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行業動態

離心泵常用調節方式的分析

添加時間:2021-08-19 16:35:16   瀏覽次數:1440  

離心泵(beng)(beng)(beng)在(zai)水(shui)利、化工(gong)(gong)(gong)(gong)等行(xing)業應用(yong)十分(fen)廣泛(fan),對其工(gong)(gong)(gong)(gong)況(kuang)點(dian)(dian)的(de)(de)(de)選(xuan)(xuan)(xuan)擇(ze)和(he)能(neng)耗的(de)(de)(de)分(fen)析也日益(yi)受到重(zhong)(zhong)視。所謂工(gong)(gong)(gong)(gong)況(kuang)點(dian)(dian),是指水(shui)泵(beng)(beng)(beng)裝(zhuang)置在(zai)某瞬(shun)時(shi)的(de)(de)(de)實(shi)際出(chu)水(shui)量、揚程(cheng)、軸功(gong)率(lv)(lv)、效率(lv)(lv)以(yi)及(ji)吸上真空高(gao)度(du)等,它表(biao)示了水(shui)泵(beng)(beng)(beng)的(de)(de)(de)工(gong)(gong)(gong)(gong)作能(neng)力。通常離心泵(beng)(beng)(beng)的(de)(de)(de)流量、壓頭可(ke)能(neng)會與管路(lu)系統不一致,或由于(yu)生(sheng)(sheng)產任務、工(gong)(gong)(gong)(gong)藝(yi)要(yao)求發生(sheng)(sheng)變(bian)化,需要(yao)對泵(beng)(beng)(beng)的(de)(de)(de)流量進(jin)行(xing)調節(jie),其實(shi)質是改變(bian)離心泵(beng)(beng)(beng)的(de)(de)(de)工(gong)(gong)(gong)(gong)況(kuang)點(dian)(dian)。除了工(gong)(gong)(gong)(gong)程(cheng)設計階段離心泵(beng)(beng)(beng)選(xuan)(xuan)(xuan)型的(de)(de)(de)正確與否(fou)以(yi)外,離心泵(beng)(beng)(beng)實(shi)際使用(yong)中工(gong)(gong)(gong)(gong)況(kuang)點(dian)(dian)的(de)(de)(de)選(xuan)(xuan)(xuan)擇(ze)也將直接影響到用(yong)戶的(de)(de)(de)能(neng)耗和(he)成本(ben)費用(yong)。因此,如何(he)合理(li)地改變(bian)離心泵(beng)(beng)(beng)的(de)(de)(de)工(gong)(gong)(gong)(gong)況(kuang)點(dian)(dian)就顯得(de)尤為重(zhong)(zhong)要(yao)。

離心泵(beng)的(de)(de)工作原理是把(ba)電(dian)動機高速(su)旋轉(zhuan)的(de)(de)機械能(neng)轉(zhuan)化(hua)為被提升液(ye)體的(de)(de)動能(neng)和(he)勢能(neng),是一個能(neng)量傳遞和(he)轉(zhuan)化(hua)的(de)(de)過程(cheng)。根據(ju)這一特點可知,離心泵(beng)的(de)(de)工況(kuang)點是建(jian)立在水泵(beng)和(he)管(guan)道(dao)(dao)系(xi)統能(neng)量供求關系(xi)的(de)(de)平衡上的(de)(de),只要兩者之一的(de)(de)情(qing)況(kuang)發生變化(hua),其工況(kuang)點就(jiu)會轉(zhuan)移(yi)。工況(kuang)點的(de)(de)改變由兩方面引(yin)起:一.管(guan)道(dao)(dao)系(xi)統特性曲線(xian)改變,如閥門節流;二.水泵(beng)本身的(de)(de)特性曲線(xian)改變,如變頻(pin)調速(su)、切(qie)削(xue)葉輪(lun)、水泵(beng)串聯或(huo)并聯。

下面就(jiu)這幾種(zhong)方式進(jin)行分析和比較:

