離心泵在水利、化工等行業應用十分廣泛,對其工況點的選擇和能耗的分析也日益受到重視。所謂工況點,是指水泵裝置在某瞬時的實際出水量、揚程、軸功率、效率以及吸上真空高度等,它表示了水泵的工作能力。通常,離心泵的流量、壓頭可能會與管路系統不一緻,或由於生產任務、工藝要求發生變化,需要對泵的流量進行調節,其實質是改變離心泵的工況點。除了工程設計階段離心泵選型的正確與否以外,離心泵實際使用中工況點的選擇也將直接影響到用戶的能耗和成本費用。因此,如何合理地改變離心泵的工況點就顯得尤為重要。
離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升液體的動能和勢能,是一個能量傳遞和轉化的過程。根據這一特點可知,離心泵的工況點是建立在水泵和管道系統能量供求關系的平衡上的,隻要兩者之一的情況發生變化,其工況點就會轉移。工況點的改變由兩方面引起:一.管道系統特性曲線改變,如閥門節流;二.水泵本身的特性曲線改變,如變頻調速、切削葉輪、水泵串聯或並聯。
下面就這幾種方式進行分析和比較:
01
閥門節流
改變離心泵流量***簡單的方法就是調節泵出口閥門的開度,而水泵轉速保持不變(一般為額定轉速),其實質是改變管路特性曲線的位置來改變泵的工況點。關小閥門時,管道局部阻力增加,水泵工況點向左移,相應流量減少。閥門全關時,相當於阻力無限大,流量為零,此時管路特性曲線與縱坐標重合。當關小閥門來控製流量時,水泵本身的供水能力不變,揚程特性不變,管阻特性將隨閥門開度的改變而改變。這種方法操作簡便、流量連續,可以在某一***流量與零之間隨意調節,且無需額外投資,適用場合很廣。但節流調節是以消耗離心泵的多餘能量, 來維持一定的供給量,離心泵的效率也將隨之下降,經濟上不太合理。
02
變頻調速
工況點偏離***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***開度),管路系統特性不變,而供水能力和揚程特性隨之改變。
在所需流量小於額定流量的情況下,變頻調速時的揚程比閥門節流小,所以變頻調速所需的供水功率也比閥門節流小。很顯然,與閥門節流相比,變頻調速的節能效果很突出,離心泵的工作效率更高。另外,采用變頻調速後,不僅有利於降低離心泵發生汽蝕的可能性,而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,使動態轉矩大為減小,從而在很大程度上消除了極具破壞性的水錘效應,大大延長了水泵和管道系統的壽命。
事實上,變頻調速也有局限性,除了投資較大、維護成本較高外,當水泵變速過大時會造成效率下降,超出泵比例定律範圍,不可能無限製調速。
03
切削葉輪
當轉速一定時,泵的壓頭、流量均和葉輪直徑有關。對同一型號的泵,可采用切削法改變泵的特性曲線。
切削定律是建立在大量感性試驗資料基礎上的,它認為如果葉輪的切削量控製在一定限度內(此切削限量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性能的一種簡便易行的辦法,即所謂變徑調節,它在一定程度上解決了水泵類型、規格的有限性與供水對象要求的多樣性之間的矛盾,擴大了水泵的使用範圍。當然,切削葉輪屬不可逆過程,用戶必須經過***計算並衡量經濟合理性後方可實施。
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