CN103711709B

CN103711709B - 一种可取代高压电机变频调速器的节能泵

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Publication number: CN103711709B
Application number: CN201210381897.8A
Authority: CN
Inventors: 雷泽永
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2012-10-09
Filing date: 2012-10-09
Publication date: 2016-07-06
Anticipated expiration: 2032-10-09
Also published as: CN103711709A

Abstract

一种可取代高压电机变频调速器的节能泵，包括泵体、以及设置在泵入口一侧的高压电机，泵体内设有叶轮，其特征在于：所述泵出口一侧设有一台低压变频调速电机，所述叶轮为二组，其中第一组叶轮为固定转速叶轮，设于泵入口端，通过固定转速叶轮泵轴与高压电机的高压电机轴相连，并在高压电机的驱动下转动；第二组叶轮为调速叶轮，设于泵出口端，通过调速叶轮泵轴与低压变频调速电机的电机轴相连，在低压变频调速电机的驱动下作变速转动，进而调节泵的流量。本发明通过低成本的低压变频调速器取代了高压变频调速器，解决了高压变频调速器存在的价格高、功能浪费的问题，具有结构合理、节能性能好的特点，且大大节约了投资成本。

Description

一种可取代高压电机变频调速器的节能泵

技术领域

本发明涉及一种节能泵技术领域，具体是一种用低压变频调速器替代高压变频调速器的新型节能泵。

背景技术

拖动油泵和水泵的电机是石化、热电等工业领域主要的耗电设施。为了节约用电，该类电机已广泛采用了变频调速技术，用于调节泵的流量，以适应变化不断的生产负荷。目前，低压电机变频调速技术已广泛使用于泵的流量调节，取得了明显的节电效果。例如炼油厂采用该技术，可使拖动泵的电机节电20－30%，部分电机节电40－50%。高压电机拖动的泵也采用了高压电机变频调速技术，达到了与低压电机相同的节电效果。

但是与低压变频器相比较，高压变频器的价格是低变频器的十倍左右。例如一台150kw低压变频器价格约12万元左右，而一台200kw的高压电机变频器的价格约120万以上，且变频器体积庞大，不便安装。由于高压变频器的价格较贵，投资回收期较长（一般2--4年），因此不少企业宁愿让高压电机浪费电能也不愿投资高压变频调速技术。高压电机数量比低压电机少，但总的负荷二者相当，甚至高压电机总的负荷超过低压电机。

变频调速技术的工作原理是变频器改变电流的频率，控制电机转速，使电机转速在0和最大转速之间按需调节。因泵轴与电机的轴是连之一起的，泵的叶轮是和泵轴联在一起的，因此电机的转速决定了叶轮的转速。当电机转速由0调节至最大转速时，被电机拖动泵的叶轮转速也同步由0调节至最大，泵的流量也由0调节至最大。因此通过电机变频调速技术，使泵流量随时与生产所需负荷保持一致，以达到节电的目标。

当泵将流体通过一段管道，将流体送入一个设备（例如一个塔式罐）。由于设备内有一定的压力，管道也有阻力。因此泵出口压力必须克服总的阻力（各道阻力与设备的压力之和），流体才能进入设备内。例如：某循环水泵将水送入一个水塔，塔内压力2.1Mpa。泵出口压力P＝300m，水泵由一台功率N＝300Kw的高压电机拖动。为节约用电，给高压电机上一台高压变频调速器。当生产负荷由最大降低至零时，变频调速器调节泵转速由最高向转速最低下降时，泵的转速不可以下降至零。当转速下降到一定程度时（比如额定转速的80%）时，泵出口压力已下降至210m时，泵出口压力正好等于水塔内的压力2.1Mpa，此时，水泵流量降低至零。由上术分析可以看出，泵的转速不可以下降至零，高压变频调速器的功能大部分是浪费掉的。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对上述的技术现状而提供一种可取代高压电机变频调速器的节能泵，结构设计合理，用低压变频调速器替代高压变频调速器，从而达到节能、降低成本的目的。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种可取代高压电机变频调速器的节能泵，包括带有泵入口与泵出口的泵体、以及设置在泵入口一侧的高压电机，泵体内设有叶轮，其特征在于：所述泵出口一侧设有一低压变频调速电机，所述叶轮为二组，其中第一组叶轮为固定转速叶轮，设于泵入口处，通过固定转速叶轮泵轴与高压电机的高压电机轴相连，并在高压电机的驱动下转动；第二组叶轮为调速叶轮，设于泵出口处，通过调速叶轮泵轴与低压变频调速电机的电机轴相连，在低压变频调速电机的驱动下作变速转动，进而调节泵的流量。

