Tầm quan trọng của tính toán hiệu quả của máy bơm trong hệ thống với điều chỉnh tốc độ

Tầm quan trọng tính tốn hiệu máy bơm hệ thống với điều chỉnh tốc độ Tóm lược Chương trình Bảo tồn Năng lượng Brazil ( Procel ) thực Eletrobras , công ty lượng điện Latin Procel chia thành nhiều tiểu chương trình , bao gồm Procel Indústria ,liên quan đến hiệu lượng công nghiệp Rất nhiều kiểm tốn lượng phân tích đội ngũ Procel Indústria Có nhiều hệ thống quy trình lưu lượng thay đổi Trong tình , có tiềm lớn để có tiết kiệm lượng cách đặt van (hoặc thiết bị điều khiển lưu lượng khác) từ điều chỉnh tốc độ quay ( ASD) Một điểm để xác định khoản tiết kiệm , sử dụng ASD , đánh giá hiệu bơm cho điểm điều hành mới, tốc độ quay khác với tốc độ bình thường Trong hầu hết kiểm toán lượng nhận để phân tích, giả định cách ước chừng hiệu điểm hoạt động khơng thay đổi với tốc độ quay ,là giống điểm danh nghĩa Một phương pháp thích hợp tính tốn hiệu điểm hoạt động Mục đích viết thấy ước chừng sử dụng việc xác định hiệu dẫn đến khác biệt đáng kể lượng phân tích kinh tế hệ thống bơm, đặc biệt cho ứng dụng với cột áp tĩnh cao 1-Giới thiệu 1.1-Procel Indústria Chương trình Bảo tồn Năng lượng Brazil ( Procel ) tạo phủ liên bang vào năm 1985và điều phối Bộ Mỏ Năng lượng Chương trình thiết kế để thúc đẩy việc sử dụng hiệu lượng điện nước chống lãng phí Eletrobras , cơng ty điện lực lớn Châu Mỹ La tinh , chịu trách nhiệm lập kế hoạch thực hoạt động chương trình cách cung cấp hỗ trợ kỹ thuật tài cho hoạt động Procel chia thành chín tiểu chương trình , bao gồm Procel Indústria ( hiệu suất lượng công nghiệp) , mà lĩnh vực công nghiệp , chịu trách nhiệm 44 % lượng tiêu thụ lượng điện Brazil [1] Mặt khác , điện tiêu thụ hệ thống động tương ứng với 62 % tổng số lượng điện tiêu thụ ngành công nghiệp Brazil [2] Do đó, hành động Procel Indústria tập trung vào hệ thống động 1.2- Hệ thống bơm: điện tiêu thụ hiệu suất Hệ thống bơm chiếm khoảng 18 % lượng tiêu thụ lượng hệ thống động quay công nghiệp [1] [2] Xem xét liên quan lượng, năm hệ thống đảm bảo PNEf (Kế hoạch hiệu lượng Quốc gia Brazil) [3] Trong Procel Indústria, nhiều kiểm toán lượng hệ thống bơm với thay đổi lưu lượng phân tích Một đề nghị thường xun , trình bày báo cáo kiểm toán lượng khác nhau, thay việc kiểm sốt khí ( van ) điện tử (thông qua ASD) Một cách tiếp cận thông thường báo cáo để xem xét hiệu suất bơm không đổi với tốc độ quay Cách tiếp cận , tùy thuộc vào điều kiện hệ thống bơm , dẫn đến khác biệt đáng kể mối quan hệ với phương pháp xác hơn, hiệu điểm sửa đổi - Đường cong đặc trưng điểm hoạt động Các đường cong đặc trưng (thu thử nghiệm nhà sản xuất ) sơ đồ mô tả hoạt động máy bơm , cho thấy mối quan hệ phụ thuộc lẫn đại lượng hoạt động Một số đường cong là: H Q : cột áp tổng đươc tạo bơm mối quan hệ với lưu lượng