文章

泵浦的選用

針對廠內泵浦的選用,除了須考量到其使用的場合特性之外,如何運用泵浦的性能曲線特徵來作為其選用上的判斷及選擇依據,這將是決定此泵浦在往後是否能有效率運轉的重要關鍵。目前由於離心式泵浦,不論是在使用量或者是用電量,在工業所使用的泵浦中均是佔最大宗,因此以下所介紹均是以離心式泵浦的角度來進行說明。

  1. 泵浦最高效率點之流量、揚程與管路需求必須一致:
    不同種類的泵浦各有其不同的性能曲線,即使是具有相同流量、揚程規格的泵浦,由於每家設備廠的設計方式不同,因此所具有的性能曲線也就有所差異。一般在泵浦的使用上,雖然其可使用的流量與揚程範圍很大,不過一般設備廠在設計泵浦時,都會運用搭配管路阻抗曲線的方式,於所設計的泵浦中設定一個最佳操作點,這也就是說在此操作點上運轉的泵浦, 所具有的能源效率最高。因此為了讓泵浦所提供的流量與揚程能符合所期望的值,並且還能運轉在最佳效率點的範圍,此時管路阻抗的估計就必須要相當慎重(管路阻抗曲線與性能曲線之交點儘量能落在最佳操作點附近),因若估計與實際落差太大,不但會讓管路內所流動的流量與揚程值不符需求外,由於泵浦並不是操作在最佳效率的範圍內,相對會造成過多的能源消耗,進而增加能源成本。
  2. 選擇高效率區域寬廣的泵浦,以應付管路需求:
    由於受到泵浦的管路阻抗在估算上並不容易精確,再加上管路的流量在正常情況下可能會有某一範圍的變動,以及管路在使用一段時間後會因結垢而造成管阻增加等因素的影響,這都會讓泵浦管路內的流量產生一些變化。因此在選用泵浦的過程中,若能選擇高效率區域較寬廣的泵浦,由於其在最佳操作點附近的流量都能在高效率的情況下進行運轉,這對泵浦的節能上將會有明顯的助益。
  3. 考量流量增大時馬達過載之問題
    原則上離心式泵浦的軸功率是會隨著泵浦流量的增加而增加,不過就實際從泵浦的軸功率需求特性曲線上來看,泵浦的軸功率又可分為兩種,一種是依照理論狀況持續增加,而另一種則是當軸功率增加到某一值後就幾乎是持平不再增加。因此若當選用泵浦的軸功率曲線是屬持續增加型,則此時就需注意其所搭配的馬達功率,是否可符合其流量增大時所需的軸功率需求;若當選用泵浦的軸功率曲線是屬增加而後持平型,則此時原所選用的馬達規格,一般而言約可符合其流量增大時所需的軸功率需求。
  4. 避免選用可能發生喘振(surge)的泵浦
    喘振(surge)現象,是一種在離心式流機中所獨具特有的現象,包括在離心式泵浦、離心式風機、離心式鼓風機及離心式壓縮機等都有可能出現。何謂喘振?簡單的以泵浦的性能曲線上來看,若當泵浦的流量下降時,此時若泵浦的揚程也跟著下降,如圖所示,則此時泵浦就會發生喘振。一旦當泵浦發生喘振時,此時會造成泵浦的流量會忽大忽小,甚至有可能會造成逆流,而且還會引起很大的噪音與振動,特別是在離心式泵浦還會有水鎚現象的發生。所以在使用離心式泵浦時應要特別注意,尤其是對於那些以操作點及大流量時能有較高效率為目標來設計的泵浦,就較容易會在低流量出現喘振的現象。
  5. 考量所需淨正吸水頭(NPSHR)之需求
    所需淨正吸水頭(NPSHR)的考量,主要是在防止泵浦發生空蝕或汽蝕(cavitation)等現象。一般當系統可提供的有效淨正吸水頭(NPSHA)小於泵所需的淨正吸水頭(NPSHR)時,此時泵浦就會出現汽蝕的現象,一旦當泵浦發生汽蝕時,此時會讓泵浦產生振動並發出尖銳的噪音,若泵浦長時間運轉在汽蝕的狀況下,則內部的葉輪很容易會被侵蝕損壞。因此當系統所能提供的有效淨正吸水頭不高時,則泵浦在選用時,必須選擇具有低需求淨正吸水頭之類型。一般泵浦的需求淨正吸水頭多半會畫在性能曲線圖的最下方,若在性能曲線圖中沒有此項曲線,則應要求泵浦廠商提供。
  6. 考量泵浦的振動問題
    針對泵浦的安裝方面,大多數的泵浦是以固定在地面上的方式來進行裝設,不過目前在使用上,仍有部份泵浦是以置於架上,或者是以懸吊著的方式(如vertical in-line式的泵浦)來進行裝設,因此對於此種裝設方式,在泵浦的振動量上就必須仔細加以評估。一般在泵浦的機構設計部份,由於各家廠商其所具有的技術程度不同,因此當泵浦在運轉時所造成的振動值也會不一樣,不過基本上對於泵浦在運轉時是以振動越小越好,如此才會讓泵浦的使用壽命增長,特別是對於哪些置於架上或者是懸吊於天花板上的泵浦,由於過大的振動會傳達至管路,而這些振動甚至可能還會引發管路共振的現象,如此很容易會讓管路在短時間內造成損毀,所以此點在使用時應要特別注意。
  7. 考量泵浦的洩漏問題
    泵浦在運轉時,一般都會碰到有內漏與外漏等問題。說到內漏部份,在防止上主要是運用磨損環的方式來加以因應,至於外漏部分,則是須靠各式軸封的方式來加以解決。一般若泵浦發生洩漏現象時,通常都會影響到泵浦的運轉效率,所以若平常不加以注意,則以能源的角度來看,實是一種能源上的浪費。