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水泵知识

离心水泵的调速方式

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   在锅炉调和中,给水泵系统通过向锅炉不间断供水,以保证锅炉的正常运行。某厂现有锅炉5台,其中SHL35-16-P2台,SHL20-13-P1台,T-18A-132台,总蒸发量为126t/h,供给本厂及相邻各厂的生产和生活用蒸汽。实际运行中炉前蒸汽压力较低,夏季一般为0.40.6MPa,冬季一般为0.50.7MPa,蒸发量变化较大,夏季为2035t/h,冬季为90110t/h。与锅炉相配套的给水泵型号为4GC-8X5,共6台,分为2组,每组3台,通过母管向各台锅炉供水。每台泵的额定流量为55m3/h,扬程为19m,驱动电动机额定功率为55KW。运行方式是夏季开12台,冬季开23台,其余备用。运行时,由于锅炉给水泵的供水能力大于锅炉的蒸发量,尤其是当锅炉负载越轻时,两者的差值越大,因此必须实行流量调节。传统的给水泵是连续恒速运行的,流量调节通过控制阀和回流支路来实现.
1)变频改造的可行性
通过控制阀和回流支路这两种方法都存在明显的缺陷:采用控制阀时,随着阀门开度的减小,水泵出口压力上升,达到2MPa以上,阀门两侧的压差将增大,达到1.3MPa以上,远远大于原设计的水泵出口压力高于锅炉锅筒压力0.5MPa(包括给水垂直落差及管路压降)的要求,不但造成能量的浪费,而且使得水泵的振动和磨损加大,寿命缩短。采用回流支路调节时,大量水的回流同样造成能量的无谓消耗。
因此,对给水系统实施技术改造,降低水泵的出口压力,消除回流,减少能源消耗和设备磨损,已成大势所趋。
众所周知,离心水泵的运行遵循如下规律:流量Q与转速n与正比,扬程(压力)H与转速n的二次方成正比,轴功率P与转速n的三次方成正比,电动机的转速n与电源的频率f成正比,因此改变电源可改变电动机即给水泵的转速。
这里,4GC-8X5型锅炉给水泵是通用的多级离心泵,供输送110以下清水及物理化学性质类似于水的其它液体,适用于工业锅炉给水、工厂或城市给排水等。该型号泵比转速为80,为5级离心泵。
变频调速技术是电力电子技术和微电子技术相结合的产物,以其优异的调速特性和显著的节能效果,在国民经济的各个领域了广泛的应用。当今,变频调速已成为交流电动机转速调节的最佳方法。水泵采用变频调速后,给水流量的调节就可通过改变转速的方法来实现,此时控制阀可开到最大开度,回流支路可切除,既能够方便地调节流量,又可降低能量消耗,使这一问题圆满的解决。
2)变频改造方案
在本锅炉给水泵系统的改造方案中,可以实施以下两种方案:
一是恒压供水,通过变频调速,使水泵的出口压力略高于锅炉锅筒压力,且为一个恒定值,可使水泵出口压力得以降低。但其出口压力必须大于锅筒的最大压力,否则当锅炉锅筒压力大于水泵出口压力时,将无法保证锅炉正常上水。当锅筒压力较低时,与水泵出口压力的差值仍然较大,上述现象仍不能有效改善。
二是差压供水,分别取锅炉锅筒及水泵出口的压力,送入差压变送器,其压差信号经PID调节器与设定值(给定)进行比较后,送到变频器,控制电动机(水泵)的转速,构成闭环控制系统.
运行中随着锅炉锅筒压力的变化,变频器的输出频率将自动改变,水泵的转速也相应改变,始终使水泵的出口压力跟踪且大于锅炉锅筒压力,其差值保持在设定值。这样在绝大部分时间里,水泵的运行速度将低于额定转速,因此不但水泵的功率消耗将大幅度降低,而且水泵的磨损也大为减轻。显然,第二种方案在节能效果、安全性、频繁操作程度的等各个方面皆优于第一种方案。
于是,在本系统中选择了第二种方案。每组泵(3台)安装1台变频器(东芝55KW变频器),为提高设备运行的可靠性,设置了工频旁路,这样同组3台泵中的任意1台都可选择工频或变频运行,并且可方便快速地进行切换。这样一来,既可1台变频运行,又可2台变频并联运行,也可变频和工频并联运行。
3)变频运行效果
该项目自调试完毕正式投入运行后,设定差压值为0.45MPa,关闭回流支路,打开控制阀。运行时随着锅炉锅筒压力的变化,变频器输出频率(即水泵转速)也随之改变,一般在3040Hz之间,水泵出口压力保持在1MPa左右,压差始终稳定在0.45MPa。经过长时间的运行观察来看,系统稳定可靠,操作方便,效果非常显著。

为了对比改造前后的效果,用DTYC-92A型三相异步电动机经济运行测试仪分别对给水泵的3种运行方式进行了测试,即:工频运行、工频运行打开回流支路和变频运行。每种方式均测15min4组数据。测试记录见.
根据统计,改造后运行半年来的耗电量与上年同期的对比得出6个月的平均节电率为78.67%,累计节电22KWh
改造前,由于水泵运行压力很高,水泵的磨损非常严重,通常每两周即须检修一次。改造后,检修周期大大延长,因此节约了大量的维修费用。由此可见,全部投资不到一年即可收回,经济效益十分显著。

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