提高泵送系統能效的方法有哪些?

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發布日期:2023-02-27 10:44
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隨著人們對環境的日益關注,以及降低成本的需求不斷增加,能源效率成為工業界的一個重要課題。據報道,泵送系統占世界電能需求的近20%,美國能源部的研究發現,一個典型工業設施的電力成本中有16%是由其泵送系統產生的。僅此一項就表明,提高泵送系統的能源效率是多么的重要......

本文將簡要介紹在泵送系統上實現節能的幾種方法,供參考。

1. 避免泵尺寸過大

工程師在確定泵尺寸大小時通常會傾向于保守,與實際應用要求相比,他們通常包括所提供泵的負載方面的安全裕度。眾所周知,旋轉動力泵,如離心泵,約占所有已安裝泵的 80%,其中選型尺寸過大的通常達到20%-30%。由于在流量和壓力方面(賦予了太多的安全裕量)所要求的更高性能,需要電機提供更多的動力,因此過大的泵會導致不必要的能源消耗。

雖然一定程度的過大尺寸可能是補償設計過程中不確定性的良好常識,但選擇盡可能接近其最佳效率點運行的泵,可以顯著降低能耗。

2. 切割葉輪

如果泵尺寸過大,切割葉輪是降低產生的壓力和流量的一種相對經濟有效的方法。雖然切割葉輪比使用節流閥來實現所需的工作效率更高,但由于葉輪葉片被切短,葉輪葉片與泵殼體之間的間隙變大,因此其效率通常會低于全尺寸葉輪。

通過切割葉輪(降低過量的負載)雖然也能減少驅動功率,但在能效方面,變速驅動器通常是首選。

3. 變頻驅動器

顧名思義,變頻驅動器(VFD)改變電機的轉速,以實現應用的實際揚程和流量需求,而不是泵所能產生的(流量和揚程)。VFD通常用于下列兩種情況下限制不必要的能源消耗:

1) 在選型過大的泵上降低電機的速度。

2) 在不同時間對泵有不同的負載要求。

泵能夠在需要時以最大容量運行,但可能在低于該容量的情況下長時間運行。一個典型的例子是冷卻水泵,其中需要冷卻的設備/流體的溫度可能會有很大的變化,因此需要根據不同的溫度變化來調整冷卻水泵的運行工況。

盡管VSD會增加設備的前期投資成本,但通常情況下,它們可以節省能源成本,如果從整個生命周期成本來看,不難證明VSD投資是值得的。

4. 并聯泵送系統

對于具有不同負載要求的系統,使用多臺泵并聯運行是VFD的替代節能解決方案。當“極端情況”工況的要求明顯高于正常運行工況時,單臺泵的大部分工作時可能在遠離最佳效率點的地方運行。

如果安裝了一臺較小的泵,就可以滿足系統不同工況的需求,并減輕較大泵(遠低于其最佳效率點)的運行負擔。

5. 限制管道壓力損失

優化系統管道以限制摩擦壓降是另一種節省能源的方法,因為它減少了泵克服此類損失所需的功率。管道直徑、長度、布局、走向、內表面粗糙度和安裝在管道內的組件都會影響系統壓降,因此在考慮能效改進時應考慮這些因素。

在設計階段,應盡量減少管道中的彎曲、擴張和收縮的次數,保持管道盡可能直且直徑相同。但是,由于空間限制,在實際工程應用中,這并不總是可能的。另外,為安裝指定的任何配件或閥門也應具有相對較低的壓降。

此外,應仔細選擇管道的直徑,因為較小的直徑會導致更多的摩擦損失。管道可能很昂貴,特別是如果泵送的流體需要更昂貴的材料(如不銹鋼)時,因此通常傾向于將管道直徑變小。腐蝕、生銹會增加阻力和壓力損失,這意味著管道的清潔和維護也很重要。

6. 消除不必要的使用

雖然這似乎是顯而易見的,但令人驚訝的是,系統中的泵不必要地頻率運行。可以實施控制系統來關閉未使用的泵,例如備用泵,并且當負載要求發生變化時,使用壓力開關可以控制使用中的泵的數量。這可以確保在當前系統工況只需要一臺泵運行時,不會同時使用多臺泵。

7. 進行適當的維護

對泵進行日常維護也可以降低能耗,就像任何設備一樣,磨損會降低效率。泵的維護(例如更換磨損的耐磨環)至關重要,因為耐磨環間隙的增加會增加泄漏,因此產生相同流量的泵功率要求也會增加。

如果泵的能效降低多達10%-25%、且僅更換耐磨環等少數零部件并不能起到恢復/提高能效的作用時,應對泵進行更多的處理措施。當它到達這個階段時,降低泵長期能源成本的最佳方法是對其進行升級改造或直接更換新泵!

泵沙龍注:文章部分信息來源于castle-pumps.com。

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