离心泵变频调速及节能技术探讨

李庭福　 马华明/ .宁夏固海扬水管理处龙湾泵站 .宁夏水利电力工程学校

离心泵变频调速及节能技术探讨

李庭福1马华明2/1 .宁夏固海扬水管理处龙湾泵站 2.宁夏水利电力工程学校

对于离心泵的选型依据就是根据在生产的过程中可能出现的最大的负荷，比如说最大的流量和扬程来选择合适的离心泵的。但是在实际的运行过程中，我们有时候是需要对离心泵进行相应的调整的，因为当生产情况发生改变了，所传输的流量就不能达到原本的设计要求了。本篇文章笔者将主要就离心泵的变频调速和节能技术进行详细的探讨。

离心泵；变频调速；节能技术

在离心泵的实际运行的过程中，往往会由于实际工况的改变而不能够做到满负荷的运行，所以就会造成系统效率低、电能消耗很大的现象［1］。当然在近几年，炼油厂在离心泵的节能方面也做了不少的工作，比如说合理的选型和配套等。但是离心泵由于定转速电机传动。用阀门调节造成的浪费现象并没有得到有效的解决，而如果想要切实的实现节能技术，就必须要对离心泵实行变频调速。

一、离心泵的相关概述

离心泵是一种通用流体机械，它被广泛的应用于化工工业系统之中， 它具有的优点也是十分的多，比如说：它的性能适应范围很广（当然也包括流量、压头及对输送介质性质的适应性）、结构构成简单、体积比较小、操作难度小、所需要的费用也很低等。通常情况下，我们所选择的离心泵的流量、压头可能会和管路中要求的不一致，或着则是由于生产任务、工艺的要求发生了一定的变化，不管是怎样的情况，只要是出现了不适合的现象，都要求对泵进行流量调节。而所谓的这些流量调节的实质其实就是改变离心泵的工作点。

离心泵的工作点是由泵的特性曲线和管路系统特性曲线一起来决定的，因此，改变任何一个的特性曲线都可以达到流量调节的目的。

二、 离心泵的变频调速及节能效果

对于离心泵出现的高耗能的问题，我们最常用的方法就是通过调节泵出口阀门的开启度来进行调节的，然后再通过出口节流来控制相应的流量，但是我们会遇到这样的问题，那就是当泵的效率下降的比较快的情况下，就很难让泵再恢复到以前的那种状态了，而且也不能够在情况很复杂的地区使用［2］。所以如果是面对这样的问题的话，最简单可行的方法，就是对泵速进行相应的调节，改变泵的转动速度。这样不仅可以代替阀门的作用，而且也可以减少管路的一些损耗。

对于离心泵的调速方法有很多种，主要包含了：变极调频、变速调频、串级调频、无换向器等等。在这么多种的调速方法中，其中变频调速被用到的是最广泛的，不管是在老机器还是新机器中，都会被大量的使用到的。

（一） 变频调速的相关原理

我们所说的变频调速实际上就是改变电动机的转速的。它主要是通过变频对三相交流电的控制来得以具体的实现的，我们可以参考下面的公式来进行理解：

在上面的这个公式里面，n代表的是电机转速；f代表的是电源的频率，Hz；s则是转差率；p是电机极对数。我们从这个式子里面可以看得出来，转速n和频率f它们之间的关系是呈现正比例的函数关系，借助于这个公式，我们肯定就能够发现，通过改变转速，就是可以改变离心泵的扬程还有它的流量的。

对于泵的调频节能原理，我们可以参考下图，因为它的变频调速是可以通过调整扬程和流量而得以实现的。如图一：

图一　离心泵变频调速扬程H与流量Q的变化关系曲线

（H-Q）1它表示的是泵在调速时的流量和扬程的变化关系；（H-Q）e则表示的是泵在而定的转速下扬程和流量的变化关系；Hs代表的是泵的静止扬程；R1则是泵出口阀完全开放的时候的管道的阻力曲线；He和Qe代表的是泵的额定扬程和流量；R2是泵出口阀节流控制时候的管道阻力曲线；Hb和He、Q1为调节后的扬程和流量。当流量通过泵出口阀来进行调节的时候，流量从是Qe变化到了到Q1，而管阻则是由R1变化成了R2，扬程的变化是从He变为Hb。