一、閥門節流

改變離心泵(beng)(beng)(beng)流(liu)量(liang)(liang)(liang)簡單的(de)(de)(de)(de)(de)(de)方(fang)法(fa)(fa)就是調節(jie)泵(beng)(beng)(beng)出口閥(fa)門的(de)(de)(de)(de)(de)(de)開度,而水泵(beng)(beng)(beng)轉(zhuan)速保持不變(一(yi)般(ban)為額(e)定(ding)轉(zhuan)速),其實(shi)質是改變管(guan)路(lu)(lu)特(te)性(xing)曲線(xian)(xian)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)位置來(lai)改變泵(beng)(beng)(beng)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)工況(kuang)點。如圖1所示,水泵(beng)(beng)(beng)特(te)性(xing)曲線(xian)(xian)Q-H與(yu)(yu)管(guan)路(lu)(lu)特(te)性(xing)曲線(xian)(xian)Q-∑h的(de)(de)(de)(de)(de)(de)交點A為閥(fa)門全(quan)開時(shi)(shi)水泵(beng)(beng)(beng)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)極限工況(kuang)點。關小閥(fa)門時(shi)(shi),管(guan)道局部阻(zu)力(li)增加,水泵(beng)(beng)(beng)工況(kuang)點向左移B點,相(xiang)應(ying)流(liu)量(liang)(liang)(liang)減少(shao)。閥(fa)門全(quan)關時(shi)(shi),相(xiang)當(dang)于(yu)阻(zu)力(li)無限大,流(liu)量(liang)(liang)(liang)為零(ling),此時(shi)(shi)管(guan)路(lu)(lu)特(te)性(xing)曲線(xian)(xian)與(yu)(yu)縱坐標重合(he)(he)。從(cong)圖1可看(kan)出,以關小閥(fa)門來(lai)控制流(liu)量(liang)(liang)(liang)時(shi)(shi),水泵(beng)(beng)(beng)本身的(de)(de)(de)(de)(de)(de)供水能力(li)不變,揚程特(te)性(xing)不變,管(guan)阻(zu)特(te)性(xing)將(jiang)(jiang)隨(sui)閥(fa)門開度的(de)(de)(de)(de)(de)(de)改變而改變。這種方(fang)法(fa)(fa)操作簡便、流(liu)量(liang)(liang)(liang)連(lian)續(xu),可以在某一(yi)大流(liu)量(liang)(liang)(liang)與(yu)(yu)零(ling)之間隨(sui)意(yi)調節(jie),且無需額(e)外投資,適用場(chang)合(he)(he)很(hen)廣(guang)。但節(jie)流(liu)調節(jie)是以消(xiao)耗離心泵(beng)(beng)(beng)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)多余能量(liang)(liang)(liang)來(lai)維持一(yi)定(ding)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)供給量(liang)(liang)(liang),離心泵(beng)(beng)(beng)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)效率也將(jiang)(jiang)隨(sui)之下(xia)降,經濟上不太(tai)合(he)(he)理。

二、變頻調速

工(gong)(gong)(gong)況(kuang)(kuang)(kuang)(kuang)點(dian)偏離(li)區(qu)是水(shui)(shui)泵需(xu)要調速(su)(su)的(de)(de)(de)基本條件。當水(shui)(shui)泵的(de)(de)(de)轉(zhuan)(zhuan)速(su)(su)改變(bian)(bian)(bian)時,閥(fa)(fa)門(men)開度保持不變(bian)(bian)(bian)(通常為大(da)開度),管(guan)路(lu)系統特性(xing)不變(bian)(bian)(bian),而(er)供水(shui)(shui)能(neng)力和揚(yang)(yang)程(cheng)(cheng)特性(xing)隨之改變(bian)(bian)(bian)。如圖(tu)2所(suo)示,A為水(shui)(shui)泵平衡工(gong)(gong)(gong)況(kuang)(kuang)(kuang)(kuang)點(dian)(也稱工(gong)(gong)(gong)作(zuo)點(dian)),對(dui)應(ying)效(xiao)(xiao)率(lv)ηa。欲減(jian)小(xiao)(xiao)(xiao)流量,可將轉(zhuan)(zhuan)速(su)(su)降(jiang)低,此時工(gong)(gong)(gong)況(kuang)(kuang)(kuang)(kuang)點(dian)為B,對(dui)應(ying)效(xiao)(xiao)率(lv)ηb,水(shui)(shui)泵仍(reng)處于(yu)區(qu)內。如果采(cai)用(yong)閥(fa)(fa)門(men)節流的(de)(de)(de)方法來調節,則工(gong)(gong)(gong)況(kuang)(kuang)(kuang)(kuang)點(dian)為C,對(dui)應(ying)效(xiao)(xiao)率(lv)為ηc,泵的(de)(de)(de)效(xiao)(xiao)率(lv)下(xia)降(jiang)。由此可見,在(zai)所(suo)需(xu)流量小(xiao)(xiao)(xiao)于(yu)額定流量的(de)(de)(de)情況(kuang)(kuang)(kuang)(kuang)下(xia),變(bian)(bian)(bian)頻調速(su)(su)時的(de)(de)(de)揚(yang)(yang)程(cheng)(cheng)比閥(fa)(fa)門(men)節流小(xiao)(xiao)(xiao),所(suo)以變(bian)(bian)(bian)頻調速(su)(su)所(suo)需(xu)的(de)(de)(de)供水(shui)(shui)功率(lv)也比閥(fa)(fa)門(men)節流小(xiao)(xiao)(xiao),圖(tu)2中(zhong)的(de)(de)(de)陰影部分表示的(de)(de)(de)就(jiu)是變(bian)(bian)(bian)頻調速(su)(su)所(suo)節約(yue)的(de)(de)(de)供水(shui)(shui)功率(lv)。很(hen)顯然,與(yu)閥(fa)(fa)門(men)節流相比,變(bian)(bian)(bian)頻調速(su)(su)的(de)(de)(de)節能(neng)效(xiao)(xiao)果很(hen)突出,離(li)心泵的(de)(de)(de)工(gong)(gong)(gong)作(zuo)效(xiao)(xiao)率(lv)更高。另外,采(cai)用(yong)變(bian)(bian)(bian)頻調速(su)(su)后,不僅有利(li)于(yu)降(jiang)低離(li)心泵發(fa)生汽(qi)蝕的(de)(de)(de)可能(neng)性(xing),而(er)且還可以通過(guo)對(dui)升速(su)(su)/降(jiang)速(su)(su)時間的(de)(de)(de)預置來延長開機(ji)/停機(ji)過(guo)程(cheng)(cheng),使(shi)動態轉(zhuan)(zhuan)矩大(da)為減(jian)小(xiao)(xiao)(xiao),從(cong)而(er)在(zai)很(hen)大(da)程(cheng)(cheng)度上(shang)消除了破(po)壞性(xing)的(de)(de)(de)水(shui)(shui)錘(chui)效(xiao)(xiao)應(ying),大(da)大(da)延長了水(shui)(shui)泵和管(guan)道(dao)系統的(de)(de)(de)壽命。

