TWI708014B - 泵浦管路系統水力平衡分析節能方法 - Google Patents

泵浦管路系統水力平衡分析節能方法 Download PDF

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Abstract

本發明係一種泵浦管路系統水力平衡分析節能方法，該系統具一泵浦、至少一入口管、至少一高層設備、一液體槽，該節能方法包括以下步驟：S1.檢查高層設備出口及出口管段的最高點是否高於高層設備入口，若否時令高層設備入口為微正壓設定泵浦揚程；若是時進行以下步驟S2.檢查高層設備連接入口管的損失壓力是否大於高層設備入口與出口及出口管段最高點之間之高度差壓力，若是時令高層設備入口為微正壓設定泵浦揚程；S3.前述S2步驟若否時該泵浦之揚程須加上高層設備之入口與出口及出口管段最高點之間的高度差壓力減去入口管的損失壓力，並使高層設備之入口為微正壓；又前述S1～S3步驟同時檢查回流管段壓力須大於液體之蒸氣壓力；藉此本發明可提供泵浦管路系統穩定動作及節能功效。

Description

泵浦管路系統水力平衡分析節能方法
本發明關於一種泵浦管路系統水力平衡分析節能方法，主要指一種可分析選擇適當泵浦揚程並可有效節能之方法。
習知泵浦管路系統一般作用為水源或其他液體輸送，並可應用在高樓供水、工廠高層設備冷卻等多種場合上，如圖三所示之管路系統包括一液體槽1’、一泵浦2’、一導管3’、一高層設備4’，該泵浦2’具設定揚程並將液體槽1’內之水經由導管3’導入高層設備4’之入口41’再由出口42’及出口閥421’導出至液體槽1’，該泵浦2’之揚程主要取決於高層設備4’之出口42’可具微正壓並使該高層設備4’之排氣閥43’可直接排氣動作。
然而前述由高層設備4’之出口42’為微正壓設定泵浦2’揚程設計仍具不必要的能源浪費，並具運作成本高缺失。
本發明之目的在提供一種可分析選擇適當泵浦揚程並可節能之方法。
本發明泵浦管路系統節能方法之系統具一泵浦、至少一入口管、至少一高層設備、一液體槽，該高層設備具一入口連接入口管，又具一出口、一出口管段、一出口閥、一排氣閥，該泵浦將液體導入入口管至高層設備再由出口、出口管段、回流管段流出至液體槽， 該節能方法包括以下步驟：S1.檢查高層設備出口及出口管段的最高點是否高於高層設備之入口，若否時令高層設備入口為微正壓設定泵浦揚程，若是時進行以下步驟；S2.檢查高層設備連接入口管的損失壓力是否大於高層設備之入口與出口及出口管段最高點之間之高度差壓力，若是時令高層設備之入口為微正壓設定泵浦揚程；S3.前述S2步驟若否時該泵浦之揚程須加上高層設備之入口與出口及出口管段最高點之間的高度差壓力減去入口管的損失壓力，並使高層設備之入口為微正壓；前述S1~S3步驟同時檢查回流管段壓力須大於液體之蒸氣壓力。
進一步，該S2步驟之高層設備連接入口管的損失壓力大於高層設備之入口與出口及出口管段最高點之高度差壓力時因在初始階段時液體經由入口管上升流速緩慢，並使該入口管之損失壓力因流速小而微乎其微，使得該高層設備入口端壓力可達到高層設備的最高點，又該流出之水可具虹吸作用並產生吸力持續吸取液體流入高層設備再流出。
進一步，該S3步驟當高層設備連接入口管的損失壓力小於高層設備之入口與出口及出口管段最高點高度差壓力時該泵浦的揚程設定至少須增加該出口及出口管段最高點高度差壓力減去入口管的損失壓力差值，又因在初始階段時液體經由入口管上升流速緩慢，並使該入口管之損失壓力因流速小而微乎其微，使得該高層設備入口端壓力可達到高層設備的最高點，又該流出之液體可具虹吸作用並產生吸力持續吸取水流入高層設備再流出。
