水泵系統(tǒng)節(jié)能培訓

1、 1泵系統(tǒng)節(jié)能培訓泵系統(tǒng)節(jié)能培訓 2培訓內(nèi)容培訓內(nèi)容r概述概述r泵系統(tǒng)的基礎知識泵系統(tǒng)的基礎知識r泵系統(tǒng)的設計和運行泵系統(tǒng)的設計和運行r泵系統(tǒng)的優(yōu)化的機會和措施泵系統(tǒng)的優(yōu)化的機會和措施r泵系統(tǒng)評估和經(jīng)濟性泵系統(tǒng)評估和經(jīng)濟性 3一、概述一、概述q泵的應用泵的應用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.泵的應用泵的應用l工業(yè)領域：泵系統(tǒng)耗電占工業(yè)系統(tǒng)能耗20%以上。l商業(yè)領域：供熱、通風、空調(diào)（HVAC）。l市政領域：自來水和污水的輸送。 據(jù)統(tǒng)計：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E 電機控制器F 節(jié)流閥 G 旁通閥H 熱交換器 （終端設備）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)美國能源部進行的美國能源部進行的“電機系統(tǒng)市場機會評估電機系統(tǒng)市場機會評估”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)能效提高存在機會最大的領域，大量案例顯示：美國工業(yè)系統(tǒng)能效提高存在機會最大的領域，大量案例顯示：通過較好的系統(tǒng)設計和對現(xiàn)有系統(tǒng)進行優(yōu)化，可以實現(xiàn)通過較好的系統(tǒng)設計和對現(xiàn)有系統(tǒng)進行優(yōu)化，可以實現(xiàn)20%20%甚至甚至更多的能源費用節(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)能機會。節(jié)能機會。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%，而整個系統(tǒng)的

4、效率同比低而整個系統(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：應用系統(tǒng)方法在對系統(tǒng)進行全面內(nèi)大量研究和成功案例表明：應用系統(tǒng)方法在對系統(tǒng)進行全面地測試分析基礎上，應用最合適的手段對泵系統(tǒng)進行優(yōu)化，可地測試分析基礎上，應用最合適的手段對泵系統(tǒng)進行優(yōu)化，可以達到以達到30-50%30-50%的節(jié)能效果。的節(jié)能效果。 維護成本維護成本20能源成本能源成本32 8二、泵系統(tǒng)基礎知識二、泵系統(tǒng)基礎知識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)曲線和泵的運行工況點系統(tǒng)曲線和泵的運行工況點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%離心泵是我們關注的重點！離心泵是我們關注的重點！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揚程揚程單位時間內(nèi)泵所輸送的流體量稱為流量。流量用符號單位時間內(nèi)泵所輸送的流體量稱為流量。流量用符號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口到出口的能量水頭增值稱為揚程。揚程用符泵所輸送的單位重量的流體從進口到出口的能量水頭增值稱為揚程。揚程用符號號H H表示，其單位為表示，其單位為m,m,習慣稱為米液柱高。習慣稱為米液柱高。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，是指原動機傳遞給泵軸上的功率，以輸入功率：又稱軸功率，是指原動機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，以符號輸送的流體實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，是指原動機傳遞給泵軸上的功率，以輸入功率：又稱軸功率，是指原動機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，以符號輸送的流體實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，是指原動機傳遞給泵軸上的功率，以輸入功率：又稱軸功率，是指原動機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，以符號輸送的流體實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口）是指單位重量的液體從泵吸入口流至葉輪葉片進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），泵才不會出

11、現(xiàn)汽蝕現(xiàn)象。），泵才不會出現(xiàn)汽蝕現(xiàn)象。 173.3.容積泵容積泵應用場合：應用場合：高壓力高壓力/ /低流量應用工況場合低流量應用工況場合 高粘性流體介質(zhì)應用工況場合高粘性流體介質(zhì)應用工況場合 精確控制流量的應用工況場合精確控制流量的應用工況場合 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級數(shù)（單極或多極）級數(shù)（單極或多極）l收集器（渦殼或擴散體形）收集器（渦殼或擴散體形）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離心泵揚程和流量的關系離心泵揚程和流量的關系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/ /低揚程低揚程 l可靠性和能耗取決于泵的運行工可靠性和能耗取決于泵的運行工況點。況點。 2250403020100揚程揚程, m10008006004002000流量流量, m3/hq銘牌數(shù)據(jù)應用到某一特定的運行點銘牌數(shù)據(jù)應用到某一特定的運行點最佳效率點：715 m3/h, 30 m揚程-流量曲線 2350403020100揚程揚程, 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揚程揚程, 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)揚程由兩個基本部分組成：靜揚程和管道阻力泵要克服的系統(tǒng)揚程由兩個基本部分組成：

