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化工设备专员
变频调速在离心泵节能中的应用? 变频调速在离心泵节能中的应用 工艺系统室 谢恪谦 离心泵具有运转平稳可靠,维修工作量少,效率高,调节方便等特点,是炼油厂液体输送的主要手段。炼油厂液体输送量甚大,例如:一套 100 万吨 / 年催化裂化装置,离心泵泵的动力消耗约 850×104kW.h/a 。但目前泵的动力消耗仍有很大浪费,因此,离心泵节能降耗仍有一定潜力。 一、 常规设计的离心泵及系统的特性 1、 常规离心泵及其系统流量调节手段 离心泵是速度型泵,即一个给定的流量,只有一个与之对应的扬程,在输送介质一定的情况下,也对应一个固定的轴功率。就是说,在一个给定的系统中,泵流量一定时,不会因系统需要的扬程变化而使泵的扬程和轴功率有所变化。 系统需要的扬程是由需要的提升高度,静压升高及摩擦阻力三部分组成。一个给定的系统,提升高度和静压升高一般是固定的。只有系统摩擦阻力是流速,也就是流量的函数。一般可粗略的认为系统摩擦阻力和流量的平方成正比。在实际的设计与生产中,系统需要的扬程不可能恰好与泵的扬程相等,因为这样的话,该系统就只能输出一个恒定的量,这在生产中是不可能的。如图 -1 所示,泵的特性曲线 Q-H 与系统特性曲线 Q`-H` 交于 A 点,流量就只能是与 A 点对应的流量。 实际生产中,常要调节泵的输送量。而泵的特性曲线 Q-H 是不能改变的,就只能改变系统的 Q`-H` 曲线,以达到新的工作状态。即改变系统需要的扬程来达到调节流量的目的。但系统的组成在生产中又是不能随意改变的,因此,就需要在系统中设置一个可以随意改变的附加阻力。用附加阻力的变化来改变系统需要的扬程,达到调节流量的目的。这就是常规设计的离心泵及其流量控制系统。图 -1 中的 BC 就是一个附加阻力,改变 BC 的大小到 B`C` ,就可以在一定的范围内调节泵的流量。附加阻力调节通常由阀门和 调节阀 来完成。 2 、调节阀压降与离心泵动力消耗的关系 泵出口只有一个去路及多个去路中压力最高的一路管线上调节阀压降的大小,直接与泵的动力消耗有关。 泵出口调节阀要有调节作用,就必须有一定的压降。设计的泵出口调节阀必须具有通过设计的最大流量,又要在正常流量时有较好的调节性能。 如图 -1 中所示,随着系统流量的增大,离心泵所提供的扬程降低,而系统需要的静压升高及液体提升高度不随流量而变化,系统的摩擦阻力则随流量增大而近似地以平方关系增大。这样,可供调节阀消耗的压力就随流量增大而减少,调节阀只有加大开度以适应流量增大的要求,直到全开,此时系统达到最大流量,调节阀的压降也最小。但在绝大多数的情况下,生产是在设计流量左右操作,大幅超过设计流量只是特殊情况。因此,常规设计泵的流量调节系统由于调节阀产生的附加阻力,使这一部分动力消耗白白浪费了。 表 -1 中列出了一般情况下,炼油装置的调节阀压降占系统摩擦阻力(包括调节阀)的百分数。 表 -1 项 目 装置 进料 产品 出装置 塔顶 冷回流 塔顶 循环回流 其它 循环回流 液面控制调节阀 其它 △P 阀 /△P 系统 ≥15 ≥30 ≥60 ≥50 ≥30 ≥40 ≥30 由表 -1 中可知,塔的顶回流和循环回流系统中提升、静压提高所需的扬程较小,泵需满足的主要是系统的摩擦阻力和保证流量调节的附加阻力,调节阀的附加阻力所消耗的能量在总动力消耗中所占比例较大。 