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離心泵使用時的調(diào)節(jié)方式與能源耗損分析
作者：金龍泵業(yè)  時間：2012-11-30

離心泵使用時的調(diào)節(jié)方式與能源耗損分析

       離心泵是廣泛應用于化工工業(yè)系統(tǒng)的一種通用流體機械
。它具有性能適應范圍廣（包括流量、壓頭及對輸送介質(zhì)性質(zhì)的適應性）
、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
、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
，為了尋求最佳、能耗最小
、最節(jié)能的流量調(diào)節(jié)方式，必須全面地了解離心泵的流量調(diào)節(jié)方式與能耗之間的關系
。
   1、泵流量調(diào)節(jié)的主要方式
    1.1改變管路特性曲線



    改變離心泵流量最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

    3
、結(jié)論

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

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