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给水泵并联运行方式的分析及经济性比较

放大字体  缩小字体 发布日期:2018-03-20  来源:中国离心泵网  浏览次数:197
核心提示:  王(1984-),男,江苏淮安人,本科,主要从事化工厂自备热电站的工艺及管路设计工作。  在锅炉母管制给水系统中,给水泵和给水管路组成了一个统一的水力系统。管路所消耗的能量和锅炉所需的压头就是给水

  王(1984-),男,江苏淮安人,本科,主要从事化工厂自备热电站的工艺及管路设计工作。

  在锅炉母管制给水系统中,给水泵和给水管路组成了一个统一的水力系统。管路所消耗的能量和锅炉所需的压头就是给水泵所供给的压力能,两者保持了能量的供求平衡关系。管路的流量就是给水泵的排量,给水泵扬程就是管路的压力降(见)。

  中C为给水泵的扬程随排量的变化关系,G为管路特性曲线,两者的交点A为锅炉给水系统的工作点。给水泵或管路中任何一方的工作状况发生变化,都会改变系统的能量平衡,系统将建立新的平衡关系以适应这种变化。

  锅炉母管制并联给水泵的运行调节,是根据系统管路曲线特性和水泵驱动形式进行的。一般根据锅炉给水泵的配置可以有以下三种并联运行方式:定速泵并联、调速泵并联、调速泵与定速泵并联。为简化分析,均取两台性能相同的水泵在并联运行时的状态进行探讨,并对运行的经济性进行比较。

  锅炉给水系统管路特性定速泵并联工作特性1定速泵并联运行采用定速泵并联运行时,水泵扬程特性曲线C与总扬程曲线C固定不变。当系统满负荷运行时,其压头为水泵的额定扬程H,流量为两台水泵的额定流量之和2Q,运行工况点为水泵扬程特性曲线C与管路特性曲线G的相交点A,锅炉给水泵调节阀处于全开或最大开度状态。每台定速泵均运行于额定工况B点(两台泵重合),流量为Q、压头为H(见)。假如系统负荷需要调整为1.5Q,只能通过调节给水泵调节阀,改变管路特性曲线至G调整后运行工况点为A1,压头为H1,此时每台水泵的运行工况点为B1,流量为0.75Q,压头为H1.定速泵并联运行时流量的调节是靠改变给水泵调节阀的开度,故称节流调节法。其特点是简单方便,但产生的富裕压头要由给水泵调节阀消耗掉,造成能量损失,低负荷时经济性更差,且若给水泵再循环流量没有控制好,易造成水泵运行不稳定、电流波动大等现象2调速泵并联运行调速泵并联运行时,扬程特性曲线随水泵的转速而变化,所以不同转速时有不同的水泵总扬程曲线,从而能使运行工况始终处在理想状态的管路特性曲线G上,没有节流损失。

  现设调速泵转速比为imax时的性能与定速泵相同。当满负荷运行流量为2Q时,运行于A点,压头为H.单台调速泵运行额定工况为B点(见)。

  当系统负荷需调整为1.5Q时,系统所需压头为H1.此时通过变速机构将各台水泵的转速比调至iA1运行,总扬程特性曲线为C,系统运行于A1点。各台水泵运行点为B1点,流量各为0.75Q.调速泵并联运行的优点是可以保证在无节流损失的状态下运行,和两台定速泵并联运行相比,在1.5Q流量下,节省了压头△H=H-H1的能耗。但是由于每台泵都需要装调速装置,一次性投资费用大。

  调速泵可装设汽动调速给水泵,也可以装设电动调速给水泵。

  电动调速给水泵一般采用调速型液力耦合器或变频器来实现水泵的转速调节。液力偶合器的效率随着输出转速的降低而降低,而变频调速在电动机输出转速降低时效率仍然较高,故变频调速的低速性能比液力偶合器调速要好。另外采用液力偶合器调速不能直接改善起动性能,起动电流为额定电流的5~7倍。而采用变频调速可实现软起动,即起动电流缓慢增加,起动过程比较平滑,对电网和机械都没有冲击,故可以降低用电配备容量,特别是在新上项目时,可节省增容费的开支,而且变频调速起动的全过程可以控制,起动点、爬坡时间均可设置。所以变频调速节能效果及其他方面的性能均明显优于液力耦合器。

  调速泵并联工作特性3调速泵与定速泵并联运行在给水系统的定速泵群中加入一台(或两台)调速泵,使其与定速泵并联运行。用调速泵来调节母管所需流量,可消除母管压头过高的浪费现象。

  调速泵与定速泵并联运行的特点是,调速泵出口压力要求保持某一定值(一般为定速泵的额定出口压力),流量在30 %~100%之间变化。运行时,需要同时调节水泵特性曲线和管路特性曲线,使运行工况处在MN线段(见)上。此运行方满负荷工况运行于A点,流量为2Q,压头为H,定速泵与调速泵均运行于B点,调速泵转速为imax(见)。当负荷减至1.5Q时,调速泵转速比降至iA1,水泵总扬程曲线调至C,此时并联运行工况点为A1.定速泵运行在B12点(即B点额定工况),调速泵则运行于Bn点,压头仍为H.锅炉给水系统采用调速泵与定速泵并联运行方式时,可采用双重调节,即用“三冲量”信号控制给水泵调节阀开度,用母管压力信号控制给水泵转速。如果仅采用单一转速调节,则在系统负荷降低时,会造成定速泵超载,而调速泵负荷过小,从而影响设备和系统的安全运行。如所示,当系统负荷为1.5Q时,如果单用转速调节,则并联泵压头运行处在理想管路特性曲线G上,运行压头为H1,调速泵转速比降至iM,给水泵总扬程曲线为C此时定速泵工况点为B12点,流量约为1.3Q(由于流量过大造成定速泵超载),调速泵则运行于Bn点,流量约为0.2Q,低于最小流量值,造成水泵发热、振动、电流波动大甚至汽化,从而危及设备本身和整个给水系统的安全运行。因此使用调速泵时应经过计算和试验,确定最低转速及最小电流,在自控系统上确定自调下限位置及电流最低报警值,以确保调速泵的正常运行。

  在系统升负荷或降负荷过程中,如果调速泵出现最低转速且电流低于最小电流值时,必须以手动适当提高调速泵转速,以提高并联泵出口压力,降低定速泵出口流量,增加调速泵的流量。

  这样虽然经济性相对差些,但是保证了整个给水系统的安全运行。

  当系统负荷度过此范围后,恢复自动调节。

  调速泵与定速泵并联工作特性调速泵与定速泵并联运行调节由以上分析可见,给水泵并联运行方式不同,调节方法有所不同,经济性也各有差异。化工企业自备电厂锅炉给水泵的合理配置及运行,不仅是企业安全生产的保障,更重要的是可以节约大量的能源,给企业乃至整个社会带来可观的经济效益。

 
 
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