2022年行業(yè)分析定速泵與調(diào)速泵給水中的技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析

定速泵與調(diào)速泵給水中的技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析1定速泵與調(diào)速泵的工作原理和特性

當(dāng)泵安裝在肯定的管路中工作時(shí)，實(shí)際的工作狀態(tài)不僅取決于泵本身的性能曲線，還取決于整個(gè)管路的特性曲線。這2條曲線的交點(diǎn)打算了泵在管路系統(tǒng)中的運(yùn)行工況。在管路特性曲線相同的裝置系統(tǒng)中，對(duì)于不同的泵，其工作點(diǎn)是不同的。定速泵和調(diào)速泵的工作點(diǎn)就有很大的差別，從而使流量、揚(yáng)程、效率不同。

定速給水泵在給水系統(tǒng)中一般為離心式，其工作原理是利用旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的離心力使流體獲得能量。它是通過肯定功率的電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)泵以肯定轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動(dòng)，使流體得到肯定的壓能和動(dòng)能。調(diào)速給水泵(以YT62型液力偶合器為例)有一特別件—液力偶合器。它是安裝在原動(dòng)機(jī)(電動(dòng)機(jī)等)與給水泵之間的轉(zhuǎn)動(dòng)件，以液體的動(dòng)能來傳遞動(dòng)力的液力傳動(dòng)裝置。其工作原理是：在主動(dòng)軸端部有1個(gè)泵輪，在從動(dòng)軸上與主動(dòng)軸相對(duì)的一端有1個(gè)渦輪，泵輪與渦輪間保持肯定間隙，兩者形成1個(gè)腔型，稱為循環(huán)圓。當(dāng)原動(dòng)機(jī)帶動(dòng)主動(dòng)軸旋轉(zhuǎn)，工作液體便在泵輪中獲得能量，并以肯定的速度從泵輪甩出，沖向渦輪，將能量傳遞給渦輪，從而帶動(dòng)被動(dòng)軸旋轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)了動(dòng)力的傳遞。循環(huán)圓中工作油的循環(huán)只有在泵輪和渦輪處以不同的轉(zhuǎn)速(存在滑差)即存在離心力差時(shí)，才能保持循環(huán)。在額定運(yùn)行條件下的滑差≤3%，只要轉(zhuǎn)變循環(huán)圓中的油量，即轉(zhuǎn)變充油量，就能調(diào)整從動(dòng)軸的轉(zhuǎn)速和傳遞功率，實(shí)現(xiàn)無級(jí)調(diào)速。2定速泵、調(diào)速泵的技術(shù)經(jīng)濟(jì)性比較

河北熱電有限責(zé)任公司八期技改工程為2臺(tái)200MW雙抽供熱機(jī)組和4臺(tái)410t／h的循環(huán)流化床鍋爐，每2爐1機(jī)為1個(gè)單元，方案每個(gè)單元設(shè)置銘牌出力為440t／h，揚(yáng)程為1400m的2臺(tái)調(diào)速泵和1臺(tái)定速泵。下面比較當(dāng)系統(tǒng)中定速泵(或調(diào)速泵)單獨(dú)運(yùn)行、2臺(tái)定速泵(或2臺(tái)調(diào)速泵)并列運(yùn)行、1臺(tái)定速泵與1臺(tái)調(diào)速泵并列運(yùn)行的狀況。2.1定速泵(或調(diào)速泵)單獨(dú)運(yùn)行

轉(zhuǎn)變泵本身性能曲線的方法有變速調(diào)整、動(dòng)葉調(diào)整和汽蝕調(diào)整。轉(zhuǎn)變管路特性曲線的方法主要有出口節(jié)流調(diào)整、入口節(jié)流調(diào)整，而最普遍采納的調(diào)整方式是出口端節(jié)流調(diào)整，它是利用轉(zhuǎn)變閥門開度來進(jìn)行調(diào)整的方式。一般定速泵為出口端節(jié)流調(diào)整，調(diào)速泵為變速調(diào)整。

