背压对泵与风机变速调节节能效益的影响

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1、1 背压对泵与风机变速调节背压对泵与风机变速调节 节能效益的影响节能效益的影响 余彦洲余彦洲2（管网）管路特性曲线（管网）管路特性曲线泵与风机的性能曲线泵与风机的性能曲线泵与风机的工况调节泵与风机的工况调节泵与风机的基本性能参数泵与风机的基本性能参数概念概念补充补充ADBC3 A 泵与风机的基本性能参数泵与风机的基本性能参数 泵泵与风机的基本性能参数主要有：流量与风机的基本性能参数主要有：流量qV 、能头（扬程、能头（扬程 H或全压或全压p）、轴功率）、轴功率Psh 、有效功率、有效功率Pe 、效率、效率 和转速和转速n 等。等。 流量流量 能头能头 功率和效率功率和效率 转速转速 4 流量

2、泵与风机在单位时间内所输送的流体量，通常用体积流泵与风机在单位时间内所输送的流体量，通常用体积流量量qV 表示，单位为表示，单位为m3/s，m3/h。 对于非常温水或其它液体也可以用质量流量对于非常温水或其它液体也可以用质量流量qm 表示，单表示，单位位为为kg/s，kg/h。 qm 和和qV 的换算关系为：的换算关系为：qm= qV5 能头 单位重力（体积）流体通过泵（风机）所获得的机械能。单位重力（体积）流体通过泵（风机）所获得的机械能。 2gVgpZ2gVgpZEEH2111222212对于泵：通常用扬程对于泵：通常用扬程 H 表示，单位为表示，单位为m； 2112222121VpVpp

3、 说明：下标说明：下标“1、2” 表示泵与风机进表示泵与风机进口和出口截面；和泵比较略去了口和出口截面；和泵比较略去了 g Z。 对于风机：通常用全压对于风机：通常用全压p表示，单位为表示，单位为Pa。6 功率和效率 原动机原动机传动装置传动装置泵与风机泵与风机效率：效率： 传动效率：传动效率： tm有效功率：有效功率：（kW）10001000eVVpqHgqP 轴功率：传到泵与风机轴功率：传到泵与风机 轴上的功率轴上的功率 /eshPP （kW） 原动机输出功率：原动机输出功率： tmshg/ PP （kW）7 转速 泵与风机轴每分钟的转数，通常用泵与风机轴每分钟的转数，通常用n 表示，单位

4、为表示，单位为r/min。 8泵与风机所提供的的流量和扬程间的关系用泵与风机所提供的的流量和扬程间的关系用H=f1(Q)来表示来表示泵与风机所提供的的流量和轴功率间的关系用泵与风机所提供的的流量和轴功率间的关系用N=f2(Q)来表示来表示泵与风机所提供的的流量和设备效率间的关系用泵与风机所提供的的流量和设备效率间的关系用 =f3(Q)来表示来表示 B 泵与风机的性能曲线泵与风机的性能曲线 上述关系用曲线形式绘在以流量上述关系用曲线形式绘在以流量Q为横坐标的图上，这些曲为横坐标的图上，这些曲线就叫线就叫性能曲线性能曲线。9 B 泵与风机的性能曲线泵与风机的性能曲线理论性能曲线理论性能曲线性能曲线

5、性能曲线实际性能曲线实际性能曲线10l理论性能曲线理论性能曲线 从欧拉方程出发，在理论条件下得到从欧拉方程出发，在理论条件下得到H=f1(Q)以及以及N=f2(Q)的关系。的关系。 有理论计算，有理论计算，H与与Q的关系为：的关系为： H=A-Bcot2Q 其中，当泵与风机的大小一定，转速不变时，上其中，当泵与风机的大小一定，转速不变时，上式中的式中的A、B为常量；为常量；cot2与叶型种类有关，也是常与叶型种类有关，也是常量。量。11l理论性能曲线理论性能曲线 由关系式可知，当泵与风机的转速一定，不论叶型如何，由关系式可知，当泵与风机的转速一定，不论叶型如何，泵与风机理论上的流量和扬程关系是

6、线性的。泵与风机理论上的流量和扬程关系是线性的。不同叶型的理论扬程和流量曲线不同叶型的理论扬程和流量曲线 为前向叶型曲线为前向叶型曲线为径向叶型曲线为径向叶型曲线为后向叶型曲线为后向叶型曲线12l理论性能曲线理论性能曲线 在理论上，有效功率就是轴功率，即：在理论上，有效功率就是轴功率，即：QHNNTe 当输送某种流体时，当输送某种流体时，=常数，于是有：常数，于是有：QHNNTe2cotBQAH22ecotQDCQN13l理论性能曲线理论性能曲线NQ。902。902。902不同叶型的理论不同叶型的理论轴功率轴功率和流量曲线和流量曲线 从图中从图中N-Q图可以看出，图可以看出，前向叶型的风机所需

