泵與風機節(jié)能技術(shù)

1、泵與風機節(jié)能技術(shù),內(nèi)容介紹,泵與風機節(jié)能意義和潛力 泵與風機的基本理論 泵與風機的運行調(diào)節(jié)方法 泵與風機運行方式選擇與節(jié)能改造 PSAT,泵與風機節(jié)能意義和潛力,節(jié)能意義 能源短缺，能源有效利用率低。人均能源占有量為世界平均水平的4050%。經(jīng)濟增長是以資源高消耗和犧牲環(huán)境為代價。統(tǒng)計資料表明，總的能源有效利用率約為30%，相當于發(fā)達國家50年代水平。 據(jù)預測，按目前經(jīng)濟和能源生產(chǎn)的發(fā)展速度，未來能源缺口在20%左右。能源建設(shè)總方針：“開發(fā)和節(jié)約并重，近期要把節(jié)能放在首位”。97年通過了中華人民共和國節(jié)約能源法。 節(jié)能潛力 泵與風機數(shù)量多、分布面廣。我國正在使用的水泵和風機分 別超過3000萬

2、和700萬臺，總耗電量占全國總發(fā)電量的1/3。泵與 風機普遍存在效率較低的問題，有些雖經(jīng)節(jié)能技術(shù)改造，使效率 有所提高，但由于新型高效調(diào)速方式的出現(xiàn)，使它們?nèi)跃哂泄?jié)電 潛力可挖。,泵與風機節(jié)能意義和潛力,高效鍋爐給水泵與原水泵比較,泵與風機的基本理論,泵與風機的分類 葉片式：離心式、軸流式、混流式、旋渦式 容積式 其它形式 離心式泵與風機 風機 泵,泵與風機的基本理論,軸流式泵與風機 泵 風機,泵與風機的基本理論,泵與風機的性能 流量qV：單位時間內(nèi)通過泵或風機的流體量。 揚程(泵)H： 單位重量液體通過泵后所獲得的能量。 風壓(風機)p：單位體積氣體通過風機后所獲得的能量。 有效功率Pe：單

3、位時間通過泵或風機的流體后所獲得的能量。 Pe=gqVH/1000=qVp/1000 KW 軸功率P：泵或風機軸上獲的功率。 泵或風機的效率：泵與風機的效率即有效功率Pe與軸功率P 之比。 P=Pe/,泵與風機的基本理論,泵與風機的性能 原動機功率Pg：原動機輸出功率。 Pg=P/tm =Pe/tm tm傳動效率 原動機輸入功率Pg/： Pg/=Pg/d= Pe/tm d d原動機效率 調(diào)節(jié)效率(變速調(diào)節(jié))V：變速裝置的輸出功率與輸入功率之比。 Pg/=Pg/d V = Pe/tm d V之比 比轉(zhuǎn)數(shù)： ns=3.65nqV0.5/H0.75 nso=nqV0.5/(gH)0.75 ny=nq

4、V0.5/P200.75 汽蝕比轉(zhuǎn)數(shù)： C=5.62nqV0.5/ hr0.75 S=5.62nqV0.5/ hr0.75 Ks=2nqV0.5/(ghr)0.75/60 hr-泵的必需汽蝕余量,泵與風機的基本理論,性能曲線 IS80-65-160離心泵性能曲線,泵與風機的基本理論,性能曲線 離心風機無因次性能曲線,泵與風機的基本理論,相似定律（只改變轉(zhuǎn)速n） qVP/qVm=nP/nm HP/Hm=PP/Pm=(nP/nm)2 PP/Pm=(nP/nm)3 風機無因次系數(shù) qV/=qV/(u2A2) p/=p/(u22) P/=P/(A2u23) 管路特性曲線 H=（pB-pA)/ g +H

