1、 1泵系统节能培训泵系统节能培训 2培训内容培训内容r概述概述r泵系统的基础知识泵系统的基础知识r泵系统的设计和运行泵系统的设计和运行r泵系统的优化的机会和措施泵系统的优化的机会和措施r泵系统评估和经济性泵系统评估和经济性 3一、概述一、概述q泵的应用泵的应用q泵系统的组成泵系统的组成q泵系统的能源利用现状泵系统的能源利用现状 41.1.泵的应用泵的应用l工业领域：泵系统耗电占工业系统能耗20%以上。l商业领域：供热、通风、空调（HVAC）。l市政领域：自来水和污水的输送。据统计：泵系统耗电量约占到全世界发电量的20%和工业系统用电量的25-50%。在我国，泵的用电量约占全国用电量的20.9%
2、。5不同的流体系统所泵送的流体可用于不同的使用场合不同的流体系统所泵送的流体可用于不同的使用场合q泵送流体支持另一种产品n散热或供热n产生动力 r泵送的流体本身就是产品 n油输送n自来水 62.2.泵系统的组成泵系统的组成ABCDEFGJKIHA 泵B 液位指示C 水池D 电机E 电机控制器F 节流阀 G 旁通阀H 热交换器（终端设备）I 仪表线 J 泵出口管K 泵入口管 7 r在美国，泵系统耗电量要占到其工业用电量的在美国，泵系统耗电量要占到其工业用电量的25%25%左右。根据左右。根据美国能源部进行的美国能源部进行的“电机系统市场机会评估电机系统市场机会评估”结果，泵系统是结果，泵系统是美
3、国工业系统能效提高存在机会最大的领域，大量案例显示：美国工业系统能效提高存在机会最大的领域，大量案例显示：通过较好的系统设计和对现有系统进行优化，可以实现通过较好的系统设计和对现有系统进行优化，可以实现20%20%甚至甚至更多的能源费用节省，并且还指出了一些比较大却常被忽略的更多的能源费用节省，并且还指出了一些比较大却常被忽略的节能机会。节能机会。r在我国，泵的用电量约占全国用电量的在我国，泵的用电量约占全国用电量的20.9%20.9%。调查显示：和。调查显示：和国外相比，我国没有改造的泵类产品效率平均比国外低国外相比，我国没有改造的泵类产品效率平均比国外低3-5%3-5%，而整个系统的效率同
4、比低而整个系统的效率同比低20%20%左右，具有非常大的节能潜力。国左右，具有非常大的节能潜力。国内大量研究和成功案例表明：应用系统方法在对系统进行全面内大量研究和成功案例表明：应用系统方法在对系统进行全面地测试分析基础上，应用最合适的手段对泵系统进行优化，可地测试分析基础上，应用最合适的手段对泵系统进行优化，可以达到以达到30-50%30-50%的节能效果。的节能效果。维护成本维护成本20能源成本能源成本32 8二、泵系统基础知识二、泵系统基础知识q泵的分类泵的分类q泵的主要性能参数泵的主要性能参数q容积泵容积泵q离心泵离心泵q系统曲线和泵的运行工况点系统曲线和泵的运行工况点q相似定律相似定
5、律 91.1.泵的分类泵的分类 10离心泵和容积泵的区别离心泵和容积泵的区别容积式泵容积式泵 27%27%离心式泵离心式泵 73%73%离心泵是我们关注的重点！离心泵是我们关注的重点！l 离心泵是一种要连续添加能量的泵离心泵是一种要连续添加能量的泵l 容积泵是周期性把能量增加给一定量水的泵容积泵是周期性把能量增加给一定量水的泵 112.2.泵的主要性能参数泵的主要性能参数 12r流量流量r扬程扬程单位时间内泵所输送的流体量称为流量。流量用符号单位时间内泵所输送的流体量称为流量。流量用符号Q Q表示，其单位常用表示，其单位常用m m3 3/h/h，m m3 3/min/min和和m m3 3/s
6、/s。泵所输送的单位重量的流体从进口到出口的能量水头增值称为扬程。扬程用符泵所输送的单位重量的流体从进口到出口的能量水头增值称为扬程。扬程用符号号H H表示，其单位为表示，其单位为m,m,习惯称为米液柱高。习惯称为米液柱高。泵转子每分钟旋转的圈数称为转速，以泵转子每分钟旋转的圈数称为转速，以n n表示，单位为表示，单位为r/minr/min。r转速转速 13r功率功率r效率效率输入功率：又称轴功率，是指原动机传递给泵轴上的功率，以输入功率：又称轴功率，是指原动机传递给泵轴上的功率，以P P表示，单位为表示，单位为kWkW。输出功率：又称有效功率或水功率，是指被泵输送流体获得的功率。输出功率：又
