KL離心泵主要是利用電動(dòng)機(jī)高速旋轉(zhuǎn)的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為被提升液體的動(dòng)能和勢(shì)能,是一個(gè)能量傳遞和轉(zhuǎn)化的過(guò)程,現(xiàn)被廣泛應(yīng)用于水利,化工等行業(yè),對(duì)其工況點(diǎn)的選擇和能耗的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(shí)的實(shí)際出水量、揚(yáng)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。離心泵的工況點(diǎn)是建立在水泵和管道系統(tǒng)能量供求關(guān)系的平衡上的,只要兩者之一的情況發(fā)生變化,其工況點(diǎn)就會(huì)轉(zhuǎn)移。工況點(diǎn)的改變由兩方面引起:一是管道系統(tǒng)特性曲線改變,如閥門(mén)節(jié)流;二是水泵本身的特性曲線改變,如變頻調(diào)速、切削葉輪、水泵串聯(lián)或并聯(lián)。 1、變頻調(diào)速
工況點(diǎn)偏離區(qū)是KL離心泵需要調(diào)速的基本條件。當(dāng)水泵的轉(zhuǎn)速改變時(shí),閥門(mén)開(kāi)度保持不變(通常為zui大開(kāi)度),管路系統(tǒng)特性不變,而供水能力和揚(yáng)程特性隨之改變。如圖2所示,A為水泵平衡工況點(diǎn)(也稱(chēng)工作點(diǎn)),對(duì)應(yīng)效率ηa.欲減小流量,可將轉(zhuǎn)速降低,此時(shí)工況點(diǎn)為B,對(duì)應(yīng)效率ηb,水泵仍處于區(qū)內(nèi)。如果采用閥門(mén)節(jié)流的方法來(lái)調(diào)節(jié),則工況點(diǎn)為C,對(duì)應(yīng)效率為ηc,泵的效率下降。由此可見(jiàn),在所需流量小于額定流量的情況下,變頻調(diào)速時(shí)的揚(yáng)程比閥門(mén)節(jié)流小,所以變頻調(diào)速所需的供水功率也比閥門(mén)節(jié)流小,圖2中的陰影部分表示的就是變頻調(diào)速所節(jié)約的供水功率。很顯然,與閥門(mén)節(jié)流相比,變頻調(diào)速的節(jié)能效果很突出,離心泵的工作效率更高。另外,采用變頻調(diào)速后,不僅有利于降低離心泵發(fā)生汽蝕的可能性,而且還可以通過(guò)對(duì)升速/降速時(shí)間的預(yù)置來(lái)延長(zhǎng)開(kāi)機(jī)/停機(jī)過(guò)程,使動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)矩大為減小,從而在很大程度上消除了破壞性的水錘效應(yīng),大大延長(zhǎng)了水泵和管道系統(tǒng)的壽命。事實(shí)上,變頻調(diào)速也有局限性,除了投資較大、保護(hù)本錢(qián)較高外,當(dāng)水泵變速過(guò)大時(shí)會(huì)造成效率降落,超出泵比例定律范疇,不可能無(wú)限制調(diào)速。
2、水泵串聯(lián)和并聯(lián)
水泵串聯(lián)是指一臺(tái)泵的出口向另一臺(tái)泵的進(jìn)口輸送流體。以zui簡(jiǎn)略的兩臺(tái)雷同型號(hào)、雷同性能的離心泵串聯(lián)為例:如圖3所示,串聯(lián)性能曲線相當(dāng)于單泵性能曲線的揚(yáng)程在流量雷同的情況下迭加起來(lái),串聯(lián)工作點(diǎn)A的流量和揚(yáng)程都比單泵工作點(diǎn)B的大,但均達(dá)不到單泵時(shí)的2倍,這是由于泵串聯(lián)后一方面揚(yáng)程的增加大于管路阻力的增加,致使充裕的揚(yáng)程促使流量增加,另一方面流量的增加又使阻力增加,克制了總揚(yáng)程的升高。水泵串聯(lián)運(yùn)行時(shí),必需留心后一臺(tái)泵是否能夠蒙受升壓。啟動(dòng)前每臺(tái)泵的出口閥都要封閉,然后次序開(kāi)啟泵和閥門(mén)向外供水。
水泵并聯(lián)是指兩臺(tái)或兩臺(tái)以上的泵向同一壓力管路輸送流體,其目標(biāo)是在壓頭雷同時(shí)增加流量。仍然以zui簡(jiǎn)略的兩臺(tái)雷同型號(hào)、雷同性能的離心泵并聯(lián)為例:如圖4所示,并聯(lián)性能曲線相當(dāng)于單泵性能曲線的流量在揚(yáng)程相等的情況下迭加起來(lái),并聯(lián)工作點(diǎn)A的流量和揚(yáng)程均比單泵工作點(diǎn)B的大,但考慮管阻因素,同樣達(dá)不到單泵時(shí)的2倍。
假如純粹以增加流量為目標(biāo),那么畢竟采用并聯(lián)還是串聯(lián)應(yīng)當(dāng)取決于管路特征曲線的平坦程度,管路特征曲線越平坦,并聯(lián)后的流量就越接近于單泵運(yùn)行時(shí)的2倍,從而比串聯(lián)時(shí)的流量更大,更有利于運(yùn)作。
3、閥門(mén)節(jié)流
改變KL離心泵流量zui簡(jiǎn)單的方法就是調(diào)節(jié)泵出口閥門(mén)的開(kāi)度,而水泵轉(zhuǎn)速保持不變(一般為額定轉(zhuǎn)速),其實(shí)質(zhì)是改變管路特性曲線的位置來(lái)改變泵的工況點(diǎn)。如圖1所示,水泵特性曲線Q-H與管路特性曲線Q-∑h的交點(diǎn)A為閥門(mén)全開(kāi)時(shí)水泵的限工況點(diǎn)。關(guān)小閥門(mén)時(shí),管道局部阻力增加,水泵工況點(diǎn)向左移至B點(diǎn),相應(yīng)流量減少。閥門(mén)全關(guān)時(shí),相當(dāng)于阻力無(wú)限大,流量為零,此時(shí)管路特性曲線與縱坐標(biāo)重合。從圖1可看出,以關(guān)小閥門(mén)來(lái)控制流量時(shí),水泵本身的供水能力不變,揚(yáng)程特性不變,管阻特性將隨閥門(mén)開(kāi)度的改變而改變。這種方法操作簡(jiǎn)便、流量連續(xù),可以在某一zui大流量與零之間隨意調(diào)節(jié),且無(wú)需額外投資,適用場(chǎng)合很廣。但節(jié)流調(diào)節(jié)是以消耗離心泵的多余能量(圖中陰影部分)來(lái)維持一定的供給量,離心泵的效率也將隨之下降,經(jīng)濟(jì)上不太合理。