离心泵的工作点与调节
9页1、离心泵的工作点与调节(一)管路特性曲线与泵的工作点当离心泵安装在特定的管路系统中工作时,实际的工作压头和流量不仅与离心泵本身的性能有关,还与管路的特性有关,即在输送液体的过程中,泵和管路是互相制约的。所以,在讨论泵的工作情况前,应先了解与之相联系的管路状况。在图217所示的输送系统中,若贮槽与受液槽的液面均保持恒定,液体流过管路系统时所需的压头(即要求泵提供的压头),可由图中所示的截面11,与2-2,间列柏努利方程式求得,即 He = (2-28) 在特定的管路系统中,于一定的条件下进行操作时,上式的均为定值,即若贮槽与受液槽的截面都很大,该处流速与管路的相比可以忽略不计,则。式2-28可简化为He=K+Hf (2-29)若输送管路的直径均一,则管路系统的压头损失可表示为(2-30)式中 Qe管路系统的输送量,m3h;A管路截面积,m2。对特定的管路,上式等号右边各量中除了和Qe外均为定值,且也是Qe的函数,则 可得 (2-31)将式2-31代人式2-29中可得 (2-32)式2-32或式2-29即为管路特性方程。若流体在该管路中流动已进入阻力平方区,又可视为常量,于是可令则式2-30
2、可简化为He= B 所以,式2-29变换为 He=K+B(2-33)由式2-33可看出,在特定的管路中输送液体时,管路所需的压头He随液体流量Qe的平方而变。若将此关系标在相应的坐标图上,即得如图218所示的HeQe曲线。这条曲线称为管路特性曲线,表示在特定管路系统中,于固定操作条件下,流体流经该管路时所需的压头与流量的关系。此线的形状由管路布局与操作条件来确定,而与泵的性能无关。若将离心泵的特性曲线H-Qe与其所在管路的特性曲线HeQe绘于同一坐标图上,如图218所示。两线交点M称为泵在该管路上的工作点。该点所对应的流量和压头既能满足管路系统的要求,又为离心泵所能提供,即Q=Qe,H=He。换言之,对所选定的离心泵,以一定转速在此特定管路系统运转时,只能在这一点工作。图2-17 管路输送系统示意图图2-18 管路特性曲线与泵的工作点(二)离心泵的流量调节离心泵在指定的管路上工作时,由于生产任务发生变化,出现泵的工作流量与生产要求不相适应;或己选好的离心泵在特定的管路中运转时,所提供的流量不一定符合输送任务的要求。对于这两种情况,都需要对泵进行流量调节,实质上是改变泵的工作点。由于泵的
3、工作点为泵的特性和管路特性所决定,因此改变两种特性曲线之一均可达到调节流量的目的。1.改变阀门的开度改变离心泵出口管路上调节阀门的开度,即可改变管路特性曲线。例如,当阀门关小时,管路的局部阻力加大,管路特性曲线变陡,如图219中曲线1所示。工作点由M点移至M1点,流量由QM降至OMlo当阀门开大时,管路局部阻力减小,管路特性曲线变得平坦,如图中曲线2所示,工作点移至M2,流量加大到QM2。采用阀门来调节流量快速简便,且流量可以连续变化,适合化工连续生产的特点,因此应用十分广泛。其缺点是,当阀门关小时,因流动阻力加大需要额外多消耗一部分能量,且在调节幅度较大时离心泵往往在低效区工作,因此经济性差。图2-20 改变泵的转速时流量变化示意2.改变泵的转速 .改变泵的转速,实质上是改变泵的特性曲线。如图220所示,泵原来的转速为n,工作点为M,若将泵的转速提高到n1,泵的特性曲线HQ向上移,工作点由M变至M1,流量由QM加大到QM1;若将泵的转速降至n2,HQ曲线便向下移,工作点移至M2,流量减少至QM2。这种调节方法能保持管路特性曲线不变。由式216可知,流量随转速下降而减小,动力消耗也相应
4、降低,因此从能量消耗来看是比较合理的。但是,改变泵的转速需要变速装置或价格昂贵的变速原动机,且难以做到流量连续调节,因此至今化工生产中较少采用。此外,减小叶轮直径也可以改变泵的特性曲线,从而使泵的流量变小,但一般可调节范围不大,且直径减小不当还会降低泵的效率,故生产上很少采用。(三)离心泵的并联和串联操作在实际生产中,当单台离心泵不能满足输送任务要求时,可采用离心泵的并联或串联操作。设将两台型号相同的离心泵并联操作,各自的吸人管路相同,则两泵的流量和压头必各自相同,且具有相同的管路特性曲线。在同一压头下,两台并联泵的流量等于单台泵的两倍。于是,依据单台泵特性曲线工上的一系列坐标点,保持其纵坐标(H)不变、使横坐标(Q)加倍,由此得到的一系列对应的坐标点即可绘得两台泵并联操作的合成特性曲线,如图2-21所示。并联泵的操作流量和压头可由合成特性曲线与管路特性曲线的交点来决定。由图可见,由于流量增大使管路流动阻力增加,因此两台泵并联后的总流量必低于原单台泵流量的两倍。假若将两台型号相同的泵串联操作,则每台泵的压头和流量也是各自相同的,因此在同一流量下,两台串联泵的压头为单台泵的两倍。于是,依
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