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浙江中耐泵業(yè)有限公司

水泵的調(diào)節(jié)

時(shí)間:2015-1-22閱讀:282
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   既然離心泵裝置的工況點(diǎn)是建立于水泵和管道系統(tǒng)能量供求關(guān)系的平衡上,那么,只要兩者之一情況發(fā)生改變時(shí),其工況點(diǎn)就會發(fā)生轉(zhuǎn)移。這種暫時(shí)的平衡點(diǎn)就會被另一種新的平衡點(diǎn)所代替。這樣的情況,在城市供水中是隨時(shí)都在發(fā)生著的。例如,有對置水塔的城市管網(wǎng),在晚上,城市中用水量減少,水輸入水塔,水塔的水箱中水位不斷升高(見圖6-8),水泵的工況點(diǎn)將沿Q-H曲線向流量減小側(cè)移動(向左移動,有A點(diǎn)移至C點(diǎn))供水量減少。相反的,在白天,城市中用水量增大,管網(wǎng)內(nèi)靜壓下降,水壓出水,水箱中水位下降,水泵裝置的工況點(diǎn)就將自動向流量增大側(cè)移動(向右移動)。因此,泵站在整個(gè)工作中,只要城市管網(wǎng)中用水量是變化的,管網(wǎng)壓力就會有變化,致使水泵裝置的工況點(diǎn)也作相應(yīng)的變動,并按上述能量供求的關(guān)系,自動地建立新的平衡。所以,水泵裝置的工況點(diǎn),實(shí)際上是在一個(gè)相當(dāng)幅度的區(qū)間內(nèi)游動著的。離心泵具有這種自動調(diào)節(jié)工況點(diǎn)的性能,也大大地增加了它在給水排水過程中的使用價(jià)值。當(dāng)管網(wǎng)中壓力的變化幅度太大時(shí),水泵站的工況點(diǎn)將會移出其“段"以外,在低效率點(diǎn)處工作。針對這種情況,在泵站的運(yùn)行管理中,長需要人為地對水泵裝置的工況點(diǎn)進(jìn)行必要的改變和控制,我們把這種改變和控制稱為“調(diào)節(jié)"。這種調(diào)節(jié)可以是自動的并且可以優(yōu)化,達(dá)到*的節(jié)能效果。在工業(yè)設(shè)備冷卻水總管上的壓力,也就是圖中的靜揚(yáng)程,這個(gè)靜揚(yáng)程有可能因工藝流程工況的變化而變化。

   1、節(jié)流調(diào)節(jié)
   節(jié)流調(diào)節(jié)是zui簡單的一種調(diào)節(jié)方式,它是通過改變管路系統(tǒng)調(diào)節(jié)閥的開度,使管路曲線形狀發(fā)生變化來實(shí)現(xiàn)工作位置點(diǎn)的改變。節(jié)流調(diào)節(jié)分為出口端節(jié)流調(diào)節(jié)和人口端節(jié)流調(diào)節(jié)兩種方法,對泵來說主要是采用出口端節(jié)流調(diào)節(jié)。
   出口端節(jié)流調(diào)節(jié)就是將調(diào)節(jié)閥安裝在泵的出口端管路上,改變調(diào)節(jié)閥的開度即可進(jìn)行工況調(diào)節(jié)。圖6-9為采用閘閥節(jié)流時(shí),水泵裝置工況點(diǎn)的改變圖。圖中工況點(diǎn)A表示閘閥全開時(shí),該裝置的極限工況點(diǎn)。關(guān)小閘閥,管道局部阻力增加,K值加大,管道系統(tǒng)特征性曲線變陡,水泵裝置的工況點(diǎn)就向左移至B點(diǎn),出水量減少。閘閥全關(guān)時(shí),局部阻力系數(shù)相當(dāng)于無窮大,水流切斷,此時(shí),管道系統(tǒng)特性與縱坐標(biāo)重合。也就是說,利用閘閥的開啟度可使水泵裝置的工況點(diǎn),由零到極限工況點(diǎn)QA之間變化。從經(jīng)濟(jì)上來看,節(jié)流調(diào)節(jié)很明顯是用消耗水泵的多余能量△H的辦法(見圖6-9)來維持一定的供水量,其消耗的功率(kW)。

