水泵的節(jié)能技術(shù)

前言

本書(shū)是上海寶山鋼鐵股份有限公司和上海交通大學(xué)在水泵和風(fēng)機(jī)的節(jié)能技術(shù)方面長(zhǎng)期合作的經(jīng)驗(yàn)總結(jié)。對(duì)于定葉片水泵和風(fēng)機(jī)來(lái)說(shuō)，其節(jié)能主要是通過(guò)調(diào)速的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)的，我國(guó)在過(guò)去的三十多年中，大功率的水泵和風(fēng)機(jī)主要是用液力偶合器來(lái)調(diào)速，也有用液粘調(diào)速離合器的。近幾年變頻調(diào)速迅猛發(fā)展，有逐步替代液力偶合器和液粘調(diào)速離合器的趨勢(shì)。寶鋼選用過(guò)國(guó)外所有知名品牌的液力偶合器、液粘調(diào)速離合器和變頻調(diào)速電機(jī)，為本書(shū)提供了豐富的實(shí)際資料和經(jīng)驗(yàn)。本書(shū)著力于理論和實(shí)踐相結(jié)合，探索水泵節(jié)能的最佳效果。本書(shū)第1章是緒論，概述水泵節(jié)能的意義；第2章是流體力學(xué)的基礎(chǔ)知識(shí)，這是本書(shū)的理論基礎(chǔ)，無(wú)論是水泵及泵站，還是液力偶合器和液粘調(diào)速離合器都是液體機(jī)械，流體力學(xué)是其共同的理論基礎(chǔ)；第3、4、5章介紹水泵的分類、基本原理和性能；第6、7章論述水泵和泵站的節(jié)能原理，并探求最佳的節(jié)能效果；第8章圍繞節(jié)能談泵站的設(shè)計(jì)及優(yōu)化運(yùn)行；第9、10、11章介紹三種最常用的水泵調(diào)速裝置；液力偶合器、液粘調(diào)速離合器和變頻技術(shù)，這三種調(diào)速裝置各有其優(yōu)缺點(diǎn)，各有其適用范圍，供讀者參考。本書(shū)可作為從事水泵及泵站設(shè)計(jì)和運(yùn)行管理相關(guān)人員的技術(shù)參考書(shū)，也可以作為大專院校相關(guān)專業(yè)的教學(xué)參考書(shū)籍。在本書(shū)的編輯過(guò)程中，得到了寶鋼有關(guān)專家和現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)人員的大力支持和幫助，他們?yōu)楸緯?shū)的編寫提供了大量寶貴的意見(jiàn)和素材，交大師生也參與了本書(shū)的編寫工作，在此一并表示感謝。限于作者水平和時(shí)間有限，書(shū)中錯(cuò)誤之處歡迎廣大讀者批評(píng)指正。

內(nèi)容概要

　　本書(shū)的中心內(nèi)容是水泵的節(jié)能技術(shù)，主要包括流體力學(xué)的基礎(chǔ)知識(shí)、水泵的分類、葉片泵的基本性能參數(shù)及基本方程、相似定律、基本性能曲線、通用性能曲線、綜合性能圖、水泵的調(diào)速節(jié)能原理、調(diào)速泵的最佳調(diào)節(jié)范圍、水泵的聯(lián)合運(yùn)行、水泵并聯(lián)工作的圖解法和數(shù)值解法、調(diào)速泵與定速泵的并聯(lián)運(yùn)行、調(diào)速泵與定速泵優(yōu)化配置、泵站的設(shè)計(jì)概論、水泵的選型、調(diào)速裝置的選型、液力偶合器、液粘調(diào)速離合器、變頻調(diào)速及其控制等?！　”緯?shū)可作為從事水泵及泵站設(shè)計(jì)和運(yùn)行管理相關(guān)人員的技術(shù)參考書(shū)，也可作為大專院校相關(guān)專業(yè)的教學(xué)參考書(shū)籍。

