離心泵調節方式與能耗分析

離心泵是廣泛應用於化工工業係統的一種通用流體機械。它具有性（xìng）能適應範圍廣（guǎng）（包括流量、壓頭及對輸送介（jiè）質性質的適應性（xìng））、體積小（xiǎo）、結構簡單（dān）、操作容易、操作費（fèi）用低等諸多優點。通常，所選離心泵的流量、壓（yā）頭可（kě）能會（huì）和管路中要求的不一致，或由於生產任務、工藝要求發生變化（huà），此（cǐ）時都要求對泵進（jìn）行流量調節，實質是改變離心泵的工（gōng）作點。離心泵的工作點是由（yóu）泵的特（tè）性曲（qǔ）線和管路係統特性曲線共同決定的，因此，改變任何一個的特性曲線都可以達到流量調（diào）節的目的。目前，離心泵的（de）流量調節（jiē）方式主要有調節閥控製、變速控製以及泵（bèng）的並、串聯調節等。由於各種調節方式的原理不同，除有自己的優缺點外，造成的能（néng）量損耗也不一樣，為了尋求佳、能耗小、節能的流量（liàng）調節方式，必須全麵地了解離心泵的流量調節方（fāng）式（shì）與能耗之間的關（guān）係。

1、泵流量調（diào）節的主要（yào）方式

1.1改（gǎi）變管路特性（xìng）曲線

     改（gǎi）變離心泵流量簡單的方（fāng）法就是利用泵出口閥門的（de）開（kāi）度來控製，其實質是改變管路特性曲線的位置來改變泵的工（gōng）作點。

1.2改變離心泵特性曲線

      根據（jù）比例定律和切割定（dìng）律，改變泵的轉速、改變泵結構（如切削葉輪外（wài）徑法等）兩種方法都能改變離心泵的特性曲線，從而達到調節流量（同時改變（biàn）壓頭）的目的。但是（shì）對於已（yǐ）經工作（zuò）的泵，改變泵結構的方法（fǎ）不太方便，並且（qiě）由於改變了泵的結構，降（jiàng）低了泵的通用性，盡管它在某些（xiē）時候調節流量經濟方便[1]，在生產（chǎn）中也很少采用。這裏僅分析改變離心泵的轉速調節流量的方（fāng）法。從圖1中分析，當改（gǎi）變泵轉速調（diào）節流（liú）量（liàng）從Q1下降到Q2時，泵（bèng）的轉速（或電機轉速）從（cóng）n1下降到n2，轉速為n2下（xià）泵的特性曲線Q-H與管路特性曲線He=H0+G1Qe2（管路特曲線不變化（huà））交於點A3(Q2，H3)，點A3為通過調速調節（jiē）流量後新的工作點。此調節（jiē）方法調節效（xiào）果明（míng）顯、快捷、安全可靠，可以（yǐ）延長泵使用壽（shòu）命，節約電能，另外降低轉（zhuǎn）速（sù）運行還能有效的（de）降低離心泵的汽蝕餘量（liàng）NPSHr，使泵遠離汽蝕（shí）區，減（jiǎn）小離心泵發（fā）生汽蝕的可能性[2]。缺點是改變（biàn）泵的轉速需要有通過變頻技術來改變原動機（通常是電動機）的轉（zhuǎn）速，原理複雜，投資較大，且流量調節範（fàn）圍小。

1.3泵的串（chuàn）、並連調節方式

     當單台離心泵不能（néng）滿足輸送任務時，可（kě）以采（cǎi）用離心泵（bèng）的並聯或（huò）串聯操作。用兩台相同型號的離心泵並（bìng）聯，雖然壓頭變化不大，但加大了總的輸送流量，並聯泵的總效率與單台泵的效率相同；離心泵（bèng）串聯時總的壓頭增大，流量變化不大，串聯泵的總效率與單台泵效率相同（tóng）。

2、不同調節方式（shì）下泵的能耗分析

      在對不同（tóng）調節方式下的能耗分析時，文章（zhāng）僅針（zhēn）對目前廣泛（fàn）采用的（de）閥門調節和（hé）泵變轉速調節兩種調節方（fāng）式加以分析。由於離心泵的並、串聯（lián）操作目的在於提高壓頭或流量，在化工領域運用不多，其能耗可以結（jié）合圖2進行分析，方法（fǎ）基本相（xiàng）同。

2.1閥門（mén）調節流量（liàng）時的功耗

離心泵（bèng）運行（háng）時（shí），電動機輸入（rù）泵軸的功率N為：

N＝vQH／η

式中N——軸（zhóu）功率，w；

Q——泵的有效壓頭，m；

H——泵的實際流量，m3/s；

v——流體比重，N/m3；

η——泵的效率。

當用閥門調節（jiē）流量從Q1到Q2，在（zài）工作點A2消耗（hào）的軸功率為：

NA2＝vQ2H2／η

vQ2H3——實際有用功率，W；

vQ2(H2－H3)——閥門上損耗得功率，W；

vQ2H2(1／η－1)——離心泵損失的功（gōng）率，W。

2.2變速調節流量時的功（gōng）耗

      在進行變速（sù）分析時因要用（yòng）到離（lí）心泵的比例（lì）定律，根據其應（yīng）用條件，以下分析均指離心泵的變速範圍在±20%內，且離心泵本身效率的變化不大[3]。用電動機變（biàn）速調節流量到流量Q2時，在工作點A3泵消耗（hào）的軸（zhóu）功率為：

NA3＝vQ2H3／η

同樣經變換可得：

NA3＝vQ2H3＋vQ2H3(1／η－1)（2）

式（shì）中vQ2H3——實際有用功率，W；

vQ2H3(1／η－1)——離心泵損失的功率，W。

3、結論

       對於（yú）目（mù）前離心泵通（tōng）用的（de）出口閥門調節和泵變轉（zhuǎn）速調節兩種主要流量調節（jiē）方式，泵變轉速調節節約的能耗比出口閥門調節大得多，這（zhè）點可（kě）以從兩者的功耗分析和（hé）功耗對比分析看出。通過離心泵的流量與揚程的關係圖（tú），可以（yǐ）更為直觀的反映出兩種調節（jiē）方式下的能耗關係。通過泵變速調節來減小流量還有利於降低離心泵發生汽蝕的可能性。當流量減（jiǎn）小越大時，變速調節（jiē）的節能效率也越大，即閥門調節損耗功率（lǜ）越大，但是，泵變速過大時又會造成泵效率降低，超出泵比例定律範圍，因此，在實際應用時（shí）應該從多方麵考慮，在二者之間綜合出佳的流量調節方法。

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