離心泵調（diào）節方式與能耗分析

離心泵是廣泛（fàn）應用於（yú）化工工業係統的一種通用流體機械。它具（jù）有性能適應（yīng）範（fàn）圍廣（包括流量、壓頭及（jí）對輸送介質性質的適應性）、體積小、結構簡（jiǎn）單、操作容易、操作（zuò）費用低等諸（zhū）多優點。通常，所選離心泵（bèng）的（de）流量（liàng）、壓頭可能會和管路中要求的不一致，或由於生產任務、工（gōng）藝要求發生變化，此時都要求對泵進行流量調節，實質是改變（biàn）離心泵的工作點。離心泵的工作點是由泵的特性曲線（xiàn）和管（guǎn）路係統特性曲線共同決（jué）定的，因此，改變任何一個的特性曲（qǔ）線都可（kě）以達到流量調節的目的。目前，離心泵的流量調節方式主要有調節（jiē）閥控製、變速控製以及泵的並、串聯調節等。由（yóu）於各種調節方式的原理不（bú）同（tóng），除有自己的優缺點外，造成的能量（liàng）損耗也不一樣，為了尋（xún）求佳、能耗小、節能的流量調節方式，必須全麵地了（le）解離心泵的流量調節方式與能（néng）耗之間（jiān）的關係。

1、泵流（liú）量（liàng）調節的主要方式

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製，其（qí）實質是改變（biàn）管路特性（xìng）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

      根據比例定律和切割定律，改（gǎi）變泵的轉速、改變（biàn）泵結構（如切削葉輪外徑法等）兩種方法（fǎ）都能改變離心泵的特性曲線，從而達到調節流量（同（tóng）時改變（biàn）壓頭）的目的。但是對於已經工作的泵，改變（biàn）泵結構的方法不太方便，並且由於改變了（le）泵的結構，降低了泵的通用性，盡管它在某些時候調節流量經濟方（fāng）便[1]，在生產中也很少采用。這裏僅分析改變離心泵（bèng）的轉（zhuǎn）速調節流量的方法。從圖1中分析（xī），當改變泵轉速調節流（liú）量（liàng）從Q1下（xià）降到Q2時，泵的轉速（sù）（或電機轉速）從n1下降到n2，轉速為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（jiāo）於點A3(Q2，H3)，點A3為通過調速（sù）調節流量後新的工作點。此調節方法調節效果明顯、快捷、安全可靠，可以延長泵使用壽命，節約電能，另外降低轉速運行還能有效的降低離心（xīn）泵的汽蝕餘（yú）量NPSHr，使泵遠離汽蝕區，減小離心泵發生汽蝕的可能（néng）性[2]。缺點是（shì）改變泵的轉速需（xū）要有通過變（biàn）頻（pín）技術來改變原動機（通常是電（diàn）動機）的轉速，原理複雜（zá），投資較大，且流量調節範圍小。

1.3泵的串、並連調節方式

     當單台離（lí）心泵不能（néng）滿足輸送任務時，可（kě）以采用離心泵的並聯或串聯操作。用兩台相同型號的離心泵並聯，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（xīn）泵串聯時總的壓頭增大（dà），流量變化不大，串聯泵的總效率與單台泵效率相同。

2、不同調節方式下泵的能耗分（fèn）析

      在對不同調節方式下的能耗分析時，文章僅針對目前廣泛采用的閥門（mén）調節和泵變轉速調節兩種調節方式加以分析。由於離心泵的並、串聯操作目的（de）在於提高壓頭或流量，在化工領（lǐng）域運用（yòng）不多，其能耗可以結合圖2進（jìn）行分析，方法基本相同。

2.1閥門調節流量時的功耗

離心泵運行時，電動機輸入泵軸（zhóu）的功率（lǜ）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（de）效率。

當用閥門調節（jiē）流量從Q1到Q2，在工作點A2消耗的軸（zhóu）功率為：

NA2＝vQ2H2／η

vQ2H3——實際有用（yòng）功率（lǜ），W；

vQ2(H2－H3)——閥門上損耗得功率，W；

vQ2H2(1／η－1)——離（lí）心（xīn）泵損失的功率，W。

2.2變速調節流量時的功耗

      在進行變速分析（xī）時因要用到離心泵的比例定律，根據（jù）其應用條件（jiàn），以下（xià）分析均指離心泵的變速範圍在±20%內，且離心泵本身效（xiào）率的（de）變化不大[3]。用（yòng）電動機變速調節流量到（dào）流量Q2時（shí），在工作點A3泵消耗的軸功率為：

NA3＝vQ2H3／η

同樣（yàng）經變（biàn）換可得：

NA3＝vQ2H3＋vQ2H3(1／η－1)（2）

式（shì）中vQ2H3——實際有用（yòng）功率，W；

vQ2H3(1／η－1)——離心泵（bèng）損失的功率，W。

3、結論

       對於目前離心泵通用的出口閥門調節和泵變轉速調節兩種主（zhǔ）要流量調節方（fāng）式（shì），泵變轉速調（diào）節（jiē）節約的能耗比出口閥門調節大得多，這點可（kě）以從兩者的功耗分析和功耗對比分析看出。通過離心泵（bèng）的流量與揚程的關係圖，可以更為直觀的反（fǎn）映出兩種調節方（fāng）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（shēng）汽蝕的可能性。當流量減小（xiǎo）越大時，變速調節（jiē）的節能效率也越大，即閥門調節（jiē）損耗功率（lǜ）越大，但是，泵變速過大時又會（huì）造成泵效率降低，超出泵比例（lì）定律範圍（wéi），因此，在實際應用時應該從多方麵考慮，在二者之間綜合出佳的流量調節方法。

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