BETVICTOR体育官网串联泵和并联泵
在选择泵时考虑泵的结构可以有效地设计系统。
应用流动技术

在液压系统中,驱动泵的能量通常是一个重要BETVICTOR体育官网但被忽视的运行成本。多年来,虽然BETVICTOR体育官网泵本身变得越来越高效,但在设计效率低下的系统中安装高效的泵会带来许多运营效益。同样,依靠单一的泵来满足系统的需求,可能会导致冗余的备份,在各种操作条件下的低效率操作,以及对成功操作的系统要求的挑战,从而导致大量的资金成本。与系统设计一样,考虑泵站的配置可以揭示使泵站系统更高效的方法。

复合泵曲线
图1:组合泵并联运行和串联运行的曲线对比示例。(图片由Applied Flow Technology提供)

为什么要考虑多泵配置?

在一个系统中配置多个泵而不是依赖单个泵有很多好处。BETVICTOR体育官网考虑到这些替代方案,在确定泵的尺寸时,就有更多的机会节省成本,改善泵的运行,并在系统的运行中创造额外的灵活性。

使用多泵配置的主要好处是将系统的工作负载分散到许多较小的泵上,而不是依赖于单个大型泵。BETVICTOR体育官网在大流量和大扬程要求的情况下,定制的单个泵可能比一组较小的泵更昂贵。BETVICTOR体育官网这些较小的泵更可能是现成的组BETVICTOR体育官网件,更可靠,更经济有效地维护和更容易安装。同样,需要一个更小的电机,再次提高资本成本,并有望在系统的生命周期内创造长期的能源节约。通常,软件可以简化对不同泵替代方案的循环成本和资本成本的分析,从而在设计过程中为工程师提供经济决策信息。

在运行过程中,多个泵通过提供多个潜在的工作点,为系统创BETVICTOR体育官网造了灵活性。泵的集合允许单个泵满足低流量需求BETVICTOR体育官网,而几个泵一起可以满足更高的流量需求。多泵连续运行的设计也允许改进冗余措施。BETVICTOR体育官网在单泵系统中,在维修或紧急情况下,需要一个完全冗余的泵来保持流量。如果一台泵出现问题BETVICTOR体育官网或需要维护,多台泵可确保满足大部分流量要求。这也比完全冗余的泵更具成本效益,特别是在大型高扬程或大流量泵的情况下。BETVICTOR体育官网在许多情况下,软件可以加快设计方案的分析,以比较不同的操作条件,并在不完美的情况下测试泵的运行情况。

并联和串联泵BETVICTOR体育官网
图2:在陡峭和平坦的系统曲线下并联和串联运行的比较。工作点是泵和系统曲线相交的地方。

串联与并联泵

BETVICTOR体育官网泵可以串联,并联或组合配置。BETVICTOR体育官网串联泵增加每个单独泵的扬程上升,因为相同的流量通过每个泵。BETVICTOR体育官网并联泵在相同的水头高度上运行,对流量的贡献可能是可变的。并联的每台泵通常具有相同的进口和出口条件,因此需要相同的扬程才能有效。通过一些例子可以明显看出,由于这种扬程要求,组合不同尺寸的并联泵可能会导致操作问题。BETVICTOR体育官网图1展示了每种配置下的泵对复合泵曲线的影响。BETVICTOR体育官网在比较配置和确定潜在操作条件时,泵和系统曲线证明是有用的。

泵-系统交互的系统方面

在几乎所有的情况下,通过运行一个额外的泵,流量都会增加。流量的增加量由系统的压力需求和复合泵曲线决定。以系统曲线为特征的系统需求有两个主要组成部分。

第一个组成部分,静态扬程,描述了无论流量如何,泵必须克服的扬程。静态水头可以包括从系统入口到系统出口的标高变化或压力差。静态水头要求是系统曲线为零流量的地方。

第二个组成部分,摩擦头,随着流量的增加而增加水头需求。摩擦头还可以捕获由于部件造成的损失,表明系统曲线的斜率可以随着操作条件(如阀门位置)的变化而变化。

附加泵的有效性在很大程度上取决于系统。对于低摩擦头的情况,因此,系统曲线是平坦的,并联运行的泵应该比串联运行的泵增加的流量更多。BETVICTOR体育官网在摩擦扬程高的情况下(如狭窄、粗糙、部件多的管道),串联运行泵可以提供更大的扬程,以满足系统在更高流量下的需求。BETVICTOR体育官网

每个系统中每个配置产生的流量如图2所示。请注意,在所有情况下,与单泵曲线相比,流量将略有增加,但运行额外泵的流量回报率却截然不同。

泵-系统概念的外推揭示了系统可以通过分段几个泵来实现的各种操作条件。BETVICTOR体育官网根据不同的系统需求有选择地运行泵可以节省能源。BETVICTOR体育官网

不同的泵并联BETVICTOR体育官网
图3:不同的泵并联表明在系统工作点小泵没BETVICTOR体育官网有贡献。

不同的泵配置

并联或串联使用不同的泵也有好处。BETVICTOR体育官网虽然分段的概念主要适用于每个并联泵相同的统一泵站,但不同的泵同样可以为可变需求系统提供额外的工作点。BETVICTOR体育官网例如,大型泵与小型泵并行运行可确保需求变化时的灵活性。通过改变泵的运行方式,小泵可以满足小需求,大泵可以满足大需求。这不仅节省了能源,而且还提供了运行效益,因为每台泵都可以更接近其最佳效率点(BEP)运行。

当不同的泵单独运行时,并联运行可以改善运行,但同BETVICTOR体育官网时运行两种泵的改善在很大程度上取决于每台泵各自的泵曲线和系统曲线。

想象一下,一个低流量、低扬程的泵与一个大流量、高扬程的泵竞争。同时,这些截然不同的泵曲线将在相同的水头上升处求和。图3显示了当不同的泵并联运行,系统要求超过小泵止水头时,小泵的贡献有限。BETVICTOR体育官网

在严重的情况下,大泵的最低扬程可能超过小泵的死扬程,这表明在大泵运行时,小泵无法增加流量。如果没有使用止回阀或类似的隔离阀解决,这种不匹配也会导致通过小型泵的回流问题。

多台不同型号的泵也可以串联使用,以解决管BETVICTOR体育官网道分配过程中的操作问题。例如,想象一条长管道,其高度发生了严重变化。由于压力要求随着管道长度的增加而增加,单个泵将需要在泵排出处增加大量压力。以这个高压为基础,当管道海拔下降时也会有类似的高压。

在更高的海拔下,由于压力下降,流体可能会出现空化。增压泵可以避免超出管道的压力限制,或者确保有足够的压力来避免管道中间的空化,而不是依赖于单个BETVICTOR体育官网泵。同样,增压泵可以帮助小尺寸的泵满足其他BETVICTOR体育官网情况下的系统要求。

如何考虑泵的配置

虽然组合复合泵曲线在概念上很容易,但通常很难管理配置方案、泵选项、系统条件等。与许多工程问题一样,考虑软件是一种可行的方法,可以快速、充分地确定泵的尺寸。BETVICTOR体育官网在许多情况下,软件可以根据用户输入生成复合泵曲线和系统曲线,根据系统变化自动重新分配工作点。随着泵工作点的自动确定,也方便检查在每个运行状态下的BEP接近度。软件可以在实现之前提供对设计缺陷的洞察,在问题发生之前解决问题。

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