進一步，該泵浦輸入液體槽之液體，並輸出至至少一集管通道，該集管通道連設數入口管，各入口管分別連接一高層設備，該高層設備之出口管段再連接回流管段至液體槽。
本發明作排氣動作時可將高層設備之出口閥關小或關斷，使得高層設備之壓力提升並使排氣閥為微正壓順利排氣，又於排氣後再令出口閥回復打開狀態。
本發明有複數高層設備時採用最高之高層設備作S1~S3步驟，又若有較低之高層設備對應入口管損失壓力較另一最高之高層設備對應入口管損失壓力大，又該較低之高層設備入口管損失壓力加上對應之入口管位能壓力大於最高之高層設備入口管損失壓力加上對應之入口管位能壓力時採用該較低之高層設備作S1~S3步驟。
本發明分析設計可穩定動作，又前述S2步驟因泵浦揚程係對應高層設備入口微正壓設定，其揚程可較習知針對高層設備出口微正壓縮短高層設備之入口與出口及出口管段之高度差壓力應對揚程，可具節能功效，又本發明前述S3步驟之泵浦之揚程可較習知針對高層設備出口微正壓減小約入口管損失壓力對應揚程，可具節能功效。
1:泵浦
2:入口管
21:集管通道
22:回流管段
3:高層設備
31:入口
32:出口管段
33:出口
34:出口閥
35:排氣閥
4:液體槽
1’:液體槽
2’:泵浦
3’:導管
4’:高層設備
41’:入口
42’:出口
421’:出口閥
43’:排氣閥
圖一係本發明之泵浦管路系統示意圖。
圖二係本發明之泵浦管路系統動作示意圖。
圖三係習知泵浦管路系統示意圖。
請參閱圖一，本發明泵浦1管路系統具一泵浦1、複數入口管2、三高層設備3、一液體槽4，該每一高層設備3具一入口31連接入口管2、又具一出口管段32、一出口33、一出口閥34、一排氣閥35，該泵浦1連接液體槽4至集管通道21，該各入口管2與集管通道21連接，該泵浦1將液體(例如水)導入入口管2至高層設備3再由出口33、出口管段32、回流管段22流出，本發明以位於最高位置之高層設備3設置泵浦1揚程(如圖一左側之高層設備3)，該節能方法包括以下步驟：
S1.檢查高層設備3出口33及出口管段32的最高點是否高於高層設備3入口31，若否時令高層設備3入口31為微正壓設定泵浦1揚程，若是時進行以下步驟。
S2.檢查高層設備3連接入口管2的損失壓力是否大於高層設備3入口31與出口33及出口管段32最高點之間之高度差壓力，若是時令高層設備3入口31為微正壓設定泵浦1揚程。
S3.前述S2步驟若否時該泵浦1之揚程須加上高層設備3之入口31與出口33及出口管段32最高點之間的高度差壓力減去入口管2的損失壓力，並使高層設備3之入口31為微正壓；前述S1~S3步驟同時檢查回流管段22壓力須大於液體之蒸氣壓力。
本發明之高層設備3可為熱交換器或其他設備，本實施例之液體槽4內容置水，又如圖一、二所示該集管通道21與最高層之高層設備3之入口31具對應入口管2之高度H1，其對應之位能壓力為P1，該入口管2的損失壓力為P2，該高層設備3之出口管段32最高點與入口31 之高度差為H2，其對應壓力為P3，該集管通道21壓力為P0，該高層設備3入口31壓力為Pin，該Pin=P0-P1-P2，又該出口管段32連接回流管段22回流至液體槽4。
本發明前述S1步驟當高層設備3之出口33及出口管段32之最高點較高層設備3之入口31低時該泵浦1揚程設計令水可由微正壓進入高層設備3，並由其重力該水可順利由高層設備3之出口33導出。
本發明前述S2步驟之高層設備3入口管2的損失壓力大於高層設備3入口31與出口33及出口管段32最高點之高度差壓力時因在初始階段時之液體經由入口管2上升流速緩慢，因而該入口管2之損失壓力因流速小而微乎其微，使得該高層設備3入口31端壓力可達到高層設備3的最高點，又該流出之水可具虹吸作用並產生吸力持續吸取水流入高層設備3再流出，如此可克服設計流量時入口管2的損失壓力，並可穩定泵浦管路系統於設定流速動作。