5、t+hW=Hst+hW,泵與風機的基本理論,工作點 性能曲線與管路特性曲線的交點。 泵的工作點M,泵與風機的基本理論,泵與風機的聯(lián)合運行 串聯(lián) 串聯(lián)性能曲線由單獨 泵的性能曲線的揚程在流 量相同的情況下迭加得到。 串聯(lián)工作的特點是流量彼 此相等，總揚程為每臺泵 的揚程之和。串聯(lián)后總揚 程小于泵單獨工作時揚程 的2倍，流量比一臺泵單獨 工作時增大。,泵與風機的基本理論,泵與風機的聯(lián)合運行 并聯(lián) 并聯(lián)性能曲線由單獨 泵的性能曲線的流量在揚 程相同的情況下迭加得到。 并聯(lián)工作的特點是揚程彼 此相等，總流量為每臺泵 的流量之和。并聯(lián)后總流 量小于泵單獨工作時流量 的2倍，揚程比一臺泵單獨 工作時增大。

6、,泵與風機的運行調(diào)節(jié)方法,泵與風機的運行調(diào)節(jié)：根據(jù)外界負荷變化，改變運行工況點（工作點）使流量等參數(shù)符合要求。工作點是由性能曲線與管路特性曲線的交點確定的，泵與風機運行調(diào)節(jié)是通過改變性能曲線或管路阻力曲線來實現(xiàn)。調(diào)節(jié)方法分為兩大類：非變速調(diào)節(jié)和變速調(diào)節(jié)。 非變速調(diào)節(jié) 節(jié)流調(diào)節(jié) 離心式風機入口導流器調(diào)節(jié) 動葉調(diào)節(jié) 汽蝕調(diào)節(jié),泵與風機的運行調(diào)節(jié)方法,變速調(diào)節(jié) 定速電動機的變速調(diào)節(jié)（低效變速調(diào)節(jié)） 液力聯(lián)軸器變速調(diào)節(jié) 油膜轉(zhuǎn)差離合器變速調(diào)節(jié) 電磁轉(zhuǎn)差離合器變速調(diào)節(jié) 交流電動機的變速調(diào)節(jié) 繞線式異步電動機轉(zhuǎn)子串電組調(diào)速 繞線式異步電動機串級調(diào)速 鼠籠式異步電動機的變極調(diào)速 鼠籠式異步電動機的變頻調(diào)速

7、原動機調(diào)速,泵與風機的運行調(diào)節(jié)方法,節(jié)流調(diào)節(jié) 分為吸入端節(jié)流和出口端節(jié)流，吸入端節(jié)流只適用于風機，不適用于水泵。 特點：調(diào)節(jié)簡單、方便，初投資少，但能量損失大。過去普遍采用，現(xiàn)已逐漸被其它調(diào)節(jié)方 式所替代。 案例：某火力發(fā)電廠200MW 機組，當機組負荷降為 180MW時，采用出口閥 節(jié)流，節(jié)流損失功率 327KW，調(diào)節(jié)閥上壓降 達2.2MPa。 出口端節(jié)流,泵與風機的運行調(diào)節(jié)方法,離心式風機入口導流器調(diào)節(jié) 在葉輪進口前設(shè)置一組可 調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)角的導流葉片。有軸向 導流器、簡易導流器和徑向?qū)?流器。 特點：入口導流器結(jié)構(gòu)簡單， 運行可靠，初投資小，維護方 便，比節(jié)流調(diào)節(jié)節(jié)省能量。離 心風機普遍采用這

8、種調(diào)節(jié)方式。 離心式風機入口導流器 調(diào)節(jié)性能曲線,泵與風機的運行調(diào)節(jié)方法,動葉調(diào)節(jié) 改變?nèi)~輪上葉片的安裝角，改變性能曲線。 軸流式和混流式 泵與風機具有較大的輪轂，可在其內(nèi)安裝動葉調(diào)節(jié)機構(gòu)。 特點：初投資高，調(diào)節(jié) 機構(gòu)復雜，但具有高的 運行效率和較寬的高效 區(qū)，適用于大容量軸流 式和混流式泵與風機且 調(diào)節(jié)范圍寬的場合，如 火力發(fā)電廠大型機組的 鍋爐送引風機和冷水循 環(huán)泵。 軸流式風機動葉 調(diào)節(jié)性能曲線,泵與風機的運行調(diào)節(jié)方法,變速調(diào)節(jié) 泵與風機的流量與轉(zhuǎn)速的一次方成正比，而軸功率與轉(zhuǎn)速的三次方成正比，當流量在較大范圍內(nèi)頻繁變化時，采用變速裝置將取得非常顯著的節(jié)電效果。 qVP/qVm=nP/n