事實上,變頻調速(su)(su)也(ye)有(you)局限性,除(chu)了投資較(jiao)大、維護成(cheng)本較(jiao)高外(wai),當水泵變速(su)(su)過大時會造成(cheng)效率下降,超出(chu)泵比例定律范圍,不可能無限制調速(su)(su)。

三、切削葉輪

當轉速一定時,泵(beng)(beng)的(de)(de)壓(ya)頭、流量均(jun)和葉(xie)(xie)(xie)輪直徑(jing)(jing)有關(guan)。對同一型(xing)號的(de)(de)泵(beng)(beng),可采用切削(xue)法改變泵(beng)(beng)的(de)(de)特(te)性曲線。設離(li)心泵(beng)(beng)原葉(xie)(xie)(xie)輪直徑(jing)(jing)為(wei)(wei)(wei)D、流量為(wei)(wei)(wei)Q、揚(yang)程為(wei)(wei)(wei)H、功率(lv)為(wei)(wei)(wei)P,切削(xue)后(hou)的(de)(de)葉(xie)(xie)(xie)輪直徑(jing)(jing)為(wei)(wei)(wei)D′、流量為(wei)(wei)(wei)Q′、揚(yang)程為(wei)(wei)(wei)H′、功率(lv)為(wei)(wei)(wei)P′,則其相互關(guan)系(xi)為(wei)(wei)(wei):

上(shang)(shang)述(shu)三(san)式(shi)統稱為泵的(de)切(qie)(qie)(qie)削(xue)定(ding)律(lv)。切(qie)(qie)(qie)削(xue)定(ding)律(lv)是建立在大量感性(xing)(xing)(xing)試驗資料基礎上(shang)(shang)的(de),它(ta)認為如果葉輪(lun)的(de)切(qie)(qie)(qie)削(xue)量控(kong)制在一定(ding)限度內(nei)(此切(qie)(qie)(qie)削(xue)限量與水泵的(de)比轉數(shu)有關),則切(qie)(qie)(qie)削(xue)前后水泵相應的(de)效率(lv)可視為不變。切(qie)(qie)(qie)削(xue)葉輪(lun)是改變水泵性(xing)(xing)(xing)能的(de)一種(zhong)簡便(bian)易行的(de)辦(ban)法,即所謂變徑調節,它(ta)在一定(ding)程度上(shang)(shang)解決了水泵類型(xing)、規格的(de)有限性(xing)(xing)(xing)與供水對象要(yao)求的(de)多(duo)樣(yang)性(xing)(xing)(xing)之間的(de)矛(mao)盾,擴大了水泵的(de)使用范圍(wei)。當然(ran),切(qie)(qie)(qie)削(xue)葉輪(lun)屬不可逆過程,用戶必須(xu)經過精確計算并衡(heng)量經濟合理性(xing)(xing)(xing)后方可實施。

