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離心泵常用調節方式的分析

  離心泵在水利、化工等行業應用十分廣泛,對其工況點的選擇和能耗的分析也日益受到重視。所謂工況點,是指水泵裝置在某瞬時的實際出水量、揚程、軸功率、效率以及吸上真空高度等,它表示了水泵的工作能力。通常,離心泵的流量、壓頭可能會與管路系統不一致,或由于生產任務、工藝要求發生變化,需要對泵的流量進行調節,其實質是改變離心泵的工況點。除了工程設計階段離心泵選型的正確與否以外,離心泵實際使用中工況點的選擇也將直接影響到用戶的能耗和成本費用。因此,如何合理地改變離心泵的工況點就顯得尤為重要。
  離心泵的工作原理是把電動機高速旋轉的機械能轉化為被提升液體的動能和勢能,是一個能量傳遞和轉化的過程。根據這一特點可知,離心泵的工況點是建立在水泵和管道系統能量供求關系的平衡上的,只要兩者之一的情況發生變化,其工況點就會轉移。工況點的改變由兩方面引起:一.管道系統特性曲線改變,如閥門節流;二.水泵本身的特性曲線改變,如變頻調速、切削葉輪、水泵串聯或并聯。
  下面就這幾種方式進行分析和比較:
  一、閥門節流
  改變離心泵流量最簡單的方法就是調節泵出口閥門的開度,而水泵轉速保持不變(一般為額定轉速),其實質是改變管路特性曲線的位置來改變泵的工況點。水泵特性曲線Q-H與管路特性曲線Q-∑h的交點A為閥門全開時水泵的極限工況點。關小閥門時,管道局部阻力增加,水泵工況點向左移至B點,相應流量減少。閥門全關時,相當于阻力無限大,流量為零,此時管路特性曲線與縱坐標重合。以關小閥門來控制流量時,水泵本身的供水能力不變,揚程特性不變,管阻特性將隨閥門開度的改變而改變。這種方法操作簡便、流量連續,可以在某一最大流量與零之間隨意調節,且無需額外投資,適用場合很廣。但節流調節是以消耗離心泵的多余能量來維持一定的供給量,離心泵的效率也將隨之下降,經濟上不太合理。
  二、變頻調速
  工況點偏離高效區是水泵需要調速的基本條件。當水泵的轉速改變時,閥門開度保持不變(通常為最大開度),管路系統特性不變,而供水能力和揚程特性隨之改變。A為水泵平衡工況點(也稱工作點),對應效率ηa。欲減小流量,可將轉速降低,此時工況點為B,對應效率ηb,水泵仍處于高效區內。如果采用閥門節流的方法來調節,則工況點為C,對應效率為ηc,泵的效率下降。由此可見,在所需流量小于額定流量的情況下,變頻調速時的揚程比閥門節流小,所以變頻調速所需的供水功率也比閥門節流小,很顯然,與閥門節流相比,變頻調速的節能效果很突出,離心泵的工作效率更高。另外,采用變頻調速后,不僅有利于降低離心泵發生汽蝕的可能性,而且還可以通過對升速/降

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