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化工泵效率影响因素有哪些?化工泵效率提高

作者:化工泵小编    来源:皖南泵业    发布时间:2020-04-08 20:47    浏览量:

  风机水泵是工业现场的主要耗电设备,占到国内工业用电总和的70%。而化工行业的主要动设备就是化工泵,化工泵的耗电占到整个化工厂总耗电的60%-80%。所以提高化工泵的运行效率对节能降耗降低生产成本有着重要的意义。那么影响化工泵效率的因素有哪些?如何提高化工泵效率呢?下面从流体理论分析其影响因素、从现场实际操作来讨论提高化工泵效率的方法。

  一、化工泵效率影响的因素

  化工泵通过电机驱动叶轮对介质做功,将电能转换为流体的动能和势能,能量的转换过程必然伴随能量的损失,而运行效率就是这种转换的量度,要提高化工泵的运行效率就必须弄清楚泵内能量的损失。泵内的能量损失主要包括以下:

  1、电气损失

  化工泵用电动机驱动,并用电气控制设备进行控制,所以控制和电机系统的电气损失是整个运行系统的第一步,采用超高效电机和节能控制设备是降低损坏的关键,节能控制设备主要有变频控制,其基本原理是通过电力电子技术对电机进行调控,降低了机械控制的能量损失,超高效电机主要降低了电机的电阻损耗和电磁涡流损耗。

  2、机械传动损耗

  化工泵转轴驱动叶轮做功,中间通过了联轴器、轴承、机械密封等环节,其中轴承和机械密封的摩擦损坏非常大,选用优质的轴承和机械密封是关键,劣质的零件运行阻力大,噪音振动到。长时间运行会发生温度高的情况,这部分热量就是能量损失的一种形式。

  3、水力损失

  泵过流部分(从进口到出口)液体的流体必然有速度大小和方向改变引起的损失,这两部分就是水力损失。要减少这部分损失,除了提高过流部件的光洁度外,尽量选用优秀的水力模型。

  4、流体机械损失

  主要是液体和叶轮前后盖板外表面及泵腔的摩擦损失(也叫圆盘损失)。

  圆盘损失所占比例较大,甚至达到占有效功率的30%。试验表明圆盘损失和转速的三次方成正比,和叶轮外径的五次方成正比。因此,叶轮外径越大,圆盘损失也越大。虽然圆盘损失和转速的三次方成正比,但在给定的扬程下,随之转速的提高,叶轮外径相应地减少(可以认为泵转速的提高一倍,叶轮外径减少一半),圆盘损失成五次方比例下降,所以,随着转速的提高,圆盘损失并不增加,反而下降,这是发展高速泵的原因之一。

  3、流体容积损失

化工泵效率-机械磨损

  二、化工泵运行效率提高的措施

  化工泵的损耗涉及整个运行系统,所以提高效率不仅需要考虑泵主体,还有从系统的角度关注,下面从化工泵主体、控制系统、传动等方面来讨论:

  A.提高化工泵泵的使用效率

  改进管路系统,减少阻力。管线长度应尽可能缩短和保持直线,降低流速以减少沿程水头损失;减少闸阀、底阀、弯头、孔板等部件的数量,以减少局部水头损失。

  降低水泵出水压力的富裕量,恰如其分地满足管路系统对出水压力的要求。如果水泵压力的富裕量过大,水泵的出水压力高于系统需要的压力,这就势必要采取关小阀门等节流方法来降压,造成功率浪费。这时必须对水泵采取改造措施,可根据系统要求的压力拆除一、二级叶轮;若过剩压力不太大,可采取车削叶轮方法来减压,使系统(管路)装置中的水泵尽量工作在泵的效率点,避免在大流量或小流量下(效率较低点)工作。

  B.提高化工泵的水力效率

  1、叶片向吸入口延伸并减薄,使液体提早受到叶片作用,可减小叶轮外径,也可以增加叶道内流线的长度,减少相对扩散;但延伸要适当,过于前伸会使入Et面积过小,使叶片入口与叶片盖板相交的壁角变小,反而加大水力摩擦损失,挤缩进口流道,对汽蚀和效率均不利。

