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離心泵常用調節方法分析

離心泵在水利、化工等行業利用十分廣泛，對其工況點的選擇和能耗的分析也日益受到器重。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，它表現了水泵的工作才能。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、工藝請求產生變更，需要對泵的流量進行調節，實在質是轉變離心泵的工況點。除了工程設計階段離心泵選型的準確與否以外，離心泵實際應用中工況點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晉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產生變更，其工況點就會轉移。工況點的轉變由兩方面引起：一．管道系統特征曲線轉變，如閥門節流；二．水泵本身的特征曲線轉變，如變頻調速、切削葉輪、水泵串聯或并聯。
下面就這幾種方法進行分析和比擬： 

一、閥門節流調節離心泵流量
轉變離心泵流量zui簡略的方法就是調節泵出口閥門的開度，而離心泵轉速保持不變（一般為額定轉速），實在質是轉變管路特征曲線的地位來轉變泵的工況點。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，離心泵工況點向左移至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，此時管路特征曲線與縱坐標重合。  從圖1可看出，以關小閥門來把持流量時，離心泵本身的供水才能不變，揚程特征不變，管阻特征將隨閥門開度的轉變而轉變。這種方法把持簡便、流量持續，可以在某一zui大流量與零之間隨便調節，且無需額外投資，實用處合很廣。但節流調節是以耗費離心泵的過剩能量（圖中暗影部分）來保持必定的供應量，離心泵的效率也將隨之降落，經濟上不太公平。 

二、變頻調速調節離心泵流量  
工況點偏離區是離心泵需要調速的基礎條件。當離心泵的轉速轉變時，閥門開度保持不變（通常為zui大開度），管路系統特征不變，而供水才能和揚程特征隨之轉變。如圖2所示，A為離心泵平衡工況點（也稱工作點），對應效率ηa。欲減小流量，可將轉速下降，此時工況點為B，對應效率ηb，水泵仍處于區內。假如采用閥門節流的方法來調節，則工況點為C，對應效率為ηc，離心泵的效率降落。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，圖2中的暗影部分表現的就是變頻調速所節儉的供水功率。 很顯然，與閥門節流相比，變頻調速的節能后果很突出，離心泵的工作效率更高。另外，采用變頻調速后，不僅有利于下降離心泵產生汽蝕的可能性，而且還可以通過對升速/降速時間的預置來延伸開機/停機過程，使動態轉矩大為減小，從而在很大程度上打消了損壞性的水錘效應，大大延伸了水泵和管道系統的壽命。 
事實上，變頻調速也有局限性，除了投資較大、保護本錢較高外，當水泵變速過大時會造成效率降落，超出泵比例定律范疇，不可能無限制調速。 

三、切削葉輪調節離心泵流量  
當轉速必定時，泵的壓頭、流量均和葉輪直徑有關。對同一型號的泵，可采用切削法轉變泵的特征曲線。設離心泵原葉輪直徑為D、流量為Q、揚程為H、功率為P，切削后的葉輪直徑為D′、流量為Q′、揚程為H′、功率為P′，則其相互關系為：   
上述三式統稱為離心泵的切削定律。切削定律是建立在大批感性實驗材料基礎上的，它認為假如葉輪的切削量把持在必定限度內（此切削*與水泵的比轉數有關），則切削前后離心泵相應的效率可視為不變。切削葉輪是轉變水泵性能的一種簡便易行的措施，即所謂變徑調節，它在必定程度上解決了水泵類型、規格的有限性與供水對象請求的多樣性之間的抵觸，擴大了水泵的應用范疇。當然，切削葉輪屬不可逆過程，用戶必需經過準確盤算并衡量經濟公平性后方可實行。 

四、離心泵串聯和并聯調節離心泵流量  
離心泵串聯是指一臺泵的出口向另一臺泵的進口輸送流體。以zui簡略的兩臺雷同型號、雷同性能的離心泵串聯為例：如圖3所示，串聯性能曲線相當于單泵性能曲線的揚程在流量雷同的情況下迭加起來，串聯工作點A的流量和揚程都比單泵工作點B的大，但均達不到單泵時的2倍，這是由于泵串聯后一方面揚程的增加大于管路阻力的增加，致使充裕的揚程促使流量增加，另一方面流量的增加又使阻力增加，克制了總揚程的升高。  離心泵串聯運行時，必需留心后一臺泵是否能夠蒙受升壓。啟動前每臺泵的出口閥都要封閉，然后次序開啟泵和閥門向外供水。 
離心泵并聯是指兩臺或兩臺以上的泵向同一壓力管路輸送流體，其目標是在壓頭雷同時增加流量。仍然以zui簡略的兩臺雷同型號、雷同性能的離心泵并聯為例：如圖4所示，并聯性能曲線相當于單泵性能曲線的流量在揚程相等的情況下迭加起來，并聯工作點A的流量和揚程均比單泵工作點B的大，但考慮管阻因素，同樣達不到單泵時的2倍。 
假如純粹以增加流量為目標，那么畢竟采用并聯還是串聯應當取決于管路特征曲線的平坦程度，管路特征曲線越平坦，并聯后的流量就越接近于單泵運行時的2倍，從而比串聯時的流量更大，更有利于運作。 

五、調節離心泵流量結 論 
閥門節流固然會造成能量的喪失和浪費，但在一些簡略場合仍不失為一種快速易行的流量調節方法；變頻調速因其節能后果好、主動化程度高而越來越受到用戶的青睞；切削葉輪一般多用于凈水泵，由于轉變了泵的結構，通用性較差；水泵串聯和并聯只實用于單臺泵不能滿足輸送任務的情況，而且串聯或并聯的臺數過多反而不經濟。在實際利用時應從多方面考慮，在各種流量調節方法之中綜合出*計劃，確保離心泵的運行。

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