7、称有效功率或水功率，是指被泵输送流体获得的功率。泵的输入功率不可能全部传递给被输送的流体，其中必有一部分能量损失。被泵的输入功率不可能全部传递给被输送的流体，其中必有一部分能量损失。被输送的流体实际得到的功率与泵的输入功率的比值称为泵的效率，以符号输送的流体实际得到的功率与泵的输入功率的比值称为泵的效率，以符号表表示。示。14r功率功率r效率效率输入功率：又称轴功率，是指原动机传递给泵轴上的功率，以输入功率：又称轴功率，是指原动机传递给泵轴上的功率，以P P表示，单位为表示，单位为kWkW。输出功率：又称有效功率或水功率，是指被泵输送流体获得的功率。输出功率：又称有效功率或水功率，是指被泵输送
8、流体获得的功率。泵的输入功率不可能全部传递给被输送的流体，其中必有一部分能量损失。被泵的输入功率不可能全部传递给被输送的流体，其中必有一部分能量损失。被输送的流体实际得到的功率与泵的输入功率的比值称为泵的效率，以符号输送的流体实际得到的功率与泵的输入功率的比值称为泵的效率，以符号表表示。示。15r功率功率r效率效率输入功率：又称轴功率，是指原动机传递给泵轴上的功率，以输入功率：又称轴功率，是指原动机传递给泵轴上的功率，以P P表示，单位为表示，单位为kWkW。输出功率：又称有效功率或水功率，是指被泵输送流体获得的功率。输出功率：又称有效功率或水功率，是指被泵输送流体获得的功率。泵的输入功率不可
9、能全部传递给被输送的流体，其中必有一部分能量损失。被泵的输入功率不可能全部传递给被输送的流体，其中必有一部分能量损失。被输送的流体实际得到的功率与泵的输入功率的比值称为泵的效率，以符号输送的流体实际得到的功率与泵的输入功率的比值称为泵的效率，以符号表表示。示。16r气蚀余量气蚀余量有效汽蚀余量有效汽蚀余量 (NPSHA)(NPSHA)泵的汽蚀余量是指单位重量的液体从泵吸入口流至叶轮进口压力最低处的压力降泵的汽蚀余量是指单位重量的液体从泵吸入口流至叶轮进口压力最低处的压力降低量，国外称为净正吸入压头低量，国外称为净正吸入压头 (NPSH)(NPSH)。有效汽蚀余量有效汽蚀余量 (NPSHA)(N
10、PSHA)指泵吸入口处单位重量的液体所具有的超过饱和蒸汽指泵吸入口处单位重量的液体所具有的超过饱和蒸汽压力的富裕能量压力的富裕能量,它是系统和流量的函数。它是系统和流量的函数。必需汽蚀余量（必需汽蚀余量（NPSHRNPSHR）是指单位重量的液体从泵吸入口流至叶轮叶片进口）是指单位重量的液体从泵吸入口流至叶轮叶片进口压力最低处的压力降落量，它是泵及流量的函数。压力最低处的压力降落量，它是泵及流量的函数。必需汽蚀余量（必需汽蚀余量（NPSHRNPSHR）有效汽蚀余量有效汽蚀余量 (NPSHA)(NPSHA)大于必需汽蚀余量（大于必需汽蚀余量（NPSHRNPSHR），泵才不会出现汽蚀现象。），泵才不
11、会出现汽蚀现象。173.3.容积泵容积泵应用场合：应用场合：高压力高压力/低流量应用工况场合低流量应用工况场合 高粘性流体介质应用工况场合高粘性流体介质应用工况场合 精确控制流量的应用工况场合精确控制流量的应用工况场合 184.4.离心泵离心泵 19q离心泵分类离心泵分类l叶片形状（径流式，混合式，轴流式）叶片形状（径流式，混合式，轴流式）l叶片侧壁（全开、半开、封闭）叶片侧壁（全开、半开、封闭）l吸入类型（单吸或双吸）吸入类型（单吸或双吸）l级数（单极或多极）级数（单极或多极）l收集器（涡壳或扩散体形）收集器（涡壳或扩散体形）l方位（立式或卧式）方位（立式或卧式）2020径流泵径流泵混流泵混
12、流泵轴流泵轴流泵 21r离心泵扬程和流量的关系离心泵扬程和流量的关系l泵增加了压力（能量）到流体上泵增加了压力（能量）到流体上l泵输送泵输送:高压力高压力/低流量低流量或者或者高流高流量量/低扬程低扬程 l可靠性和能耗取决于泵的运行工可靠性和能耗取决于泵的运行工况点。况点。2250403020100扬程扬程,m10008006004002000流量流量,m3/hq铭牌数据应用到某一特定的运行点铭牌数据应用到某一特定的运行点最佳效率点：715 m3/h,30 m扬程-流量曲线 2350403020100扬程扬程,m10008006004002000流量流量,m3/h100806040200轴功率
