一種可取代高壓電機變頻調速器的節能泵的製作方法
2023-10-10 17:15:39 2
一種可取代高壓電機變頻調速器的節能泵的製作方法
【專利摘要】一種可取代高壓電機變頻調速器的節能泵，包括泵體、以及設置在泵入口一側的高壓電機，泵體內設有葉輪，其特徵在於：所述泵出口一側設有一臺低壓變頻調速電機，所述葉輪為二組，其中第一組葉輪為固定轉速葉輪，設於泵入口端，通過固定轉速葉輪泵軸與高壓電機的高壓電機軸相連，並在高壓電機的驅動下轉動；第二組葉輪為調速葉輪，設於泵出口端，通過調速葉輪泵軸與低壓變頻調速電機的電機軸相連，在低壓變頻調速電機的驅動下作變速轉動，進而調節泵的流量。本發明通過低成本的低壓變頻調速器取代了高壓變頻調速器，解決了高壓變頻調速器存在的價格高、功能浪費的問題，具有結構合理、節能性能好的特點，且大大節約了投資成本。
【專利說明】一種可取代高壓電機變頻調速器的節能泵
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種節能泵【技術領域】，具體是一種用低壓變頻調速器替代高壓變頻調速器的新型節能泵。
【背景技術】
[0002]拖動油泵和水泵的電機是石化、熱電等工業領域主要的耗電設施。為了節約用電，該類電機已廣泛採用了變頻調速技術，用於調節泵的流量，以適應變化不斷的生產負荷。目前，低壓電機變頻調速技術已廣泛使用於泵的流量調節，取得了明顯的節電效果。例如煉油廠採用該技術，可使拖動泵的電機節電20 - 30%，部分電機節電40 - 50%。高壓電機拖動的泵也採用了高壓電機變頻調速技術，達到了與低壓電機相同的節電效果。
[0003]但是與低壓變頻器相比較，高壓變頻器的價格是低變頻器的十倍左右。例如一臺150kw低壓變頻器價格約12萬元左右，而一臺200kw的高壓電機變頻器的價格約120萬以上，且變頻器體積龐大，不便安裝。由於高壓變頻器的價格較貴，投資回收期較長(一般2-4年)，因此不少企業寧願讓高壓電機浪費電能也不願投資高壓變頻調速技術。高壓電機數量比低壓電機少，但總的負荷二者相當，甚至高壓電機總的負荷超過低壓電機。
[0004]變頻調速技術的工作原理是變頻器改變電流的頻率，控制電機轉速，使電機轉速在O和最大轉速之間按需調節。因泵軸與電機的軸是連之一起的，泵的葉輪是和泵軸聯在一起的，因此電機的轉速決定了葉輪的轉速。當電機轉速由O調節至最大轉速時，被電機拖動泵的葉輪轉速也同步由O調節至最大，泵的流量也由O調節至最大。因此通過電機變頻調速技術，使泵流量隨時與生產所需負荷保持一致，以達到節電的目標。
[0005]當泵將流體通過一段管道，將流體送入一個設備(例如一個塔式罐)。由於設備內有一定的壓力，管道也有阻力。因此泵出口壓力必須克服總的阻力(各道阻力與設備的壓力之和)，流體才能進入設備內。例如:某循環水泵將水送入一個水塔，塔內壓力2.1Mpa。泵出口壓力P = 300m，水泵由一臺功率N = 300Kw的高壓電機拖動。為節約用電，給高壓電機上一臺高壓變頻調速器。當生產負荷由最大降低至零時，變頻調速器調節泵轉速由最高向轉速最低下降時，泵的轉速不可以下降至零。當轉速下降到一定程度時(比如額定轉速的80%)時，泵出口壓力已下降至210m時，泵出口壓力正好等於水塔內的壓力2.1Mpa，此時，水泵流量降低至零。由上術分析可以看出，泵的轉速不可以下降至零，高壓變頻調速器的功能大部分是浪費掉的。
【發明內容】
[0006]本發明所要解決的技術問題是針對上述的技術現狀而提供一種可取代高壓電機變頻調速器的節能泵，結構設計合理，用低壓變頻調速器替代高壓變頻調速器，從而達到節能、降低成本的目的。
[0007]本發明解決上述技術問題所採用的技術方案為:一種可取代高壓電機變頻調速器的節能泵，包括帶有泵入口與泵出口的泵體、以及設置在泵入口一側的高壓電機，泵體內設有葉輪，其特徵在於:所述泵出口一側設有一低壓變頻調速電機，所述葉輪為二組，其中第一組葉輪為固定轉速葉輪，設於泵入口處，通過固定轉速葉輪泵軸與高壓電機的高壓電機軸相連，並在高壓電機的驅動下轉動；第二組葉輪為調速葉輪，設於泵出口處，通過調速葉輪泵軸與低壓變頻調速電機的電機軸相連，在低壓變頻調速電機的驅動下作變速轉動，進而調節泵的流量。
