水泵的節(jié)能技術

前言

本書是上海寶山鋼鐵股份有限公司和上海交通大學在水泵和風機的節(jié)能技術方面長期合作的經(jīng)驗總結。對于定葉片水泵和風機來說，其節(jié)能主要是通過調速的方式來實現(xiàn)的，我國在過去的三十多年中，大功率的水泵和風機主要是用液力偶合器來調速，也有用液粘調速離合器的。近幾年變頻調速迅猛發(fā)展，有逐步替代液力偶合器和液粘調速離合器的趨勢。寶鋼選用過國外所有知名品牌的液力偶合器、液粘調速離合器和變頻調速電機，為本書提供了豐富的實際資料和經(jīng)驗。本書著力于理論和實踐相結合，探索水泵節(jié)能的最佳效果。本書第1章是緒論，概述水泵節(jié)能的意義；第2章是流體力學的基礎知識，這是本書的理論基礎，無論是水泵及泵站，還是液力偶合器和液粘調速離合器都是液體機械，流體力學是其共同的理論基礎；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)能談泵站的設計及優(yōu)化運行；第9、10、11章介紹三種最常用的水泵調速裝置；液力偶合器、液粘調速離合器和變頻技術，這三種調速裝置各有其優(yōu)缺點，各有其適用范圍，供讀者參考。本書可作為從事水泵及泵站設計和運行管理相關人員的技術參考書，也可以作為大專院校相關專業(yè)的教學參考書籍。在本書的編輯過程中，得到了寶鋼有關專家和現(xiàn)場技術人員的大力支持和幫助，他們?yōu)楸緯木帉懱峁┝舜罅繉氋F的意見和素材，交大師生也參與了本書的編寫工作，在此一并表示感謝。限于作者水平和時間有限，書中錯誤之處歡迎廣大讀者批評指正。

內(nèi)容概要

　　本書的中心內(nèi)容是水泵的節(jié)能技術，主要包括流體力學的基礎知識、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、水泵的調速節(jié)能原理、調速泵的最佳調節(jié)范圍、水泵的聯(lián)合運行、水泵并聯(lián)工作的圖解法和數(shù)值解法、調速泵與定速泵的并聯(lián)運行、調速泵與定速泵優(yōu)化配置、泵站的設計概論、水泵的選型、調速裝置的選型、液力偶合器、液粘調速離合器、變頻調速及其控制等?！　”緯勺鳛閺氖滤眉氨谜驹O計和運行管理相關人員的技術參考書，也可作為大專院校相關專業(yè)的教學參考書籍。

書籍目錄

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 調速節(jié)能的意義2 流體力學的基礎知識2.1 流體的主要物理力學性質2.1.1 流體的密度和重度2.1.2 流體的黏性2.2 流動阻力和能量損失2.2.1 流動阻力與水頭損失的兩種形式2.2.2 粘性流體的兩種流動狀態(tài)2.2.3 紊流運動2.2.4 流動的局部損失2.3 不可壓縮流體的管道流動2.3.1 簡單管道2.3.2 管網(wǎng)計算基礎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造3.2.4 混流泵4 葉片式泵的基本性能及基礎理論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 流體在葉輪中的運動4.2.2 基本方程式的推導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 葉片泵的試驗性能曲線5.2.1 葉片泵的試驗性能曲線5.2.2 實測特性曲線的討論5.3 葉片泵的通用性能曲線5.4 葉片泵的綜合性能圖6 水泵的調速節(jié)能原理6.1 泵定速運行工況點的確定6.1.1 管路系統(tǒng)特性曲線6.1.2 水泵工況點的求解6.1.3 水泵的調節(jié)6.2 水泵調速運行工況點的確定6.2.1 水泵的變速調節(jié)原理6.2.2 調速泵最佳調流范圍的確定6.2.3 水泵調速節(jié)能原理6.3 水泵調速節(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)合運行7.1 水泵并聯(lián)運行工況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)運行工況7.3 運行的優(yōu)化調度7.3.1 基本概念7.3.2 調速泵最佳臺數(shù)的確定7.3.3 調定混合泵站優(yōu)化調度8 泵站的設計概論和運行管理8.1 泵站的分類與特點8.1.1 取水泵站（也稱一級泵站）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8.2.3 選泵時尚需考慮的其他因素8.2.4 選泵后的校核8.3 電動機與水泵的配套8.3.1 電動機類型的選擇8.3.2 電動機的配套功率8.3.3 電動機轉速8.4 水泵調速裝置的選配8.4.1 調速裝置的概述8.4.2 液力偶合器調速8.4.3 液粘調速離合器調速8.4.4 變頻調速8.4.5 無換向器電機調速8.4.6 調速裝置的選配要點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 液力偶合器的調速原理9.4.1 液力偶合器基本調速原理9.4.2 液力偶合器調速方式9.4.3 進口調節(jié)式調速型液力偶合器9.4.4 出口調節(jié)式調速型液力偶合器9.4.5 液力偶合器的調節(jié)特性9.5 調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 液粘調速離合器10.1 液粘傳動的工作原理10.2 液粘傳動的摩擦狀態(tài)10.3 摩擦片和對偶片間的傳動力矩10.4 油膜壓力和流量分析10.5 帶油槽的摩擦片10.6 液粘調速離合器10.6.1 液粘調速離合器的概況10.6.2 液粘調速離合器的結構11 電氣調速裝置11.1 交流電機調速基本原理及主要類型11.2 鼠籠式異步電動機的變極調速11.2.1 變極調速的原理11.2.2 變極調速的優(yōu)缺點及其在水泵調速節(jié)能中的應用11.3 鼠籠式異步電動機的變頻調速11.3.1 變頻調速的基本原理11.3.2 變頻器的分類及各種形式變頻器的特點11.3.3 變頻器的基本構成11.3.4 變頻調速的優(yōu)缺點及其在水泵調速節(jié)能中的應用11.4 自控式同步電機變頻調速11.4.1 系統(tǒng)組成11.4.2 自控式同步電機變頻調速原理11.4.3 自控式同步電機的工作特性11.4.4 自控式同步電機在泵調速節(jié)能中的應用11.5 繞線式異步電動機轉子串電阻調速11.6 變頻調速節(jié)能改造實例11.6.1 華能某電廠引風機變頻調速節(jié)能改造實例分析11.6.2 華能某電廠鍋爐給水泵變頻調速節(jié)能改造實例分析11.6.3 對電廠采用高壓變頻調速技術的建議參考文獻

