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離心泵的調(diào)節(jié)方式以及能耗分析

離心泵的調(diào)節(jié)方式以及能耗分析

來源：http://www.gagjty.com

　　通過離心泵與管路系統(tǒng)的特性曲線圖分析了離心泵流量調(diào)節(jié)的幾種主要方式：出口閥門調(diào)節(jié)、泵變速調(diào)節(jié)和泵的串

、并聯(lián)調(diào)節(jié)。用特性曲線圖分析了出口閥門調(diào)節(jié)和泵變速調(diào)節(jié)兩種方式的能耗損失

，并進行了對比，指出離心泵用變速調(diào)節(jié)流量比用出口閥門調(diào)節(jié)流量可以更好的節(jié)約能耗

，且節(jié)能效率與流量變化大小有關(guān)

。在實際應(yīng)用時應(yīng)該注意變速調(diào)節(jié)的范圍，才能更好的應(yīng)用離心泵變速調(diào)節(jié)

。

　　離心泵是廣泛應(yīng)用于化工工業(yè)系統(tǒng)的一種通用流體機械

。它具有性能適應(yīng)范圍廣(包括流量

、壓頭及對輸送介質(zhì)性質(zhì)的適應(yīng)性)、體積小

、結(jié)構(gòu)簡單

、操作容易、操作費用低等諸多優(yōu)點

。通常

，所選離心泵的流量、壓頭可能會和管路中要求的不一致

，或由于生產(chǎn)任務(wù)

、工藝要求發(fā)生變化，此時都要求對泵進行流量調(diào)節(jié)

，實質(zhì)是改變離心泵的工作點。離心泵的工作點是由泵的特性曲線和管路系統(tǒng)特性曲線共同決定的

，因此

，改變?nèi)魏我粋€的特性曲線都可以達到流量調(diào)節(jié)的目的。目前

，離心泵的流量調(diào)節(jié)方式主要有調(diào)節(jié)閥控制

、變速控制以及泵的并、串聯(lián)調(diào)節(jié)等

。由于各種調(diào)節(jié)方式的原理不同

，除有自己的優(yōu)缺點外，造成的能量損耗也不一樣

，為了尋求佳

、能耗小、節(jié)能的流量調(diào)節(jié)方式

，地了解離心泵的流量調(diào)節(jié)方式與能耗之間的關(guān)系

。

　　1 泵流量調(diào)節(jié)的主要方式

　　1.1 改變管路特性曲線

　　改變離心泵流量簡單的方法就是利用泵出口閥門的開度來控制，其實質(zhì)是改變管路特性曲線的位置來改變泵的工作點

。

　　1.2 改變離心泵特性曲線

　　根據(jù)比例定律和切割定律

，改變泵的轉(zhuǎn)速、改變泵結(jié)構(gòu)(如切削葉輪外徑法等)兩種方法都能改變離心泵的特性曲線

，從而達到調(diào)節(jié)流量(同時改變壓頭)的目的

。但是對于已經(jīng)工作的泵，改變泵結(jié)構(gòu)的方法不太方便

，并且由于改變了泵的結(jié)構(gòu)

，降低了泵的通用性，盡管它在某些時候調(diào)節(jié)流量經(jīng)濟方便[1]

，在生產(chǎn)中也很少采用

。這里僅分析改變離心泵的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)流量的方法

。從圖1中分析，當改變泵轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)流量從Q1下降到Q2時

，泵的轉(zhuǎn)速(或電機轉(zhuǎn)速)從n1下降到n2

，轉(zhuǎn)速為n2下泵的特性曲線Q-H與管路特性曲線He=H0+G1Qe2(管路特曲線不變化)交于點A3(Q2，H3)

，點A3為通過調(diào)速調(diào)節(jié)流量后新的工作點

。此調(diào)節(jié)方法調(diào)節(jié)效果明顯、快捷

、安全可靠

，可以延長泵使用壽命，節(jié)約電能

，另外降低轉(zhuǎn)速運行還能有效的降低離心泵的汽蝕余量NPSHr

，使泵遠離汽蝕區(qū)，減小離心泵發(fā)生汽蝕的可能性[2]

。缺點是改變泵的轉(zhuǎn)速需要有通過變頻技術(shù)來改變原動機(通常是電動機)的轉(zhuǎn)速

，原理復雜，投資較大

，且流量調(diào)節(jié)范圍小

。

　　1.3 泵的串

、并連調(diào)節(jié)方式

　　當單臺離心泵不能滿足輸送任務(wù)時

，可以采用離心泵的并聯(lián)或串聯(lián)操作。用兩臺相同型號的離心泵并聯(lián)

，雖然壓頭變化不大

，但加大了總的輸送流量，并聯(lián)泵的總效率與單臺泵的效率相同;離心泵串聯(lián)時總的壓頭增大

，流量變化不大

，串聯(lián)泵的總效率與單臺泵效率相同

。

　　2 不同調(diào)節(jié)方式下泵的能耗分析

　　在對不同調(diào)節(jié)方式下的能耗分析時

，文章僅針對目前廣泛采用的閥門調(diào)節(jié)和泵變轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)兩種調(diào)節(jié)方式加以分析。由于離心泵的并

、串聯(lián)操作目的在于提高壓頭或流量

，在化工領(lǐng)域運用不多

，其能耗可以結(jié)合圖2進行分析

，方法基本相同。

　　2.1 閥門調(diào)節(jié)流量時的功耗

　　離心泵運行時，電動機輸入泵軸的功率N為：

　　N=vQH/η

　　式中N——軸功率

，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(diào)節(jié)流量從Q1到Q2

，在工作點A2消耗的軸功率為：

　　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)——離心泵損失的功率

，W。

　　2.2 變速調(diào)節(jié)流量時的功耗

　　在進行變速分析時因要用到離心泵的比例定律

，根據(jù)其應(yīng)用條件，以下分析均指離心泵的變速范圍在±20%內(nèi)

，且離心泵本身效率的變化不大[3]

。用電動機變速調(diào)節(jié)流量到流量Q2時，在工作點A3泵消耗的軸功率為：

　　NA3=vQ2H3/η

　　同樣經(jīng)變換可得：

　　NA3=vQ2H3+vQ2H3(1/η-1) (2)

　　式中 vQ2H3——實際有用功率，W;

　　vQ2H3(1/η-1)——離心泵損失的功率

，W

。

　　2.3 能耗對比分析

　　對于目前離心泵通用的出口閥門調(diào)節(jié)和泵變轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)兩種主要流量調(diào)節(jié)方式，泵變轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)節(jié)約的能耗比出口閥門調(diào)節(jié)大得多

，這點可以從兩者的功耗分析和功耗對比分析看出。通過離心泵的流量與揚程的關(guān)系圖

，可以更為直觀的反映出兩種調(diào)節(jié)方式下的能耗關(guān)系

。通過泵變速調(diào)節(jié)來減小流量還有利于降低離心泵發(fā)生汽蝕的可能性。當流量減小越大時

，變速調(diào)節(jié)的節(jié)能效率也越大

，即閥門調(diào)節(jié)損耗功率越大，但是

，泵變速過大時又會造成泵效率降低，超出泵比例定律范圍

，因此

，在實際應(yīng)用時應(yīng)該從多方面考慮，在二者之間綜合出佳的流量調(diào)節(jié)方法。

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