[0008]作為改進，所述第一組葉輪可以為一片葉輪或多片葉輪，其功率佔泵總功率的70^90% ;所述第二組葉輪只有一片葉輪，其功率佔泵總功率的10~30%。
[0009]一種可取代高壓電機變頻調速器的節能泵，包括帶有泵入口與泵出口的主泵、以及設置在主泵入口一側的高壓電機，主泵內設有葉輪，所述葉輪通過主泵軸與高壓電機的高壓電機軸相連，並在高壓電機的驅動下轉動，其特徵在於:所述主泵的泵出口處的出口管道上連接有一用於調節流量的流量調節泵，所述流量調節泵的入口與主泵的泵出口相連通，所述流量調節泵內設有調速葉輪，在流量調節泵的出口一側設置有一低壓變頻調速電機，所述調速葉輪通過調速葉輪泵軸與低壓變頻調速電機的電機軸相連，並在低壓變頻調速電機的驅動下作變速轉動。
[0010]所述主泵的葉輪為一片或多片，其功率佔整個節能泵總功率的70、0% ;所述流量調節泵的調速葉輪為一片，其功率佔整個節能泵總功率的10-30%。
`[0011]與現有技術相比，本發明的優點在於:對原泵的結構進行改進，在泵出口處一側設置低壓變頻調速電機，而泵軸也採用二根，分別與高壓電機、低壓變頻調速電機的電機軸相連，或者將一臺泵分為主泵與調節泵，調節泵的泵軸與低壓變頻調速電機的電機軸相連，這樣就通過低成本的低壓變頻調速器取代了高壓變頻調速器，解決了高壓變頻調速器存在的價格高、功能浪費的問題，同時達到節能的目的。本發明結構合理、節能性能好，且大大節約了投資成本。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0012]圖1為本發明節能泵實施例1的結構示意圖；
[0013]圖2為本發明節能泵實施例2的結構示意圖；
[0014]圖3為改進前對比實施例的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0015]以下結合附圖實施例對本發明作進一步詳細描述。
[0016]對比實施例
[0017]圖3為改進前現有的泵的結構示意圖，包括泵體I以及設置在泵入口一側拖動泵體I的高壓電機2，在泵體I的泵入口管12上設有泵入口閥6，在泵出口管13上設有泵出口閥7 ;在泵體I內從泵入口至泵出口依次設有第一級葉輪3、第二級葉輪4和第三級葉輪5，與葉輪相連的的泵軸Ila與高壓電機2的高壓電機軸21相連，為節約電能和調節流量，在高壓電機2上設有配套的高壓變頻調速器。高壓變頻調速器不僅成本高，而且當生產負荷由最大降低至零時，高壓變頻調速器調節泵轉速由最高向轉速最低下降時，泵的轉速不可以下降至零。如當轉速下降到一定程度時(比如額定轉速的60-80%)時，泵出口壓力已下降至等於泵出管阻力降與設備壓力之和時，此時，水泵流量已降低至零。由上術分析可以看出，泵的轉速不可以下降至零，高壓變頻調速器的功能大部分是浪費掉的。
[0018]實施例1
[0019]如圖1所示，一種可取代高壓電機變頻調速器的節能泵，包括帶有泵入口與泵出口的泵體1、設置在泵入口一側的高壓電機2、以及設於泵出口一側的低壓變頻調速電機8，泵體I內從泵入口至泵出口依次設有第一級葉輪3、第二級葉輪4和第三級葉輪5，在泵入口管12與泵出口管13上分別設有泵入口閥6與泵出口閥7 ;葉輪分為二組，其中第一級葉輪3和第二級葉輪4組成第一組葉輪，第一組葉輪的功率佔泵總功率的70-90%，採用固定轉速運行，與第一組葉輪相連接的固定轉速葉輪泵軸11與高壓電機2的高壓電機軸21相連，用高壓電機2的驅動；第三級葉輪4為第二組葉輪，葉輪的功率佔泵總功率的30-10%，與第三級葉輪5相連接的調速葉輪泵軸14與低壓變頻調速電機8的電機軸81相連，由低壓變頻調速電機8的驅動，低壓變頻調速電機8上設有配套的低壓變頻調速器，進而調節泵的流量。
[0020]工藝流程是這樣的:流體(如水和油)經泵入口閥6和泵入口管12進入固定轉速的第一級葉輪3和第二級葉輪4，出第二級葉輪4之後再進入調速葉輪一第三級葉輪5，出第三級葉輪5的流體進入泵出口管13和泵出口閥7。
[0021]實施例2