面积OHbBQ1可表示Pb，如果泵的全部出口阀都打开，那么就会改变泵的转速，通过对转速的改变进而再去调节流量，则（H-Q）e曲线会平行下移到（H-Q）1，管道的阻力曲线R1和这条曲线会相交在C点，面积OHCCQ1就表示了的泵的轴功率Pc。我们很直观的看到了流量是由Qe调节到了Q1，当然因为不同的调节方式，完全会出现不一样的结果的。当Pc＜Pb，我们就依据离心泵的相似性原则，即：Q2/Q1=N2/N1，H2/H1=（N2/N1）2，P2/P1=（N2/N1）3.得出这样的结论，那就是我们通过变频调速的运行来调节流量，那么节能效果一定是十分的显著的。

（二）离心泵变频调速技术的应用

我们所了解的变频调速，其实对于它的变频调速的范围是比较宽泛的。当我们在实施变频调速的时候，当转速控制在70％以上的时候，系统的效率变化看起来变化的比较小；但是转速低于额定转速的40％-50％的时候，系统的效率往往变化，也就是下降的会很明显，所以这个时候其实它的节能效果也并不好。我们可以通过公式的应用来计算出电动机的实际功率：具体公式表示如下：

a） 当转速下降20％甚至是小于20％（f＞=40Hz）时，

b） 当转速下降大于20％的时候，泵效将会发生变化，这个时候，我们是可以采用回归方程的

在第三个式子里面，PN代表额定的功率；P指的是实际的功率，而F代表电源的实际频率。

（三）离心泵变频调速的实际应用及节能效果

在很多的炼油公司，离心泵是被经常使用到的，就拿用到这些设备的一个公司来作为例子。这个公司现在拥有泵用变频调速电动机的数量是6台，而且几乎都是在上个世纪九十年代购入的，所以到目前也大概都超过了十年。下面的表格就是这六台离心泵变频调速发动机前后使用情况的相关对比：

从这个表格中我们很清楚的就能够发现，在使用了变频调速之后的电动机，它的电流下降了40％-70％，相应的功率也减少了类似的比例。这六台变频调速电动机的额定功率是718kw，按节能50％来计算的话，年节电也可以达到3020MW/h。所以我们通过离心泵的变频调速，看到的也是实实在在的节能效果，而且还可以获取很多的效益：

首先，利用这种技术可以有效的减少耗能。基于对这样的变频调速技术的应用，在厂区的电耗量也有所降低，而且还一度比全国的平均水平还要低，这肯定就是泵的变频调速技术的应用带来的好处了。

其次，机泵检修的时间周期慢慢的延长了，节约了检修的时间，降低了检修的费用，这些都会使得及其的故障发生率明显的降低，因此也提高了装置的运行平稳率，也在一定的程度上延长了电器的使用寿命。

再次，延长了调节阀和管路的使用寿命。当我们对离心泵进行变频调速之后，调节阀的压力就会降低很多，管路系统压力也相应的会有所降低，这样的话，就会使得调节阀和管路的使用寿命得到延长的。

最后，装置的噪声有效的降低。在使用了变频调节的电动机之后，它所产生的声音会比之前的要小很多，因此带来的噪声也大大的降低了。

表一：6台泵改用变频调速电动机前后情况

总结

在离心泵的使用过程中，会因为各种各样突发的情况，而不能使它满负荷的运转，因此就造成了离心泵不能够得到高效的使用。而在一系列的实践过程中证明了变频调速技术是可以提高离心泵的使用效率，并且还会产生节能的效果。我们在文章中通过大量的数据和示例论证，结果证明这是可行的，所以在以后的实际操作中，我们也可以继续通过变频调速来实现离心泵的高效率运转。

［1］祁彦伟.浅谈离心泵变频调速节能［J］.节能技术，2005，05：95-97.

［2］冯浩.变频调速技术在离心泵节能中的应用［J］.石油化工设计，2009，03：45-47+21.