離心泵常用調(diào)節(jié)方法分析
離心泵在水利、化工等行業(yè)利用十分廣泛，對(duì)其工況點(diǎn)的選擇和能耗的分析也日益受到器重。所謂工況點(diǎn)，是指水泵裝置在某瞬時(shí)的實(shí)際出水量、揚(yáng)程、軸功率、效率以及吸上真空高度等，它表現(xiàn)了水泵的工作才能。通常，離心泵的流量、壓頭可能會(huì)與管路系統(tǒng)不一致，或由于生產(chǎn)任務(wù)、工藝請(qǐng)求產(chǎn)生變更，需要對(duì)泵的流量進(jìn)行調(diào)節(jié)，實(shí)在質(zhì)是轉(zhuǎn)變離心泵的工況點(diǎn)。除了工程設(shè)計(jì)階段離心泵選型的準(zhǔn)確與否以外，離心泵實(shí)際應(yīng)用中工況點(diǎn)的選擇也將直接影響到用戶的能耗和本錢用度。因此，如何公平地轉(zhuǎn)變離心泵的工況點(diǎn)就顯得尤為重要。
離心泵的工作原理是把電動(dòng)機(jī)高速旋轉(zhuǎn)的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為被晉升液體的動(dòng)能和勢(shì)能，是一個(gè)能量傳遞和轉(zhuǎn)化的過(guò)程。根據(jù)這一特點(diǎn)可知，離心泵的工況點(diǎn)是建立在水泵和管道系統(tǒng)能量供求關(guān)系的平衡上的，只要兩者之一的情況產(chǎn)生變更，其工況點(diǎn)就會(huì)轉(zhuǎn)移。工況點(diǎn)的轉(zhuǎn)變由兩方面引起：一．管道系統(tǒng)特征曲線轉(zhuǎn)變，如閥門節(jié)流；二．水泵本身的特征曲線轉(zhuǎn)變，如變頻調(diào)速、切削葉輪、水泵串聯(lián)或并聯(lián)。
下面就這幾種方法進(jìn)行分析和比擬：
一、閥門節(jié)流
轉(zhuǎn)變離心泵流量最簡(jiǎn)略的方法就是調(diào)節(jié)泵出口閥門的開(kāi)度，而水泵轉(zhuǎn)速保持不變（一般為額定轉(zhuǎn)速），實(shí)在質(zhì)是轉(zhuǎn)變管路特征曲線的地位來(lái)轉(zhuǎn)變泵的工況點(diǎn)。如圖1所示，水泵特征曲線Q－H與管路特征曲線Q－∑h的交點(diǎn)A為閥門全開(kāi)時(shí)水泵的極限工況點(diǎn)。關(guān)小閥門時(shí)，管道局部阻力增加，水泵工況點(diǎn)向左移至B點(diǎn)，相應(yīng)流量減少。閥門全關(guān)時(shí)，相當(dāng)于阻力無(wú)限大，流量為零，此時(shí)管路特征曲線與縱坐標(biāo)重合。 從圖1可看出，以關(guān)小閥門來(lái)把持流量時(shí)，水泵本身的供水才能不變，揚(yáng)程特征不變，管阻特征將隨閥門開(kāi)度的轉(zhuǎn)變而轉(zhuǎn)變。這種方法把持簡(jiǎn)便、流量持續(xù)，可以在某一最大流量與零之間隨便調(diào)節(jié)，且無(wú)需額外投資，實(shí)用處合很廣。但節(jié)流調(diào)節(jié)是以耗費(fèi)離心泵的過(guò)剩能量（圖中暗影部分）來(lái)保持必定的供應(yīng)量，離心泵的效率也將隨之降落，經(jīng)濟(jì)上不太公平。
二、變頻調(diào)速
工況點(diǎn)偏離高效區(qū)是水泵需要調(diào)速的基礎(chǔ)條件。當(dāng)水泵的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)變時(shí)，閥門開(kāi)度保持不變（通常為最大開(kāi)度），管路系統(tǒng)特征不變，而供水才能和揚(yáng)程特征隨之轉(zhuǎn)變。如圖2所示，A為水泵平衡工況點(diǎn)（也稱工作點(diǎn)），對(duì)應(yīng)效率ηa。欲減小流量，可將轉(zhuǎn)速下降，此時(shí)工況點(diǎn)為B，對(duì)應(yīng)效率ηb，水泵仍處于高效區(qū)內(nèi)。假如采用閥門節(jié)流的方法來(lái)調(diào)節(jié)，則工況點(diǎn)為C，對(duì)應(yīng)效率為ηc，泵的效率降落。由此可見(jiàn)，在所需流量小于額定流量的情況下，變頻調(diào)速時(shí)的揚(yáng)程比閥門節(jié)流小，所以變頻調(diào)速所需的供水功率也比閥門節(jié)流小，圖2中的暗影部分表現(xiàn)的就是變頻調(diào)速所節(jié)儉的供水功率。 很顯然，與閥門節(jié)流相比，變頻調(diào)速的節(jié)能后果很突出，離心泵的工作效率更高。另外，采用變頻調(diào)速后，不僅有利于下降離心泵產(chǎn)生汽蝕的可能性，而且還可以通過(guò)對(duì)升速/降速時(shí)間的預(yù)置來(lái)延伸開(kāi)機(jī)/停機(jī)過(guò)程，使動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)矩大為減小，從而在很大程度上打消了極具損壞性的水錘效應(yīng)，大大延伸了水泵和管道系統(tǒng)的壽命?！ ?BR> 事實(shí)上，變頻調(diào)速也有局限性，除了投資較大、保護(hù)本錢較高外，當(dāng)水泵變速過(guò)大時(shí)會(huì)造成效率降落，超出泵比例定律范疇，不可能無(wú)限制調(diào)速?！ ?BR>