例 1 :下面就某厂 100 万吨 / 年催化裂化装置的分馏塔顶循环油泵的动力消耗分析如下: 离心泵的轴功率可由下式计算: N= ( QHγ ) / ( 367η ) 泵型号: 250AY150C 电机功率: 132kW 项 目 名 称 正常工况 最大工况 流量 Q m3/h 256 384 操作状态介质比重 γ 0.698 0.698 泵扬程 H m 108 102 泵效率 η % 54 69 提升、静压升高 △H1 m 忽略 忽略 系统摩擦阻力 △H2 m 43 92 调节阀附加阻力 △H3 m 65 10 小计 △H=△H1+△H2+△H3 108 102 泵轴功率 N kw 97.4 108.0 △P 阀 /△P 系统 % 60.2 9.8 调节阀的动力消耗 kw 58.6 10.6 年能耗损失 ×104kw.h/a( 按 8000 小时计 ) 46.88 8.48 附加阻力能耗费用 万元 /a(0.5 元 /kw.h) 23.44 4.24 由例 1 可见:常规离心泵及其流量调节系统,为满足处理量和生产方案等工况变化的要求,调节阀必须具有一定的压降,才具备调节流量的能力。调节阀压降势必使泵的动力消耗增加,导致能量的浪费。塔的顶回流、循环回流系统,这种情况尤为突出。 泵的变频调速技术在一定程度上可减少或消除附加阻力的多余动力消耗,从而起到节能降耗的作用。 二、 离心泵的变频调速及其系统的特性 1、 变频调速的基本原理 变频调速是一种无级平滑调速,其基本原理是改变电动机的电源频率来改变电动机的同步转速,达到调速目的。如下式所示: n=60f/P n —转速 r/min f —电源频率( 50Hz ) P —电动机极对数 变频调速时必须保证电源电压和频率之比为常数,即 U/f= 常数。电压的同步改变具体是靠加装可控硅逆变器来实现的。 2、 变频调速泵送系统的流量调节 泵转速变化在± 20% 以内时,可根据相似原理换算出调速后的特性参数,这时泵效率曲线η -Q 近似不变。 换算公式如下: 公式 1 流量比: Q1/Q2=n1/n2 公式 2 扬程比: H1/H2=(n1/n2)2 公式 3 必需汽蚀余量比:( NPSH ) r 1 / ( NPSH ) r 2 =(n1/n2)2 公式 4 轴功率比: N1/N2=(n1/n2)3 公式 5 效率:η 1 ≈η 2 如图 -2 中所示,设计所选泵的特性曲线 Q-H 与系统特性曲线 Q`-H` 交于 A 点,泵送介质的设计最大流量( Qm )和扬程( Hm )就只能是小于(或等于)与 A 点对应的流量( Q )和扬程( H )。 根据设计最大流量( Qm )和对应扬程( Hm )就可确定在该点泵转速为额定转速时,叶轮切割后泵的新性能曲线 Q-Hm 。将设计的正常流量( Qn )和最小流量( QL )分别与 Qm 通过公式 1 、 2 ,就可得出正常、最小流量下泵的转速及变转速后的特性曲线 Q-Hn 、 Q-HL ,这三条特性曲线与系统特性曲线 Q`-H` 相交的三个点 B1 、 B2 、 B3 就是三种工况所对应的泵的操作点。 可见变频调速的泵送系统与常规设计不同的是:在一定流量范围内,通过改变泵的转速来改变泵的特性曲线 Q-H ,使泵的输出扬程和系统所需扬程相等,从而进行流量调节。这样就省去了常规设计中调节阀的附加阻力,从而泵的动力消耗较常规设计大幅降低。 3、 变频调速泵送系统与常规设计泵送系统的能耗比较 例 2 :仍用例 1 中的顶循环泵作为比较对象。 泵型号: 250AY150C (变频方案按叶轮不切削计) 编号 项 目 名 称 正常工况 最大工况 一 工况条件 流量 Q m3/h 256 384 操作状态介质比重 γ 0.698 0.698 泵扬程 H m 108 102 泵效率 η % 54 69 二 常规泵送系统 泵转数 r/min 3000 3000 提升、静压升高 △H1 m 忽略 忽略 系统摩擦阻力 △H2 m 43 92 调节阀附加阻力 △H3 m 65 10 小计 △H=△H1+△H2+△H3 108 102 泵轴功率 N kw 97.4 108.0 所选电机功率 kw 132 △P 阀 /△P 系统 % 60.2 9.8 调节阀的动力消耗 kw 58.6 10.6 年能耗损失 ×104kw.h/a( 按 8000 小时计 ) 46.88 8.48 附加阻力能耗费用 万元 /a(0.5 元 /kw.h) 23.44 4.24 三 变频调速泵送系统 提升、静压升高 △H1 m 忽略 忽略 系统摩擦阻力 △H2 m 43 92 调节阀附加阻力 △H3 m 0 0 所需扬程小计 △H=△H1+△H2+△H3 43 92 泵扬程 H m 43 92 泵转数 r/min 1899 2849 泵轴功率 N kw 38.8 97.4 所选电机功率 kw 110 由例 2 可见:采用变频调速技术的泵送系统,在某些情况下可不设置调节阀,在一定程度上可消除或减少调节阀附加阻力的多余动力消耗,从而起到节能、降耗的作用。 