9、m Hp/Hm=pp/pm=(np/nm)2 相似拋物線(等效率曲線） H=KqV2 通用性能曲線,泵與風機的運行調(diào)節(jié)方法,變速調(diào)節(jié) 當管路阻力的靜揚程為零（風機）時，管路阻力曲線與相似拋物線重合，變速前后的工作點即相似工況點，變速前后的流量比即為轉(zhuǎn)速比，如風機流量降為80%，則軸功率降為 0.83=0.512，比閥門調(diào)節(jié)節(jié)能顯著。當管路阻力的靜揚程不為零（泵）時，變速前后的轉(zhuǎn)速比大于流量比。,泵與風機的運行調(diào)節(jié)方法,液力聯(lián)軸器變速調(diào)節(jié) 改變工作腔中工作油的充滿度，在電動機全速的情況下，對 泵或風機實現(xiàn)無級調(diào)速。 轉(zhuǎn)速比 i：渦輪轉(zhuǎn)速與泵輪轉(zhuǎn)速之比。 調(diào)節(jié)效率v：液力聯(lián)軸器的輸出功率與輸入功率

10、之比。,泵與風機的運行調(diào)節(jié)方法,液力聯(lián)軸器變速調(diào)節(jié) 特點：其調(diào)節(jié)效率等于轉(zhuǎn)速比，調(diào)節(jié)量越大，其轉(zhuǎn)速比、調(diào)節(jié)效率越低。無級調(diào)速，過載保護，隔離振動，空載起動，工作可靠，但有調(diào)速延時，設(shè)備復雜。 在轉(zhuǎn)速很小的情況下，液力聯(lián) 軸器調(diào)節(jié)效率很低，但其傳遞 的總功率也很小，此時泵與風 機所需軸功率比閥門調(diào)節(jié)小得 多，轉(zhuǎn)差損失比節(jié)流損失小得 多。廣泛用于鍋爐給水泵、送 引風機、循環(huán)水泵、凝結(jié)水泵。 國內(nèi)主要用于鍋爐給水泵。 液力聯(lián)軸器工作特性 ,泵與風機的運行調(diào)節(jié)方法,油膜轉(zhuǎn)差離合器變速調(diào)節(jié) 油膜轉(zhuǎn)差離合器是依靠摩擦力傳遞功率的無級變速傳動裝置。 特點：最大傳動效率比液力聯(lián)軸器高，控制轉(zhuǎn)速響應時間比液力聯(lián)

11、軸器短。 電磁轉(zhuǎn)差離合器變速調(diào)節(jié) 包括電樞和磁極兩部分，通過改變勵磁電流的大小改變泵與風機的轉(zhuǎn)速。 特點：結(jié)構(gòu)簡單，可靠性高，但對最高轉(zhuǎn)速比較低的電磁調(diào)速電動機，運行經(jīng)濟性差。適用于電動機轉(zhuǎn)速較低、調(diào)速范圍小的 中小容量泵或風機的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)。 液力聯(lián)軸器變速調(diào)節(jié)、油膜轉(zhuǎn)差離合器與電磁轉(zhuǎn)差離合器變速調(diào)節(jié)都存在轉(zhuǎn)差損失，都是低效變速調(diào)節(jié)裝置。,泵與風機的運行調(diào)節(jié)方法,鼠籠式異步電動機的變極調(diào)速 異步電動機的轉(zhuǎn)速n n=60(1-S)f/p f電源頻率 p磁極對數(shù) S轉(zhuǎn)差率 交流電動機的調(diào)速可通過改變磁極對數(shù)或電源頻率實現(xiàn)。 變極調(diào)速就是改變電動機繞組的極對數(shù)，大中型異步電動 機采用變極調(diào)速時，一般為

