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        淺談制藥企業(yè)供水系統(tǒng)水泵容量配備

        2013-11-04 06:43:38
        機(jī)電信息 2013年14期
        關(guān)鍵詞:供水量揚(yáng)程水量

        龔 婷

        (浙江康恩貝集團(tuán)醫(yī)療保健品有限公司,浙江金華 321109)

        0 引言

        對(duì)于多數(shù)制藥企業(yè)來(lái)說(shuō),有的以地下水為生產(chǎn)和生活用水,將各水源井水集中到蓄水池,再向各用水單位供水;或者有的利用水廠供給的水源,整個(gè)廠區(qū)形成一個(gè)單獨(dú)的供水系統(tǒng)。在供水過(guò)程中,如何保證整個(gè)供水系統(tǒng)的穩(wěn)定經(jīng)濟(jì)運(yùn)行,并能夠適應(yīng)生產(chǎn)用水變化的需要是一個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題。如果能夠恰當(dāng)配備水泵的容量,則有利于提高調(diào)速供水系統(tǒng)的穩(wěn)定性及運(yùn)行效率。

        1 供水系統(tǒng)調(diào)速水泵的效率分析

        在實(shí)際工程應(yīng)用中,計(jì)算水泵的揚(yáng)程公式常常簡(jiǎn)化為如下公式:

        式中 H——水泵的揚(yáng)程(m);

        PV、PR——水泵進(jìn)、出口壓力表讀數(shù)(m)。

        根據(jù)壓力單位換算1 MPa=101.97 m水柱,在實(shí)際工程運(yùn)算中簡(jiǎn)化后按壓力表讀數(shù)1 MPa≈100 m水柱計(jì)算,所以本文中壓力單位均以水柱高度計(jì)算。根據(jù)公式(1),即可直接從壓力表差值中讀出其揚(yáng)程。

        公式(1)簡(jiǎn)單表達(dá)了水泵的揚(yáng)程H與其出水壓力PR有一定的關(guān)系,影響水泵出水壓力PR的因素主要有2個(gè):(1)水量改變會(huì)引起揚(yáng)程波動(dòng),從而導(dǎo)致出水壓力PR發(fā)生變化;(2)如果此時(shí)水量保持不變,進(jìn)口壓力PV變化,也會(huì)導(dǎo)致出水壓力PR發(fā)生變化。用流量Q—揚(yáng)程H曲線來(lái)表示水泵的工作曲線,平常是以水泵出水壓力PR作為調(diào)速水泵的控制參數(shù),而在此以水泵的流量Q—出水壓力PR曲線作輔助分析,將該曲線稱為工況曲線,曲線上的點(diǎn)稱為工況點(diǎn)。

        1.1 供水量改變時(shí)調(diào)速水泵的運(yùn)行效率

        在恒壓供水系統(tǒng)水泵的速度調(diào)節(jié)方式下,利用工況曲線對(duì)供水量改變時(shí)引起水泵揚(yáng)程波動(dòng)的情況進(jìn)行分析,當(dāng)進(jìn)口壓力PV=0時(shí),則PR=H,如圖1所示。工況曲線SH表示調(diào)速水泵全速運(yùn)行狀態(tài),工況點(diǎn)為A,供水壓力為PB;當(dāng)供水量下降時(shí),調(diào)整調(diào)速裝置,降低水泵的運(yùn)行速度,則水泵的工況曲線為SL,工況點(diǎn)為B,供水壓力也為PB。由圖1可知,A、B兩點(diǎn)壓力相同即揚(yáng)程相同,但不是等效率工況點(diǎn),曲線ηH、ηL為對(duì)應(yīng)于曲線SH和SL的水泵效率曲線,顯示各工況點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的效率點(diǎn)。根據(jù)比例定律得出,曲線SH上的C點(diǎn)與曲線SL上的B點(diǎn)等效,如下式:

        圖1中,PC、PD為C、D點(diǎn)對(duì)應(yīng)壓力(m);η為運(yùn)行效率;Qa~Qd為A~D點(diǎn)對(duì)應(yīng)的水量(m3);PB為供水保證壓力(m)。

        由圖1可知,C點(diǎn)位于A點(diǎn)與B點(diǎn)之間的位置,C點(diǎn)對(duì)應(yīng)流量Qc和壓力PC,大于B點(diǎn)的流量Qb和壓力PB。調(diào)速裝置如果沒(méi)有投入使用,在供水量減少時(shí),圖1中D點(diǎn)則為水泵的工作點(diǎn)。當(dāng)供水量減少,水泵效率點(diǎn)左移;和沒(méi)有調(diào)速裝置的工況點(diǎn)對(duì)比,有調(diào)速裝置的工況點(diǎn)相對(duì)靠右。