13、轴功率,kWr离心泵功率流量曲线离心泵功率流量曲线压头曲线轴功率曲线 2450403020100扬程扬程,m10008006004002000流量流量,m3/hq不同的泵具有不同等性能曲线不同的泵具有不同等性能曲线泵泵2泵泵1 25100806040200轴功率轴功率,kW10008006004002000流量流量,m3/hr不同的泵具有不同的轴功率曲线不同的泵具有不同的轴功率曲线泵泵 1泵泵 2 26100806040200效率效率,%10008006004002000流量流量,m3/h泵泵2泵泵1r不同的泵具有不同的轴功率曲线不同的泵具有不同的轴功率曲线 27020406080100120
14、140160180200050100150200250 Flow(GPM)Head (Feet)300BHP 48 0Efficiency(%)60504030201070Performance CurveBHP 0Efficiency12BEP16扬程(ft)流量(GPM)效率（%）性能曲线效率曲线离心泵性能曲线 285.5.系统的性能曲线系统的性能曲线主要是静压头主要是静压头全部是摩擦阻力压头全部是摩擦阻力压头两种系统类型 29泵要克服的系统扬程由两个基本部分组成：静扬程和管道阻力泵要克服的系统扬程由两个基本部分组成：静扬程和管道阻力扬程。扬程。302520151050扬程扬程,m1000
15、8006004002000 流量流量,m3/h管道阻力压头管道阻力压头全扬程全扬程静扬程静扬程/固定不变固定不变 30应用实例应用实例静压头起主导作用的系统包括：静压头起主导作用的系统包括：冷却塔泵系统冷却塔泵系统 污水处理装置的注水泵系统污水处理装置的注水泵系统 大部分大部分/全部为摩擦阻力的系统包括：全部为摩擦阻力的系统包括：封闭的循环冷却水系统封闭的循环冷却水系统 废水处理厂的污水泵系统废水处理厂的污水泵系统 31jstatsystHHH 泵要克服的系统扬程为静扬程（泵要克服的系统扬程为静扬程（H Hstatstat）和阻力扬程（）和阻力扬程（H Hj j两者两者之和。之和。32 首先让
16、我们了解一下只具有静水头（无摩擦阻力）的系首先让我们了解一下只具有静水头（无摩擦阻力）的系统统类似于从一个储水池泵送到另一个储水池的系统。类似于从一个储水池泵送到另一个储水池的系统。33r系统静扬程系统静扬程hgppHABstatp p静压（绝对压力）静压（绝对压力）（PaPa）流体密度流体密度 （kg/mkg/m3 3）g g重力加速度重力加速度 (9.81m/s(9.81m/s2 2)h h液位差液位差 (m)(m)34静压头不随流量变化三个静压头曲线302520151050扬程扬程,m10008006004002000流量流量,m3/h 35由于水功率与流量成正比，所以理想状态下功率随流
17、量线性增加。由于水功率与流量成正比，所以理想状态下功率随流量线性增加。706050403020100流体功率流体功率,kW1000800600400200015 m20 m25 m流量流量,m3/h 36但实际情况如何呢？但实际情况如何呢？在现实世界中，摩擦阻力总是存在的（流体之间及流体和在现实世界中，摩擦阻力总是存在的（流体之间及流体和管壁之间）管壁之间）那么，实际的摩擦阻力与伯努利方程到底偏离多少呢？那么，实际的摩擦阻力与伯努利方程到底偏离多少呢？在实际系统中，有时多，有时少。在实际系统中，有时多，有时少。37考虑到摩擦阻力，对伯努利方程作如下修改：12+Z1 =V12 P1 2g g (
18、)+Z2 V22 P2 2g g ()由于摩擦阻力损失，点由于摩擦阻力损失，点2的水利能量比点的水利能量比点1低，因低，因此我们在方程的右侧增加此我们在方程的右侧增加一项。一项。+hf 38管道系统中哪些地方会导致阻力损失呢？管壁管壁阀门阀门 弯头弯头三通三通 渐缩管渐缩管/渐扩管渐扩管 膨胀节膨胀节容器进口容器进口/出口出口(换句话说，几乎泵送流体经过的每个地方都换句话说，几乎泵送流体经过的每个地方都存在截流损失，流体本身也存在摩擦损失）存在截流损失，流体本身也存在摩擦损失）（39r系统阻力扬程系统阻力扬程jsjfjHHHH Hj j 整个系统阻力损失整个系统阻力损失H Hjfjf管道沿程阻