12、雙速電動機。變極電動機采用不同 的繞組接線方式，可形成轉(zhuǎn)距與轉(zhuǎn)速平方成正比、恒轉(zhuǎn)距、恒 功率三種特性的電動機。為使雙速電動機在高低速兩檔都有較 高的效率，不同的負載應選用對應特性的電動機。 特點：調(diào)速效率高，調(diào)速控制設(shè)備簡單，初投資低。其缺點是 有級調(diào)速，不能進行連續(xù)調(diào)速，不能進行熱態(tài)變換，變速時有 電流沖擊現(xiàn)象。,泵與風機的運行調(diào)節(jié)方法,鼠籠式異步電動機的變頻調(diào)速 變頻調(diào)速是用變頻電源，通過改變頻率實現(xiàn)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)。在 調(diào)節(jié)頻率f的同時對定子相電壓U1進行調(diào)節(jié)，使f、U1之間滿足 一定關(guān)系。故變頻調(diào)速是變頻變壓調(diào)速。 恒轉(zhuǎn)距（磁通）變頻調(diào)速 U1/f=U1/f/ 恒功率變頻調(diào)速 U1/f0。5=

13、U1/(f/)0。5 由于此時磁通發(fā)生變化，電動機的效率和功率因數(shù)可能下降。 變頻調(diào)速從額定頻率下降調(diào)速時，應采用恒轉(zhuǎn)距變頻調(diào)速；從 額定頻率上升調(diào)速時，宜采用恒功率變頻調(diào)速。,泵與風機的運行調(diào)節(jié)方法,鼠籠式異步電動機的變頻調(diào)速 特點：調(diào)速效率高（變頻器產(chǎn)生的高次諧波，使電動機的損耗增加，效率下降），屬高效調(diào)速方式，調(diào)速范圍寬，并在整個調(diào)速范圍具有高的調(diào)速效率，可兼作啟動設(shè)備。 國外在泵與風機的調(diào)節(jié)方面普遍采用變頻調(diào)速，用于泵與風機的調(diào)速節(jié)能時，其容量為 Pv=1.15Pn(n/nn)3 KW nn、n電動機額定轉(zhuǎn)速和變頻調(diào)速時最高轉(zhuǎn)速 Pn轉(zhuǎn)速nn時泵或風機的軸功率 變頻器的容量與電動機變頻

14、時最高轉(zhuǎn)速的三次方成正比，若選用較低的最高轉(zhuǎn)速，可降低變頻器的容量，降低初投資。如鍋爐送引風機在額定轉(zhuǎn)速的3080%采用變頻調(diào)速，在80100%由工頻電源供電，采用入口導葉調(diào)節(jié)。,泵與風機的運行調(diào)節(jié)方法,鼠籠式異步電動機的變頻調(diào)速 案例：麗都動力中心有三臺20t/h蒸汽鍋爐，輔機系統(tǒng)：三臺 75KW引風機、三臺55KW鼓風機、一臺22.5KW給水泵、一臺 7.5KW冷凝水泵、 一臺22KW沖渣泵共九臺，總功率442KW。 過去風量、水量的調(diào)節(jié)采用調(diào)節(jié)擋板、閥門，造成電能的浪費。 現(xiàn)已在泵與風機上安裝了九套變頻調(diào)速裝置。 總投資66.7萬元 年節(jié)電 611702KW h(35.5萬元)， 投資回