        圖1 水泵壓力工作曲線和效率曲線

        1.2 進(jìn)口壓力變化時(shí)水泵運(yùn)行效率

        從公式(1)可以看出,當(dāng)水泵出水壓力保持恒定時(shí),不考慮水量改變,水泵進(jìn)口壓力升高,則水泵揚(yáng)程下降。SH、SL表示前后變化的水泵工作曲線,A、B為工況點(diǎn),如圖2所示,結(jié)合圖1中的分析,B點(diǎn)和C點(diǎn)為等效率點(diǎn),ηH、ηL是其對(duì)應(yīng)的效率曲線。也就是說(shuō),當(dāng)水泵進(jìn)口壓力升高時(shí),速度降低,不考慮水量改變,水泵的效率點(diǎn)逐漸向右移動(dòng)。

        圖2 水泵揚(yáng)程工作曲線和效率曲線

        通過(guò)1.1和1.2的分析說(shuō)明,從水泵運(yùn)行效率看,沒(méi)有調(diào)速裝置的水泵運(yùn)行效率要低于有調(diào)速裝置的水泵。

        2 如何合理配備調(diào)速水泵與定速水泵的容量

        筆者針對(duì)接觸的一些設(shè)計(jì)方案,考慮到調(diào)速水泵價(jià)高且難維修,多數(shù)為1臺(tái)調(diào)速水泵配多臺(tái)定速水泵的供水系統(tǒng),有些調(diào)速水泵與定速水泵容量配比甚至是1:1,從實(shí)際使用中可以發(fā)現(xiàn),不恰當(dāng)?shù)娜萘颗浔韧鶗?huì)導(dǎo)致供水系統(tǒng)運(yùn)行效率降低。下面筆者結(jié)合上一節(jié)中對(duì)供水系統(tǒng)運(yùn)行效率的分析結(jié)果,談一談?wù){(diào)速水泵與定速水泵容量配比為1:1時(shí)的系統(tǒng)運(yùn)行。

        由于調(diào)速水泵的運(yùn)行效率隨著水泵供水量的降低而逐漸降低,在定速水泵容量設(shè)置過(guò)大時(shí),則調(diào)速水泵只能在很小范圍內(nèi)調(diào)整水量,但實(shí)際上供水量因?yàn)橛盟畱舻男枰遣粩喟l(fā)生變化的,供水量稍有減少,系統(tǒng)即執(zhí)行定速水泵停機(jī)操作,使定速水泵出現(xiàn)頻繁操作現(xiàn)象。對(duì)已經(jīng)投入使用的調(diào)速水泵的運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行分析,一般情況下當(dāng)調(diào)速水泵出水量在40%以下時(shí),則運(yùn)行效率較低。這種容量配比為1:1時(shí)的供水系統(tǒng),會(huì)因定速水泵容量過(guò)大,導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行不穩(wěn)定,容量過(guò)大的定速水泵投入運(yùn)行后,調(diào)速水泵在低效區(qū)運(yùn)行,起不到應(yīng)有的節(jié)能效果。

        調(diào)速水泵理論上可在0~100%的范圍內(nèi)調(diào)節(jié)水量,但通過(guò)以上分析,當(dāng)調(diào)速水泵出水量小于40%時(shí),則在低效區(qū)運(yùn)行,綜合考慮水泵運(yùn)行效率,得知調(diào)速水泵應(yīng)在出水量為60%左右時(shí)來(lái)調(diào)節(jié)水量。我們?cè)O(shè)定定速水泵參數(shù)為:在保證額定供水壓力的情況下,定速水泵供水量為調(diào)速水泵可調(diào)節(jié)水量的50%,即定速水泵的容量按設(shè)定參數(shù)確定,當(dāng)調(diào)速水泵少于40%的出水量時(shí),設(shè)置調(diào)整調(diào)速水泵在最低速度運(yùn)行,而在供水量出現(xiàn)繼續(xù)減少的情況下,定速水泵才會(huì)停機(jī)。也就是說(shuō),調(diào)速水泵下調(diào)幅度可以達(dá)到30%,從而提高了運(yùn)行效率,而且不會(huì)出現(xiàn)頻繁操作定速水泵的現(xiàn)象。

        3 結(jié)語(yǔ)

        綜上所述,保證供水系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行,減少頻繁啟停水泵的關(guān)鍵在于如何合理配備調(diào)速水泵與定速水泵的容量,當(dāng)調(diào)速水泵與定速水泵的容量配比為1:0.3時(shí),可以促使水泵高效運(yùn)行,而且調(diào)速水泵在定速水泵啟用后有充分的調(diào)節(jié)余地,上下調(diào)整幅度可以達(dá)到額定容量的30%左右。在供水系統(tǒng)中,應(yīng)從提高供水系統(tǒng)的穩(wěn)定性及運(yùn)行效率2方面綜合考慮,以合理配備調(diào)速水泵與定速水泵的容量。

        [1]陳次昌.流體機(jī)械基礎(chǔ)[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2003

        [2]李振東.城鎮(zhèn)供水工程[M].北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社,2009

        [3]李亞峰.水泵及水泵站[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2009

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