变速调节在风机节能中应用的试验研究

变速调节是管路特性曲线不变时,用变转速来改变风机的性能曲线,从而改变风机的工作点。变速调节大大减少附加的节流损失,在很大变工况范围内保持较高的效率,与传统的节流调节相比,不产生其他调节方式附加损失,降低了功率消耗,节约了电能,具有良好的经济效益。本文以变频调速原理为基础,分别采用节流调节和变速调节两种方法测定4-72型风机性能参数。对两种方法进行对比分析,验证了变速调节的节能效果。     

排湖泵站PNZ2800型水泵装置模型

介绍了排湖泵站更新改造工程的基本情况，对该工程中引进大泵PNZ2800型全调式轴流泵装置进行了关于性能、汽蚀、飞逸特性的模型试验。排湖泵站模型装置性能试验在开式台架上进行，泵段性能、汽蚀及飞逸性能试验在闭式台架上进行。模型泵段根据排湖泵站虹吸式出水流道的渐变型式采用 ＝9.33的比例进行全模拟，保证了对工程中实际泵特性的正确估计。试验中对流量、扬程、效率、汽蚀余量以及飞逸转速等项指标进行了测试和计算。将试验数据与保证工况进行比较，并对该泵的效率、汽蚀进行了综合评价，认为该泵基本能够满足排湖泵站对重新校核确定的特征扬程和流量的要求，其模型泵段效率及汽蚀性能均优于该站原泵型28CJ56模型泵。     

泵站离心式机组并联调速运行特性分析

针对泵站系统变流量时泵站并联机组调速运行工况点难以确定的问题，分析了相同型号、相同管路布置时多泵并联的运行特性。在此基础上，通过简化管路约束，应用离心泵性能特性和流体机械相似原理对泵站多泵并联工作机组的运行特点进行了分析和研究，建立以系统流量为约束条件下的调速特性数学模型，讨论了多泵并联系统调速时的系统性能，并给出并联调速机组单泵调速情况下的工况点计算方法。     

半开式叶轮离心泵的设计与试验研究

给出了半开式泵的水力设计公式并作了试验验证;进行了半开与闭式泵水力性能的对比试验,叶片端面和承磨板间隙的试验;并对半开式泵的泄漏损失和水力损失作了探讨。     

玉米勺式排种器变速补种系统设计与试验

针对玉米勺式排种器出现的漏播问题,设计了一种变速补种系统,该系统采用光电传感器在偏离出种口20°位置进行提前检测,漏播发生时由步进电动机改变排种器转速越过空种槽达到实时补种的目的。为了使变速补种系统具有通用性,选取具有一定代表性的玉米籽粒外形形状品种:久龙5号(球形)、九单57(锥形)和郑单958(矩形),以不同转速作为试验因素,运用EDEM软件和排种器性能试验台进行排种性能研究。仿真结果表明:当转速不超过23.1 r/min时,排种性能受变速影响不超过2%,在转速达到27.7 r/min时,变速种子抖落现象明显;在转速达到32.3 r/min时,变速时种子会出现严重的抖落现象;试验结果表明:具有变速补种系统的勺式排种器转速处于13.9~23.1 r/min时,漏播率不超过1.4%,平均补种率达到89.95%,播种率达到98.7%。在转速为27.7 r/min时,比不具有变速补种系统的勺式排种器漏播指数降低10.4%,补种效果最为显著,在转速达到32.3 r/min时,补种效果不显著;3种玉米品种的排种性能优劣次序为:球形、矩形、锥形。     

JP50式卷盘式喷灌机水涡轮的性能试验

为了掌握国产卷盘喷灌机水涡轮水力性能和能耗,构建了一种试验装置,其由供水泵、制动器、扭矩-转速传感器、测量仪组成。试验时调节制动器来改变负载大小从而调节水涡轮转速,通过测量流量以及进出口压力,得出水涡轮水头、水功率,扭矩仪测出转矩和转速等,从而得到水涡轮在各工况下的效率,试验分别测得了水涡轮在7种转速下的特性曲线。得出水涡轮的高效区范围,高效区功率大小,随着转速的降低,高效区向小流量偏移。试验结果说明,国产JP50卷盘喷灌机的水涡轮效率较低,有很大的节能空间     

