用电机运行电流检测离心泵的工况特性

1、用电机运行电流检测离心泵的工况特性黄禹忠3诸林何红梅(西南石油学院摘要介绍一种通过检测电机电流来检测离心泵工况的方法。该方法仅需要绘制出电流与流量的关系曲线,即IQ曲线。通过测量电机电流,从特性图上就可以得到泵的流量、扬程和效率等基本参数,从而了解离心泵的工作状况。该方法简单,不增加设备及仪表,可实现生产过程的在线监控,并可广泛应用于化学工业。关键词离心泵电流检测工况流体输送是化工生产及其它过程工业中最常见、最重要的单元操作之一。由于流体种类、特性的多样性,生产工艺条件的复杂性,流体输送机械的种类很多。通常将输送液体的机械统称为泵,生产中最常用的为离心式和容积式泵。其中,离心泵由于其具有适应范

2、围广(包括流量Q、扬程H及对输送介质性质的适应性、体积小、结构简单、操作容易、流量均匀、故障少、寿命长、购置费用和操作费用低等突出优点而在化工生产中得到广泛的应用。离心泵通常用电动机来驱动。随着能源日益紧张,节能降耗工作势在必行,必须让离心泵的运行工况处在最佳状态。为此必须检测离心泵的运行工况。目前检测离心泵运行工况的方法很多,且都有各自的优缺点。本文研究了通过检测电动机运行电流来确定离心泵工作特性的方法。1电机电流I与离心泵流量Q的关系111离心泵的功率1液体在单位时间内从离心泵的叶轮获得的有效能量称为离心泵的有效功率P e,它与离心泵的流量、压头(扬程等有关。由电动机输入离心泵泵轴的功率称

3、为泵的轴功率P,单位为W或k W。由于泵内存在容积损失、水力损失和机械损失,使得离心泵的有效功率小于轴功率,离心泵的轴功率表示为:P=P e1000=H Qg1000=H Q102式中P e离心泵的有效功率,WQ离心泵的实际流量,m3 sH离心泵的扬程,m流体密度,kg m3离心泵的效率P离心泵的轴功率,k W112电动机的功率2化工生产中电动机一般采用三相交流电,电动机的接线端输入功率P1为:P1=3U I co s电动机轴端输出功率P2为:P2=3U I1co s式中P1电动机输入功率,WP2电动机输出功率,WU额定电压,VI电流,A1电机效率co s功率因数113电机电流与离心泵流量的关

4、系3黄禹忠,男,1972年生,硕士生。成都市,610500。34化工装备技术第24卷第4期2003年由于电动机通过联轴器与离心泵连接,电机的输出功率并没有全部传输到离心泵,中间有传递损失,因此,离心泵的轴功率应该等于电动机的输出功率乘以传动效率2。根据能量守衡原理,电动机输送到离心泵的功率应该等于离心泵的轴功率P ,即:H Q 102=P 221000=3U I 12co s 1000可以得出电机电流I 的计算公式:I =51660H Q U 12co s (1式(1中,介质密度、电压U 为常数;电机效率1和功率因数co s 随负荷变化的范围不大,在实际应用中可以认为是常数;传动效率2也是一个

5、常数3。因此,电机的电流I 与离心泵的扬程H 、流量Q 、效率有关。离心泵的扬程H 和效率由离心泵的特性决定,且都是流量Q 的函数。由H 、Q 、确定的特性曲线对特定的泵是不变化的。通常扬程H 随流量Q 增大而降低,效率随流量Q 增加而呈抛物线状先增大后降低,抛物线最高点为泵的最佳工况(即最高效率点。因此电机的运行电流I 实际上仅是流量Q 的函数,即:I =f (Q 2利用电机电流检测泵的工况特性根据上述推导结果,电机的运行电流I 实际上仅是流量Q 的函数,为了便于检测使用,可将电机电流与流量的函数关系I Q 曲线绘制在离心泵的性能曲线图上。在实际应用时只需测量出电机的运行电流,就可以在该曲线