三、切削葉輪
當(dāng)轉(zhuǎn)速必定時(shí)，泵的壓頭、流量均和葉輪直徑有關(guān)。對(duì)同一型號(hào)的泵，可采用切削法轉(zhuǎn)變泵的特征曲線。設(shè)離心泵原葉輪直徑為D、流量為Q、揚(yáng)程為H、功率為P，切削后的葉輪直徑為D′、流量為Q′、揚(yáng)程為H′、功率為P′，則其相互關(guān)系為：
上述三式統(tǒng)稱為泵的切削定律。切削定律是建立在大批感性實(shí)驗(yàn)材料基礎(chǔ)上的，它認(rèn)為假如葉輪的切削量把持在必定限度內(nèi)（此切削限量與水泵的比轉(zhuǎn)數(shù)有關(guān)），則切削前后水泵相應(yīng)的效率可視為不變。切削葉輪是轉(zhuǎn)變水泵性能的一種簡(jiǎn)便易行的措施，即所謂變徑調(diào)節(jié)，它在必定程度上解決了水泵類型、規(guī)格的有限性與供水對(duì)象請(qǐng)求的多樣性之間的抵觸，擴(kuò)大了水泵的應(yīng)用范疇。當(dāng)然，切削葉輪屬不可逆過(guò)程，用戶必需經(jīng)過(guò)準(zhǔn)確盤算并衡量經(jīng)濟(jì)公平性后方可實(shí)行。
四、水泵串聯(lián)和并聯(lián)
水泵串聯(lián)是指一臺(tái)泵的出口向另一臺(tái)泵的進(jìn)口輸送流體。以最簡(jiǎn)略的兩臺(tái)雷同型號(hào)、雷同性能的離心泵串聯(lián)為例：如圖3所示，串聯(lián)性能曲線相當(dāng)于單泵性能曲線的揚(yáng)程在流量雷同的情況下迭加起來(lái)，串聯(lián)工作點(diǎn)A的流量和揚(yáng)程都比單泵工作點(diǎn)B的大，但均達(dá)不到單泵時(shí)的2倍，這是由于泵串聯(lián)后一方面揚(yáng)程的增加大于管路阻力的增加，致使充裕的揚(yáng)程促使流量增加，另一方面流量的增加又使阻力增加，克制了總揚(yáng)程的升高。 水泵串聯(lián)運(yùn)行時(shí)，必需留心后一臺(tái)泵是否能夠蒙受升壓。啟動(dòng)前每臺(tái)泵的出口閥都要封閉，然后次序開(kāi)啟泵和閥門向外供水。
水泵并聯(lián)是指兩臺(tái)或兩臺(tái)以上的泵向同一壓力管路輸送流體，其目標(biāo)是在壓頭雷同時(shí)增加流量。仍然以最簡(jiǎn)略的兩臺(tái)雷同型號(hào)、雷同性能的離心泵并聯(lián)為例：如圖4所示，并聯(lián)性能曲線相當(dāng)于單泵性能曲線的流量在揚(yáng)程相等的情況下迭加起來(lái)，并聯(lián)工作點(diǎn)A的流量和揚(yáng)程均比單泵工作點(diǎn)B的大，但考慮管阻因素，同樣達(dá)不到單泵時(shí)的2倍?！ ?BR> 假如純粹以增加流量為目標(biāo)，那么畢竟采用并聯(lián)還是串聯(lián)應(yīng)當(dāng)取決于管路特征曲線的平坦程度，管路特征曲線越平坦，并聯(lián)后的流量就越接近于單泵運(yùn)行時(shí)的2倍，從而比串聯(lián)時(shí)的流量更大，更有利于運(yùn)作?！ ?BR>
五、結(jié) 論
閥門節(jié)流固然會(huì)造成能量的喪失和浪費(fèi)，但在一些簡(jiǎn)略場(chǎng)合仍不失為一種快速易行的流量調(diào)節(jié)方法；變頻調(diào)速因其節(jié)能后果好、主動(dòng)化程度高而越來(lái)越受到用戶的青睞；切削葉輪一般多用于凈水泵，由于轉(zhuǎn)變了泵的結(jié)構(gòu)，通用性較差；水泵串聯(lián)和并聯(lián)只實(shí)用于單臺(tái)泵不能滿足輸送任務(wù)的情況，而且串聯(lián)或并聯(lián)的臺(tái)數(shù)過(guò)多反而不經(jīng)濟(jì)。在實(shí)際利用時(shí)應(yīng)從多方面考慮，在各種流量調(diào)節(jié)方法之中綜合出最佳計(jì)劃，確保離心泵的高效運(yùn)行。
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