泵的知识

离心泵是（shì）广泛应用于化工工业系统的一种通用流体机（jī）械。它（tā）具有性能适应范围广（包括流量、压头及对（duì）输送介质性质的适应性）、体积小、结构简单（dān）、操作容易、操作费用低等诸多优点。通常，所选离心泵的流量、压头可能会和管路中要求的不一致，或由于生产任务、工艺要求发生变化，此时都要求对泵进行流量调节，实质是改变离心泵的工作点。离心（xīn）泵的工作点是由泵的特性曲线和管路系统（tǒng）特性曲线共同决定的，因此，改变任何一个的特性曲线都可（kě）以达到（dào）流量调节的目（mù）的。目前，离心（xīn）泵的流量调节方式主要有调节阀控制、变速控制（zhì）以及（jí）泵的并、串联调节等。由于各种调节（jiē）方式的原理不同，除有自己的优缺点外，造成（chéng）的能量损耗也不一样，为了寻求佳、能耗小、节能的（de）流量调节（jiē）方（fāng）式，必须全面地了解离心泵的流量调节方式与能耗之间（jiān）的关系。

1、泵（bèng）流量调节的主要方式

1.1改变管路特性曲线

     改变离心泵流量简单的方法就（jiù）是利用泵出口阀（fá）门的开度来控制，其实（shí）质是改变管路特性曲线的位置来改变泵的（de）工（gōng）作点。

1.2改（gǎi）变离心泵特性曲线

      根据（jù）比（bǐ）例定律和切割定律，改变泵的（de）转（zhuǎn）速、改变泵结构（如切削叶轮外径法等（děng））两种方（fāng）法都能改（gǎi）变离心泵（bèng）的（de）特性曲线，从而达到调节（jiē）流量（同时改变压头（tóu））的（de）目（mù）的（de）。但是对于已经工（gōng）作的泵，改变（biàn）泵结构的方法不太方便，并且由于改变了泵的（de）结构（gòu），降低了泵的通用性，尽管它在某（mǒu）些时候调节流（liú）量（liàng）经济（jì）方便[1]，在生产中也很少采用。这里仅分析改变离心泵的转速调节流量（liàng）的方法。从图1中分析，当改变泵（bèng）转（zhuǎn）速调节流量从Q1下降到Q2时，泵的转速（或电机转速）从n1下降到（dào）n2，转速为n2下泵（bèng）的特性曲线Q-H与（yǔ）管路特性曲线He=H0+G1Qe2（管路特曲线不变（biàn）化）交于点A3(Q2，H3)，点A3为通过调速调（diào）节流量后新的工作点。此调节方（fāng）法调节效（xiào）果明（míng）显、快捷、安全可靠，可以延长泵（bèng）使用寿命，节约电能，另外降低转速运行还能有效的降低离心泵的汽蚀余量NPSHr，使（shǐ）泵远离汽蚀区，减小离心泵发生汽（qì）蚀的可能性[2]。缺点是改变（biàn）泵的转速需要（yào）有通过变（biàn）频技术来改变原动机（通（tōng）常（cháng）是电动机）的转（zhuǎn）速，原（yuán）理复杂，投资较大，且流量（liàng）调节范（fàn）围小。

1.3泵的串（chuàn）、并连调（diào）节方式

     当（dāng）单台离心泵不能满（mǎn）足输送任（rèn）务时（shí），可以采用离心（xīn）泵（bèng）的并联或串联操（cāo）作。用两（liǎng）台相同（tóng）型号的离（lí）心泵（bèng）并联，虽然压头变化不大，但加大了总的输送流（liú）量，并（bìng）联泵的总效率与单台泵（bèng）的效率相同；离心泵串联时（shí）总的压（yā）头增大，流量变化不大，串联泵的总效率与单台泵效率相同。

2、不同调节方式（shì）下泵的能耗分析

      在对不同调节方式下的能耗（hào）分析时，文章仅针对目前广泛（fàn）采用的阀门调节（jiē）和泵变（biàn）转速调节两种调节（jiē）方式（shì）加以分析。由于离心泵（bèng）的并、串联操作目（mù）的在于提（tí）高压头或流量，在（zài）化工领域运用不多（duō），其能耗可（kě）以结合图2进行（háng）分析，方法基本相同。

2.1阀门调节流量时的功耗

离心泵运（yùn）行时，电动（dòng）机输入泵轴的功率N为：

N＝vQH／η

式中N——轴功率，w；

Q——泵的有效压头，m；

H——泵的实际流量，m3/s；

v——流体比重，N/m3；

η——泵的效率。

当用（yòng）阀门（mén）调节流量从Q1到Q2，在工作点A2消耗的轴功率为：

NA2＝vQ2H2／η

vQ2H3——实际有用功（gōng）率，W；

vQ2(H2－H3)——阀门上损耗得功率（lǜ），W；

vQ2H2(1／η－1)——离心（xīn）泵损失的功率，W。

2.2变速调节（jiē）流量时的功耗

      在进行变速（sù）分析时因要用到离心泵的比例定律，根据其应用条件，以下分析均指离心泵（bèng）的变（biàn）速范（fàn）围在±20%内，且离心泵（bèng）本身效（xiào）率的变化不大[3]。用电动机变速调（diào）节流量到（dào）流量Q2时，在（zài）工作点A3泵（bèng）消耗的轴（zhóu）功率为：

NA3＝vQ2H3／η

同样经（jīng）变换可得：

NA3＝vQ2H3＋vQ2H3(1／η－1)（2）

式中vQ2H3——实际有用功率，W；

vQ2H3(1／η－1)——离心泵损失的功率（lǜ），W。

3、结论

       对于目（mù）前离心泵通用的出口阀门调节和泵（bèng）变转速调节两种主要流量调节方式（shì），泵变转（zhuǎn）速调节节约（yuē）的（de）能耗（hào）比出口阀门调节大得多，这点（diǎn）可以从两（liǎng）者的功耗分析和功耗对比分析看出。通过离心泵（bèng）的流量（liàng）与扬程的关系图，可以更为直观的反（fǎn）映（yìng）出两种调节方式下的能耗关系（xì）。通过泵变速调节来减小流量还有利于降低离（lí）心泵发生汽蚀的可能性。当（dāng）流量（liàng）减小越大时，变速调节的节（jiē）能效率也越大，即阀门（mén）调节损耗功（gōng）率（lǜ）越大，但是，泵变速过大时又会造成泵效率降低，超出泵比例定律范围，因此，在实际应用时应该从（cóng）多（duō）方面考虑，在二者之间综合（hé）出（chū）佳（jiā）的流量调节方法。