  2、流道的水力半径越大越好,尽可能使叶片进口截面接近正方形,以减少摩擦损失,由水力学知道,过水断面面积和湿周的比值叫做水力半径,即水力半径一过水断面面积/湿周。湿周大,实际上就是液体与壁面的接触面积大,当把流道截面从近似正方形变为狭长矩形时,实质上就是让液体在狭长截面的间隙内流过,所以阻力必然大。

  3、由于弯曲扩散管水力损失较大,现在多数采用略带弯曲接近直线的扩散段。对反导叶来说,它的进口角和在圆周方向的位置,应结合液流在扩散段流出的情况而定,原则是形成连续的流道,避免反导叶流道入口截面过窄,否则在反导叶进口处会引起涡流和撞击损失。

  4、使相邻叶片间流道出口和进口面积之比控制在1.0~1.3范围内,以减小扩散损失。若该比值大于l.3,流道扩散严重,效率下降。

  5、对多级泵,叶轮进口加预旋(反导叶出口角小于90。),减小叶轮进口相对速度,同时减小相对速度扩散,当反导叶出口角选择小于90。时,水流进入叶轮之前就产生了预旋,即可。1≠0。

  6、由于反导叶出口角所造成的预旋对下一级叶轮的特性有较大影响,在设计时为了使理论扬程公式Ht—U2Vu2一“lVul中的“1Vul项为零,反导叶的出口角似应选定90。,这对于末级导叶来说可消除旋转分量。但实验证明,这对效率和获得稳定的性能曲线都不利,尤其对于一些低比转速泵,为了获得下降的特性曲线,反导叶的出口角应选取小于90。,通常在60。~80。。叶片的两端要薄一些,以免产生撞击和涡流损失。

  7、增加叶轮出口宽度,减小叶轮出口绝对速度,从而减小压水室中的水力损失。

  8、斜切叶轮出口、减小前后流线的长度差或不同流线选取不同的叶片出口角,以便减小前后盖板流线压力差,从而减小出口的二次回流。

  9、增加压水室喉部面积,当原设计面积小时,可使流动不受阻塞。

  C.减少化工泵运行系统的机械损耗

  1.轴承、填料引起的机械摩擦损失一般很小,对效率影响不大。填料密封的机械摩擦损失比机械密封大,若能采用机械密封贝4更好。

  2.提高叶轮、导叶流道表面的光洁度。若可能,用手持砂轮等工具对流道表面进行打磨,这样,水力摩擦损失会明显减少。

  3.叶轮的前后盖板表面与液体产生的圆盘摩擦损失,与叶轮外径的5次方成正比。选取较大的叶片出口角可减小叶轮外径,从而减小圆盘摩擦损失。圆盘摩擦损失与表面粗糙度大有关系,叶轮盖板外壁应尽量光滑。适当减小叶轮盖板与导叶之间的问隙也可以降低圆盘摩擦损失。

  D.减少化工泵的系统泄漏损失

  适当缩小各部分间隙或加长密封问隙以及采用迷宫密封等,增加泄漏阻力,以减少容积损失。泵内的泄漏部位发生在叶轮与密封环处、多级泵级间、轴向力平衡装置等。叶轮的一部分液体经叶轮密封环间隙泄露回到叶轮进口而得不到有效利用,形成损失。因此,密封环的间隙应是越小越好,但由于加工和装配等原因,过小的间隙可能形成偏磨或卡死,国家标准对各种类型的泵的间隙做了专门的规定。

  E、提高化工泵系统的电气及传动效率

  化工泵采用电气驱动,电气及传动效率的提高对化工泵运行系统的效率有着很大的影响。特别是大功率的化工泵,节能效率非常明显。我公司合作的某节能项目,化工现场18.5千瓦以上电机原采用低能耗电机、星三角启动、阀门调控,联轴器及轴承箱传动。现场技术勘察,进行管路系统运行工况分析,取消阀门控制,采用变频调速控制,替换低能耗驱动电机。改造后运行效果非常明显,季度节点能力超过18%。

  以上是小编为大家原创整编的化工泵运行效率分析与提高的一些资讯。供想要做节能改造项目的化工厂参考。

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