19、力损失管道沿程阻力损失H Hjsjs局部阻力损失局部阻力损失 40管道阻力损失的计算通常是建立在达西威斯巴克方程基础上的该方程对于了解哪些参数影响管道阻力损失是非常有用的。Hjf =摩擦导致的压降=摩擦系数L=管道长度d=管道直径=流量压头Hjf=LdV22gV22g 41摩擦系数代表许多影响因素摩擦系数代表许多影响因素摩擦系数受以下因素影响：管道粗糙度 流体黏度 管道尺寸 流体速度Hjf=LdV22g 42管道部件阻力损失主要也是建立在实验数据基础上的管道部件阻力损失主要也是建立在实验数据基础上的对于管道部件，摩擦阻力主要取决于速度压头对于管道部件，摩擦阻力主要取决于速度压头H Hjsjs
20、=K=K V V2 22 2g gK K=损失系数损失系数=速度压头速度压头K K是尺寸的函数，对于阀门，还是阀门类型，阀门开度的函数。是尺寸的函数，对于阀门，还是阀门类型，阀门开度的函数。V V2 22 2g g 43各种管道部件的一些典型各种管道部件的一些典型K K值值部件部件 部件部件K K值值9090标准弯头标准弯头 9090 0.2-0.30.2-0.39090长径弯头长径弯头 9090 0.1-0.3 0.1-0.3方边进口（容器）方边进口（容器）0.5 0.5进入容器的出口进入容器的出口 1 1止回阀止回阀 2 2闸阀（全开）闸阀（全开）0.03-0.2 0.03-0.2球形阀（
21、全开）球形阀（全开）3-3-8 8蝶阀（全开）蝶阀（全开）0.5-2 0.5-2球阀（全开）球阀（全开）0.04-0.1 0.04-0.1 442QCHHHHstatjstatsyst工程上：工程上：456.6.泵的运行工况点泵的运行工况点离心泵离心泵容积泵容积泵流 量 扬程 静扬程 系统曲线 泵性能曲线 工作点流 量 扬程 静扬程 系统曲线 泵性能曲线 工作点 467.7.相似定律相似定律当转速改变时性能参数的换算 00nnQQ200nnHH300nnNN当密度改变时性能参数的换算 10QQ10HH00NNQ流量 H扬程 N功率 n转速 密度 47四、泵系统的设计和运行四、泵系统的设计和运行
22、q管道尺寸的选择管道尺寸的选择q泵的选型泵的选型q泵的联合运行泵的联合运行q系统流量的控制方法系统流量的控制方法q泵系统运行的常见问题泵系统运行的常见问题 481.1.管道尺寸的选择管道尺寸的选择整个泵和系统的安装费用工艺要求的最低流速（例如，避免沉淀）工艺要求的最小内径（例如，固体输送）为了最小化管道和附件侵蚀的最大流速市场上可供选择标准管径选择依据：选择依据：49速度增加管道尺寸增加管道系统成本泵成本能源成本总成本成本管道尺寸减小管道尺寸减小：管道以及附件的初投资降低；泵和电机的初投资增加；管道尺寸对泵系统生命周期费用影响示意图能源费用增加。502.2.泵的选型泵的选型多级动力式泵双吸单级
23、泵单吸单级泵混流泵轴流泵流量(m3/h)扬程(m)单通道、径向叶片或漩涡泵 51020406080100120140160180200050100150200250Flow(GPM)Head(Feet)3x2-83x1.5-63x1.5-42x1-62x1-52x1-45x3-84x1.5-64x2-96x4-86x4-7压头(ft)流量(GPM)离心泵系列型谱 52020406080100120140160180200050100150200250Flow(GPM)Head(Feet)8”76%5”6”7”78%4”74%Iso-efficiency linesHead/flow curve
24、sImpeller Sizes流量(GPM)等效率线压头/流量曲线压头(ft)叶轮规格7”6”5”4”不同尺寸叶轮的性能曲线8”533.3.泵的联合运行泵的联合运行q并联运行并联运行两台泵并联时总流量为每台泵流量之和，即qA2qB，每台泵产生的扬程与总扬程相等，即HA=HB。并联后泵的总流量增加，但就每台泵而言，流量比单独运行时有所减少，即qBqC。54q串联运行串联运行总流量与串联工作的每台泵的流量相等，即qA=qB。总扬程为串联工作时每台泵扬程之和，即HA=2HB。与一台泵单独在该系统中运行比较，串连后总扬程和总流量都增加了，而每台泵串联运行时的扬程比它单独运行时降低了。串联台数越多，每台
25、泵与它单独运行时相比，扬程下降也越多。管路性能曲线越陡峭，串联后扬程增加越明显。554.4.系统流量的控制方法系统流量的控制方法q节流阀控制节流阀控制q旁通控制旁通控制q泵转速控制泵转速控制q泵运行台数控制泵运行台数控制 56p节流控制节流控制 57p旁通控制旁通控制 58Q1N1Q2N2()()=H1N1H2N2()()=12P1N1P2N2()()=3p泵转速控制泵转速控制 595.5.泵系统运行常见问题泵系统运行常见问题q系统问题系统问题泄漏泄漏阀门问题阀门问题管道支架管道支架q离心泵问题离心泵问题气蚀及内部回流气蚀及内部回流密封和盘根问题密封和盘根问题泵轴偏差泵轴偏差 60Impell