作为改进，所述第一组叶轮可以为一片叶轮或多片叶轮，其功率占泵总功率的70~90％；所述第二组叶轮只有一片叶轮，其功率占泵总功率的10~30％。

一种可取代高压电机变频调速器的节能泵，包括带有泵入口与泵出口的主泵、以及设置在主泵入口一侧的高压电机，主泵内设有叶轮，所述叶轮通过主泵轴与高压电机的高压电机轴相连，并在高压电机的驱动下转动，其特征在于：所述主泵的泵出口处的出口管道上连接有一用于调节流量的流量调节泵，所述流量调节泵的入口与主泵的泵出口相连通，所述流量调节泵内设有调速叶轮，在流量调节泵的出口一侧设置有一低压变频调速电机，所述调速叶轮通过调速叶轮泵轴与低压变频调速电机的电机轴相连，并在低压变频调速电机的驱动下作变速转动。

所述主泵的叶轮为一片或多片，其功率占整个节能泵总功率的70~90％；所述流量调节泵的调速叶轮为一片，其功率占整个节能泵总功率的10~30％。

与现有技术相比，本发明的优点在于：对原泵的结构进行改进，在泵出口处一侧设置低压变频调速电机，而泵轴也采用二根，分别与高压电机、低压变频调速电机的电机轴相连，或者将一台泵分为主泵与调节泵，调节泵的泵轴与低压变频调速电机的电机轴相连，这样就通过低成本的低压变频调速器取代了高压变频调速器，解决了高压变频调速器存在的价格高、功能浪费的问题，同时达到节能的目的。本发明结构合理、节能性能好，且大大节约了投资成本。

附图说明

图1为本发明节能泵实施例1的结构示意图；

图2为本发明节能泵实施例2的结构示意图；

图3为改进前对比实施例的结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。

对比实施例

图3为改进前现有的泵的结构示意图，包括泵体1以及设置在泵入口一侧拖动泵体1的高压电机2，在泵体1的泵入口管12上设有泵入口阀6，在泵出口管13上设有泵出口阀7；在泵体1内从泵入口至泵出口依次设有第一级叶轮3、第二级叶轮4和第三级叶轮5，与叶轮相连的的泵轴11a与高压电机2的高压电机轴21相连，为节约电能和调节流量，在高压电机2上设有配套的高压变频调速器。高压变频调速器不仅成本高，而且当生产负荷由最大降低至零时，高压变频调速器调节泵转速由最高向转速最低下降时，泵的转速不可以下降至零。如当转速下降到一定程度时（比如额定转速的60~80%）时，泵出口压力已下降至等于泵出管阻力降与设备压力之和时，此时，水泵流量已降低至零。由上术分析可以看出，泵的转速不可以下降至零，高压变频调速器的功能大部分是浪费掉的。

实施例1

如图1所示，一种可取代高压电机变频调速器的节能泵，包括带有泵入口与泵出口的泵体1、设置在泵入口一侧的高压电机2、以及设于泵出口一侧的低压变频调速电机8，泵体1内从泵入口至泵出口依次设有第一级叶轮3、第二级叶轮4和第三级叶轮5，在泵入口管12与泵出口管13上分别设有泵入口阀6与泵出口阀7；叶轮分为二组，其中第一级叶轮3和第二级叶轮4组成第一组叶轮，第一组叶轮的功率占泵总功率的70~90％，采用固定转速运行，与第一组叶轮相连接的固定转速叶轮泵轴11与高压电机2的高压电机轴21相连，用高压电机2的驱动；第三级叶轮4为第二组叶轮，叶轮的功率占泵总功率的30~10％，与第三级叶轮5相连接的调速叶轮泵轴14与低压变频调速电机8的电机轴81相连，由低压变频调速电机8的驱动，低压变频调速电机8上设有配套的低压变频调速器，进而调节泵的流量。

工艺流程是这样的：流体（如水和油）经泵入口阀6和泵入口管12进入固定转速的第一级叶轮3和第二级叶轮4，出第二级叶轮4之后再进入调速叶轮—第三级叶轮5，出第三级叶轮5的流体进入泵出口管13和泵出口阀7。

