
離心泵在水利、化工等(děng)行業(yè)應用(yòng)十分廣泛,對其工況點的(de)選擇(zé)和能(néng)耗的(de)分析也日益受到重視。
所謂工況點(diǎn),是指水泵裝置在某瞬時的實際出水量、揚程、軸功率(lǜ)、效率以及吸上真空(kōng)高度等,它表示了水泵的工作能力。通常,離心泵的流量、壓頭(tóu)可能會(huì)與管路係統不一致,或(huò)由於生產任務、工藝要求發生(shēng)變化(huà),需要對泵的流量進行(háng)調節,其實質是改變離心泵的(de)工(gōng)況點。除了工程設計階段離心(xīn)泵選型的正確與否以外,離心泵實際使用(yòng)中工況點的選擇也將直接影響到用戶的能耗和成本費用。因(yīn)此(cǐ),如何合理地(dì)改變離心泵的工況點就顯得尤為重要。
離(lí)心泵的工作原理是把電動機高速旋轉的機械能轉化為被提(tí)升液體(tǐ)的動能和勢(shì)能,是一個能量傳遞和轉化的過程(chéng)。根(gēn)據這一特點(diǎn)可知(zhī),離心泵的工況點是建立在水泵(bèng)和管道(dào)係統能量供求關係的(de)平衡上的,隻要兩者之一的情況發生變化,其工況(kuàng)點就會轉移(yí)。工況點的改變由(yóu)兩方麵引起:一.管道係統特性曲線改變,如閥門節流;二.水泵本身的特性(xìng)曲線改變,如變頻(pín)調速(sù)、切削葉輪(lún)、水泵串聯或並聯。
下(xià)麵就這幾種方式進行分析和比較:
1
閥門節流
改變離心泵流量最簡單的方(fāng)法就是調節泵出(chū)口閥門的開度,而水泵轉速保持不變(一般為額定轉速),其實質是改變管路(lù)特性曲線的位置來改(gǎi)變泵的工況點(diǎn)。關小(xiǎo)閥門時,管道局部阻力增加,水泵工況點向左移(yí),相應流(liú)量減(jiǎn)少。閥門全(quán)關時,相當於阻力無(wú)限大,流量為零,此時管(guǎn)路特性曲線與(yǔ)縱坐標(biāo)重合。當關小閥門來控(kòng)製流量時,水泵本身的供水能力不(bú)變,揚程特性不變,管阻(zǔ)特性將隨閥(fá)門開度的(de)改變而(ér)改變。這種(zhǒng)方(fāng)法操作簡便、流量連續,可以在某一最大流(liú)量與零之間(jiān)隨意調節,且無(wú)需額外投資,適用場合很(hěn)廣。但節流調節是以消耗離心泵的多餘能量, 來維持一定的供(gòng)給量,離心泵的效率也將隨之下降,經濟上(shàng)不太合理。
2
變(biàn)頻調(diào)速
工況點偏離高效區是水泵需要調速的基本條件。當水泵的轉速改變時,閥門開度保持不變(通常為最大開度),管路係統特性不變,而(ér)供水能力和揚程特性隨之改變。
在所需流量小(xiǎo)於額定流量的情況下,變頻調速時的揚程比閥門節流小,所以變頻(pín)調速所需的供(gòng)水功率也比閥門節流小。很顯然,與閥(fá)門節流相比,變頻調速的節能效果很突出,離心泵的(de)工作(zuò)效率(lǜ)更高。另外,采用變頻調速後,不僅有利於降低離心(xīn)泵發(fā)生汽(qì)蝕的可能性,而(ér)且還可以通過對升速/降速時間的預置來延長開機/停機過程,使動(dòng)態轉矩大為減小,從而在很大程度上消(xiāo)除了極具破壞(huài)性的水(shuǐ)錘效應,大大延長了水(shuǐ)泵和(hé)管(guǎn)道係統的壽命。
事實(shí)上,變(biàn)頻調速也(yě)有(yǒu)局限性,除(chú)了(le)投資較大、維護成本較高外,當水泵變速過大時會造成(chéng)效率下(xià)降(jiàng),超出泵比例定律範圍,不可能無限製調速(sù)。
