒng)系統(tǒng)泵泵聯(lián)軸節(jié)聯(lián)軸節(jié)電機(jī)電機(jī)電機(jī)斷路器電機(jī)斷路器/ /啟動(dòng)器啟動(dòng)器變壓器變壓器供電線路供電線路變速驅(qū)動(dòng)變速驅(qū)動(dòng) 在每一個(gè)接口處都會(huì)存在效率損失。目標(biāo)是在每一個(gè)接口處都會(huì)存在效率損失。目標(biāo)是泵系統(tǒng)的總效率最大化，或者是泵系

29、統(tǒng)的總效率最大化，或者是單位功率輸單位功率輸入輸送盡量多的流體入輸送盡量多的流體。對于中央空調(diào)系統(tǒng)，則要達(dá)到輸送單位冷量對于中央空調(diào)系統(tǒng)，則要達(dá)到輸送單位冷量消耗的水泵功率最小，日本提出了消耗的水泵功率最小，日本提出了28.6W/kW28.6W/kW的標(biāo)準(zhǔn)。的標(biāo)準(zhǔn)。 657575kW kW 電機(jī)的效率曲線電機(jī)的效率曲線96959493929190效率, %100755025負(fù)載率, %2-pole4-pole6-pole8-pole對于泵系統(tǒng)而言，電機(jī)是非常小的影響因素。對于泵系統(tǒng)而言，電機(jī)是非常小的影響因素。 66尋找泵系統(tǒng)節(jié)能的有效方法尋找泵系統(tǒng)節(jié)能的有效方法電機(jī)輸出功率電機(jī)輸出功率 電機(jī)

30、效率電機(jī)效率電機(jī)輸入功率電機(jī)輸入功率 (kw) =最終最終, ,電機(jī)運(yùn)行費(fèi)用電機(jī)運(yùn)行費(fèi)用= =電機(jī)輸入功率電機(jī)輸入功率* *運(yùn)行時(shí)間運(yùn)行時(shí)間* *電價(jià)電價(jià)水力功率水力功率泵效率泵效率泵輸入功率泵輸入功率 (kW) =(或電機(jī)輸出功率或電機(jī)輸出功率)MotorPumpm3/hr m 比重比重367流體功率流體功率 (kW) = 674150033200249001660083000年摩擦阻力損失費(fèi)用年摩擦阻力損失費(fèi)用500040003000200010000流量流量, m3/h30m30m長新管每年的摩擦阻力費(fèi)用（電價(jià)長新管每年的摩擦阻力費(fèi)用（電價(jià)0.830.83元元/ /kWh,kWh,聯(lián)合效

31、率聯(lián)合效率70%70%）3004005006007509001 m/s1.5 m/s2 m/s1.1.優(yōu)化系統(tǒng)管路配置優(yōu)化系統(tǒng)管路配置q優(yōu)化設(shè)計(jì)管路系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)管路系統(tǒng) 68不正確對管道進(jìn)行正確的選型并安裝可以避免氣袋的形成正確允許形成氣袋的空間q與泵相關(guān)的管道配置問題與泵相關(guān)的管道配置問題 69Space which allows an air pocket to form不正確正確Constant slope允許形成氣袋的空間固定斜率 70Space which allows an airpocket to form不正確正確允許形成氣袋的空間 71在泵的上游建立均勻的流場分布，在泵的進(jìn)口

32、處應(yīng)當(dāng)采取直管段。在泵的上游建立均勻的流場分布，在泵的進(jìn)口處應(yīng)當(dāng)采取直管段。Flow straightener(turning vanes)導(dǎo)流裝置（轉(zhuǎn)動(dòng)葉片）管道導(dǎo)流裝置圖q管道配置優(yōu)化原則管道配置優(yōu)化原則建議入口流速不超過建議入口流速不超過1.5m/s1.5m/s，最大限度減小泵進(jìn)口側(cè)壓頭損失以降低產(chǎn)生氣蝕的風(fēng)險(xiǎn)。，最大限度減小泵進(jìn)口側(cè)壓頭損失以降低產(chǎn)生氣蝕的風(fēng)險(xiǎn)。 72Horizontal split casing pumpSuctionDischargeMotorHangerHanger吊架吸入口出口臥式分體泵電機(jī)吊架正確支撐入口和出口管道系統(tǒng) 732.2.泵選型過大泵選型過大q泵選型