三、 变频调速泵送系统的设计注意事项 1 、由于电机转速超过额定转速时,其额定容量会下降,所以以设计最大流量及对应的扬程作为泵的设计点,此设计点的转速为泵的额定转速,同时以此设计点确定泵的叶轮直径和性能曲线。电机调速范围以 75 ~ 100% 为宜。 2 、对于塔顶回流、顶循环回流、中段回流的泵送系统,由于流量变化较大( 80 ~ 160% ),采用的 变频调速器 的变频范围也相应增大( 50 ~ 100% ),使泵在≤ 80% 额定转速的情况下,换算公式 1 ~ 5 的计算误差增大。 3 、对于其它流量变化小的泵送系统,可按换算公式 1 ~ 5 进行近似设计计算。 4 、对流量变化比超过 1.8 的或事故状态需要快速关闭( F.C )的泵送系统,设计时可设置调节阀,调节阀设计压降适当降低。正常工况时,调节阀处于全开状态。 5 、炼油装置离心泵采用的电机一般为 YB 系列的全封闭自扇冷鼠笼型 三相异步电动机 。随电机转速的下降,电机风扇转速同时下降,冷却效果变差。转速下降对电机散热的影响,现无具体的预测方法。 四、结束语 炼油装置泵送系统采用变频调速技术,可不设置或不通过调节阀来实现流量控制,在一定程度上可消除或减少调节阀附加阻力的多余动力消耗,从而起到节能、降耗的作用。 查看更多 2个回答 . 2人已关注
有人做生物质Aspen模拟吗?可以互相交流吗联系方式? 方便的话,加一下QQ1335175498 查看更多 0个回答 . 5人已关注
电磁式继电器的结构与工作原理? 1.电磁式 继电器 的结构与工作原理 电磁式继电器是应用得最早、最多的一种型式。其结构及工作原理与 接触器 大体相同。由电磁系统、触点系统和释放弹簧等组成,电磁式继电器原理如图l所示。由于继电器用于控制电路,流过触点的电流比较小(一般5A以下),故不需要灭弧装置。 字串8 字串2 图1 电磁式继电器原理图 1- 铁心 2-旋转棱角 3-释放弹簧 4-调节螺母 5--衔铁 6-动触点 7-静触点 8-非磁性垫片 9-线圈 常用的电磁式继电器有电压继电器、中间继电器和 电流继电器 。电磁式继电器的图形、文字符号如图2所示。 图2 电磁式继电器图形、文字符号 2.电磁式继电器的特性 继电器的主要特性是输入-输出特性,又称继电特性,继电特性曲线如图3所示。当继电器输入量X由零增至X2以前,继电器输出量Y为零。当输入量X增加到X2时,继电器吸合,输出量为Y1;若X继续增大,Y保持不变。当X减小到X1时,继电器释放,输出量由Y1变为零,若X继续减小,Y值均为零。 字串9 字串7 图3 继电特性曲线 图3中,X 2称为继电器吸合值,欲使继电器吸合,输入量必须等于或大于X 2;X 1称为继电器释放值,欲使继电器释放,输入量必须等于或小于X 1。 Kf=X1/X2称为继电器的返回系数,它是继电器重要参数之一。Kf值是可以调节的。 字串1 例如一般继电器要求低的返回系数,Kf值应在0.1~0.4之间,这样当继电器吸合后,输入量波动较大时不致引起误动作;欠电压继电器则要求高的返回系数,Kf值在0.6以上。设某继电器Kf=0.66,吸合电压为额定电压的90%,则电压低于额定电压的50%时,继电器释放,起到欠电压保护作用。 字串5 另一个重要参数是吸合时间和释放时间。吸合时间是指从线圈接受电信号到衔铁完全吸合所需的时间;释放时间是指从线圈失电到衔铁完全释放所需的时间。一般继电器的吸合时间与释放时间为0.05~0.15s,快速继电器为0.005~0.05s,它的大小影响继电器的操作频率。查看更多 0个回答 . 1人已关注