例如該高層設備3入口管2於一般1.5~4m/sec流速之損失壓力P2為0.3kg/cm2，本發明因入口管2之流速遠小於1.5m/sec(例如0.5m/sec)，因而該入口管2之損失壓力可控制極微小(例如0.05kg/cm2)。
本發明泵浦1之揚程設置令高層設備3入口31壓力為微正壓時係對應一般流速之入口管2損失壓力，因而該Pin=P0-P1-P2，該原設定P2為0.3kg/cm2，而本發明可令P2降低為0.05kg/cm2，因而本發明當高層設備3之入口31與出口管段32之最高點高度差H2為2m時該Pin壓力可使入口管2之水進入高層設備3之出口管段32及出口33最高點 (可上升至2m以上)並可順利流出至回流管段22循環動作，當水由出口32流出時即可由虹吸作用令入口管2由正常流速導入水進入高層設備3內。
本發明S3步驟當高層設備3入口管2的損失壓力P2小於高層設備3入口31與出口33及出口管段32最高點高度差壓力P3時該泵浦1的揚程設置至少須增加該P3減去P2差值，例如該高層設備3入口管2於一般1.5~4m/sec流速之損失壓力P2為0.3kg/cm2，該高層設備3出口管段32最高點與入口31之高度差H2為4m，且對應壓力P3為0.4kg/cm2，此時因入口管2流速減小至遠小於1.5m/sec令入口管2之損失壓力微小時仍不能令水上升至高層設備3最高點，因而令泵浦1揚程設定加上至少P3-P2=0.1kg/cm2可令入口管2之水可上升至高層設備3最高點再順利流出至回流管段22循環動作，並當水由出口33流出時即可由虹吸作用令入口管2由正常流速令水流入高層設備3內。
本發明前述S1~S3步驟動作時須再檢查回流管段22之壓力必須大於水之蒸氣壓，如此可確保水不會汽化以穩定管路系統動作。
本發明前述S2步驟因泵浦1揚程係對應高層設備3入口31微正壓設定，其揚程可較習知針對高層設備3出口33微正壓縮短高層設備3之入口31與出口33及出口管段32之高度差壓力P3對應揚程，可具節能功效，並可大幅節約泵浦1提供管路系統循環動作之能源損耗。
本發明前述S3步驟之泵浦1之揚程雖然須增加上高層設備3入口31與出口33及出口管段32最高點之間的高度差壓力減去入口管2的 損失壓力，但可較習知針對高層設備3出口33微正壓減小約入口管2段損失壓力對應揚程，可具節約功效。
本發明之泵浦1管路系統當作為一段循環冷卻作用時該高層設備3不須經常排氣動作，且不會影響循環冷卻作業，又本發明當該管路系統於使用一段時間或維護保養(期間)欲作排氣動作時可將高層設備3之出口閥34關小或關斷，如此即可使高層設備3內之壓力提升並使排氣閥35為微正壓順利排氣，並於排氣後再令出口閥34回復打開狀態即可，本發明可依需求作排氣動作。
本發明前述圖一所示各不同集管通道21之相同壓力P0可同時輸出至不同高度之高層設備3，因而一般情況下得採用最高之高層設備3，又若有較低之高層設備3對應入口管2損失壓力較另一最高之高層設備3對應入口管2損失壓力大，又該較低之高層設備3入口管2損失壓力加上對應之入口管2位能之壓力(P2+P1)大於最高之高層設備3入口管2損失壓力加上對應入口管2位能之壓力(P2+P1)時須採用該較低之高層設備3作本發明S1~S3判斷節能方法。
是以由以上所述，本發明可提供泵浦管路系統穩定動作及節能功效，並可大幅降低泵浦長時間運作負擔，並前述實施例為本創作例示，並非本發明限制，凡依據本發明精神所為之等效改變亦應屬於本發明範疇內。
1:泵浦
2:入口管
21:集管通道
22:回流管段
3:高層設備
31:入口
32:出口管段
33:出口
34:出口閥
35:排氣閥
4:液體槽