33、過大的表現(xiàn)泵選型過大的表現(xiàn)流動(dòng)噪音過大流動(dòng)噪音過大閥門過度節(jié)流閥門過度節(jié)流旁通管線流量過大旁通管線流量過大頻繁的軸承和密封維護(hù)頻繁的軸承和密封維護(hù) 74q泵選型過大的改進(jìn)措施泵選型過大的改進(jìn)措施葉輪調(diào)整葉輪調(diào)整應(yīng)用變速驅(qū)動(dòng)應(yīng)用變速驅(qū)動(dòng)利用小型泵加強(qiáng)大型泵的使用效能利用小型泵加強(qiáng)大型泵的使用效能 753.3.多泵配置多泵配置運(yùn)行靈活運(yùn)行靈活020406080100120140160180200050100150200250Flow (GPM)Head(Feet)Two pumps runningOne pump runningThree pumps runningSystem curvePump

34、 curves流量（GPM）單泵運(yùn)行雙泵運(yùn)行三泵運(yùn)行泵性能曲線系統(tǒng)性能曲線揚(yáng)程（ft）多泵并聯(lián)運(yùn)行性能曲線q優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)可靠性高可靠性高維護(hù)保養(yǎng)成本降低維護(hù)保養(yǎng)成本降低效率高效率高 7650403020100揚(yáng)程揚(yáng)程, m2000150010005000流量流量, m3/h增加一臺(tái)泵的效果取決于系統(tǒng)的性質(zhì)增加一臺(tái)泵的效果取決于系統(tǒng)的性質(zhì)1 臺(tái)泵臺(tái)泵2臺(tái)泵臺(tái)泵925 m3/h1112 m3/h1600 m3/h多泵并聯(lián)運(yùn)行對于靜壓頭起主導(dǎo)作用的系統(tǒng)是理想選擇多泵并聯(lián)運(yùn)行對于靜壓頭起主導(dǎo)作用的系統(tǒng)是理想選擇 774.4.大小泵配置大小泵配置泵間歇運(yùn)行泵間歇運(yùn)行q適用場合適用場合 Tank Inlet

35、Lines High Level Switch Pump Motor Motor Controller Low Level Switch Discharge Line Suction Line 水池入口管道出口管道電機(jī)泵電機(jī)控制箱高水位開關(guān)低水位開關(guān)吸入口在高負(fù)載期間高流動(dòng)噪音、氣蝕及管道系統(tǒng)的振動(dòng)現(xiàn)象消失了在高負(fù)載期間高流動(dòng)噪音、氣蝕及管道系統(tǒng)的振動(dòng)現(xiàn)象消失了 785.5.葉輪切削葉輪切削系統(tǒng)的大多數(shù)旁通閥打開，表明系統(tǒng)設(shè)備內(nèi)的流量過大系統(tǒng)的大多數(shù)旁通閥打開，表明系統(tǒng)設(shè)備內(nèi)的流量過大q適用范圍適用范圍系統(tǒng)需要過分節(jié)流來控制流到系統(tǒng)或工藝的流量系統(tǒng)需要過分節(jié)流來控制流到系統(tǒng)或工藝的流量存在高噪

36、音或者振動(dòng)等級(jí)表明流量過大存在高噪音或者振動(dòng)等級(jí)表明流量過大泵遠(yuǎn)離其設(shè)計(jì)點(diǎn)運(yùn)行泵遠(yuǎn)離其設(shè)計(jì)點(diǎn)運(yùn)行 79q切削原理切削原理Q2Q1D2D1H2H1D2D12BHP2BHP1D2D13Q = 流量H = 揚(yáng)程BHP =電機(jī)功率（下標(biāo)1 = 原始泵，下標(biāo)2 =經(jīng)過葉輪切削后的泵）D = 直徑 80q葉輪調(diào)整對泵性能的影響葉輪調(diào)整對泵性能的影響05010015020025080100604020140120180160200Head(Feet) Flow(GPM) System curvePump performance using the originalimpellerThe pump origi