26、erRotationPump CasingDiffuserFlowVapor bubbles form,thenviolently collapse,erodingimpeller surfaces.Cutwater泵壳流动方向 叶轮 转动方向扩散体切水线蒸汽泡形成，然后剧烈破裂，腐蚀叶轮表面离心泵气蚀离心泵气蚀 61泵的密封方法泵的密封方法Packing GlandPump ShaftPacking Seal RingsStationary Seal FaceDynamic Seal FacePump ShaftSpringPump Housing“O”RingsSeal HousingPa
27、ckingM echanical Seal泵轴弹簧泵壳体动态密封面密封环密封腔机械密封静态密封面盘根盘根密封环盘根压盖泵轴 62四、泵系统优化的机会和措施四、泵系统优化的机会和措施q优化系统管路配置优化系统管路配置q泵选型过大泵选型过大q多泵配置多泵配置q大小泵配置大小泵配置q叶轮切削叶轮切削q应用变速驱动应用变速驱动 63传统的泵系统传统的泵系统10 kW2 kW泵损耗电机损耗旁通损失局部阻力损失沿程阻力损失阀门损失100 GPM固定转速10GPM/kW有用能10 kW100 GPM最大流量最大流量:175 GPM:175 GPM正常流量正常流量:100 GPM:100 GPM 64泵系统优
28、化的最终目标泵系统优化的最终目标最终最终目标目标流体流体系统系统泵泵联轴节联轴节电机电机电机断路器电机断路器/启动器启动器变压器变压器供电线路供电线路变速驱动变速驱动 在每一个接口处都会存在效率损失。目标是在每一个接口处都会存在效率损失。目标是泵系统的总效率最大化，或者是泵系统的总效率最大化，或者是单位功率输单位功率输入输送尽量多的流体入输送尽量多的流体。对于中央空调系统，则要达到输送单位冷量对于中央空调系统，则要达到输送单位冷量消耗的水泵功率最小，日本提出了消耗的水泵功率最小，日本提出了28.6W/kW28.6W/kW的标准。的标准。657575kW kW 电机的效率曲线电机的效率曲线969
29、59493929190效率,%100755025负载率,%2-pole4-pole6-pole8-pole对于泵系统而言，电机是非常小的影响因素。对于泵系统而言，电机是非常小的影响因素。66寻找泵系统节能的有效方法寻找泵系统节能的有效方法电机输出功率电机输出功率 电机效率电机效率电机输入功率电机输入功率(kw)=最终最终,电机运行费用电机运行费用=电机输入功率电机输入功率*运行时间运行时间*电价电价水力功率水力功率泵效率泵效率泵输入功率泵输入功率(kW)=(或电机输出功率或电机输出功率)MotorPumpm3/hr m 比重比重367流体功率流体功率(kW)=67415003320024900
30、1660083000年摩擦阻力损失费用年摩擦阻力损失费用500040003000200010000流量流量,m3/h30m30m长新管每年的摩擦阻力费用（电价长新管每年的摩擦阻力费用（电价0.830.83元元/kWh,kWh,联合效率联合效率70%70%）3004005006007509001 m/s1.5 m/s2 m/s1.1.优化系统管路配置优化系统管路配置q优化设计管路系统优化设计管路系统 68不正确对管道进行正确的选型并安装可以避免气袋的形成正确允许形成气袋的空间q与泵相关的管道配置问题与泵相关的管道配置问题 69Space which allows an air pocket to
31、 form不正确正确Constant slope允许形成气袋的空间固定斜率 70Space which allows an airpocket to form不正确正确允许形成气袋的空间 71在泵的上游建立均匀的流场分布，在泵的进口处应当采取直管段。在泵的上游建立均匀的流场分布，在泵的进口处应当采取直管段。Flow straightener(turning vanes)导流装置（转动叶片）管道导流装置图q管道配置优化原则管道配置优化原则建议入口流速不超过建议入口流速不超过1.5m/s1.5m/s，最大限度减小泵进口侧压头损失以降低产生气蚀的风险。，最大限度减小泵进口侧压头损失以降低产生气蚀的风