轴流泵多工况变速调节的内部流场模拟

为了研究变速调节下轴流泵的性能和内部流场特性,基于 ANSYS CFX 软件,采用ｋ－ε模型对模型泵多个工况点进行了三维湍流数值计算,计算得到了轴流泵的性能曲线和叶片表面的速度、压力分布。基于数值计算结果对轴流式模型泵性能和叶轮内部流场分析,结果表明：随着转速的增加,扬程曲线升高。效率曲线则随转速的降低而左移。在偏离设计工况的小流量区域,通过变速调节可以扩大轴流泵的高效工作区。     

U型和三角型减振槽对转套式配流系统空化的影响

为了了解不同减振槽结构对转套式配流系统空化产生的影响,设计了U型和三角型减振槽结构,通过Fluent仿真和试验方法研究2种结构下配流系统的空化特性,以确定空化特性最优的减振槽结构.并建立了配流系统的Singhal空化模型,仿真流体模型则考虑转套与泵腔之间的间隙,且以油液作为工作介质,分析在标定工况下和不同转速下配流系统的空化.试验在YST380W型液压综合试验台上进行,监测了不同转速下系统的容积效率,与仿真结果相互印证.仿真结果表明:2种减振槽的气体体积分数变化规律基本一致,U型减振槽的空化特性略优,且转速越大优势越明显;空化占比变化趋势和大小基本相同,U型减振槽优势随着转速的升高越来越明显;容积效率均随转速的升高先增大再减小,U型减振槽的容积效率高于三角型减振槽.对U型减振槽结构系统容积效率试验,仿真误差大约为2%.     

泵装置动力特性随转速变化关系的研究

通过对不同叶片角下不同转速时各性能特性的试验研究,获得了泵装置各性能特性随转速的变化规律,研究了泵装置最高效率及其最高效率点位置和转速的关系,探讨了不同转速下最高效率点处各参数之间的关系及各性能曲线换算到额定转速时的变化,其结论可为泵装置模型试验及泵站的高效运行提供理论的实际指导。     

无堵塞潜水磨碎泵性能及磨碎效果的试验研究

以GSP-22型无堵塞潜水磨碎泵为研究对象,为了得到磨碎装置对泵外特性的影响,对无堵塞潜水磨碎泵分别进行了加装磨碎装置和无磨碎装置的性能试验;并通过改变动静刀盘径向间隙,对不同动静刀盘径向间隙的无堵塞潜水磨碎泵进行了水力性能和磨碎效果试验研究,得到了动静刀盘径向间隙对磨碎泵水力性能和磨碎效果的影响规律.试验结果表明,加装磨碎装置会造成泵的扬程和效率降低,并使轴功率增加;增大动静刀盘径向间隙,扬程和效率增加,功率减小,但磨碎效果会随着动静刀盘径向间隙增大变差.     

变频调速技术在水泵调节控制系统中的应用

水泵电力消耗占水厂制水成本的30％-50％，如何降低成本是每个水厂致力研究的问题．介绍了变频调速节能的原理，探讨了变频调速技术在水泵调节控制系统中所选用的工作模式，并通过实例进一步阐述了变频调速技术在水泵控制系统中的应用．其应用效果，不仅是节约能源，还能够为水泵运行带来方便，延长设备的使用寿命，为企业的安全生产提供保证．     

水机电共同作用的离心泵内部非定常流动分析

为得到准确的离心泵非定常负载转矩,以型号为IS65-50-160-00的离心泵和Y160M-2 B3的三相异步电动机为研究对象,首先采用Fluent和Matlab对模型离心泵和电动机进行联合仿真.基于TCP/IP通信协议设计了C++源程序作为软件通信的接口程序,建立了双向同步耦合仿真平台,实现了离心泵内部流动非定常求解过程中的转速和转矩数据传输.研究结果表明:定转速计算时,在设计工况下,扬程计算相对误差为8.66%,效率计算相对误差为5.24%;变转速计算时,在设计工况下,扬程计算相对误差为2.45%,效率计算相对误差为2.47%;采用联合仿真方法进行数值模拟,考虑了电动机对泵运行的影响以及转速变化的实际情况,比传统方法更加准确地预测出离心泵的外特性,数值计算结果可靠.Fluent/Matlab联合仿真技术为今后深入研究离心泵内部流动非定常特性提供新方法.     