15、收期1.88年。,泵與風機的運行調(diào)節(jié)方法,鼠籠式異步電動機的變頻調(diào)速,泵與風機的運行調(diào)節(jié)方法,案例： 閔行發(fā)電廠的9號機組為70年代制造的125MW火電機組，該機組鍋爐配有兩臺G473型送風機和2臺Y473型吸風機。原來吸風機均采用人口導流器調(diào)節(jié)吸風機流量。由于設(shè)備老化后導致機組的可靠性和經(jīng)濟性下降，且在低負荷情況下運行時采用人口導流器調(diào)節(jié)的方式其調(diào)節(jié)性和重現(xiàn)性很差。 在對9號機組進行增容降耗改造時，該廠在吸風機上選用了美國羅賓康公司生產(chǎn)的無諧波高壓變頻裝置代替原來的導流器。改造后的鍋爐在燃用電廠提供的煤種條件下鍋爐出力從369噸時增容到390噸時，機組電負荷從110MW增加到 133.4 M

16、W。 采用變頻調(diào)速裝置后節(jié)電效果顯著(見圖)。 采用變頻調(diào)速后真正做到了軟啟動，避免了原來在較大的慣性負載情況下，數(shù)倍于額定值的啟動電流所產(chǎn)生的電沖擊和機械沖擊對電機的不利影響，同時對真空開關(guān)的觸點有很好的保護作用。,泵與風機的運行調(diào)節(jié)方法,泵與風機運行方式選擇與節(jié)能改造,泵與風機運行方式 鍋爐給水泵運行方式 某大容量發(fā)電廠機組，配置兩臺50%容量的鍋爐給水泵，當 機組負荷變化時，改變給水泵的運行方式以適應負荷變化。若 機組負荷降為50%時，則泵的運行方式有： 兩臺泵全速定壓運行，節(jié)流調(diào)節(jié) 單臺泵全速定壓運行，節(jié)流調(diào)節(jié) 兩臺泵變速定壓運行 單臺泵變速定壓運行 兩臺泵變速滑壓運行 單臺泵變速滑壓

17、運行,泵與風機運行方式選擇與節(jié)能改造,泵與風機運行方式經(jīng)濟性分析 鍋爐給水泵性能曲線和管路阻力曲線如圖所示，機組運行在 50%負荷(qv=605m3/h),運行方式經(jīng)濟性分析如下：,泵與風機運行方式選擇與節(jié)能改造,泵與風機運行方式經(jīng)濟性分析 性能曲線 軸功率曲線,泵與風機運行方式選擇與節(jié)能改造,泵與風機節(jié)能改造 正確選定泵與風機的設(shè)計參數(shù) 火力發(fā)電廠設(shè)計技術(shù)規(guī)程 qv=1.051.1qvmax H=1.11.15Hmax p=1.11.15pmax 選用高效的泵與風機 選擇適宜的調(diào)節(jié)方法 流量變化規(guī)律 管路靜揚程的大小 泵與風機容量大小,泵與風機運行方式選擇與節(jié)能改造,泵與風機節(jié)能改造的技術(shù)經(jīng)

18、濟分析 最小年費用法 將總費用折算到某基準年的總費用平均分布到項目經(jīng)濟運行期的各年，得到方案的年費用，選年費用最小的方案。對于泵與風機這類項目，一般是當年施工，當年完工，如 果經(jīng)濟運行期內(nèi)每年的運行費是等額的，年費用 N=Ki(1+i)n/(1+i)n-1)+C K投資 C年運行費 i年利率 n經(jīng)濟運行年 案例：某電廠鍋爐送風機調(diào)節(jié)方法改造方案比較 負荷特性,泵與風機運行方式選擇與節(jié)能改造,泵與風機節(jié)能改造的技術(shù)經(jīng)濟分析,PSAT,INTRODUCTION PSAT (Pumping System Assessment Tool)可幫助工程技術(shù)人員對泵系統(tǒng)能量利用進行評估，雖然沒有給出如何改進系統(tǒng)，但提供了參考方案。 DESCRIPTION OF FRONT PANEL INFORMATION/T