离心泵的变速调节

徐宛星

(郑州大学国际学院　河南郑州　450000)



离心泵的变速调节

徐宛星

(郑州大学国际学院河南郑州450000)

介绍了离心泵变速调节中等流量调节和等扬程调节的原理。通过工程实例，证明变速调节节能效果好，有利于提高企业经济效益。

离心泵变速调节流量

离心泵的形式多样，凭借其体积小、性能广泛、操作容易、成本费用低等优点而得到了广泛应用。离心泵的过流部件包括吸入室、叶轮以及压出室，这3个部分主导了离心泵液体流量的工作。通常情况下，由于生产任务或工艺要求的变化或离心泵的扬程与管路的阻力降不匹配等，均会造成泵运行不稳定、无法运行或无法满足工艺要求，此时须对离心泵的性能进行调节，即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，改变任一条特性曲线都可达到流量调节的目的。

离心泵常用的流量调节方式包括出口节流调节和变速调节。出口节流调节通过改变泵出口管道阻力降，即管网的特性曲线，来达到调节的目的，方法比较简单，但由于阀门的节流作用，浪费了较多能源。变速调节方式是通过改变离心泵本身的性能曲线来达到调节目的，在调节过程中，泵始终处于高效率区，且泵转速降低时泵的轴功率减小，因此可获得节能效果，是比较经济可靠的调节方式。

1　变速调节的原理及特性[1]

离心泵的流量和扬程与泵的转速存在如下关系：

Q/Q′=n/n′

(1)

H/H′=(n/n′)2

(2)

式中：Q——流量；

n——转速；

H——扬程。

从(1)式和(2)式可以看出，当转速改变时，离心泵的流量与转速成一次方的关系，离心泵扬程与转速成二次方的关系，这2个关系式就是离心泵变速调节的基本原理。

保持泵的流量不变，降低扬程，即所谓的等流量调节，其调节原理如图1所示。保持泵的扬程不变，改变流量，即所谓的等扬程调节，其调节原理如图2所示。

图1　等流量调节原理

图2　等扬程调节原理

采用等流量或等扬程调节时，原工作条件下的工况点M1将转移至M2，泵的转速由n1变化为n2，n2可由工况点M2来确定。

2　工程实例

某工程的脱碳泵运行条件：正常工况下的流量和扬程分别为71 m3/h和760 m，开车试运行时的流量和扬程分别为55 m3/h和415.0 m。

由于该工程的开车试运行持续时间较长(1～2年)，同时为了满足正常操作条件下负荷的波动，提出采用变频器调节脱碳泵流量的方案。根据变频调速的原理，流量与扬程的关系为(Q/Q′)2=H/H′，而该泵在试运行和正常工况下之间的流量和扬程并不满足此关系，是否可以采用变频调速方案，讨论如下。

在转速改变时，泵的性能曲线基本为上下平行移动，因此，变频调速方案一定能够达到试运行工况点。试运行和正常工况下之间的参数不满足变频调速时流量与扬程的关系式，其原因为泵是与管网联合工作的，泵的工作点由泵的性能曲线和管网阻力曲线的交点来确定，工况变化时，管网阻力曲线也发生了如图3所示的变化。

图3　不同工况下管网阻力曲线

在试运行期间，装置的生产能力未达到设计工况，此时泵进出口容器的压差Hr′小于正常运行时的压差Hr，故管网阻力曲线从1变为2。经计算，阻力曲线2必定经过试运行期间的工况点M2。通过M2作曲线平行于原泵性能曲线，即可得到泵经变频调速后试运行期间的性能曲线。

试运行期间泵转速可按如下方法大致确定：从原泵的性能曲线上查出在工况点M2流量下的扬程H1和在该转速下的关闭扬程Hs1，根据泵的性能曲线为平行移动，故Hs2=Hs1-(H1-415.0)，同时在泵的关闭扬程点满足式(2)，则Hs2/Hs1=(n2/n1)2，从而得到满足工况点M2的转速。

该工程中泵的实际参数：正常工况下，泵的转速为2 950 r/min，从性能曲线上可查得其关闭扬程为828.5 m；在转速2 950 r/min、流量55 m3/h时，泵的扬程为786.0 m，根据上述分析可计算出试运行期间泵的转速为2 192 r/min。制造商给出的试运行工况点泵的转速为2 190 r/min，因此，此估算方法的精度可以满足要求。

3　结语

通过离心泵的流量与扬程的关系图，可以直观反映出不同调节方式下的能耗关系。通过变速调节减小泵的流量，不仅节能效果好，而且还

有利于降低离心泵发生汽蚀的可能性。离心泵流量减少越多，变速调节的节能效率也越大，但泵变速过大时又会造成泵功率降低，在实际应用时应从多方面考虑，在两者之间寻求最佳的流量调节方法。

Variable Speed Regulation of Centrifugal Pump

XU Wanxing

(International College of Zhengzhou UniversityHenan Zhengzhou450000)

An introduction is made of the principle of equal mass flow regulation and equal head regulation of variable speed regulation of centrifugal pump. Through engineering example, it is proved that variable speed regulation has good energy-saving effect, and is beneficial for enterprise to improving economic efficiency.

centrifugal pumpvariable speed regulationrate of flow

TH311

A

1006- 7779(2016)04- 0080- 02

[1]刘厚林，谈明高.离心泵现代设计方法[M].北京：机械工业出版社，2013.

2016- 06- 21)