書(shū)籍目錄

1 緒論1.1 水泵及水泵站在給水排水事業(yè)中的作用和地位1.2 調(diào)速節(jié)能的意義2 流體力學(xué)的基礎(chǔ)知識(shí)2.1 流體的主要物理力學(xué)性質(zhì)2.1.1 流體的密度和重度2.1.2 流體的黏性2.2 流動(dòng)阻力和能量損失2.2.1 流動(dòng)阻力與水頭損失的兩種形式2.2.2 粘性流體的兩種流動(dòng)狀態(tài)2.2.3 紊流運(yùn)動(dòng)2.2.4 流動(dòng)的局部損失2.3 不可壓縮流體的管道流動(dòng)2.3.1 簡(jiǎn)單管道2.3.2 管網(wǎng)計(jì)算基礎(chǔ)3 泵的分類3.1 泵的分類3.2 葉片式泵3.2.1 離心泵的工作原理與基本構(gòu)造3.2.2 離心泵的主要零件3.2.3 軸流泵的工作原理和基本構(gòu)造3.2.4 混流泵4 葉片式泵的基本性能及基礎(chǔ)理論4.1 葉片泵的基本性能參數(shù)4.2 葉片式泵的基本方程4.2.1 流體在葉輪中的運(yùn)動(dòng)4.2.2 基本方程式的推導(dǎo)4.2.3 基本方程式的討論4.3 葉片泵的吸水性能4.3.1 吸水管中壓力的變化及計(jì)算4.3.2 泵內(nèi)氣穴和氣蝕4.3.3 水泵最大安裝高度一4.3.4 氣蝕余量4.4 葉片泵的相似律和比轉(zhuǎn)速4.4.1 相似條件4.4.2 相似律公式4.4.3 比例律4.4.4 比轉(zhuǎn)數(shù)5 葉片泵的性能5.1 葉片泵的基本性能曲線5.1.1 流量——揚(yáng)程曲線5.1.2 流量——軸功率曲線5.1.3 流量——效率曲線5.1.4 流量——允許吸上真空度（氣蝕余量）曲線5.1.5 理論特性曲線的定性分析5.2 葉片泵的試驗(yàn)性能曲線5.2.1 葉片泵的試驗(yàn)性能曲線5.2.2 實(shí)測(cè)特性曲線的討論5.3 葉片泵的通用性能曲線5.4 葉片泵的綜合性能圖6 水泵的調(diào)速節(jié)能原理6.1 泵定速運(yùn)行工況點(diǎn)的確定6.1.1 管路系統(tǒng)特性曲線6.1.2 水泵工況點(diǎn)的求解6.1.3 水泵的調(diào)節(jié)6.2 水泵調(diào)速運(yùn)行工況點(diǎn)的確定6.2.1 水泵的變速調(diào)節(jié)原理6.2.2 調(diào)速泵最佳調(diào)流范圍的確定6.2.3 水泵調(diào)速節(jié)能原理6.3 水泵調(diào)速節(jié)能效果舉例6.3.1 電力行業(yè)6.3.2 鋼鐵行業(yè)6.3.3 石油化工行業(yè)7 水泵的聯(lián)合運(yùn)行7.1 水泵并聯(lián)運(yùn)行工況7.1.1 并聯(lián)工作的圖解法7.1.2 并聯(lián)工作的數(shù)值解法7.2 串聯(lián)運(yùn)行工況7.3 運(yùn)行的優(yōu)化調(diào)度7.3.1 基本概念7.3.2 調(diào)速泵最佳臺(tái)數(shù)的確定7.3.3 調(diào)定混合泵站優(yōu)化調(diào)度8 泵站的設(shè)計(jì)概論和運(yùn)行管理8.1 泵站的分類與特點(diǎn)8.1.1 取水泵站（也稱一級(jí)泵站）8.1.2 送水泵站8.1.3 加壓泵站8.1.4 循環(huán)水泵站8.2 水泵的選型8.2.1 選泵的主要依據(jù)8.2.2 選泵的方法與要點(diǎn)8.2.3 選泵時(shí)尚需考慮的其他因素8.2.4 選泵后的校核8.3 電動(dòng)機(jī)與水泵的配套8.3.1 電動(dòng)機(jī)類型的選擇8.3.2 