[0022]如圖2所示，一種可取代高壓電機變頻調速器的節能泵，包括帶有泵入口與泵出口的主泵P、流量調節泵9以及設置在泵入口一側的高壓電機2，主泵I'的入口管12'上設有泵入口閥6，主泵I'內設有第一級葉輪3和第二級葉輪4，與第一級葉輪3和第二級葉輪4相連接的主泵軸 與高壓電機2的高壓電機軸21相連，由高壓電機的驅動；流量調節泵9設置在主泵I'的泵出口 13'處的出口管道上，用於調節流量；流量調節泵9的入口 93與主泵的泵出口 13'相連通，流量調節泵9的出口管92上設有泵出口閥7，流量調節泵9內設有一級調速葉輪5'，在流量調節泵9的出口一側設置有一低壓變頻調速電機8，與調速葉輪5'相連接的調速葉輪泵軸91與低壓變頻調速電機8的電機軸81相連，並由低壓變頻調速電機8的驅動，低壓變頻調速電機8上設有配套的低壓變頻調速器，進而調節泵的流量。
[0023]下面通過具體數據對本發明作詳細說明:
[0024]一臺由高壓電機拖動的常規水泵，水泵由三片(級)葉輪組成，其參數如下:
[0025]水泵流量Q = 200m3A
[0026]泵出口壓力P = 300m每片葉輪的揚程IOOm
[0027]水泵高壓電機功率N = 300Kw
[0028]水泵將水送入一個水塔,塔內壓力2.1Mpa0
[0029]為了節約用電，泵需要採用變頻調速技術用於調節泵的流量，如採用高壓變頻調速技術，投資較高。為節約投資，採用本發明對該水泵進行改進:泵參數不變，泵的結構按本專利對該水泵實施改進。之後改進運行模式:用一臺功率為200Kw的高壓電機拖動處於泵入口處的二片葉輪，為節省投資，高壓電機不採用高壓變頻調速器，故此二片葉輪採用固定轉速運行。另外，用一臺功率為IOOKw的低壓電機拖動處於泵出口端的一片葉輪，該電機採用低壓變頻調速器，故此片葉輪採用變速運行。由於每片葉輪的揚程為100m，當高壓電機投入運行時，第二級葉輪出口壓力P = 200m，接近於水塔內壓力2.1Mpa。因此，當第三級葉輪轉速為零，即低壓電機沒有投入運行時，水泵內的水是送不到水塔內的。此時，如再將低壓變頻調速電機投入運行時，低壓變頻調速器可調節水泵出口壓力在200m (低壓電機轉速為零)至300m (低壓電機轉速最大時)之間運行，使泵出口流量在O和200m3/h之間按生產需要自動調節水量。
[0030]在採用本發明前，原泵高壓電機採用高壓變頻器調節水泵流量，投資價格約120萬元；改進後，新上一臺100KW的低壓電機約5萬元，一臺100KW的低壓變頻器價格約8萬元，合計13萬元。兩者功能完全相同，可節省投資107萬元。
[0031]從上述說明可以得出以下結論:採用低壓變頻調速器取代了高壓變頻調速器，同樣達到了水泵調速節電的目的，節約了大量的投資。
【權利要求】
1.一種可取代高壓電機變頻調速器的節能泵，包括帶有泵入口與泵出口的泵體、以及設置在泵入口一側的高壓電機，泵體內設有葉輪，在泵入口管與泵出口管上分別設有泵入口閥與泵出口閥，其特徵在於:所述泵出口一側設有一臺低壓變頻調速電機，所述葉輪為二組，其中第一組葉輪為固定轉速葉輪，設於泵入口端，通過固定轉速葉輪泵軸與高壓電機的高壓電機軸相連，並在高壓電機的驅動下轉動；第二組葉輪為調速葉輪，設於泵出口端，通過調速葉輪泵軸與低壓變頻調速電機的電機軸相連，在低壓變頻調速電機的驅動下作變速轉動，進而調節泵的流量。
2.根據權利要求1所述的節能泵，其特徵在於所述第一組葉輪為一片葉輪或多片葉輪，採用固定轉速運行，其功率佔泵總功率的70、0% ;所述第二組葉輪為一片葉輪，採用變速運行，其功率佔泵總功率的10~30%。
3.一種可取代高壓電機變頻調速器的節能泵，包括帶有泵入口與泵出口的主泵、以及設置在主泵入口一側的高壓電機，主泵內設有葉輪，所述葉輪通過主泵軸與高壓電機的高壓電機軸相連，並在高壓電機的驅動下轉動，其特徵在於:所述主泵的泵出口處的出口管道上連接有一用於調節流量的流量調節泵，所述流量調節泵的入口與主泵的泵出口相連通，所述流量調節泵內設有調速葉輪，在流量調節泵的出口一側設置有一低壓變頻調速電機，所述調速葉輪通過調速葉輪泵軸與低壓變頻調速電機的電機軸相連，並在低壓變頻調速電機的驅動下作變速轉動。
4.根據權利要求3所述的節能泵，其特徵在於所述主泵的葉輪為一片或多片，其功率佔整個節能泵總功率的70-90% ;所述流量調節泵的調速葉輪為一片，其功率佔整個節能泵總功率的10~30%。·
【文檔編號】F04D15/00GK103711709SQ201210381897
【公開日】2014年4月9日 申請日期:2012年10月9日 優先權日:2012年10月9日
【發明者】雷澤永 申請人:雷澤永