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水泵知识

循环化工泵过载分析

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     循环化工泵的运行方式有单泵运行方式、并联运行方式和串联运行方式。在这三种运行方式中,由于管网特性的改变或水泵运行方式的改变,循环水泵经常出现过载并导致电机烧坏的现象。为了避免出现这种现象,有关的技术人员(管网的设计者、管网的运行管理者) 必须对循环水泵运行时可能出现的工况进行分析,并采取相应的措施,以保证水泵能正常运行。下面对这三种方式中经常出现的水泵过载问题作工况分析,以期对工程技术人员有所裨益。                            
    一、单泵运行方式过载问题
     对于单化工泵运行方式而言,水泵过载通常出现在管网特性曲线(由于阀门开度增大,水流短路等原因) 变得非常平缓时。在这种情况下,循环水泵的流量越来越大,所需的电机功率不断增大,以致于超过电机的最大允许电流而使电机烧坏。分析如下:如图1 所示, 图中m 点是水泵轴功率最大点。水泵在此工况下达到电机的最大允许电流Im ,若水泵工作点在m 点的右侧,电机电流将超过Im ,导致电机烧毁。当管路的性能特性曲线变为L1 时,水泵的工作点为a 点,在m 点的左侧, 水泵的电机电流Ia < Im ,水泵能正常工作。当管路的特性曲线变为L2 时,水泵的工况将沿水泵特性曲线Lb 移向b 点。在水泵工况变化的过程中, 水泵的轴功率和电机电流越来越大。当超过电机的最大允许电流Im 时,将导致电机烧毁。

图1

          L1 —循环水泵正常运行时管路的Q - H 特性曲线
    L2 —引起水泵电机烧毁的管路的Q - H 特性曲线
Lb —循环水泵的Q - H 性能曲线
    Ib —循环水泵的Q - I 性能曲线
图1  单泵运行工况性能曲线
二、并联运行方式过载问题
      以并联方式运行的水泵,其过载现象通常出现在部分泵因故障停机而其余泵仍在继续运行的情况下。1990 年竣工的上海某大楼空调系统冷却水泵的运行故障,即为该种情况的典型例子。系统故障情况如下:冷却水泵为3 台同型号水泵,采用并联运行方式,正常情况下二用一备。若其中的一台因故障停机,必须立即启动备用水泵。否则,未出故障的水泵会因电机电流过大而烧坏电机。分析如下:

图2

                                      L1 —管路的Q - H 特性曲线
                                  Lb1 —单台水泵运行的Q - H 性能曲线
                                  Lb —两台循环水泵并联运行的Q - H 性能曲线
                                  Ib1 —循环水泵的Q - I 性能曲线
                                        图2  循环水泵并联运行工况性能曲线
      如图2 所示, 两台水泵并联运行时, 水泵的联合工作点在a 点, 此时每台水泵的工况在a′点,此工况下水泵电机的电流小于电机的最大电流Im ,水泵能正常工作。当一台水泵因故障停机, 只有一台水泵运行时, 水泵的工作点将沿Lb1由a′点移向b 点。在移向b 点的过程中,水泵的轴功率和电机电流将越来越大, 当超过电机的最大允许电流Im 时,导致电机烧毁。
三、串连运行方式过载问题
串连运行方式的过载问题,发生的原因通常与单泵运行方式一样, 多发生在管路系统的特性曲线变得较平缓时。下面以两台同型号的水泵串连运行为例,分析如下:
如图3 所示,当管路的特性曲线为L1 时, 水泵的工作点在a 点,每台水泵的工况为a′点, 此时水泵电机电流小于电机的最大电流Im ,水泵能正常工作。当管路的特性曲线由于某些原因变为L2 时,水泵串连运行的工作点将沿Lb 由a 点移向b 点,每台水泵的工况将由a′点沿Lb1移向b′点。在这个过程中,水泵的轴功率和电机电流将越来越大,当超过电机的最大允许电流Im 时,导致电机烧毁。

图3

                       L1 —循环水泵正常运行时管路的Q - H 特性曲线
                 L2 —引起水泵电机烧毁的管路的Q - H 特性曲线
                 Lb —两台循环水泵串联运行的Q - H 性能曲线
                  Ib1 —单台循环水泵的Q - I 性能曲线
                  Lb —循环水泵的Q - H 性能曲线
                  Ib —循环水泵的Q - I 性能曲线
                         图3  循环水泵串联运行工况性能曲线
由以上分析可以看出,水泵的工况是由水泵特性曲线和管路的特性曲线共同确定的。在选用水泵时,必须结合管路系统的特性曲线可能出现的变化和水泵运行方式可能出现的变化进行工况分析, 采取可行的措施避免水泵过载现象的发生。
3 结束语
(1) 单泵运行和串联运行的水泵在管路系统的阻力特性曲线变得较平缓时水泵电机可能出现过载。
(2) 并联运行的水泵,在部分泵因故障停机而其余泵仍在继续运行的情况下易出现水泵电机过载。
(3) 在选用水泵时,应对水泵可能出现的工况进行分析,以避免水泵过载及电机烧毁现象发生。

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