   從式可見,隨著節(jié)流損失△H的增加,功率損失△P也相應(yīng)增加,泵的運(yùn)行效率η下降。
   管路阻力曲線中靜揚(yáng)程Hs的大小對節(jié)流調(diào)節(jié)時(shí)的運(yùn)行效率η有很大影響。對于靜揚(yáng)程較小的管路阻力曲線,隨著調(diào)節(jié)量的增加,節(jié)流損失△H迅速增大,泵的運(yùn)行效率η迅速下降。而對于靜揚(yáng)程較大的管路阻力曲線,隨著調(diào)節(jié)量的增加,節(jié)流損失△H增大較緩慢,泵的運(yùn)行效率η下降也較緩慢。
   水泵性能曲線的現(xiàn)狀(即比轉(zhuǎn)速值)與運(yùn)行效率η下降速度密切相關(guān)。低比轉(zhuǎn)速泵性能曲線較平緩,在節(jié)流調(diào)節(jié)過程中,節(jié)流損失△H增大較緩慢,泵的運(yùn)行效率η下降也較緩慢,軸功率值緩慢減??;而對于高比轉(zhuǎn)速泵,其性能曲線較陡,在節(jié)流調(diào)節(jié)過程中,節(jié)流損失△H迅速增大,泵的運(yùn)行效率η下降也較快,軸功率值反而不斷增大。故高比轉(zhuǎn)速泵采用節(jié)流調(diào)節(jié)時(shí),不但經(jīng)濟(jì)效果不好,電動機(jī)還有過載的危險(xiǎn)。
   2、旁通調(diào)節(jié)
   如圖6-10所示,旁通調(diào)節(jié)是在泵的出口管路上安裝一個(gè)帶調(diào)節(jié)閥門得回流管路2,當(dāng)需要調(diào)節(jié)輸出流量時(shí),通過改變回流管路2上閥門的開度,從輸出流體中移出一部分返回到泵入口,從而在泵運(yùn)行流量不變的情況下,改變輸出流量,達(dá)到調(diào)節(jié)流量的目的。
   此調(diào)節(jié)方法的經(jīng)濟(jì)性比節(jié)流調(diào)節(jié)還差,而且回流的流體會干擾泵入口的流體流動,影響泵的效率。旁通調(diào)節(jié)雖然不經(jīng)濟(jì),但在某些場合下仍然可以采用,如鍋爐給水泵為了防止在小流量區(qū)可能發(fā)生氣蝕而設(shè)置再循環(huán)管路,進(jìn)行旁通調(diào)節(jié)。

   3、動葉調(diào)節(jié)
   動葉可調(diào)軸流泵的工況調(diào)節(jié)是在泵轉(zhuǎn)速不變的情況下,通過改變動葉片安裝角來改變泵的性能曲線形狀,使工作點(diǎn)位置改變,從而實(shí)現(xiàn)工況調(diào)節(jié)的。

   動葉調(diào)節(jié)的基本原理如下:軸流泵動葉片安裝角βb是流體平均相對速度方向角β∞與流體沖角?之和,即βb=β∞+?
   由圖6-11速度三角形得
   改變動葉片安裝角βb,沖角?和流體平均相對速度,方向角β∞也會隨之發(fā)生變化。β∞的改變會造成△νn和νm的變化,從而使泵的揚(yáng)程、流量發(fā)生變化,以達(dá)到工況調(diào)節(jié)的目的。
   圖6-12為動葉可調(diào)軸流泵的性能曲線,它反映了動葉安裝角βb改變時(shí),泵流量、揚(yáng)程、功率和效率的變化情況。

   節(jié)流調(diào)節(jié)具有調(diào)節(jié)簡單、可靠、方便,且調(diào)節(jié)裝置的初投資很少等優(yōu)點(diǎn),故以前各種離心泵多采用這種調(diào)節(jié)方式。但由于其能量損失很大,目前已逐漸被調(diào)節(jié)水泵轉(zhuǎn)速的方式所取代。這是本章的中心內(nèi)容,后面將會詳細(xì)討論。
   綜上所述,定速運(yùn)行情況下離心泵裝置工況點(diǎn)的改變,主要是管道系統(tǒng)特性曲線發(fā)生改變引起的(諸如水位變化、管網(wǎng)中用水量變化、管道堵塞或破裂以及泵站中閘閥節(jié)流等等)。

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