用電機(jī)運行電流檢測離心泵的工況特性

1、用電機(jī)運行電流檢測離心泵的工況特性黃禹忠3諸林何紅梅(西南石油學(xué)院摘要介紹一種通過檢測電機(jī)電流來檢測離心泵工況的方法。該方法僅需要繪制出電流與流量的關(guān)系曲線,即IQ曲線。通過測量電機(jī)電流,從特性圖上就可以得到泵的流量、揚程和效率等基本參數(shù),從而了解離心泵的工作狀況。該方法簡單,不增加設(shè)備及儀表,可實現(xiàn)生產(chǎn)過程的在線監(jiān)控,并可廣泛應(yīng)用于化學(xué)工業(yè)。關(guān)鍵詞離心泵電流檢測工況流體輸送是化工生產(chǎn)及其它過程工業(yè)中最常見、最重要的單元操作之一。由于流體種類、特性的多樣性,生產(chǎn)工藝條件的復(fù)雜性,流體輸送機(jī)械的種類很多。通常將輸送液體的機(jī)械統(tǒng)稱為泵,生產(chǎn)中最常用的為離心式和容積式泵。其中,離心泵由于其具有適應(yīng)范

2、圍廣(包括流量Q、揚程H及對輸送介質(zhì)性質(zhì)的適應(yīng)性、體積小、結(jié)構(gòu)簡單、操作容易、流量均勻、故障少、壽命長、購置費用和操作費用低等突出優(yōu)點而在化工生產(chǎn)中得到廣泛的應(yīng)用。離心泵通常用電動機(jī)來驅(qū)動。隨著能源日益緊張,節(jié)能降耗工作勢在必行,必須讓離心泵的運行工況處在最佳狀態(tài)。為此必須檢測離心泵的運行工況。目前檢測離心泵運行工況的方法很多,且都有各自的優(yōu)缺點。本文研究了通過檢測電動機(jī)運行電流來確定離心泵工作特性的方法。1電機(jī)電流I與離心泵流量Q的關(guān)系111離心泵的功率1液體在單位時間內(nèi)從離心泵的葉輪獲得的有效能量稱為離心泵的有效功率P e,它與離心泵的流量、壓頭(揚程等有關(guān)。由電動機(jī)輸入離心泵泵軸的功率稱

3、為泵的軸功率P,單位為W或k W。由于泵內(nèi)存在容積損失、水力損失和機(jī)械損失,使得離心泵的有效功率小于軸功率,離心泵的軸功率表示為:P=P e1000=H Qg1000=H Q102式中P e離心泵的有效功率,WQ離心泵的實際流量,m3 sH離心泵的揚程,m流體密度,kg m3離心泵的效率P離心泵的軸功率,k W112電動機(jī)的功率2化工生產(chǎn)中電動機(jī)一般采用三相交流電,電動機(jī)的接線端輸入功率P1為:P1=3U I co s電動機(jī)軸端輸出功率P2為:P2=3U I1co s式中P1電動機(jī)輸入功率,WP2電動機(jī)輸出功率,WU額定電壓,VI電流,A1電機(jī)效率co s功率因數(shù)113電機(jī)電流與離心泵流量的關(guān)

4、系3黃禹忠,男,1972年生,碩士生。成都市,610500。34化工裝備技術(shù)第24卷第4期2003年由于電動機(jī)通過聯(lián)軸器與離心泵連接,電機(jī)的輸出功率并沒有全部傳輸?shù)诫x心泵,中間有傳遞損失,因此,離心泵的軸功率應(yīng)該等于電動機(jī)的輸出功率乘以傳動效率2。根據(jù)能量守衡原理,電動機(jī)輸送到離心泵的功率應(yīng)該等于離心泵的軸功率P ,即:H Q 102=P 221000=3U I 12co s 1000可以得出電機(jī)電流I 的計算公式:I =51660H Q U 12co s (1式(1中,介質(zhì)密度、電壓U 為常數(shù);電機(jī)效率1和功率因數(shù)co s 隨負(fù)荷變化的范圍不大,在實際應(yīng)用中可以認(rèn)為是常數(shù);傳動效率2也是一個

5、常數(shù)3。因此,電機(jī)的電流I 與離心泵的揚程H 、流量Q 、效率有關(guān)。離心泵的揚程H 和效率由離心泵的特性決定,且都是流量Q 的函數(shù)。由H 、Q 、確定的特性曲線對特定的泵是不變化的。通常揚程H 隨流量Q 增大而降低,效率隨流量Q 增加而呈拋物線狀先增大后降低,拋物線最高點為泵的最佳工況(即最高效率點。因此電機(jī)的運行電流I 實際上僅是流量Q 的函數(shù),即:I =f (Q 2利用電機(jī)電流檢測泵的工況特性根據(jù)上述推導(dǎo)結(jié)果,電機(jī)的運行電流I 實際上僅是流量Q 的函數(shù),為了便于檢測使用,可將電機(jī)電流與流量的函數(shù)關(guān)系I Q 曲線繪制在離心泵的性能曲線圖上。在實際應(yīng)用時只需測量出電機(jī)的運行電流,就可以在該曲線

6、圖上查到對應(yīng)的泵流量Q 、揚程H 和效率等特性參數(shù),從而確定離心泵的實際工況點,觀察實際的工況點與離心泵最佳工況點(最佳效率點的偏離程度,以便及時調(diào)節(jié)運行參數(shù),了解泵的工作情況,為泵的節(jié)能改造提供依據(jù)。3應(yīng)用實例利用電機(jī)電流檢測泵的運行特性的關(guān)鍵是在離心泵的特性曲線圖上繪制出電機(jī)電流與流量的曲線,即I Q 曲線。下面以某公司生產(chǎn)的R 83-617J 4BM -0508P 4-B 型屏蔽式離心泵為例介紹如何繪制I Q 曲線。該泵出廠時性能試驗主要技術(shù)參數(shù)如下:額定轉(zhuǎn)速:2900r m in 額定流量:15m 3 s 額定全揚程:316119m 額定效率:2612%該泵配用電機(jī)的技術(shù)參數(shù)如下:電機(jī)