出口新政促化肥业进入新一轮整合潮? 出口新政促化肥业进入新一轮整合潮 发布日期:2008-04-30   中国宣布在4月20日至9月30日对所有化肥出口加征100%特别关税的消息迅速在国内外市场引发剧烈动荡。多位行业人士向上海证券报记者表示,此举目的是为了控制国内化肥出口,保障农业用肥供应。整体上,关税新政的出台宣告化肥业整合将进入新阶段,但对不同的化肥企业来说,新政策影响不一。   旨在“敲山震虎”   今年以来,国外尿素和二铵的价格分别突破400美元/吨和1200美元/吨关口,而对应的国内价格分别仅为2000人民币/吨和4100 人民币/吨。国内外的巨大价差拉动2008年前两个月尿素、一铵和二铵出口额分别同比大幅增长250%、280%和130%,至171万吨、26万吨和32万吨。化肥出口过快加大了国内化肥价格上涨的压力,同时也造成在春耕旺季国内化肥供应的紧张。这是国家此次大幅提高化肥出口关税的主要背景。   特别关税政策很快在市场上“敲山震虎”。据东方证券研究所昨天提供的最新价格周报显示,国际国内尿素市场在过去两周中出现剧烈震荡。其中,国际尿素价格飞涨,阿拉伯湾的离岸价单周上涨22.5%,在4月17日就达到了490美元/吨,越南的到岸价格也上涨了2.38%;而国内则恰恰相反,由于担心国内供过于求,各地尿素价格纷纷下挫。   氮肥景气度将回落   分析认为,特别关税政策对三种主要化肥行业的影响不一。就氮肥而言,目前较高的尿素市场价格有望延续到二季度末。但预计三季度供应过剩造成下游需求下滑,并进而导致尿素价格回落。不过,由于行业平均生产成本同比提高10%至1600人民币/吨左右,故此2008下半年尿素的最低市场价应高于1600人民币/吨。整体看,预计2008年尿素的平均价格可能与2007年水平持平。   光大证券研究所分析师张力扬则指出,在2007年4季度和2008年1季度大幅出口、化工和电力用煤紧张以及雪灾等影响下,国内氮肥出现了库存降低、供需紧张推动下的价格大幅攀升,带动氮肥股盈利能力超出预期。在2008年供需依然比较紧张的情况下,这一预期本不会明显扭转。   “但加征特别关税后,国家态度日益明朗:未来氮肥价格将受到国家政策的严厉调控。氮肥行业的景气预期由此也将有所减弱。”张力扬表示,氮肥行业小企业众多且多为块煤为原料的工艺。此次特别关税政策出台也意味着行业整合将进入一个新阶段。   磷肥盈利不容乐观   而在磷肥方面,业内认为其受到关税新政的影响更大。据张力扬分析,由于磷肥出口比例为17%左右,远大于尿素10%左右的比例,而且磷肥企业多为规模较大企业,该项关税对其价格影响更大。在产能过剩情况下,磷肥企业盈利水平不容乐观。未来,磷肥企业的希望在于取得上游资源( 磷矿石 和 硫铁矿 等)以控制成本。   但中银国际认为,众多小型生产商因原料成本上升而被挤出市场,进而导致磷肥供应紧张。这使得2008年国内磷肥价格仍有望达到4100元/吨的政府上限。但考虑到产品提价有限而且进口原料成本大幅攀升,该行业2008年毛利率可能有所收窄。   值得注意的是,此次对生产磷肥的湿法 磷酸 加征100%的出口关税将在心理上提升国家磷矿石和磷酸的紧张程度,分析人士认为这对拥有磷矿石和磷酸的磷化工企业是利好刺激。   至于钾肥,因国内的进口依存度很高,其在此次关税新政中得以独善其身。 查看更多 0个回答 . 2人已关注
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简介
职业:江苏皇马农化有限公司 - 化工设备专员
学校:安康学院 - 化学与生命科学系
地区:湖北省
个人简介:攻克科学堡垒,就像打仗一样,总会有人牺牲,有人受伤,我要为科学而献身。查看更多
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