实施例2

如图2所示，一种可取代高压电机变频调速器的节能泵，包括带有泵入口与泵出口的主泵1′、流量调节泵9以及设置在泵入口一侧的高压电机2，主泵1′的入口管12′上设有泵入口阀6，主泵1′内设有第一级叶轮3和第二级叶轮4，与第一级叶轮3和第二级叶轮4相连接的主泵轴11′与高压电机2的高压电机轴21相连，由高压电机的驱动；流量调节泵9设置在主泵1′的泵出口13′处的出口管道上，用于调节流量；流量调节泵9的入口93与主泵1′的泵出口13′相连通，流量调节泵9的出口管92上设有泵出口阀7，流量调节泵9内设有一级调速叶轮5′，在流量调节泵9的出口一侧设置有一低压变频调速电机8，与调速叶轮5′相连接的调速叶轮泵轴91与低压变频调速电机8的电机轴81相连，并由低压变频调速电机8的驱动，低压变频调速电机8上设有配套的低压变频调速器，进而调节泵的流量。

下面通过具体数据对本发明作详细说明：

一台由高压电机拖动的常规水泵，水泵由三片（级）叶轮组成，其参数如下：

水泵流量Q＝200m³/h

泵出口压力P＝300m每片叶轮的扬程100m

水泵高压电机功率N＝300Kw

水泵将水送入一个水塔，塔内压力2.1Mpa。

为了节约用电，泵需要采用变频调速技术用于调节泵的流量，如采用高压变频调速技术，投资较高。为节约投资，采用本发明对该水泵进行改进：泵参数不变，泵的结构按本专利对该水泵实施改进。之后改进运行模式：用一台功率为200Kw的高压电机拖动处于泵入口处的二片叶轮，为节省投资，高压电机不采用高压变频调速器，故此二片叶轮采用固定转速运行。另外，用一台功率为100Kw的低压电机拖动处于泵出口端的一片叶轮，该电机采用低压变频调速器，故此片叶轮采用变速运行。由于每片叶轮的扬程为100m，当高压电机投入运行时，第二级叶轮出口压力P＝200m，接近于水塔内压力2.1Mpa。因此，当第三级叶轮转速为零，即低压电机没有投入运行时，水泵内的水是送不到水塔内的。此时，如再将低压变频调速电机投入运行时，低压变频调速器可调节水泵出口压力在200m（低压电机转速为零）至300m（低压电机转速最大时）之间运行，使泵出口流量在0和200m³/h之间按生产需要自动调节水量。

在采用本发明前，原泵高压电机采用高压变频器调节水泵流量，投资价格约120万元；改进后，新上一台100KW的低压电机约5万元，一台100KW的低压变频器价格约8万元，合计13万元。两者功能完全相同，可节省投资107万元。

从上述说明可以得出以下结论：采用低压变频调速器取代了高压变频调速器，同样达到了水泵调速节电的目的，节约了大量的投资。

Claims

1.一种可取代高压电机变频调速器的节能泵，包括带有泵入口与泵出口的泵体、以及设置在泵入口一侧的高压电机，泵体内设有叶轮，在泵入口管与泵出口管上分别设有泵入口阀与泵出口阀，其特征在于：所述泵出口一侧设有一台低压变频调速电机，所述叶轮为二组，其中第一组叶轮为固定转速叶轮，设于泵入口端，通过固定转速叶轮泵轴与高压电机的高压电机轴相连，并在高压电机的驱动下转动；第二组叶轮为调速叶轮，设于泵出口端，通过调速叶轮泵轴与低压变频调速电机的电机轴相连，在低压变频调速电机的驱动下作变速转动，进而调节泵的流量。

2.根据权利要求1所述的节能泵，其特征在于所述第一组叶轮为一片叶轮或多片叶轮，采用固定转速运行，其功率占泵总功率的70~90％；所述第二组叶轮为一片叶轮，采用变速运行，其功率占泵总功率的10~30％。

3.一种可取代高压电机变频调速器的节能泵，包括带有泵入口与泵出口的主泵、以及设置在主泵入口一侧的高压电机，主泵内设有叶轮，所述叶轮通过主泵轴与高压电机的高压电机轴相连，并在高压电机的驱动下转动，其特征在于：所述主泵的泵出口处的出口管道上连接有一用于调节流量的流量调节泵，所述流量调节泵的入口与主泵的泵出口相连通，所述流量调节泵内设有调速叶轮，在流量调节泵的出口一侧设置有一低压变频调速电机，所述调速叶轮通过调速叶轮泵轴与低压变频调速电机的电机轴相连，并在低压变频调速电机的驱动下作变速转动。

4.根据权利要求3所述的节能泵，其特征在于所述主泵的叶轮为一片或多片，其功率占整个节能泵总功率的70~90％；所述流量调节泵的调速叶轮为一片，其功率占整个节能泵总功率的10~30％。