15、靜揚程和管道阻力揚程。揚程。302520151050揚程揚程, m10008006004002000 流量流量, m3/h管道阻力壓頭管道阻力壓頭全揚程全揚程靜揚程靜揚程/ /固定不變固定不變 30應用實例應用實例靜壓頭起主導作用的系統(tǒng)包括：靜壓頭起主導作用的系統(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)揚程為靜揚程（泵要克服的系統(tǒng)揚程為靜揚程（H H

16、statstat）和阻力揚程（）和阻力揚程（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)類似于從一個儲水池泵送到另一個儲水池的系統(tǒng)。類似于從一個儲水池泵送到另一個儲水池的系統(tǒng)。 33r系統(tǒng)靜揚程系統(tǒng)靜揚程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靜壓頭曲線302520151050揚程揚程, m1

17、0008006004002000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但實際情況如何呢？但實際情況如何呢？在現(xiàn)實世界中，摩擦阻力總是存在的（流體之間及流體和在現(xiàn)實世界中，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，實際的摩擦阻力與伯努利方程到底偏離多少呢？那么，實際的摩擦阻力與伯努利方程到底偏離多少呢？在實際系統(tǒng)中，有時多，有時少。在實際

18、系統(tǒng)中，有時多，有時少。 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，點由于摩擦阻力損失，點2的水利能量比點的水利能量比點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。一項。+ hf 38管道系統(tǒng)中哪些地方會導致阻力損失呢？管壁管壁閥門閥門 彎頭彎頭三通三通 漸縮管漸縮管/ /漸擴管漸擴管 膨脹節(jié)膨脹節(jié)容器進口容器進口/ /出口出口( (換句話說，幾乎泵送流體經(jīng)過的每個地方都換句話說，幾乎泵送流體經(jīng)過的每個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

19、本身也存在摩擦損失）（ 39r系統(tǒng)阻力揚程系統(tǒng)阻力揚程jsjfjHHHH Hj j 整個系統(tǒng)阻力損失整個系統(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管道阻力損失的計算通常是建立在達西威斯巴克方程基礎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

20、立在實驗數(shù)據(jù)基礎上的管道部件阻力損失主要也是建立在實驗數(shù)據(jù)基礎上的對于管道部件，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標準彎頭標準彎頭 9090 0.2 - 0.30.2 - 0.39090長徑彎頭長徑彎頭 9090 0.1 - 0

21、.3 0.1 - 0.3方邊進口（容器）方邊進口（容器） 0.5 0.5進入容器的出口進入容器的出口 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.泵的運行工況點泵的運行工況點離心泵離心泵容積泵容積泵流 量 揚程 靜揚程 系統(tǒng)曲線 泵性能曲線 工作點流 量 揚程 靜揚程 系統(tǒng)曲線 泵性能曲線 工作點

22、 467.7.相似定律相似定律當轉(zhuǎn)速改變時性能參數(shù)的換算 00nnQQ200nnHH300nnNN當密度改變時性能參數(shù)的換算 10QQ10HH00NNQ流量 H揚程 N功率 n轉(zhuǎn)速 密度 47四、泵系統(tǒng)的設計和運行四、泵系統(tǒng)的設計和運行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)合運行泵的聯(lián)合運行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)運行的常見問題泵系統(tǒng)運行的常見問題 481.1.管道尺寸的選擇管道尺寸的選擇整個泵和系統(tǒng)的安裝費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準管徑選擇依據(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；泵和電機的初投資增加； 管道尺寸對泵系統(tǒng)生命周期費用影響示意圖能源費用增加。 502.2.泵的選型泵的選型多級動力式泵雙吸單級泵單吸單級泵混流泵軸流泵流量 (m3/h)揚程 (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 - 8

24、6x4 - 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)合運行泵的聯(lián)合運行q并聯(lián)運行并聯(lián)運行兩臺泵并聯(lián)時總流量為每臺泵流量之和，即qA2qB，每臺泵產(chǎn)生的揚程與總揚程相等，即HA=HB。并聯(lián)后泵的總流量增加，但就每臺

