2012年2月16日 星期四

泵浦運轉效率點的轉移

泵浦的特性曲線如上圖,縱軸是揚程,橫軸的部分是水量,由左上到右下的是不同葉輪直徑的曲線,下面那個小圖是馬力輸入曲線.

這張圖接上面的那張,因為上面那張橫軸的部分水量沒有標到,這張圖底部的部分則是NPSHR曲線,代表泵浦在不同的水量狀況下,必須要有的正壓水頭.以這張圖來講,如果管路的壓損沒有算錯,泵浦的效率為82%,而這台泵浦最好的效率為84%.
這張圖代表當管路的揚程損失算錯,同樣一顆泵浦,操作的點移到了效率較差的地方,只剩70%左右,對於泵浦來講,操作在太過左邊的點,有可能會導致馬達過載的危險.
這種情況常常發生在揚程選的過大,以及管路壓損計算錯誤的狀況下發生.

單就泵浦的選機來講,水量的計算由設備的需求量決定,所以說,假設設備需要的水量是2000GPM,
那麼流量就選2000GPM,困難的是揚程的計算,因為從泵浦的出口到回水,中間的揚程損失包括設備本身的揚程損失,管損,閥,彎頭等,每一段產生的壓損不會一樣,最常看到的就是揚程沒有算就直接用經驗值帶,所以往往大的離譜,譬如冷卻水的揚程選到25~30米,那麼假設18米就夠了,那麼多的水量就造成多的揚程損失,就像上面的圖所謂的操作點的轉移,平白損失10幾%的效率,同時也浪費馬力.

在較複雜的管路系統,這樣的情形會讓系統的效率更惡化,改善的方法有切葉輪,或是加裝變頻器將水量變小,裝變頻器可以調整操作點往左跑,是比較好的改善方法,但是如果真的大的太離譜,把泵浦換掉,系統重新平衡還是比較好一點.

NPSHR的問題也要很注意,尤其是冷卻水側最常發生這個問題,因為一但泵浦吸入口有負壓出現,泵浦的效率就會變的非常差,可能會掉到40~50%,那是很可怕的能源浪費.同時對主機,冷卻水塔的散熱都會產生很不好的影響,解決之道就是重新計算管路的壓損,必要的時候泵浦要換掉,不然孔蝕,漏水就容易常常發生.而且系統變的耗電,當冷卻水側的水量變少了,整個系統可不是光泵浦效率差而已,連帶主機跟水塔的效率可是都會跟著變差的.

操作點的改變不但對泵浦本身的運轉效率有影響,對於現場的設備,主機,冷卻水塔都有很深遠的連帶影響,因此選機及計算壓損非常重要.在在考驗設計者的經驗及功力.水量的拿捏很簡單,把設備的選機拿來參考就可以,最主要是計算壓損.國外有很多好用的軟體可以計算壓降,必要的時候買一個來算,對於計算壓損有很大的幫助.

對於管路而言,假設口徑已經固定,不同的水量之下產生的壓損根本不一樣,藉由軟體來計算方便很多,效果也可以得到保證,是很好的工具.也可以確保日後穩定及節能運轉.當然,現場放大很多的系統是很常見的,還是那句老話,除非業主非常懂,不然損失的效率跟金錢都是業主自己承擔,工程公司或設計師很少或是幾乎不會去算這個,給自己自找麻煩,但是站在一個專業的角度來看,這個部分應該在還沒做之前,先將計算的結果跟業主溝通,得到業主的認可之後再選機,日後可以少很多麻煩,即使後來結果會有出入,一定也比隨便用經驗值套一定好的多.

上面的圖例只是說明泵浦的基本原理和選機特性,對於連結設備運轉的泵浦來講,選對一顆好泵浦,它的重要性是絕對不亞於選冰機跟水塔的,進行之前可要好好拿捏拿捏,可不是便宜就好的.