6、图上查到对应的泵流量Q 、扬程H 和效率等特性参数,从而确定离心泵的实际工况点,观察实际的工况点与离心泵最佳工况点(最佳效率点的偏离程度,以便及时调节运行参数,了解泵的工作情况,为泵的节能改造提供依据。3应用实例利用电机电流检测泵的运行特性的关键是在离心泵的特性曲线图上绘制出电机电流与流量的曲线,即I Q 曲线。下面以某公司生产的R 83-617J 4BM -0508P 4-B 型屏蔽式离心泵为例介绍如何绘制I Q 曲线。该泵出厂时性能试验主要技术参数如下:额定转速:2900r m in 额定流量:15m 3 s 额定全扬程:316119m 额定效率:2612%该泵配用电机的技术参数如下:电机

7、规格:617电压:380V ( Y co s =01881=01882=0190一般离心泵出厂时是用清水做性能试验的,因此供应商提供的泵的特性曲线也是针对清水的。在实际生产中输送的介质大多与清水不同,根据不同的介质,应该对特性曲线进行换算。介质密度变化时曲线基本不变,而粘度对泵的流量、扬程、效率都有影响,换算系数可参考有关文献4。下面选用石油化工中的液化气(密度为520kg m 3作为输送介质,将上述相关参数代入式(1可得到简化的关系计算式:I =11110H Q(2由泵的特性曲线图,根据不同的流量值可得到与之相对应的扬程值和效率值,将其代入公式(2可计算出相应的电机电流值,结果如表1所示。将

8、电流I 与流量Q 的值绘制在泵的性能曲线图上,就可以得到电机电流I 与流量Q 的关系曲线,即I Q 曲线。表1泵流量与电机电流值序号流量 m 3 h -1扬程 m 效率 %电流 A 125(下转第42页44用电机运行电流检测离心泵的工况特性氩气保护的效果将影响焊缝质量,它可由焊缝表面颜色来检查,如表1所示。表1氩气保护效果对钛焊缝质量的影响氩气保护情况焊缝表面颜色焊缝质量良好银白色焊缝质量良好尚好黄色(麦色对焊缝质量没有影响一般蓝色焊缝表面氧化,塑性稍有下降较差青紫色(花色焊缝氧化较严重,显著降低焊缝的塑性极差暗灰色(灰白色焊缝完全氧化,易产生裂纹、气孔等缺陷215选用低线能量施焊在保证焊缝成

9、形良好的前提下,焊接时尽量选用低线能量。多道焊时,应在前道焊缝冷却后才焊下一道,以防过热。也可采用急冷法来防止焊接区晶粒长大。当板厚大于6mm时,应开坡口进行多道焊,焊接规范应当适宜且稳定不变,否则容易过热氧化。在制作蒸发器(67m2、TA2、板厚8mm过程中,采用了如表2所示的工艺参数,取得了较好的效果。由于采用V型坡口,第一层与第五层考虑到装配与焊接的特点及要求,故采用了手工T IG焊。216焊后热处理焊后热处理的目的在于消除应力、稳定组织和获得最佳的物理、力学性能,真空热处理还可以降低氢含量和防止工件表面氧化。根据钛材成分、原始状态和结构使用要求,可分别表2手工与自动钨极氩弧焊的焊接参数

10、焊接方法焊接层次焊接电流A电弧电压V焊接速度m h喷嘴口径mm手工T IG焊110015012134516自动T IG焊218019011128922自动T IG焊3418019011128922手工T IG焊515016012135616进行退火、时效或淬火-时效处理。由于钛材活性强,在高于540温度的大气介质中热处理时,表面生成较厚的氧化层,硬度增加、塑性降低,为此需进行酸洗。酸洗液可用H F3%+HNO335%水溶液。为防止酸洗时增氢,应控制酸洗温度,一般应在40以下。下面仅对钛材(如TA1、TA2等的退火规范略加说明。钛材退火温度以550680为较适宜。退火时间由工件厚度而定:一般厚度不超过115mm取15m in,116210mm取20m in, 211610mm取25m in,61020mm取60m in, 2050mm取120m in。采用上述规范可完全消除内应力并能保证较高的强度和较好的塑性。参考文献(收稿日期:2002209227(上接第44页4结论利用电流检测泵的工况特性的方法简单,不需要改变原有的管路,也不用添加设备和另外的仪表;不会增加管路的流动阻力;应用时