ηvà Q : hiệu suất mối quan hệ với lưu lượng (cho tốc độ quay bơm); P Q: công suất tạo chất lỏng theo lưu lượng; 2.1- Đường cong bơm Phương trình Rateaux , gọi định luật quan hệ biểu thức tốn học xác định mối quan hệ lưu lượng áp lực lượng thuỷ lực với tốc độ trục quay , theo phương trình (1), (2) (3) tương ứng (1) (2) (3) Đây điều quan trọng để làm rõ định luật quan hệ có giá trị cho điểm tương đồng ( có hiệu quả) đường cong đặc trưng dòng chảy máy ly tâm chúng điều kiện hoạt động tương tác hệ thống bơm cho hệ thống khơng có chiều cao hình học (thường gọi cột áp tĩnh ) [4] Các nhà sản xuất máy bơm ly tâm thường cung cấp đường cong bơm (H x Q, η x Q P với Q) có đường kính cánh quạt khác , tốc độ quay danh nghĩa Như vậy, có nhiều cách khác để có đường cong khác tốc độ khác danh nghĩa , trình bày phần Cột áp bơm mối quan hệ lượng khối lượng riêng chất lỏng thêm vào từ lượng chất lỏng qua thiết bị với tốc độ dòng chảy cho[4] Đường cong cột áp tổng máy bơm ly tâm với cánh cong phía sau, tốc độ quay danh nghĩa (n a) tính đa thức bậc hai [5]: Ha = a0 – a1.Qa – a2.Qa2 (4) Sử dụng phương trình (2), phương trình xác định đường cong cột áp lưu lượng cho tốc độ quay bơm sau: (5) Như vậy, cách thay (1) (4) (5), ta có: (6) 2.2- Đường cong hệ thống Côt áp hệ thống lượng lượng đơn vị khối lượng riêng chất lỏng mà khối lượng chất lỏng phải hấp thụ để vượt qua cột áp tĩnh, khác biệt áp lực hai hồ chứa (nếu có) tổn thất áp suất đường ống phụ kiện Với tổn thất cột áp (định lượng ∆H) đường ống phụ kiện tỷ lệ thuận với bình phương dòng chảy ( ∆H Q2 )[4] xem xét hồ chứa thơng với khí quyển, cột áp thể bởi: Hsystem=Hs+kQ2 (7) Trong đó, thuật ngữ ( Hs ) dùng để cột áp tĩnh (hoặc chiều cao hình học bể hút bể xả) (k) số không đổi mà chức hệ thống 2.3 - Điểm vận hành Giao điểm hai đường cong (bơm hệ thống) định nghĩa điểm hoạt động, nơi cho dòng chảy, có cột áp tạo bơm tương đương với yêu cầu hệ thống Từ tọa độ điểm hoạt động (dòng chảy, áp lực), lượng thuỷ lực thu theo phương trình đây: Phid = ᵧ.Q.H (8) Năng lượng đầu vào trục, gọi BHP (cơng suất mã lực) thu xem xét bơm thực điểm hoạt động, sau: (9) - Các phương pháp để kiểm soát lưu lượng hệ thống bơm Kiểm sốt lưu lượng có nghĩa thay đổi điểm hoạt động( Q,H), đề cập phần trước, thực thay đổi đường cong bơm hệ thống Các phương pháp phổ biến cho sửa đổi đường cong hệ thống đường cong bơm là: điều khiển van điều chỉnh tốc độ quay (ASD), tương ứng Hãy xem xét tình hình cơng nghiệp mà có dòng lưu lượng yêu cầu ( Qa > Qb > Qc )cho chu kỳ hoạt động khác Trong kiểm soát van, đường cong hệ thống sửa đổi để có lưu lượng tương ứng, ngăn chặn việc mát chất lỏng tăng mát tải Trong trường hợp này, đường cong bơm liên tục, thể hình Hình 1: Thay đổi điểm hoạt động van Lưu lượng thu tương đương với việc tăng tốc độ trục quay bơm (nc