32、险。72Horizontal split casing pumpSuctionDischargeMotorHangerHanger吊架吸入口出口卧式分体泵电机吊架正确支撑入口和出口管道系统 732.2.泵选型过大泵选型过大q泵选型过大的表现泵选型过大的表现流动噪音过大流动噪音过大阀门过度节流阀门过度节流旁通管线流量过大旁通管线流量过大频繁的轴承和密封维护频繁的轴承和密封维护 74q泵选型过大的改进措施泵选型过大的改进措施叶轮调整叶轮调整应用变速驱动应用变速驱动利用小型泵加强大型泵的使用效能利用小型泵加强大型泵的使用效能 753.3.多泵配置多泵配置运行灵活运行灵活020406080100120
33、140160180200050100150200250Flow(GPM)Head(Feet)Two pumps runningOne pump runningThree pumps runningSystem curvePump curves流量（GPM）单泵运行双泵运行三泵运行泵性能曲线系统性能曲线扬程（ft）多泵并联运行性能曲线q优点优点可靠性高可靠性高维护保养成本降低维护保养成本降低效率高效率高 7650403020100扬程扬程,m2000150010005000流量流量,m3/h增加一台泵的效果取决于系统的性质增加一台泵的效果取决于系统的性质1 台泵台泵2台泵台泵925 m3/h11
34、12 m3/h1600 m3/h多泵并联运行对于静压头起主导作用的系统是理想选择多泵并联运行对于静压头起主导作用的系统是理想选择 774.4.大小泵配置大小泵配置泵间歇运行泵间歇运行q适用场合适用场合 Tank Inlet Lines High Level Switch Pump Motor Motor Controller Low Level Switch Discharge Line Suction Line 水池入口管道出口管道电机泵电机控制箱高水位开关低水位开关吸入口在高负载期间高流动噪音、气蚀及管道系统的振动现象消失了在高负载期间高流动噪音、气蚀及管道系统的振动现象消失了 785.5
35、.叶轮切削叶轮切削系统的大多数旁通阀打开，表明系统设备内的流量过大系统的大多数旁通阀打开，表明系统设备内的流量过大q适用范围适用范围系统需要过分节流来控制流到系统或工艺的流量系统需要过分节流来控制流到系统或工艺的流量存在高噪音或者振动等级表明流量过大存在高噪音或者振动等级表明流量过大泵远离其设计点运行泵远离其设计点运行 79q切削原理切削原理Q2Q1D2D1H2H1D2D12BHP2BHP1D2D13Q=流量H=扬程BHP=电机功率（下标1=原始泵，下标2=经过叶轮切削后的泵）D=直径 80q叶轮调整对泵性能的影响叶轮调整对泵性能的影响05010015020025080100604020140
36、120180160200Head(Feet)Flow(GPM)System curvePump performance using the originalimpellerThe pump originallyserves at this point on thesystem curveAfter trimming the pumpserves at this pointPump performance afterimpeller trimmingDesired flow流量(GPM)系统性能曲线叶轮调整后的泵性能曲线叶轮切削之后泵的工作点使用原来叶轮的泵的性能曲线希望的流量叶轮切削之前泵的工
37、作点扬程(ft)81q叶轮切削的优点和限制叶轮切削的优点和限制q优点q限制 节能 降低管道系统、阀门和支架的磨损 降低运行和维护保养成本 效率下降 叶轮直径很少降低到低于原始尺寸的70%产生气蚀的可能性增加 8250403020100扬程扬程,m8006004002000流量流量,m3/h70607578808275788082708384289 mm251 mm213 mm 835.5.应用变速驱动应用变速驱动系统的大多数旁通阀打开，表明系统设备内的流量过大系统的大多数旁通阀打开，表明系统设备内的流量过大q适用范围适用范围系统需要过分节流来控制流到系统或工艺的流量系统需要过分节流来控制流到系
