更新时间：2021-12-17 23:19:58 作者:创始人
前言
任何泵送过程所需的能量将始终由运行的泵消耗。从离心泵的相似定律/能耗计算公式可以看出，泵的功耗与泵流量和压差（扬程）成正比，与泵及驱动设备的效率成反比。因此，在追求低能耗泵送作业时，首先要注意的是降低泵的流量和压差。一套高效节能的泵组（即泵和驱动设备的组合）不仅需要高效工作的泵，还需要高效的驱动设备。 本文主要信息来源于：Hans Vogelesang/ Energy savings in pump systems / WORLD PUMPS，仅供同行参考。 系统特性 为了选择正确的泵，必须清楚地了解系统的性能。一个非常有用的方法，是从系统特性（也称为管道特性）中获取此信息。它是一个图形或图表，显示了在不同流量下所需的泵压差或差压头。差压头包括几何差压头（几何高程）、两个储罐之间的压力差和管道中的摩擦损失之和。因为在没有流量的情况下不会有摩擦损失，所以在0 m3/h的流量下所需的压差始终仅为几何高程和储罐内压差的总和。只有当流体实际流经管道时，摩擦损失才会增加。 泵压差的计算 泵的压差始终为：Δp = pd - ps 对于典型系统，吸入压力的公式如下 ps = pts - pfs + Hspg 其中， 压力（ps、pts和pfs）的单位为N/mm2（1 bar = 105 N/mm2）；高程Hs单位为m；流体密度ρ单位为kg/m3；重力加速度g为9.81 m/s2。 出口压力可以用类似的方式计算： pd = ptd + pfd + Hdpg 则泵的总压差为： Δp = (ptd - pts) + (pfd + pfs) + Hgeopg 注意：当提到离心泵时，更常见的是总压差或总扬程，Ht或TDH，以米液柱为单位，而不是压差。如果需要将压差转换为可比较的扬程，则可以按如下公式进行： Ht = Δp/pg = [(ptd -pts) + (pfd + pfs) + Hgeopg]pg = Hgeo+ (ptd - pts)/pg + (pfd + pfs)/pg 这里涉及三个不同的因素： 1）几何高程 2）两个储液罐之间的压差 3）吸入和排出管道中的摩擦损失 需要牢记一点 一旦知道管道特性，就可以在所需的设计流量下建立所需的扬程。重要的是要意识到这仅适用于某些运行条件。例如，如果几何高程较高，则将应用一条平移到较高值的平行曲线。如果系统中出现更大的摩擦损失，如过滤器变脏或阀门开度过小时，曲线将上升得更陡峭。 选泵 在设计阶段，为了确定泵的规格，应该使用具有最大压差的管道特性，否则泵将无法达到设计流量所需的压力。 在设计阶段，泵的规格通常基于最恶劣的运行条件，即涉及最大几何高程、最脏的过滤器、最高的冷却需求、系统满负荷运行等。为满足这些要求而设计的泵，实际上能够在任何可想象的情况下提供足够的压力。然而，由于考虑了最极端的运行条件，泵在正常运行期间只会在部分负荷下运行。这种情况使人们在选择泵时面临许多具有挑战性的困难。 泵特性 在选择泵时，泵特性非常有用。这些是泵制造商根据试验台数据编制的图表，给出了泵在特定的泵送流量下提供的扬程（压差）信息。泵曲线由一系列线条组成，从这些曲线中可以读取不同泵流量下的扬程、效率和能量吸收（功率）。泵曲线通常适用于特定转速和特定流体。如果任何因素 – 电机转速、流体粘度或密度等发生变化，那么这将影响泵的性能，图表将变得无效。然而，大多数泵制造商通常会根据要求快速提供修改后的图表。 每种类型的离心泵都有一个特性，即效率随着输出的增加而逐渐提高，直到达到某一最大值。如果流量增加超过该点，则效率将开始下降。因此，存在一个效率最高运行点，此时泵的损失最低。该点是最佳运行点，通常在泵图上标记为BEP（最佳效率点）。 为了节约能源，最好的泵是能够在BEP处达到所需的流量和扬程组合的泵，或者尽可能接近这一点。然而，如果泵的选择基于设计条件下的最佳效率，而泵在正常运行条件下几乎不会达到这一点，那么泵将很少以最大效率运行。通常，泵流量过高或过低都会导致不必要的额外能量损失。 常见的问题 这种泵流量偏离BEP的问题在很多情况下都会遇到。例如，一个最简单的冷水系统，它使用一个中央冷水泵使冷却水通过两只并联的热交换器循环。在设计阶段，泵的选择基于两只热交换器运行时所需的冷却水总量，但如果两只热交换器中的一只关闭，则泵只需提供其原始输出的一部分。如果泵输出从100 %降低到50 %，效率将大幅下降。 另一个问题 在具有多个并联回路系统的常规布置中，中央循环泵确保流经所有单独回路。除了前面提到的改变泵输出时的效率降低之外，还有经常遇到的另一个问题。并联回路中的摩擦系统通常变化很大。但是，所有回路的压差是恒定的（即p1和p2之间的压差）。因此，p1处的流入流量将根据回路中的流动阻力比进行分配，大部分流量沿着阻力最小的路径流动，尽管这通常会超过要求流量。此外，其它回路中的流量通常也会低于预期值。通常，在流程恢复时，将在该低阻力回路中引入额外阻力，以平衡流量分布。控制阀或调节控制平衡阀通常用于此任务。这是一种简单且常用的方法，但应该意识到，额外的阻力将持续消耗额外的能量！ 问题的避免 通过平衡可以解决额外能量损失的问题。主泵的压差主要针对流动阻力最小的回路进行计算。由于泵无法产生足够的压力，以便通过具有最高流动阻力的回路进行循环，因此，在该特定回路中添加了一台额外的增压泵，以将压力增加到所需的水平。尽管这意味着要使用一台额外的泵，但它确实确保了不必要的能量损失，以平衡流量。 然而，在上述示例中仍然存在的问题是，当两只热交换器中的一只被关闭时，主泵的输出会小得多，因此效率会低很多。如何解决该问题？可以在每个单独的回路中使用一台独立的循环泵。此外，每台泵都将完全适应其自身特定回路的流量和所需的扬程。这可确保如果其中一个回路无法运行，则另一台泵将始终以其设计流量继续以最高效率工作。 总结 如果系统要以节能方式设计，首先必须确保泵和驱动装置的效率尽可能高。此外，必须使每台泵尽可能在其BEP运行。同时，要避免平衡阀或节流孔造成不必要的能量损失。因此，安装更多的泵通常是值得的，即使这不是常见的做法。通过对各种设计进行仔细准确的评估，可以明显看出哪种类型的设计可以提供最佳的能效解决方案。