3
切削葉輪
當轉速一定時,泵的(de)壓頭(tóu)、流量均和葉輪直徑有關。對(duì)同一型(xíng)號的泵,可采用切削(xuē)法改變泵的特性曲線。
切削定律(lǜ)是建立在大量感性試驗(yàn)資料基礎上的,它認為如(rú)果葉輪(lún)的切削量控製在(zài)一定限度內(此切削限量(liàng)與水泵的比轉數有關),則切削前後水泵相應的效率可視為不變。切削葉輪是改變水泵(bèng)性能的一種簡便易行的辦法,即所(suǒ)謂變徑調節,它在一定程度上解決了水泵類型、規格的(de)有限性與供水(shuǐ)對象要(yào)求的多樣性之間的矛盾,擴大了水泵的使用範圍。當然(rán),切削葉輪屬不可逆過程,用戶必須經過精(jīng)確計算並衡量經濟合理性後方可實施。
4
水(shuǐ)泵串聯和並聯
水泵串聯是指一台泵的出口(kǒu)向另(lìng)一台泵的入口(kǒu)輸送流體。以(yǐ)最簡單的(de)兩(liǎng)台相同型號、相同性能(néng)的(de)離心泵串聯為例:如圖3所示,串聯性(xìng)能曲線相當於單泵性能曲線的揚(yáng)程在流量相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(公眾號:泵(bèng)管家(jiā)),但均達不到單泵時的2倍,這是因為泵串聯後一方麵揚程(chéng)的增加大(dà)於管路阻力的增加,致使富(fù)餘的(de)揚程促使流量增加,另一方麵(miàn)流量的增加又使阻力增加,抑製了總揚程的升高。水泵串聯運行時(shí),必須注意(yì)後(hòu)一台(tái)泵是否能夠承受(shòu)升壓。啟動前每台泵的出口閥都要(yào)關閉,然(rán)後(hòu)順序開啟泵和閥門向外供(gòng)水。
水泵並聯是指兩(liǎng)台或(huò)兩台以上的泵向同一壓力管路輸送流體,其目的是在壓(yā)頭相(xiàng)同(tóng)時增加(jiā)流量(liàng)。仍然以最簡單的兩台相同型號(hào)、相同性能的離心泵並聯(lián)為例,並聯性能曲線相當於單泵性能曲線的(de)流量在揚程相(xiàng)等的情況(kuàng)下迭(dié)加起來,並聯工(gōng)作點A的流量和揚程均比單泵工作(zuò)點B的大,但考慮管阻因素,同樣達不到單泵時的2倍(bèi)。
如果純粹以增加流量為目(mù)的(de),那麽究竟(jìng)采用並聯還是串聯應當取決於(yú)管路特性曲線的平坦程度,管路特性曲線越平坦,並聯後的流量就越接近於單泵運行時的2倍,從而比串聯時的流量更大,更(gèng)有利於運(yùn)作(zuò)。
5
結(jié)論
閥門節流雖然(rán)會造成能(néng)量的損失和浪費,但在一(yī)些簡單場(chǎng)合仍不失為一種快速易(yì)行的流量調節方式;變頻調速因其節能效(xiào)果好、自動化程度高而越來越受到用戶的青睞(lài);切削葉(yè)輪一(yī)般多用於清(qīng)水泵,由於改(gǎi)變(biàn)了(le)泵的結構,通用性較差;水泵串聯和(hé)並聯隻適用於單台(tái)泵不能滿足輸送任務的情況(kuàng),而且串聯或並聯的台數過多反而不經濟(jì)。在實際應用時(shí)應從多方麵考慮,在各種流量調節(jiē)方法之中綜合出最佳方案,確保離心泵的高效運(yùn)行。
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