25、泵而言，流量比單獨運行時有所減少，即qBqC。 54q串聯(lián)運行串聯(lián)運行總流量與串聯(lián)工作的每臺泵的流量相等，即qA=qB。總揚程為串聯(lián)工作時每臺泵揚程之和，即HA=2HB。與一臺泵單獨在該系統(tǒng)中運行比較，串連后總揚程和總流量都增加了，而每臺泵串聯(lián)運行時的揚程比它單獨運行時降低了。串聯(lián)臺數(shù)越多，每臺泵與它單獨運行時相比，揚程下降也越多。管路性能曲線越陡峭，串聯(lián)后揚程增加越明顯。 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泵運行臺數(shù)控制泵運行臺數(shù)控制 56p節(jié)流控制節(jié)流控制 57p旁通控制旁通控制 58Q1N1Q2N2( )( )

26、=H1N1H2N2( )( )=12P1N1P2N2( )( )=3p泵轉(zhuǎn)速控制泵轉(zhuǎn)速控制 595.5.泵系統(tǒng)運行常見問題泵系統(tǒng)運行常見問題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泵殼流動方向 葉輪 轉(zhuǎn)動方向擴散體切水線蒸汽泡形成，然后劇烈破裂，腐蝕

27、葉輪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泵軸彈簧泵殼體動態(tài)密封面密封環(huán)密封腔機械密封靜態(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)化的機會和措施四、泵系統(tǒng)優(yōu)化的機會和措施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

28、削葉輪切削q應用變速驅(qū)動應用變速驅(qū)動 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)化的最終目標泵系統(tǒng)優(yōu)化的最終目標最終最終目標目標流體流體系統(tǒng)系統(tǒng)泵泵聯(lián)軸節(jié)聯(lián)軸節(jié)電機電機電機斷路器電機斷路器/ /啟動器啟動器變壓器變壓器供電線路供電線路變速驅(qū)動變速驅(qū)動 在每一個接口處都會存在效率損失。目標是在每一個接口處都會存在效率損失。目標是泵系統(tǒng)的總效率最大化，或者是

29、泵系統(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)，則要達到輸送單位冷量對于中央空調(diào)系統(tǒng)，則要達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的標準。的標準。 657575kW kW 電機的效率曲線電機的效率曲線96959493929190效率, %100755025負載率, %2-pole4-pole6-pole8-pole對于泵系統(tǒng)而言，電機是非常小的影響因素。對于泵系統(tǒng)而言，電機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)能的有效方法電機輸出功率電機輸出功率

30、電機效率電機效率電機輸入功率電機輸入功率 (kw) =最終最終, ,電機運行費用電機運行費用= =電機輸入功率電機輸入功率* *運行時間運行時間* *電價電價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) =(或電機輸出功率或電機輸出功率)MotorPumpm3/hr m 比重比重367流體功率流體功率 (kW) = 674150033200249001660083000年摩擦阻力損失費用年摩擦阻力損失費用500040003000200010000流量流量, m3/h30m30m長新管每年的摩擦阻力費用（電價長新管每年的摩擦阻力費用（電價0.830.83元元/ /kWh,kWh,聯(lián)

31、合效率聯(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)化設計管路系統(tǒng)優(yōu)化設計管路系統(tǒng) 68不正確對管道進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與泵相關的管道配置問題與泵相關的管道配置問題 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

32、進口處應當采取直管段。在泵的上游建立均勻的流場分布，在泵的進口處應當采取直管段。Flow straightener(turning vanes)導流裝置（轉(zhuǎn)動葉片）管道導流裝置圖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，最大限度減小泵進口側(cè)壓頭損失以降低產(chǎn)生氣蝕的風險。，最大限度減小泵進口側(cè)壓頭損失以降低產(chǎn)生氣蝕的風險。 72Horizontal split casing pumpSuctionDischargeMotorHangerHanger吊架吸入口出口臥式分體泵電機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

33、選型過大的表現(xiàn)泵選型過大的表現(xiàn)流動噪音過大流動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頻繁的軸承和密封維護 74q泵選型過大的改進措施泵選型過大的改進措施葉輪調(diào)整葉輪調(diào)整應用變速驅(qū)動應用變速驅(qū)動利用小型泵加強大型泵的使用效能利用小型泵加強大型泵的使用效能 753.3.多泵配置多泵配置運行靈活運行靈活020406080100120140160180200050100150200250Flow (GPM)Head(Feet)Two pumps runningOne pump runningThree pumps runningSystem curvePu