7、的轴功前向叶型的风机所需的轴功率随流量的增加而增长的很率随流量的增加而增长的很快。因此，这种风机在运行快。因此，这种风机在运行中增加流量，原动机超载的中增加流量，原动机超载的可能性比径向叶型风机大得可能性比径向叶型风机大得多，而后向叶型风机几乎不多，而后向叶型风机几乎不会发生原动机超载的现象。会发生原动机超载的现象。14l实际性能曲线实际性能曲线 由于泵与风机在实际运行时，存在一些损失（流动损失、容由于泵与风机在实际运行时，存在一些损失（流动损失、容积损失等），所以泵与风机的实际性能曲线不可能像理论性能曲积损失等），所以泵与风机的实际性能曲线不可能像理论性能曲线那样，线那样， =Ne/N(有效

8、功率与轴功率之比有效功率与轴功率之比)计算在不同流量下的计算在不同流量下的 值，从而绘出值，从而绘出 -Q曲线。曲线。离心式泵与风机的性能曲线离心式泵与风机的性能曲线( (a a) )前向叶轮；前向叶轮；( (b b) )后向叶轮后向叶轮15 C (管网管网)管路特性曲线管路特性曲线 以横坐标为流量以横坐标为流量Q Q，纵坐标为压头的直角坐标系作出流量与压纵坐标为压头的直角坐标系作出流量与压头的关系曲线图即为管路特性曲线。头的关系曲线图即为管路特性曲线。狭义的管路特性图狭义的管路特性图广义的管路特性图广义的管路特性图16 D 泵与风机的工况调节泵与风机的工况调节 一、泵与风机调节的目的：一、泵

9、与风机调节的目的： 由于用户需要的流量经常变化，而设备运行时的工况点是由设由于用户需要的流量经常变化，而设备运行时的工况点是由设备性能曲线和管道性能曲线共同决定的，应采用一定的方法进行工备性能曲线和管道性能曲线共同决定的，应采用一定的方法进行工况调节况调节,来满足流量变化的要求来满足流量变化的要求. 二、二、工况调节原理及具体调节方法：工况调节原理及具体调节方法： 泵与风机性能调节与管网系统性能调节两种方法。泵与风机性能调节与管网系统性能调节两种方法。17l调节管网系统特性调节管网系统特性 调节管网系统特性，改变管网特性曲线，从而改变与泵与风机调节管网系统特性，改变管网特性曲线，从而改变与泵与

10、风机性能曲线的交点性能曲线的交点工况点。工况点。 改变管网特性曲线最常用的的方法就是改变管网中的阀门开启改变管网特性曲线最常用的的方法就是改变管网中的阀门开启程度，从而改变管网的阻力特性（程度，从而改变管网的阻力特性（S），使管网特性曲线变陡或变），使管网特性曲线变陡或变缓，从而移动泵与风机的工况点，达到调节流量的目的。缓，从而移动泵与风机的工况点，达到调节流量的目的。18l调节管网系统特性调节管网系统特性 如下图：曲线如下图：曲线1、2和和3分别为管网初始状态的特性曲线和阻分别为管网初始状态的特性曲线和阻抗增减调节后的特性曲线；曲线抗增减调节后的特性曲线；曲线4为泵（风机）的性能曲线。为泵（

11、风机）的性能曲线。 关小管网中的阀门，阻抗增关小管网中的阀门，阻抗增大，管网特性曲线大，管网特性曲线1变陡为曲线变陡为曲线2，工况点由工况点由A移到移到B，相应的流量由，相应的流量由QA减至减至QB。当开大管网中的阀门，。当开大管网中的阀门，阻抗减小，管网特性曲线阻抗减小，管网特性曲线1变缓为变缓为曲线曲线3，工况点由，工况点由A移至移至C，相应，相应流量增为流量增为QC。管网性能调节的工况分析图管网性能调节的工况分析图19l调节泵与风机的性能调节泵与风机的性能 泵与风机的性能调节方式分为泵与风机的性能调节方式分为变速调节变速调节和和非变速调节非变速调节两大类。两大类。 非变速调节的方式有：入