Claims (4)

  1. 一種泵浦管路系統水力平衡分析節能方法，該系統具一泵浦、至少一入口管、至少一高層設備、一液體槽，該高層設備具一入口連接入口管、又具一出口、一出口管段、一出口閥、一排氣閥，該泵浦將液體導入入口管至高層設備再由出口、出口管段、回流管段流出至液體槽，該節能方法包括以下步驟：S1.檢查高層設備出口及出口管段的最高點是否高於高層設備之入口，若否時令高層設備入口為微正壓設定泵浦揚程，若是時進行以下步驟；S2.檢查高層設備連接入口管的損失壓力是否大於高層設備之入口與出口及出口管段最高點之間之高度差壓力，若是時令高層設備之入口為微正壓設定泵浦揚程；S3.前述S2步驟若否時該泵浦之揚程須加上高層設備之入口與出口及出口管段最高點之間的高度差壓力減去入口管的損失壓力，並使高層設備之入口為微正壓；前述S1~S3步驟同時檢查回流管段壓力須大於液體之蒸氣壓力；又該S2步驟之高層設備連接入口管的損失壓力大於高層設備之入口與出口及出口管段最高點之高度差壓力時因在初始階段時液體經由入口管上升流速緩慢，其初始階段入口管流速遠小於一般入口管損失壓力之對應流速，並使該入口管之損失壓力因流速小而微乎其微，使得該高層設備入口端壓力可達到高層設備的最高 點，又該流出之水可具虹吸作用並產生吸力持續吸取液體流入高層設備再流出；又該S3步驟當高層設備連接入口管的損失壓力小於高層設備之入口與出口及出口管段最高點高度差壓力時該泵浦的揚程設定至少須增加該出口及出口管段最高點高度差壓力減去入口管的損失壓力差值，又因在初始階段時液體經由入口管上升流速緩慢，其初始階段入口管流速遠小於一般入口管損失壓力之對應流速，並使該入口管之損失壓力因流速小而微乎其微，使得該高層設備入口端壓力可達到高層設備的最高點，又該流出之液體可具虹吸作用並產生吸力持續吸取水流入高層設備再流出。
  2. 如請求項1所述之泵浦管路系統水力平衡分析節能方法，其中該泵浦輸入液體槽之液體，並輸出至至少一集管通道，該集管通道連設數入口管，各入口管分別連接一高層設備，該高層設備之出口管段再連接回流管段至液體槽。
  3. 如請求項1所述之泵浦管路系統水力平衡分析節能方法，其中作排氣動作時可將高層設備之出口閥關小或關斷，使得高層設備之壓力提升並使排氣閥為微正壓順利排氣，又於排氣後再令出口閥回復打開狀態。
  4. 如請求項2所述之泵浦管路系統水力平衡分析節能方法，其中有複數高層設備時採用最高之高層設備作S1~S3步驟，又若有較低之高層設備對應入口管損失壓力較另一最高之高層設備對應入口管損失壓力大，又該較低之高層設備入口管損失壓力加上對 應之入口管位能壓力大於最高之高層設備入口管損失壓力加上對應之入口管位能壓力時採用該較低之高層設備作S1~S3步驟。
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