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

35、t 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泵電機控制箱高水位開關低水位開關吸入口在高負載期間高流動噪音、氣蝕及管道系統(tǒng)的振動現(xiàn)象消失了在高負載期間高流動噪音、氣蝕及管道系統(tǒng)的振動現(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

36、高噪音或者振動等級表明流量過大存在高噪音或者振動等級表明流量過大泵遠離其設計點運行泵遠離其設計點運行 79q切削原理切削原理Q2Q1D2D1H2H1D2D12BHP2BHP1D2D13Q = 流量H = 揚程BHP =電機功率（下標1 = 原始泵，下標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 ori

37、ginallyserves 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揚程(ft) 81q葉輪切削的優(yōu)點和限制葉輪切削的優(yōu)點和限制q優(yōu)點q限制 節(jié)能 降低管道系統(tǒng)、閥門和支架的磨損 降低運行和維護保養(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

38、蝕的可能性增加 8250403020100揚程揚程, m8006004002000流量流量, m3/h70607578808275788082708384289 mm251 mm213 mm 835.5.應用變速驅(qū)動應用變速驅(qū)動系統(tǒng)的大多數(shù)旁通閥打開，表明系統(tǒng)設備內(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等級表明流量過大存在高噪音或者振動等級表明流量過大泵遠離其設計點運行泵遠離其設計點運行 84不同控制方式比較不同控制方式比較 8550403020100揚程

39、揚程, m120010008006004002000流量流量, m3/hr100% speed90%80%70%405070607575當泵速度變化時，相似定律保持的非常好當泵速度變化時，相似定律保持的非常好！808080.5 (BEP)7878 86假設：全阻力系統(tǒng)、全靜揚程系統(tǒng)和混合系統(tǒng)在假設：全阻力系統(tǒng)、全靜揚程系統(tǒng)和混合系統(tǒng)在100%100%轉(zhuǎn)速時處于同一工作點。轉(zhuǎn)速時處于同一工作點。如果該三種系統(tǒng)降低泵轉(zhuǎn)速會發(fā)生什么？如果該三種系統(tǒng)降低泵轉(zhuǎn)速會發(fā)生什么？50403020100揚程揚程, m10008006004002000流量流量, m3/h800 m3/h, 27.5 m (79.

40、5 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揚程揚程, m120010008006004002000流量流量, m3/hr 8850403020100揚程揚程, 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 8950

41、403020100120010008006004002000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揚程揚程, m 90如果系統(tǒng)的實際流量需求為如果系統(tǒng)的實際流量需求為 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揚程揚程, 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

42、來的流量，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)流量達到摩擦阻力的系統(tǒng)流量達到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)揚程揚程, m 935040302010010008006004002000流量流量, m3/hq為了使全靜壓頭的系統(tǒng)流量達到為了使全靜壓頭的系統(tǒng)流量達到400

43、 m3/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)揚程揚程, 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

44、的功率值假設電機被直接驅(qū)動（ASD被旁通） 95五、泵系統(tǒng)的評估和經(jīng)濟性五、泵系統(tǒng)的評估和經(jīng)濟性q最佳評估時間的選擇最佳評估時間的選擇q評估系統(tǒng)的選擇評估系統(tǒng)的選擇q泵系統(tǒng)的評估方法泵系統(tǒng)的評估方法q泵系統(tǒng)的經(jīng)濟性泵系統(tǒng)的經(jīng)濟性 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)當前的運行狀態(tài)和參數(shù)；了解系統(tǒng)當前的運行狀態(tài)和參數(shù)；n收集系統(tǒng)運行數(shù)據(jù)并對其進行分析；收集系統(tǒng)運行數(shù)據(jù)并對其進行分析；n提出替代的系統(tǒng)設計方案和改進；提出替代的系統(tǒng)設計方案和改進；n對潛在的節(jié)能方案進行比較，確定技術上最可行、

45、投資回對潛在的節(jié)能方案進行比較，確定技術上最可行、投資回報最合理的方案；報最合理的方案；n對確定的方案進行實施；對確定的方案進行實施；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)運行并維護系統(tǒng)，保證系統(tǒng)高效運行。繼續(xù)運行并維護系統(tǒng)，保證系統(tǒng)高效運行。 971.1.最佳評估時間的選擇最佳評估時間的選擇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)改進階段系統(tǒng)改進階段泵低效運行氣蝕內(nèi)部回流 不良的流量控制頻繁的維護保養(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用最佳應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最佳效