電動(dòng)機(jī)的配套功率8.3.3 電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速8.4 水泵調(diào)速裝置的選配8.4.1 調(diào)速裝置的概述8.4.2 液力偶合器調(diào)速8.4.3 液粘調(diào)速離合器調(diào)速8.4.4 變頻調(diào)速8.4.5 無(wú)換向器電機(jī)調(diào)速8.4.6 調(diào)速裝置的選配要點(diǎn)8.5 管路及其附件的配套8.5.1 管路配套8.5.2 管路附件配套9 液力偶合器9.1 液力偶合器的工作原理9.2 液力偶合器的力矩方程9.3 液力偶合器的特性9.3.1 液力偶合器的外特性曲線9.3.2 液力偶合器的原始特性曲線9.4 液力偶合器的調(diào)速原理9.4.1 液力偶合器基本調(diào)速原理9.4.2 液力偶合器調(diào)速方式9.4.3 進(jìn)口調(diào)節(jié)式調(diào)速型液力偶合器9.4.4 出口調(diào)節(jié)式調(diào)速型液力偶合器9.4.5 液力偶合器的調(diào)節(jié)特性9.5 調(diào)速型液力偶合器的最新發(fā)展9.6 液力偶合器的控制9.6.1 偶合器的控制框圖9.6.2 偶合器的控制系統(tǒng)10 液粘調(diào)速離合器10.1 液粘傳動(dòng)的工作原理10.2 液粘傳動(dòng)的摩擦狀態(tài)10.3 摩擦片和對(duì)偶片間的傳動(dòng)力矩10.4 油膜壓力和流量分析10.5 帶油槽的摩擦片10.6 液粘調(diào)速離合器10.6.1 液粘調(diào)速離合器的概況10.6.2 液粘調(diào)速離合器的結(jié)構(gòu)11 電氣調(diào)速裝置11.1 交流電機(jī)調(diào)速基本原理及主要類型11.2 鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)的變極調(diào)速11.2.1 變極調(diào)速的原理11.2.2 變極調(diào)速的優(yōu)缺點(diǎn)及其在水泵調(diào)速節(jié)能中的應(yīng)用11.3 鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)的變頻調(diào)速11.3.1 變頻調(diào)速的基本原理11.3.2 變頻器的分類及各種形式變頻器的特點(diǎn)11.3.3 變頻器的基本構(gòu)成11.3.4 變頻調(diào)速的優(yōu)缺點(diǎn)及其在水泵調(diào)速節(jié)能中的應(yīng)用11.4 自控式同步電機(jī)變頻調(diào)速11.4.1 系統(tǒng)組成11.4.2 自控式同步電機(jī)變頻調(diào)速原理11.4.3 自控式同步電機(jī)的工作特性11.4.4 自控式同步電機(jī)在泵調(diào)速節(jié)能中的應(yīng)用11.5 繞線式異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速11.6 變頻調(diào)速節(jié)能改造實(shí)例11.6.1 華能某電廠引風(fēng)機(jī)變頻調(diào)速節(jié)能改造實(shí)例分析11.6.2 華能某電廠鍋爐給水泵變頻調(diào)速節(jié)能改造實(shí)例分析11.6.3 對(duì)電廠采用高壓變頻調(diào)速技術(shù)的建議參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

