分析离心泵不同调节方式下的能耗

离心泵调节方式

1.改变管路特性曲线

    离心泵在机械制造时, 按充分满足额定性能进行设计，使用者在选用时考虑管路阻力、流量变化都留有余地, 结果采用了大容量设备, 运行中用关小调节阀来调节流量。

    使用最简单的方法就是利用泵出口阀门的开度来控制, 其实质是改变管路特性曲线的位置来改变泵的工作点。如图1所示, 设离心泵的实际压头为ha, 管路损失为h1, 离心泵在泵特性曲线h和管路特性曲线r的交点(qn, ha)处运转。现在, 为把流量调节q1, 关小出口阀，阀门损失为hv, 则管路曲线变陡, 变成r′, 工作点变为b(q1,hb)。可见采用阀门调节流量方法简单, 流量可以连续变化, 但能量损失较大。

2.改变离心泵特性曲线

    根据比例定律和切割定律，改变泵的转速、改变泵结构(如切削叶轮外径法等)两种方法都能改变离心泵的特性曲线，从而达到调节流量(同时改变压头)的目的。但是对于已经工作的泵，改变泵结构的方法不太方便，并且由于改变了泵的结构，降低了泵的通用性，尽管它在某些时候调节流量经济方便，在生产中也很少采用。这里仅分析改变离心泵的转速调节流量的方法。此调节方法调节效果明显、快捷、安全可靠，可以延长泵使用寿命，节约电能，另外降低转速运行还能有效的降低离心泵的汽蚀余量npshr，使泵远离汽蚀区，减小离心泵发生汽蚀的可能性。

3.离心泵的串、并连调节方式

    当单台离心泵不能满足输送任务时，可以采用离心泵的并联或串联操作。用两台相同型号的离心泵并联，虽然压头变化不大，但加大了总的输送流量，并联泵的总效率与单台泵的效率相同;离心泵串联时总的压头增大，流量变化不大，串联泵的总效率与单台泵效率相同。

不同调节方式下泵的能耗分析

    在对不同调节方式下的能耗分析时, 仅针对目前广泛采用的阀门调节和泵变转速调节两种调节方式加以分析。由于离心泵的并、串联操作目的在于提高压头或流量, 在化工领域运用不多, 其能耗可以结合图2进行分析, 方法基本相同。

1.阀门调节流量时的功耗

离心泵运行时，电动机输入泵轴的功率n为:

n＝vqh／η

式中: n—轴功率，w;

h—泵的有效压头，m;

q—泵的实际流量，m3/s;

v—流体比重，kg/m3;

η—泵的效率。

当用阀门调节流量从qn到q1，在工作点b消耗的轴功率为:

nb＝vq1h1／η

式中: vqnhv—实际有用功率，w;

vq1(h1-hv)—阀门上损耗得功率，w;

vq1h1(1/η-1)—离心泵损失的功率，w。

2.变速调节流量时的功耗

    在进行变速分析时因要用到离心泵的比例定律, 根据其应用条件, 以下分析均指离心泵的变速范围在±20%内, 且离心泵本身效率的变化不大[3]。用电动机变速调节流量到流量q1时, 在工作点c泵消耗的轴功率为:

nc＝vq1hc／η

同样经变换可得:

nc＝vq1hc＋vq1hc(1/η-1)

式中: vq1hc—实际有用功率，w;

vq1hc(1/η-1)—离心泵损失的功率，w。

用变频调速法同出口阀调节法比较，可节省功率为:

δn=vq1(hb-hc)

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