38、统或工艺的流量存在高噪音或者振动等级表明流量过大存在高噪音或者振动等级表明流量过大泵远离其设计点运行泵远离其设计点运行 84不同控制方式比较不同控制方式比较 8550403020100扬程扬程,m120010008006004002000流量流量,m3/hr100%speed90%80%70%405070607575当泵速度变化时，相似定律保持的非常好当泵速度变化时，相似定律保持的非常好！808080.5(BEP)7878 86假设：全阻力系统、全静扬程系统和混合系统在假设：全阻力系统、全静扬程系统和混合系统在100%100%转速时处于同一工作点。转速时处于同一工作点。如果该三种系统降低泵转速
39、会发生什么？如果该三种系统降低泵转速会发生什么？50403020100扬程扬程,m10008006004002000流量流量,m3/h800 m3/h,27.5 m(79.5 kW)87q对于全摩擦阻力系统，改变速度泵效率不变。对于全摩擦阻力系统，改变速度泵效率不变。100%转速转速90%80%70%405070607575808080.5(BEP)787850403020100扬程扬程,m120010008006004002000流量流量,m3/hr 8850403020100扬程扬程,m120010008006004002000流量流量,m3/hrq在带有静压头的系统中，随着速度变化泵效率
40、也变化在带有静压头的系统中，随着速度变化泵效率也变化100%转速转速90%80%70%405070607575808080.5(BEP)7878 8950403020100120010008006004002000流量流量,m3/hq对于只有静压头的系统，效果更具有戏剧性对于只有静压头的系统，效果更具有戏剧性100%转速转速90%80%70%405070607575808080.5(BEP)7878扬程扬程,m 90如果系统的实际流量需求为如果系统的实际流量需求为 400 m400 m3 3/h/h（原流量原流量需求的一半），那么需求的一半），那么 9150403020100扬程扬程,m100
41、08006004002000流量流量,m3/hq为了使全摩擦阻力的系统产生为了使全摩擦阻力的系统产生400 m3/h的流量，速度被降低到原来的流量，速度被降低到原来的的50%。100%转速转速50%转速转速400 m3/h,6.9 m(10.4 kw)925040302010010008006004002000流量流量,m3/hq为了使固定静压头为了使固定静压头/摩擦阻力的系统流量达到摩擦阻力的系统流量达到400 m3/h 速度被降速度被降低到原来的低到原来的78.5%。100%转速转速78.5%转速转速400 m3/h,21.9 m(34.6 kw)扬程扬程,m 93504030201001
42、0008006004002000流量流量,m3/hq为了使全静压头的系统流量达到为了使全静压头的系统流量达到400 m3/h，速度被降低到原来的速度被降低到原来的86.5%。100%转速转速86.5%转速转速400 m3/h,27.5 m(44.7 kW)扬程扬程,m 94080010079.510.10.099040050.010.438.50.0262080010079.510.10.0992040078.534.611.60.08727.580010079.510.10.09927.540086.544.7 8.90.112静压头静压头(m)m)m m3 3/hr/hr转速转速 (%)(
43、%)kWkWm m3 3/kwh/kwh kwh/m kwh/m3 3注：800 m3/h流量的功率值假设电机被直接驱动（ASD被旁通）95五、泵系统的评估和经济性五、泵系统的评估和经济性q最佳评估时间的选择最佳评估时间的选择q评估系统的选择评估系统的选择q泵系统的评估方法泵系统的评估方法q泵系统的经济性泵系统的经济性 96典型的系统分析方法典型的系统分析方法n分析当前的工艺生产需求以及未来的生产发展需求；分析当前的工艺生产需求以及未来的生产发展需求；n了解系统当前的运行状态和参数；了解系统当前的运行状态和参数；n收集系统运行数据并对其进行分析；收集系统运行数据并对其进行分析；n提出替代的系统