四象限工况单双泵控差动缸控制性与效率对比

针对单泵控差动缸闭式系统需要补油单元及在负载方向频繁变化下运行速度波动的问题,提出了一种以液压蓄能器为低压油箱、单伺服电机驱动双定量泵的变转速双泵控差动缸闭式系统及其控制方法。分析了变转速单泵和双泵控差动缸闭式系统在四象限工况下的运行原理。在Matlab/Simulink中建立了液压挖掘机工作装置机构模型、单泵和双泵控差动缸闭式系统模型、速度开环和速度前馈加闭环的控制系统,并对所构建的双泵控差动缸模型进行了局部试验验证。以斗杆速度和铲斗空载为输入,通过仿真对单泵和双泵控缸闭式系统在挖掘机斗杆液压缸四象限工况下的控制性和效率进行了对比分析。结果表明,所提出的采用速度前馈加闭环控制的双泵控差动缸闭式系统,虽然总效率较单泵控差动缸闭式系统降低了4个百分点,但实现了差动缸流量的平衡,解决了由四象限工况造成的速度波动问题,且最大位移误差仅为4mm,系统及其控制方法对于差动缸的四象限工况运行是切实可行的。     

考虑配置的多源注水系统泵站运行方案优化

为了实现对多源注水系统中各站内运行注水泵的型号、数量及运行参数同时进行优化,以系统输入功率最小为优化目标,考虑水量平衡、泵流量、泵正常运行压力、泵型号等约束,建立了考虑泵配置的泵站运行方案优化数学模型.针对优化问题的特点,设计了双重编码改进遗传算法对模型进行求解.在双重编码中,第1行采用实数编码表示泵的流量,第2行采用整数编码表示泵所属注水站编号,实现了对优化变量的准确描述,并指出了解的编码为变长度编码.设计了根据流量确定泵型号的方法,泵的其他运行参数根据选择的泵型号确定.在改进遗传算法操作过程中,设计了初始解的产生方法及与问题相适应的多种交叉和变异方法,使部分约束条件得到了满足,减少了不可行解的数量.利用本算法对某深度注水系统进行了优化设计,优化后系统输入功率比现状降低了2.42%,表明在多源注水系统中对泵的配置及运行参数进行同时优化节能效果明显.     

基于PLC的泵站供水控制系统的设计

针对恒速泵供水系统中依靠节流调节维持水压稳定的一些缺陷,为了从根本上解决系统用电效率低、供水压力波动大等疑难问题,以PLC和变频器为控制中心,设计了一套变频调速恒压供水系统。在此系统中,PLC将压力设定值与测量值的偏差经PID运算后得到的控制量作用到变频器,从而系统可通过变频器控制水泵的转速来调节管网的压力,实现恒压供水的目的。该系统供水压力稳定,自动化程度高,节能效果显著,长期运行稳定可靠。     