鍋爐的啟動(dòng)時(shí)間較長，而且將鍋爐的負(fù)荷帶至410t／h的整個(gè)提壓過程按機(jī)側(cè)的要求是逐步達(dá)到的，也就是說在這個(gè)過程中假如采納調(diào)速泵可以僅僅靠轉(zhuǎn)變轉(zhuǎn)速就能滿意機(jī)爐的啟動(dòng)要求。從調(diào)速泵特性曲線可看出，流量在120～450t／h時(shí)對(duì)應(yīng)的揚(yáng)程可依據(jù)爐的逐步升溫升壓從800m(或者更低)提升到1400m，而不需要調(diào)整給水調(diào)整閥。如此時(shí)采納定速泵，則需長時(shí)間的節(jié)流給水調(diào)整閥去滿意所需的流量，因此耗費(fèi)較高的能頭。

流量從120～450t／h，對(duì)應(yīng)的揚(yáng)程為1680～1430m，多余的能頭被給水調(diào)整閥消耗掉，見式(1)：

式中N———電機(jī)消耗的功率，kW；

g———重力加速度，m／s2；

Q———質(zhì)量流量，kg／s；

H———揚(yáng)程，m；

η———泵的效率，%。

可以看出，在其他參數(shù)肯定的狀況下，功率N和揚(yáng)程H是成正比的。由于調(diào)速泵可以在管路特性曲線不變的狀況下僅通過轉(zhuǎn)變轉(zhuǎn)速就可達(dá)到機(jī)爐啟動(dòng)要求，因此其節(jié)能效果是顯著的。如在120t／h時(shí)，調(diào)速泵可比定速泵省一半的功率。2.2泵的并聯(lián)運(yùn)行

泵并聯(lián)的目的是在壓頭相同時(shí)增加流量，由此再畫出共同管路特性曲線b與泵的并聯(lián)特性曲線的交點(diǎn)C，即并聯(lián)工作時(shí)的工作點(diǎn)，此時(shí)流量為QC，揚(yáng)程為HC。并聯(lián)工作的特點(diǎn)是：揚(yáng)程彼此相等，總流量為每1臺(tái)泵(同性能泵)輸送流量之和，即QC＝2QA。該期工程采納2爐1機(jī)制，當(dāng)?shù)?臺(tái)鍋爐點(diǎn)火帶負(fù)荷時(shí)需要啟動(dòng)第2臺(tái)給水泵。下面對(duì)2臺(tái)定速泵的并聯(lián)和1定1調(diào)及2調(diào)的狀況做一比較。2.2.12臺(tái)定速泵在給水系統(tǒng)中的并聯(lián)運(yùn)行

定速泵并聯(lián)運(yùn)行時(shí)是靠轉(zhuǎn)變管路特性曲線的方法即調(diào)整鍋爐給水調(diào)整閥的開度來達(dá)到調(diào)整流量的目的。這樣工作點(diǎn)是隨著流量的變化，揚(yáng)程也發(fā)生變化。一般設(shè)計(jì)點(diǎn)是在給水調(diào)整閥全開的狀況下設(shè)計(jì)給水泵的流量、揚(yáng)程、效率，此為經(jīng)濟(jì)工況點(diǎn)，而通過節(jié)流調(diào)整的方法雖然簡潔便利，但所產(chǎn)生過高的揚(yáng)程由給水調(diào)整閥消耗掉，造成能量損失，低負(fù)荷時(shí)經(jīng)濟(jì)性更差。特殊是河北熱電有限責(zé)任公司為供熱機(jī)組，熱負(fù)荷受工業(yè)熱用戶及采暖熱負(fù)荷的影響很大，主給水流量常常變化，長期靠調(diào)整給水調(diào)整閥的開度來調(diào)整流量，必將導(dǎo)致比純凝機(jī)組更大的經(jīng)濟(jì)鋪張，而且使給水調(diào)整閥的沖刷損壞嚴(yán)峻。