四、水泵串聯和并聯

水(shui)(shui)泵(beng)串(chuan)聯(lian)(lian)是(shi)指一(yi)臺(tai)泵(beng)的(de)(de)(de)出(chu)口(kou)向(xiang)另(ling)一(yi)臺(tai)泵(beng)的(de)(de)(de)入(ru)口(kou)輸送(song)流(liu)(liu)體。以(yi)簡(jian)單(dan)的(de)(de)(de)兩臺(tai)相(xiang)同型號、相(xiang)同性能的(de)(de)(de)離心泵(beng)串(chuan)聯(lian)(lian)為例:如圖3所示,串(chuan)聯(lian)(lian)性能曲(qu)線相(xiang)當(dang)于單(dan)泵(beng)性能曲(qu)線的(de)(de)(de)揚(yang)(yang)(yang)程(cheng)在流(liu)(liu)量相(xiang)同的(de)(de)(de)情況(kuang)下(xia)迭加起來,串(chuan)聯(lian)(lian)工作點A的(de)(de)(de)流(liu)(liu)量和揚(yang)(yang)(yang)程(cheng)都比單(dan)泵(beng)工作點B的(de)(de)(de)大(da),但均達(da)不到單(dan)泵(beng)時的(de)(de)(de)2倍(bei),這(zhe)是(shi)因(yin)為泵(beng)串(chuan)聯(lian)(lian)后(hou)一(yi)方面揚(yang)(yang)(yang)程(cheng)的(de)(de)(de)增加大(da)于管(guan)路阻(zu)力(li)(li)的(de)(de)(de)增加,致使富余的(de)(de)(de)揚(yang)(yang)(yang)程(cheng)促使流(liu)(liu)量增加,另(ling)一(yi)方面流(liu)(liu)量的(de)(de)(de)增加又使阻(zu)力(li)(li)增加,抑制了(le)總揚(yang)(yang)(yang)程(cheng)的(de)(de)(de)升高。水(shui)(shui)泵(beng)串(chuan)聯(lian)(lian)運行時,必須注意后(hou)一(yi)臺(tai)泵(beng)是(shi)否能夠承受升壓。啟動前每(mei)臺(tai)泵(beng)的(de)(de)(de)出(chu)口(kou)閥都要關(guan)閉,然后(hou)順序(xu)開啟泵(beng)和閥門向(xiang)外供水(shui)(shui)。

水泵(beng)并(bing)聯(lian)是指兩臺(tai)或兩臺(tai)以(yi)上的(de)泵(beng)向同(tong)一壓(ya)(ya)力管(guan)路(lu)輸(shu)送流體,其目的(de)是在(zai)壓(ya)(ya)頭相(xiang)同(tong)時(shi)增(zeng)加流量。仍然(ran)以(yi)簡單(dan)(dan)(dan)的(de)兩臺(tai)相(xiang)同(tong)型(xing)號、相(xiang)同(tong)性能的(de)離心泵(beng)并(bing)聯(lian)為例:如圖4所示,并(bing)聯(lian)性能曲(qu)線相(xiang)當于單(dan)(dan)(dan)泵(beng)性能曲(qu)線的(de)流量在(zai)揚程相(xiang)等的(de)情況(kuang)下迭加起(qi)來,并(bing)聯(lian)工作(zuo)(zuo)點A的(de)流量和揚程均比單(dan)(dan)(dan)泵(beng)工作(zuo)(zuo)點B的(de)大,但考慮管(guan)阻因(yin)素,同(tong)樣達不到單(dan)(dan)(dan)泵(beng)時(shi)的(de)2倍。

如果(guo)純粹以增加流量為目的,那么究(jiu)竟采用并(bing)聯(lian)(lian)還(huan)是串(chuan)聯(lian)(lian)應當取決于(yu)管(guan)路特性曲(qu)線的平坦(tan)程度,管(guan)路特性曲(qu)線越(yue)平坦(tan),并(bing)聯(lian)(lian)后的流量就(jiu)越(yue)接近(jin)于(yu)單泵(beng)運(yun)(yun)行(xing)時的2倍,從而(er)比串(chuan)聯(lian)(lian)時的流量更大,更有(you)利(li)于(yu)運(yun)(yun)作。

五、結論

閥門節(jie)(jie)流雖然會造成能(neng)量的損失和浪費,但在一些簡單場合仍(reng)不失為一種快速易(yi)行的流量調(diao)節(jie)(jie)方式;變(bian)頻調(diao)速因其節(jie)(jie)能(neng)效果好、自動化程度高而越來越受到用(yong)(yong)戶(hu)的青睞(lai);切削葉(xie)輪一般多(duo)用(yong)(yong)于(yu)清水泵(beng),由于(yu)改變(bian)了(le)泵(beng)的結構,通用(yong)(yong)性較差;水泵(beng)串(chuan)聯(lian)和并聯(lian)只適用(yong)(yong)于(yu)單臺泵(beng)不能(neng)滿(man)足輸送(song)任務的情(qing)況,而且串(chuan)聯(lian)或并聯(lian)的臺數過多(duo)反而不經濟。在實(shi)際應用(yong)(yong)時(shi)應從多(duo)方面考慮,在各種流量調(diao)節(jie)(jie)方法之中綜(zong)合出佳方案,確保離心(xin)泵(beng)的運行。

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