37、nallyserves at this point on thesystem curveAfter trimming the pumpserves at this pointPump performance afterimpeller trimmingDesired flow流量(GPM)系統(tǒng)性能曲線葉輪調(diào)整后的泵性能曲線葉輪切削之后泵的工作點(diǎn)使用原來葉輪的泵的性能曲線希望的流量葉輪切削之前泵的工作點(diǎn)揚(yáng)程(ft) 81q葉輪切削的優(yōu)點(diǎn)和限制葉輪切削的優(yōu)點(diǎn)和限制q優(yōu)點(diǎn)q限制 節(jié)能 降低管道系統(tǒng)、閥門和支架的磨損 降低運(yùn)行和維護(hù)保養(yǎng)成本 效率下降 葉輪直徑很少降低到低于原始尺寸的70% 產(chǎn)生氣蝕的

38、可能性增加 8250403020100揚(yáng)程揚(yáng)程, m8006004002000流量流量, m3/h70607578808275788082708384289 mm251 mm213 mm 835.5.應(yīng)用變速驅(qū)動(dòng)應(yīng)用變速驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的大多數(shù)旁通閥打開，表明系統(tǒng)設(shè)備內(nèi)的流量過大系統(tǒng)的大多數(shù)旁通閥打開，表明系統(tǒng)設(shè)備內(nèi)的流量過大q適用范圍適用范圍系統(tǒng)需要過分節(jié)流來控制流到系統(tǒng)或工藝的流量系統(tǒng)需要過分節(jié)流來控制流到系統(tǒng)或工藝的流量存在高噪音或者振動(dòng)等級(jí)表明流量過大存在高噪音或者振動(dòng)等級(jí)表明流量過大泵遠(yuǎn)離其設(shè)計(jì)點(diǎn)運(yùn)行泵遠(yuǎn)離其設(shè)計(jì)點(diǎn)運(yùn)行 84不同控制方式比較不同控制方式比較 8550403020100揚(yáng)程揚(yáng)程

39、, m120010008006004002000流量流量, m3/hr100% speed90%80%70%405070607575當(dāng)泵速度變化時(shí)，相似定律保持的非常好當(dāng)泵速度變化時(shí)，相似定律保持的非常好！808080.5 (BEP)7878 86假設(shè)：全阻力系統(tǒng)、全靜揚(yáng)程系統(tǒng)和混合系統(tǒng)在假設(shè)：全阻力系統(tǒng)、全靜揚(yáng)程系統(tǒng)和混合系統(tǒng)在100%100%轉(zhuǎn)速時(shí)處于同一工作點(diǎn)。轉(zhuǎn)速時(shí)處于同一工作點(diǎn)。如果該三種系統(tǒng)降低泵轉(zhuǎn)速會(huì)發(fā)生什么？如果該三種系統(tǒng)降低泵轉(zhuǎn)速會(huì)發(fā)生什么？50403020100揚(yáng)程揚(yáng)程, m10008006004002000流量流量, m3/h800 m3/h, 27.5 m (79.5

40、kW) 87q對于全摩擦阻力系統(tǒng)，改變速度泵效率不變。對于全摩擦阻力系統(tǒng)，改變速度泵效率不變。100% 轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)速90%80%70%405070607575808080.5 (BEP)787850403020100揚(yáng)程揚(yáng)程, m120010008006004002000流量流量, m3/hr 8850403020100揚(yáng)程揚(yáng)程, m120010008006004002000流量流量, m3/hrq在帶有靜壓頭的系統(tǒng)中，隨著速度變化泵效率也變化在帶有靜壓頭的系統(tǒng)中，隨著速度變化泵效率也變化100% 轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)速90%80%70%405070607575808080.5 (BEP)7878 895040

41、3020100120010008006004002000流量流量, m3/hq對于只有靜壓頭的系統(tǒng)，效果更具有戲劇性對于只有靜壓頭的系統(tǒng)，效果更具有戲劇性100% 轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)速90%80%70%405070607575808080.5 (BEP)7878揚(yáng)程揚(yáng)程, m 90如果系統(tǒng)的實(shí)際流量需求為如果系統(tǒng)的實(shí)際流量需求為 400 m400 m3 3/h /h （原流量原流量需求的一半），那么需求的一半），那么 9150403020100揚(yáng)程揚(yáng)程, m10008006004002000流量流量, m3/hq為了使全摩擦阻力的系統(tǒng)產(chǎn)生為了使全摩擦阻力的系統(tǒng)產(chǎn)生400 m3/h的流量，速度被降低到原來的