當(dāng)系統(tǒng)在額定負(fù)荷(2Q0)運(yùn)行時(shí)，揚(yáng)程為給水泵的額定揚(yáng)程H0，流量為2臺(tái)給水泵的額定流量之和2Q0，此時(shí)的管阻曲線為b，即給水調(diào)整閥處于全開狀態(tài)；當(dāng)系統(tǒng)在0.75額定負(fù)荷(1.5Q0)運(yùn)行時(shí)，由于管路特性曲線變?yōu)閎′，即給水調(diào)整閥為節(jié)流狀態(tài)，從而使并聯(lián)泵的工作點(diǎn)由原來的A變?yōu)锳′，此時(shí)流量為1.5Q0，揚(yáng)程為H1，對(duì)應(yīng)單個(gè)泵的工作點(diǎn)由B變?yōu)锽′，即流量為0.75Q0，揚(yáng)程為H1，也即揚(yáng)程由原來的H0，增加了H1-H0。2.2.21臺(tái)調(diào)速泵與1臺(tái)定速泵的并聯(lián)運(yùn)行

假如每個(gè)單元為2臺(tái)定速泵，再加入1臺(tái)調(diào)速泵。正常運(yùn)行中通過調(diào)速泵來調(diào)整機(jī)組所需的給水流量，就可克服給水母管壓力過高的缺陷。這種運(yùn)行方式要求調(diào)速泵的出口壓力保持為定速泵的額定出口壓力，而流量在30%～100%之間變化，這就需要同時(shí)調(diào)整給水泵特性曲線(通過調(diào)整給水泵轉(zhuǎn)速)和管阻特性曲線(通過調(diào)整給水調(diào)整閥開度)。使工況點(diǎn)落在揚(yáng)程為H的直線段上。

并聯(lián)運(yùn)行中，滿負(fù)荷工況下運(yùn)行于A點(diǎn)，流量為2Q0，壓頭為H0，定速泵與調(diào)速泵均運(yùn)行于B點(diǎn)。當(dāng)負(fù)荷減至1.5Q0，將調(diào)速泵轉(zhuǎn)速降低，泵特性曲線變?yōu)閍2，以使給水泵組總揚(yáng)程曲線至a2′。同時(shí)轉(zhuǎn)變給水調(diào)整閥開度，使管阻特性曲線至b′。此時(shí)運(yùn)行工況點(diǎn)為A0，定速泵仍運(yùn)行在B點(diǎn)(即泵的額定運(yùn)行工況點(diǎn))，調(diào)速泵則運(yùn)行于B0點(diǎn)，流量為0.5Q0，壓頭仍為H0，這樣在1.5Q0的流量下，比前面所說的純定速泵系統(tǒng)節(jié)約了H1-H0壓頭差的能耗。

假如此時(shí)不調(diào)整管阻特性曲線，可將原管阻特性曲線向下延長與原單臺(tái)定速泵的特性曲線相交，會(huì)發(fā)覺定速泵的負(fù)荷過高，調(diào)速泵只能帶較少的負(fù)荷，這將導(dǎo)致定速泵過負(fù)荷和調(diào)速泵負(fù)荷過小而發(fā)熱、振動(dòng)甚至汽化的不良現(xiàn)象，故當(dāng)有調(diào)速泵時(shí)應(yīng)實(shí)行同時(shí)調(diào)整給水泵特性曲線和管阻特性曲線的方法來達(dá)到調(diào)整流量的目的。2.2.32臺(tái)調(diào)速泵并聯(lián)運(yùn)行

調(diào)速泵并聯(lián)運(yùn)行時(shí)靠轉(zhuǎn)變調(diào)速泵的轉(zhuǎn)速使揚(yáng)程與流量均滿意鍋爐的要求，這樣既避開了2臺(tái)定速泵并聯(lián)時(shí)，泵在較低流量(額定流量以下)運(yùn)行時(shí)，高揚(yáng)程所帶來的鋪張；又克服了當(dāng)1臺(tái)鍋爐帶滿負(fù)荷另一臺(tái)鍋爐點(diǎn)火或帶小負(fù)荷時(shí)，1定1調(diào)并列運(yùn)行使定速泵過負(fù)荷，調(diào)速泵負(fù)荷過小