7、規(guī)格:617電壓:380V ( Y co s =01881=01882=0190一般離心泵出廠時是用清水做性能試驗的,因此供應(yīng)商提供的泵的特性曲線也是針對清水的。在實際生產(chǎn)中輸送的介質(zhì)大多與清水不同,根據(jù)不同的介質(zhì),應(yīng)該對特性曲線進(jìn)行換算。介質(zhì)密度變化時曲線基本不變,而粘度對泵的流量、揚程、效率都有影響,換算系數(shù)可參考有關(guān)文獻(xiàn)4。下面選用石油化工中的液化氣(密度為520kg m 3作為輸送介質(zhì),將上述相關(guān)參數(shù)代入式(1可得到簡化的關(guān)系計算式:I =11110H Q(2由泵的特性曲線圖,根據(jù)不同的流量值可得到與之相對應(yīng)的揚程值和效率值,將其代入公式(2可計算出相應(yīng)的電機(jī)電流值,結(jié)果如表1所示。將

8、電流I 與流量Q 的值繪制在泵的性能曲線圖上,就可以得到電機(jī)電流I 與流量Q 的關(guān)系曲線,即I Q 曲線。表1泵流量與電機(jī)電流值序號流量 m 3 h -1揚程 m 效率 %電流 A 1534412311124471212103381382012551152315316119261205518142030110531164581675252801323112069125(下轉(zhuǎn)第42頁44用電機(jī)運行電流檢測離心泵的工況特性氬氣保護(hù)的效果將影響焊縫質(zhì)量,它可由焊縫表面顏色來檢查,如表1所示。表1氬氣保護(hù)效果對鈦焊縫質(zhì)量的影響氬氣保護(hù)情況焊縫表面顏色焊縫質(zhì)量良好銀白色焊縫質(zhì)量良好尚好黃色(麥色對焊縫質(zhì)

9、量沒有影響一般藍(lán)色焊縫表面氧化,塑性稍有下降較差青紫色(花色焊縫氧化較嚴(yán)重,顯著降低焊縫的塑性極差暗灰色(灰白色焊縫完全氧化,易產(chǎn)生裂紋、氣孔等缺陷215選用低線能量施焊在保證焊縫成形良好的前提下,焊接時盡量選用低線能量。多道焊時,應(yīng)在前道焊縫冷卻后才焊下一道,以防過熱。也可采用急冷法來防止焊接區(qū)晶粒長大。當(dāng)板厚大于6mm時,應(yīng)開坡口進(jìn)行多道焊,焊接規(guī)范應(yīng)當(dāng)適宜且穩(wěn)定不變,否則容易過熱氧化。在制作蒸發(fā)器(67m2、TA2、板厚8mm過程中,采用了如表2所示的工藝參數(shù),取得了較好的效果。由于采用V型坡口,第一層與第五層考慮到裝配與焊接的特點及要求,故采用了手工T IG焊。216焊后熱處理焊后熱處

10、理的目的在于消除應(yīng)力、穩(wěn)定組織和獲得最佳的物理、力學(xué)性能,真空熱處理還可以降低氫含量和防止工件表面氧化。根據(jù)鈦材成分、原始狀態(tài)和結(jié)構(gòu)使用要求,可分別表2手工與自動鎢極氬弧焊的焊接參數(shù)焊接方法焊接層次焊接電流A電弧電壓V焊接速度m h噴嘴口徑mm手工T IG焊110015012134516自動T IG焊218019011128922自動T IG焊3418019011128922手工T IG焊515016012135616進(jìn)行退火、時效或淬火-時效處理。由于鈦材活性強,在高于540溫度的大氣介質(zhì)中熱處理時,表面生成較厚的氧化層,硬度增加、塑性降低,為此需進(jìn)行酸洗。酸洗液可用H F3%+HNO335

11、%水溶液。為防止酸洗時增氫,應(yīng)控制酸洗溫度,一般應(yīng)在40以下。下面僅對鈦材(如TA1、TA2等的退火規(guī)范略加說明。鈦材退火溫度以550680為較適宜。退火時間由工件厚度而定:一般厚度不超過115mm取15m in,116210mm取20m in, 211610mm取25m in,61020mm取60m in, 2050mm取120m in。采用上述規(guī)范可完全消除內(nèi)應(yīng)力并能保證較高的強度和較好的塑性。參考文獻(xiàn)1徐明文主編.化工機(jī)械制造.北京:化學(xué)工業(yè)出版社, 1995.2張麥秋主編.化工機(jī)械制造安裝修理.北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2001.3曾樂主編.現(xiàn)代焊接技術(shù)手冊.上海:上?？茖W(xué)技術(shù)出版社,1993.(收稿日期:2002209227(上接第44頁4結(jié)論利用電流檢測泵的工況特性的方法簡單,不需要改變原有的管路,也不用添加設(shè)備和另外的儀表;不會增加管路的流動阻力;應(yīng)用時只需要測量出電機(jī)的運行電流,就可以在泵的性能曲線圖上得到泵的流量、揚程和效率,從而判斷泵的工作狀況。采用該方法可以對離心泵實現(xiàn)在線監(jiān)控,具有相當(dāng)?shù)默F(xiàn)實意義。參考文獻(xiàn)1蘇爾壽.離心泵手冊.陳振銘,糜若虛譯.上海:上?？茖W(xué)技術(shù)文