插圖：其次，節(jié)能是治理污染、改善環(huán)境的最有效的途徑。我們不僅要解決現(xiàn)實(shí)污染問(wèn)題，還要解決經(jīng)濟(jì)發(fā)展對(duì)能源需求的增長(zhǎng)給環(huán)境帶來(lái)的潛在的巨大壓力。第三，節(jié)能降耗是提高企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益，增強(qiáng)企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力的重要措施。加人世貿(mào)組織后，我國(guó)國(guó)際貿(mào)易的迅速發(fā)展，節(jié)能對(duì)產(chǎn)品進(jìn)出口乃至國(guó)際貿(mào)易的影響日益增加，能效標(biāo)準(zhǔn)、標(biāo)識(shí)已成為國(guó)際貿(mào)易中的“綠色通行證”，我國(guó)作為機(jī)電產(chǎn)品出口大國(guó)，對(duì)市場(chǎng)的這種變化必須高度重視，及早研究和采取措施。在新形勢(shì)下全面推進(jìn)節(jié)能工作，大力宣傳黨和國(guó)家關(guān)于節(jié)能的方針，“資源開(kāi)發(fā)和節(jié)約并重，把節(jié)約放在首位”；依法保護(hù)和合理使用資源，保護(hù)環(huán)境，提高資源的利用效率，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。我國(guó)“十一五”規(guī)劃建議中唯一的兩個(gè)量化指標(biāo)：“實(shí)現(xiàn)2010年人均國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值比2000年翻一番”與“單位國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值能源消耗比‘十五’期末降低20％左右”，給人的感受是截然不同的。習(xí)慣在GDP翻番指標(biāo)面前為之一振的人們，面對(duì)后一個(gè)指標(biāo)，或多或少地會(huì)為之一驚。將節(jié)能降耗目標(biāo)與經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)目標(biāo)放在同等重要的位置，并列擺在全國(guó)的社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展總目標(biāo)中，尚屬首次。20％的節(jié)能目標(biāo)是根據(jù)2004年制定的國(guó)家《節(jié)能中長(zhǎng)期專項(xiàng)規(guī)劃》提出的。國(guó)家發(fā)改委能源研究所所長(zhǎng)周大地說(shuō)，“《規(guī)劃》提出要爭(zhēng)取2020年GDP翻兩番，而能源消耗只能翻一番。如果能在‘十一五’和下兩個(gè)五年計(jì)劃都實(shí)現(xiàn)20％的降耗目標(biāo)，每單位GDP就可以降耗509／6左右，實(shí)現(xiàn)用增一番的能源消耗支持翻兩番的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)。”國(guó)家發(fā)改委能源研究所能源效率中心主任郁聰更詳細(xì)地解析20％的來(lái)由：“‘十一五’期間，按降低20％的規(guī)劃，平均下來(lái)，每年要降耗4.4％，比原來(lái)《節(jié)能規(guī)劃》擬定的39／6略有提高?！彼治稣f(shuō)，1980年到2000年的20年里，我國(guó)GDP增長(zhǎng)與能源消耗增長(zhǎng)之比，平均為1：0.5左右，也就是用一番的能源消費(fèi)保證了兩番的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)。事實(shí)上，中國(guó)在節(jié)能降耗上有著很大潛力。這從數(shù)字比較上可以看出，我國(guó)生產(chǎn)1美元國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值的單位能源消耗，是日本的11.5倍，法國(guó)和德國(guó)的7.7倍，英國(guó)的5.3倍，美國(guó)的4倍以上。周大地說(shuō)：“20％是‘十一五’的死任務(wù)，絕不是沒(méi)有根據(jù)，更不是玩數(shù)字游戲”?！晃濉?guī)劃特別凸顯了節(jié)能和環(huán)保目標(biāo)，節(jié)能目標(biāo)首次作為國(guó)家目標(biāo)，這充分說(shuō)明了節(jié)能任務(wù)的重要性和艱巨性。據(jù)有關(guān)資料報(bào)道，我國(guó)風(fēng)機(jī)、水泵、空氣壓縮機(jī)總量約4200萬(wàn)臺(tái)，裝機(jī)容量約1.1×10。kW。但系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行效率僅為30％～40％，其電能損耗占總發(fā)電量的389／6以上。這是由于許多風(fēng)機(jī)、水泵的拖動(dòng)電機(jī)處于恒速運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，而生產(chǎn)中的風(fēng)、水流量要求處于變工況運(yùn)行；還有許多企業(yè)在進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，容量選擇得較大，系統(tǒng)匹配不合理，往往是“大馬拉小車”，造成大量的能源浪費(fèi)。

編輯推薦

《水泵的節(jié)能技術(shù)》是由上海交通大學(xué)出版社出版的。

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