42、流量，速度被降低到原來的的50%。100% 轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)速50% 轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)速400 m3/h, 6.9 m (10.4 kw) 925040302010010008006004002000流量流量, m3/hq為了使固定靜壓頭為了使固定靜壓頭/摩擦阻力的系統(tǒng)流量達(dá)到摩擦阻力的系統(tǒng)流量達(dá)到400 m3/h 速度被降速度被降低到原來的低到原來的78.5%。100% 轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)速78.5% 轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)速400 m3/h, 21.9 m (34.6 kw)揚(yáng)程揚(yáng)程, m 935040302010010008006004002000流量流量, m3/hq為了使全靜壓頭的系統(tǒng)流量達(dá)到為了使全靜壓頭的系統(tǒng)流量達(dá)到400 m

43、3/h ，速度被降低到原來的速度被降低到原來的86.5%。100% 轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)速86.5% 轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)速400 m3/h, 27.5 m (44.7 kW)揚(yáng)程揚(yáng)程, m 94080010079.510.10.099040050.010.438.50.0262080010079.510.10.0992040078.534.611.60.08727.580010079.510.10.09927.540086.544.7 8.90.112靜壓頭靜壓頭( (m)m) m m3 3/hr/hr轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)速 (%)(%)kWkWm m3 3/kwh/kwh kwh/m kwh/m3 3注： 800 m3/h流量的功

44、率值假設(shè)電機(jī)被直接驅(qū)動(dòng)（ASD被旁通） 95五、泵系統(tǒng)的評(píng)估和經(jīng)濟(jì)性五、泵系統(tǒng)的評(píng)估和經(jīng)濟(jì)性q最佳評(píng)估時(shí)間的選擇最佳評(píng)估時(shí)間的選擇q評(píng)估系統(tǒng)的選擇評(píng)估系統(tǒng)的選擇q泵系統(tǒng)的評(píng)估方法泵系統(tǒng)的評(píng)估方法q泵系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性泵系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性 96典型的系統(tǒng)分析方法典型的系統(tǒng)分析方法n分析當(dāng)前的工藝生產(chǎn)需求以及未來的生產(chǎn)發(fā)展需求；分析當(dāng)前的工藝生產(chǎn)需求以及未來的生產(chǎn)發(fā)展需求；n了解系統(tǒng)當(dāng)前的運(yùn)行狀態(tài)和參數(shù)；了解系統(tǒng)當(dāng)前的運(yùn)行狀態(tài)和參數(shù)；n收集系統(tǒng)運(yùn)行數(shù)據(jù)并對其進(jìn)行分析；收集系統(tǒng)運(yùn)行數(shù)據(jù)并對其進(jìn)行分析；n提出替代的系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案和改進(jìn)；提出替代的系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案和改進(jìn)；n對潛在的節(jié)能方案進(jìn)行比較，確定技術(shù)上最可行、投資

45、回對潛在的節(jié)能方案進(jìn)行比較，確定技術(shù)上最可行、投資回報(bào)最合理的方案；報(bào)最合理的方案；n對確定的方案進(jìn)行實(shí)施；對確定的方案進(jìn)行實(shí)施；n繼續(xù)檢測和優(yōu)化系統(tǒng)；繼續(xù)檢測和優(yōu)化系統(tǒng)；n繼續(xù)運(yùn)行并維護(hù)系統(tǒng)，保證系統(tǒng)高效運(yùn)行。繼續(xù)運(yùn)行并維護(hù)系統(tǒng)，保證系統(tǒng)高效運(yùn)行。 971.1.最佳評(píng)估時(shí)間的選擇最佳評(píng)估時(shí)間的選擇q泵的最初選型階段泵的最初選型階段q發(fā)現(xiàn)并解決問題階段發(fā)現(xiàn)并解決問題階段q系統(tǒng)改進(jìn)階段系統(tǒng)改進(jìn)階段泵低效運(yùn)行氣蝕內(nèi)部回流 不良的流量控制頻繁的維護(hù)保養(yǎng) 9898可靠性曲線可靠性曲線泵曲線泵曲線氣蝕氣蝕軸承、密封壽軸承、密封壽命減少命減少最佳應(yīng)用最佳應(yīng)用出口回流出口回流葉片壽命降低葉片壽命降低軸承、密封壽軸承、密封壽命減少命減少入口回流入口回流氣蝕氣蝕高溫升高溫升最佳效率點(diǎn)最佳效