44、设计方案和改进；提出替代的系统设计方案和改进；n对潜在的节能方案进行比较，确定技术上最可行、投资回对潜在的节能方案进行比较，确定技术上最可行、投资回报最合理的方案；报最合理的方案；n对确定的方案进行实施；对确定的方案进行实施；n继续检测和优化系统；继续检测和优化系统；n继续运行并维护系统，保证系统高效运行。继续运行并维护系统，保证系统高效运行。971.1.最佳评估时间的选择最佳评估时间的选择q泵的最初选型阶段泵的最初选型阶段q发现并解决问题阶段发现并解决问题阶段q系统改进阶段系统改进阶段泵低效运行气蚀内部回流 不良的流量控制频繁的维护保养 9898可靠性曲线可靠性曲线泵曲线泵曲线气蚀气蚀轴承、
45、密封寿轴承、密封寿命减少命减少最佳应用最佳应用出口回流出口回流叶片寿命降低叶片寿命降低轴承、密封寿轴承、密封寿命减少命减少入口回流入口回流气蚀气蚀高温升高温升最佳效率点最佳效率点最佳应用最佳应用好的应用好的应用流量流量扬扬程程泵的曲线和泵安全性关系泵的曲线和泵安全性关系可可靠靠性性 992.2.评估系统的选择评估系统的选择q根据设备规格和运行时间进行筛选根据设备规格和运行时间进行筛选系统名称系统名称设备设备ID号号额定功率额定功率（kW）每年运行时间每年运行时间（hrs）1000s kW-hrs冷却水系统CW10110876088冷媒水系统S227508760438工艺冷却水系统CW31450
46、60002700锅炉给水系统FW161008000800污水处理系统P11754000300q根据负载类型进行筛选根据负载类型进行筛选 1003.3.泵系统评估方法泵系统评估方法q故障征兆法故障征兆法u 系统带有节流流量控制，特别带有显著的节流阀；u 系统使用常开旁通管进行流量控制或进行泵的最小流量保护；u 系统带有多泵并联配置，并且泵的运行数量很少改变；u 运行操作的周期性或循环启动/停止模式下的系统，泵的循环非常频繁；u 在泵或系统（诸如节流阀）当中存在显著的气蚀噪音。气蚀，在低等级时所产生的噪音如同碎石被泵送通过系统。而在高等级气蚀时所产生的噪音如同刺耳的吼叫，对其周围人们的听觉是非常有
47、害的。101q数据采集和分析数据采集和分析查找供需之间的不平衡 所测量的流量所测量的压头所要求的流量所要求的压头不平衡度（%）=-1100不平衡实例表系统所要求的系统流量（GPM）系统扬程需求（ft）系统实际流量（GPM）泵实际扬程（ft）不平衡度（%）是否进一步分析研究?冷却水800458007056是冷却水1400551400609否冷却塔用水120040200050108是软化水2000110220011515否 102寻找选型不合理的泵 103系统诊断设备系统诊断设备温度枪、频闪式转速计可以测试温度和水泵电机转速。多功能数据记录仪精确测量水泵扬程、中央空调机组压力损失、系统阻力和供回水
48、温度等参数。电能质量分析仪精确记录水泵功率、功率因数等电能参数。超声波流量计可以精确记录水泵流量和系统流量的变化。104q变速驱动问题变速驱动问题变速驱动被使用于系统扬程的大部分是静压头的系统当中流量扬程系统曲线在各种转速下的泵曲线 105已经利用变速驱动改进的系统，但是还安装有高压降控阀门 1064.4.泵系统经济性泵系统经济性q电费的计算方法电费的计算方法铭牌数据铭牌数据负载系数电费价格年运行时间（率每年电费电机额定功 1/0.95)假设：电机驱动效率为假设：电机驱动效率为95%95%，这对于泵电机大于，这对于泵电机大于50hp50hp而言是比较合理的。如果泵而言是比较合理的。如果泵采用经
49、过多次重绕的旧电机，或者采取更小型电机，那么电机效率应当为采用经过多次重绕的旧电机，或者采取更小型电机，那么电机效率应当为80%80%直接测量直接测量测量电流和电压测量电流和电压直接测量功率直接测量功率 107应用泵性能曲线应用泵性能曲线 Flow(GPM)020406080100120140160180200050100150200250Head (Feet)300BHP 510 0Efficiency(%)60504030201070Performance CurveBHP 015EfficiencyBEPUse this line if the flow rateis knownUse this line if the total pumphead is known性能曲线效率 如知道了泵的总扬程用此线如果知道了流量用此线流量（GPM）扬程（ft）效率
