离心泵的调节方式与能耗分析

《离心泵的调节方式与能耗分析》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、离心泵的调节方式与能耗分析离心泵是广泛应用于化工工业系统的一种通用流体机械。它具有性能适应范围广（包括流量、压头及对输送介质性质的适应性）、体积小、结构简单、操作容易、操作费用低等诸多优点。通常，所选离心泵的流量、压头可能会和管路中要求的不一致，或由于生产任务、工艺要求发生变化，此时都要求对泵进行流量调节，实质是改变离心泵的工作点。离心泵的工作点是由泵的特性曲线和管路系统特性曲线共同决定的，因此，改变任何一个的特性曲线都可以达到流量调节的目的。目前，离心泵的流量调节方式主要有调节阀控制、变速控制以及泵的并、串联调节等。由于

2、各种调节方式的原理不同，除有自己的优缺点外，造成的能量损耗也不一样，为了寻求最佳、能耗最小、最节能的流量调节方式，必须全面地了解离心泵的流量调节方式与能耗之间的关系。1泵流量调节的主要方式1.1改变管路特性曲线改变离心泵流量最简单的方法是调节泵出口阀门的开度来进行控制，其实质是改变管路特性曲线的位置来改变泵的工作点。在图1中泵运行的工作点为A1（Q1，H1），A1为管路系统的阻抗曲线He=H0+G1Qe2（图中曲线I）与泵转速n1下的Q-H曲线的交点。如果实际流量需要从Q1下调到Q2时，关小出口阀门，改变了管路系统的G值，

3、此时管路系统阻抗曲线变为He=H0+G1Qe2（图中曲线II）与水泵转速n1（转速不变）下的特性曲线Q-H交与新的工作点A2（Q2，H2），达到流量调节的目的。从图中可以看出，以关小阀门来调节流量，实质上是人为的增大管路阻力来适应离心泵的要求，以减少流量。其优点是迅速、方便、流量连续，并可以在某一最大流量与零之间随意调节。此方法因适合化工生产的特点而被广泛采用。其缺点是关小阀门时，不仅增大了管路系统的阻力，而且使离心泵的效率下降，经济上不太合理。1.2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

4、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。从图1中可看出，当改变泵转速调节流量从Q1下降到Q2时，泵的转速（或电机转速）从n1下降到n2，此时转速n2下泵的特性曲线Q-H与管路特性曲线He=H0+G1Qe2(管路特性曲线不变化）交于点A3（Q2，H3），点A3即为通过调速后新的工作点。此调节方

5、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。缺点是改变泵的转速需要有通过变频技术来改变原动机（通常是电动机）的转速，原理复杂，投资较大，且流量调节范围小。1.3泵的串、并联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

6、效率相同。离心泵串、并联时的Q-H曲线见图2。生产中采取何种组合方式才能够取得最佳经济效益，应视管路要求的压头和特性曲线形状而定。2不同调节方式下水泵的能耗分析在对不同调节方式进行能耗比较时，本文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。离心泵的并、串联操作目的在于提高压头或流量，其能耗可以结合图2进行分析，方法基本相同。由于该调节方式在化工领域中运用并不多，故本文不再赘述。2.1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=υQH/η式中N-轴功率，W；H-泵的有效压头，m；Q-泵

7、的实际流量，m3/s；υ-流体重度，N/m3；η-泵的效率。当用阀门调节流量从Q1到Q2时，在工作点A2消耗的轴功率为：NA2=υQ2H2/η利用离心泵与扬程的关系图（图1），上式经变换可得：NA2=υQ2H3+υQ2（H2-H3）+υQ2H2（1/η-1）(1)式中υQ2H3—实际有用功率，W；υQ2（H2-H3）—阀门上损耗的功率，W；υQ2H2（1/η-1）—离心泵损失的功率，W；2.2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

8、效率的变化不大。用电动机变速调节流量到流量Q2时，在工作点A3泵消耗的轴功率为：NA3=υQ2H3/η同样，经变换可得：NA3=υQ2H3+υQ2H3（1/η-1）（2）式中υQ2H3—实际有用功率，W；υQ2H3（1/η-1）—离心泵损失的功率，W；2.3能耗对比分析从式（1）、（2）可以看出，当流量