提高泵送系統(tǒng)能效的方法有哪些?

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發(fā)布日期:2023-02-27 10:44
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隨著人們對(duì)環(huán)境的日益關(guān)注,以及降低成本的需求不斷增加,能源效率成為工業(yè)界的一個(gè)重要課題。據(jù)報(bào)道,泵送系統(tǒng)占世界電能需求的近20%,美國(guó)能源部的研究發(fā)現(xiàn),一個(gè)典型工業(yè)設(shè)施的電力成本中有16%是由其泵送系統(tǒng)產(chǎn)生的。僅此一項(xiàng)就表明,提高泵送系統(tǒng)的能源效率是多么的重要......

本文將簡(jiǎn)要介紹在泵送系統(tǒng)上實(shí)現(xiàn)節(jié)能的幾種方法,供參考。

1. 避免泵尺寸過(guò)大

工程師在確定泵尺寸大小時(shí)通常會(huì)傾向于保守,與實(shí)際應(yīng)用要求相比,他們通常包括所提供泵的負(fù)載方面的安全裕度。眾所周知,旋轉(zhuǎn)動(dòng)力泵,如離心泵,約占所有已安裝泵的 80%,其中選型尺寸過(guò)大的通常達(dá)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(jī)提供更多的動(dòng)力,因此過(guò)大的泵會(huì)導(dǎo)致不必要的能源消耗。

雖然一定程度的過(guò)大尺寸可能是補(bǔ)償設(shè)計(jì)過(guò)程中不確定性的良好常識(shí),但選擇盡可能接近其最佳效率點(diǎn)運(yùn)行的泵,可以顯著降低能耗。

2. 切割葉輪

如果泵尺寸過(guò)大,切割葉輪是降低產(chǎn)生的壓力和流量的一種相對(duì)經(jīng)濟(jì)有效的方法。雖然切割葉輪比使用節(jié)流閥來(lái)實(shí)現(xiàn)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(huì)低于全尺寸葉輪。

通過(guò)切割葉輪(降低過(guò)量的負(fù)載)雖然也能減少驅(qū)動(dòng)功率,但在能效方面,變速驅(qū)動(dòng)器通常是首選。

3. 變頻驅(qū)動(dòng)器

顧名思義,變頻驅(qū)動(dòng)器(VFD)改變電機(jī)的轉(zhuǎn)速,以實(shí)現(xiàn)應(yīng)用的實(shí)際揚(yáng)程和流量需求,而不是泵所能產(chǎn)生的(流量和揚(yáng)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(guò)大的泵上降低電機(jī)的速度。

2) 在不同時(shí)間對(duì)泵有不同的負(fù)載要求。

泵能夠在需要時(shí)以最大容量運(yùn)行,但可能在低于該容量的情況下長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行。一個(gè)典型的例子是冷卻水泵,其中需要冷卻的設(shè)備/流體的溫度可能會(huì)有很大的變化,因此需要根據(jù)不同的溫度變化來(lái)調(diào)整冷卻水泵的運(yùn)行工況。

盡管VSD會(huì)增加設(shè)備的前期投資成本,但通常情況下,它們可以節(jié)省能源成本,如果從整個(gè)生命周期成本來(lái)看,不難證明VSD投資是值得的。

4. 并聯(lián)泵送系統(tǒng)

對(duì)于具有不同負(fù)載要求的系統(tǒng),使用多臺(tái)泵并聯(lián)運(yùn)行是VFD的替代節(jié)能解決方案。當(dāng)“極端情況”工況的要求明顯高于正常運(yùn)行工況時(shí),單臺(tái)泵的大部分工作時(shí)可能在遠(yuǎn)離最佳效率點(diǎn)的地方運(yùn)行。

如果安裝了一臺(tái)較小的泵,就可以滿(mǎn)足系統(tǒng)不同工況的需求,并減輕較大泵(遠(yuǎn)低于其最佳效率點(diǎn))的運(yùn)行負(fù)擔(dān)。

5. 限制管道壓力損失

優(yōu)化系統(tǒng)管道以限制摩擦壓降是另一種節(jié)省能源的方法,因?yàn)樗鼫p少了泵克服此類(lèi)損失所需的功率。管道直徑、長(zhǎng)度、布局、走向、內(nèi)表面粗糙度和安裝在管道內(nèi)的組件都會(huì)影響系統(tǒng)壓降,因此在考慮能效改進(jìn)時(shí)應(yīng)考慮這些因素。

在設(shè)計(jì)階段,應(yīng)盡量減少管道中的彎曲、擴(kuò)張和收縮的次數(shù),保持管道盡可能直且直徑相同。但是,由于空間限制,在實(shí)際工程應(yīng)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(mén)也應(yīng)具有相對(duì)較低的壓降。

此外,應(yīng)仔細(xì)選擇管道的直徑,因?yàn)檩^小的直徑會(huì)導(dǎo)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(shí),因此通常傾向于將管道直徑變小。腐蝕、生銹會(huì)增加阻力和壓力損失,這意味著管道的清潔和維護(hù)也很重要。

6. 消除不必要的使用

雖然這似乎是顯而易見(jiàn)的,但令人驚訝的是,系統(tǒng)中的泵不必要地頻率運(yùn)行。可以實(shí)施控制系統(tǒng)來(lái)關(guān)閉未使用的泵,例如備用泵,并且當(dāng)負(fù)載要求發(fā)生變化時(shí),使用壓力開(kāi)關(guān)可以控制使用中的泵的數(shù)量。這可以確保在當(dāng)前系統(tǒng)工況只需要一臺(tái)泵運(yùn)行時(shí),不會(huì)同時(shí)使用多臺(tái)泵。

7. 進(jìn)行適當(dāng)?shù)木S護(hù)

對(duì)泵進(jìn)行日常維護(hù)也可以降低能耗,就像任何設(shè)備一樣,磨損會(huì)降低效率。泵的維護(hù)(例如更換磨損的耐磨環(huán))至關(guān)重要,因?yàn)槟湍キh(huán)間隙的增加會(huì)增加泄漏,因此產(chǎn)生相同流量的泵功率要求也會(huì)增加。

如果泵的能效降低多達(dá)10%-25%、且僅更換耐磨環(huán)等少數(shù)零部件并不能起到恢復(fù)/提高能效的作用時(shí),應(yīng)對(duì)泵進(jìn)行更多的處理措施。當(dāng)它到達(dá)這個(gè)階段時(shí),降低泵長(zhǎng)期能源成本的最佳方法是對(duì)其進(jìn)行升級(jí)改造或直接更換新泵!

泵沙龍注:文章部分信息來(lái)源于castle-pumps.com。

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