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)實污染問題，還要解決經(jīng)濟發(fā)展對能源需求的增長給環(huán)境帶來的潛在的巨大壓力。第三，節(jié)能降耗是提高企業(yè)經(jīng)濟效益，增強企業(yè)競爭力的重要措施。加人世貿(mào)組織后，我國國際貿(mào)易的迅速發(fā)展，節(jié)能對產(chǎn)品進出口乃至國際貿(mào)易的影響日益增加，能效標準、標識已成為國際貿(mào)易中的“綠色通行證”，我國作為機電產(chǎn)品出口大國，對市場的這種變化必須高度重視，及早研究和采取措施。在新形勢下全面推進節(jié)能工作，大力宣傳黨和國家關于節(jié)能的方針，“資源開發(fā)和節(jié)約并重，把節(jié)約放在首位”；依法保護和合理使用資源，保護環(huán)境，提高資源的利用效率，實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。我國“十一五”規(guī)劃建議中唯一的兩個量化指標：“實現(xiàn)2010年人均國內(nèi)生產(chǎn)總值比2000年翻一番”與“單位國內(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。習慣在GDP翻番指標面前為之一振的人們，面對后一個指標，或多或少地會為之一驚。將節(jié)能降耗目標與經(jīng)濟增長目標放在同等重要的位置，并列擺在全國的社會經(jīng)濟發(fā)展總目標中，尚屬首次。20％的節(jié)能目標是根據(jù)2004年制定的國家《節(jié)能中長期專項規(guī)劃》提出的。國家發(fā)改委能源研究所所長周大地說，“《規(guī)劃》提出要爭取2020年GDP翻兩番，而能源消耗只能翻一番。如果能在‘十一五’和下兩個五年計劃都實現(xiàn)20％的降耗目標，每單位GDP就可以降耗509／6左右，實現(xiàn)用增一番的能源消耗支持翻兩番的經(jīng)濟增長?！眹野l(fā)改委能源研究所能源效率中心主任郁聰更詳細地解析20％的來由：“‘十一五’期間，按降低20％的規(guī)劃，平均下來，每年要降耗4.4％，比原來《節(jié)能規(guī)劃》擬定的39／6略有提高。”她分析說，1980年到2000年的20年里，我國GDP增長與能源消耗增長之比，平均為1：0.5左右，也就是用一番的能源消費保證了兩番的經(jīng)濟增長。事實上，中國在節(jié)能降耗上有著很大潛力。這從數(shù)字比較上可以看出，我國生產(chǎn)1美元國內(nèi)生產(chǎn)總值的單位能源消耗，是日本的11.5倍，法國和德國的7.7倍，英國的5.3倍，美國的4倍以上。周大地說：“20％是‘十一五’的死任務，絕不是沒有根據(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，節(jié)能目標首次作為國家目標，這充分說明了節(jié)能任務的重要性和艱巨性。據(jù)有關資料報道，我國風機、水泵、空氣壓縮機總量約4200萬臺，裝機容量約1.1×10。kW。但系統(tǒng)實際運行效率僅為30％～40％，其電能損耗占總發(fā)電量的389／6以上。這是由于許多風機、水泵的拖動電機處于恒速運轉狀態(tài)，而生產(chǎn)中的風、水流量要求處于變工況運行；還有許多企業(yè)在進行系統(tǒng)設計時，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。

編輯推薦

《水泵的節(jié)能技術》是由上海交通大學出版社出版的。

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