離心泵的調節方式和能耗分析

離心泵是廣泛應用于化工工業系統的一種通用流體機械。它具有性能適應范圍廣（包括流量、壓頭及對輸送介質性質的適應性）、體積小、結構簡單、操作容易、操作費用低等諸多優點。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，或由于生產任務、工藝要求發生變化，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特性曲線共同決定的，因此，改變_一個的特性曲線都可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閥控制、變速控制以及泵的并、串聯調節等。由于各種調節方式的原理不同，除有自己的優缺點外，造成的能量損耗也不一樣，為了尋求_、能耗_小、_節能的流量調節方式，_全面地了解離心泵的流量調節方式與能耗之間的關系。
 
一、泵流量調節的主要方式
 
1、改變離心泵特性曲線
 
根據比例定律和切割定律，改變泵的轉速、改變泵結構（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，從而達到調節流量（同時改變壓頭）的目的。但是對于已經工作的泵，改變泵結構的方法不太方便，并且由于改變了泵的結構，降低了泵的通用性，盡管它在某些時候調節流量經濟方便[1]，在生產中也很少采用。這里僅分析改變離心泵的轉速調節流量的方法。從圖1中分析，當改變泵轉速調節流量從Q1下降到Q2時，泵的轉速（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）交于點A3(Q2，H3)，點A3為通過調速調節流量后新的工作點。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泵的汽蝕余量NPSHr，使泵遠離汽蝕區，減小離心泵發生汽蝕的可能性[2]。缺點是改變泵的轉速需要有通過變頻技術來改變原動機（通常是電動機）的轉速，原理復雜，投資較大，且流量調節范圍小。
 
2、泵的串、并連調節方式
 
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或串聯操作。用兩臺相同型號的離心泵并聯，雖然壓頭變化不大，但加大了總的輸送流量，并聯泵的總效率與單臺泵的效率相同；離心泵串聯時總的壓頭增大，流量變化不大，串聯泵的總效率與單臺泵效率相同
 
二、離心泵的能耗分析
 
1、閥門調節流量時的功耗
 
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。
 
 當用閥門調節流量從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、變速調節流量時的功耗
 
在進行變速分析時因要用到離心泵的比例定律，根據其應用條件，以下分析均指離心泵的變速范圍在±20%內，且離心泵本身效率的變化不大[3]。用電動機變速調節流量到流量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。