大型低扬程泵装置nD值的选取

从水泵选型、能量性能、汽蚀性能等3个方面,讨论了减小nD值对大型低扬程泵装置水力性能的影响;提出了减小nD值的低扬程泵装置水泵选型设计思路;借助于叶片泵相似律,推导了减小nD值与增径降速的一致关系,在设计流量一定的条件下,若叶轮直径增大5%,则水泵转速和nD值将分别下降13.6%和9.3%;从叶轮直径对流道水力损失的影响上,分析了减小nD值对提高泵装置流道效率的作用;根据nD值与水泵扬程的关系,低扬程泵装置选型时,宜适当减小nD值,以便在较低扬程下选用到更优秀的轴流泵水力模型;根据叶片泵汽蚀相似律,分析了减小nD值对低扬程泵装置汽蚀性能的影响;同时,还讨论了泵装置汽蚀性能的考核指标,以及增径降速对流道控制尺寸及设备投资的影响等问题.结果表明：对于平均扬程为4 m、单泵设计流量为33.5 m3/s的泵站,若将叶轮直径由2.9 m增大至3.1 m,则流道效率可提高2.9%;在设计流量一定的条件下,若将nD值由435降为387.5,由水力模型TJ04-ZL-06换算的原型泵高效区扬程可由5 m左右降为4 m左右,水泵必需汽蚀余量可降低20.6%;对于年运行时数较长的大型低扬程泵站,宜采用较小的nD值.     

基于泵阀联合调节的并联离心泵组高可靠性优化

针对离心泵常见的“大泵小用”问题,在常规多泵PID变频供水系统的基础上,通过优化投入运行的离心泵的数量和适当关小控制阀的方法提出了1种可以在一定程度上改善离心泵偏工况问题的方法.搭建了1套3台离心泵并联泵组试验台,并进行了测试.试验结果表明,文中提出的方法能够以增加一定的能耗为代价,在一定程度上改善离心泵的偏工况运行情况,提高离心泵的可靠性.当偏工况情况过于严重时,采用控制阀调节工况点的方法将会大大增加管路阻力,牺牲大量的能源,使得此方法欠缺经济性.当取消控制阀的作用仅保留泵数优化时,文中方法能够同时实现节能和一定程度上改善偏工况程度,但整体偏工况程度依然较严重.实际工程中可结合具体应用中对能耗与可靠性的权重倾向进行合理选择.     

旋壳差速效应对旋喷泵性能影响

以旋喷泵为试验对象,完成了旋壳与叶轮同步变转速性能试验以及旋壳与叶轮非同步差速数值研究.为避免各向同性涡黏假设,数值计算选择雷诺应力RSM linear pressure-strain模型,将数值计算与试验结果对比以验证其可信度.结果表明:变转速试验中该泵的流量与扬程符合相似定律,最优效率基本保持不变,各转速下最优效率的最大偏差为3.1%,趋于常数.差速试验中旋壳转速在升高引起径向液体压力梯度增大,导致旋壳内任意位置半径r大于叶轮出口半径r₂区域的液体压力增加,而旋壳内任意位置半径小于叶轮出口半径区域液体的压力降低.受叶轮与旋壳差速扰动影响,集流管进口和尾涡区域湍流动能数值普遍较高,该区域能量损失大,涡的大小、形态、涡心位置随旋壳转速不断变化,主要分布在叶轮出口与流动中心区.与额定工况相比,旋壳转速的升高能够提高旋喷泵的扬程,但由内壁面带动液体快速旋转增加液体能量的方式会导致泵效率下降.旋壳转速在一定范围内的降低有利于能源的高效利用,提高泵效率,该泵试验范围内最优旋壳与叶轮转速比为0.75,研究结果对今后旋喷泵差速运行有指导意义.     

离心泵节能技术工作的改进措施

针对离心泵节能问题,从设计、制造、配套等技术角度进行了阐述分析,提出可通过CAD/CFD技术的应用、传统设计方法的提高和改进、CAM技术在泵制造过程中的应用、提高铸造技术水平、调节转速以及提高离心泵选型的设计水平等措施来实现高效节能的目标。并通过分析目前存在的制约节能工作开展的问题,提出改进离心泵节能工作的实施办法。     

送水泵站中水泵选择的合理性及其节能分析

目前在自来水生产企业中,节能降耗正逐渐成为企业追求的一个重要经济指标。本文通过对怀化市一水厂的改造,阐述了正确合理选择送水泵站的水泵和供水方式,使水泵运行区域均在高效区,以达到最大限度的节能效果,为企业带来巨大的经济收益。