消防泵，離心泵的調(diào)節(jié)方式與能耗解析以及液下泵的工作原理

2021/03/19

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      消防泵，離心泵是一種廣泛應(yīng)用于化工工業(yè)系統(tǒng)的通用流體機(jī)械。它具有體積小、結(jié)構(gòu)簡單、操作容易、操作費(fèi)用低、性能適應(yīng)范圍廣（包括流量、壓頭及對輸送介質(zhì)性質(zhì)的適應(yīng)性）等諸多優(yōu)點(diǎn)。通常，所選離心泵的流量、壓頭可能會和管路中要求的不一致，或由于生產(chǎn)任務(wù)、工藝要求發(fā)生變化，此時(shí)都要求對泵進(jìn)行流量調(diào)節(jié)，實(shí)質(zhì)是改變離心泵的工作點(diǎn)。離心泵的工作點(diǎn)是由泵的特性曲線和管路系統(tǒng)特性曲線共同決定的，因此，改變?nèi)魏我粋€(gè)的特性曲線都可以達(dá)到流量調(diào)節(jié)的目的。

      離心其實(shí)是物體慣性的表現(xiàn)，比如雨傘上的水滴，當(dāng)雨傘緩慢轉(zhuǎn)動時(shí)，水滴會跟隨雨傘轉(zhuǎn)動，這是因?yàn)橛陚闩c水滴的摩擦力做為給水滴的向心力使然。但是如果雨傘轉(zhuǎn)動加快，這個(gè)摩擦力不足以使水滴在做圓周運(yùn)動，那么水滴將脫離雨傘向外緣運(yùn)動，就象用一根繩子拉著石塊做圓周運(yùn)動，如果速度太快，繩子將會斷開，石塊將會飛出.這個(gè)就是所謂的離心。

    目前，離心泵的流量調(diào)節(jié)方式主要有調(diào)節(jié)閥控制、變速控制以及泵的并、串聯(lián)調(diào)節(jié)等。由于各種調(diào)節(jié)方式的原理不同，除有自己的優(yōu)缺點(diǎn)外，造成的能量損耗也不一樣，為了尋求zui佳、能耗zui小、zui節(jié)能的流量調(diào)節(jié)方式，必須全面地了解離心泵的流量調(diào)節(jié)方式與能耗之間的關(guān)系。

    通過離心泵與管路系統(tǒng)的特性曲線圖分析了離心泵流量調(diào)節(jié)的幾種主要方式：出口閥門調(diào)節(jié)、泵變速調(diào)節(jié)和泵的串、并聯(lián)調(diào)節(jié)。用特性曲線圖分析了出口閥門調(diào)節(jié)和泵變速調(diào)節(jié)兩種方式的能耗損失，并進(jìn)行了對比，指出離心泵用變速調(diào)節(jié)流量比用出口閥門調(diào)節(jié)流量可以更好的節(jié)約能耗，且節(jié)能效率與流量變化大小有關(guān)。在實(shí)際應(yīng)用時(shí)應(yīng)該注意變速調(diào)節(jié)的范圍，才能更好的應(yīng)用離心泵變速調(diào)節(jié)。

    1、泵流量調(diào)節(jié)的主要方式

    1.1 改變管路特性曲線

    改變離心泵流量zui簡單的方法就是利用泵出口閥門的開度來控制，其實(shí)質(zhì)是改變管路特性曲線的位置來改變泵的工作點(diǎn)。

    1.2 改變離心泵特性曲線

    根據(jù)比例定律和切割定律，改變泵的轉(zhuǎn)速、改變泵結(jié)構(gòu)（如切削葉輪外徑法等）兩種方法都能改變離心泵的特性曲線，從而達(dá)到調(diào)節(jié)流量（同時(shí)改變壓頭）的目的。但是對于已經(jīng)工作的泵，改變泵結(jié)構(gòu)的方法不太方便，并且由于改變了泵的結(jié)構(gòu)，降低了泵的通用性，盡管它在某些時(shí)候調(diào)節(jié)流量經(jīng)濟(jì)方便[1]，在生產(chǎn)中也很少采用。這里僅分析改變離心泵的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)流量的方法。從圖1中分析，當(dāng)改變泵轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)流量從Q1下降到Q2時(shí)，泵的轉(zhuǎn)速（或電機(jī)轉(zhuǎn)速）從n1下降到n2，轉(zhuǎn)速為n2下泵的特性曲線Q-H與管路特性曲線He=H0+G1Qe2（管路特曲線不變化）交于點(diǎn)A3（Q2，H3），點(diǎn)A3為通過調(diào)速調(diào)節(jié)流量后新的工作點(diǎn)。此調(diào)節(jié)方法調(diào)節(jié)效果明顯、快捷、安全可靠，可以延長泵使用壽命，節(jié)約電能，另外降低轉(zhuǎn)速運(yùn)行還能有效的降低離心泵的汽蝕余量NPSHr，使泵遠(yuǎn)離汽蝕區(qū)，減小離心泵發(fā)生汽蝕的可能性 [2]。缺點(diǎn)是改變泵的轉(zhuǎn)速需要有通過變頻技術(shù)來改變原動機(jī)（通常是電動機(jī)）的轉(zhuǎn)速，原理復(fù)雜，投資較大，且流量調(diào)節(jié)范圍小。

    1.3 離心泵的串、并連調(diào)節(jié)方式

    當(dāng)單臺離心泵不能滿足輸送任務(wù)時(shí)，可以采用離心泵的并聯(lián)或串聯(lián)操作。用兩臺相同型號的離心泵并聯(lián)，雖然壓頭變化不大，但加大了總的輸送流量，并聯(lián)泵的總效率與單臺泵的效率相同；離心泵串聯(lián)時(shí)總的壓頭增大，流量變化不大，串聯(lián)泵的總效率與單臺泵效率相同。

    2、不同調(diào)節(jié)方式下泵的能耗分析

    在對不同調(diào)節(jié)方式下的能耗分析時(shí)，文章僅針對目前廣泛采用的閥門調(diào)節(jié)和泵變轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)兩種調(diào)節(jié)方式加以分析。由于離心泵的并、串聯(lián)操作目的在于提高壓頭或流量，在化工領(lǐng)域運(yùn)用不多，其能耗可以結(jié)合圖2進(jìn)行分析，方法基本相同。

 液下泵與介質(zhì)接觸的零部件,系用聚乙烯醇縮丁醛改性酚醛玻璃纖維,經(jīng)高溫模壓成型的酚醛玻璃鋼制件,聯(lián)接管、出液管采用半干法卷制工藝制成的酚醛玻璃鋼管,葉輪軸套的裝配均用酚醛膠泥和液下泵泵軸粘成一體,液下各部裝配均用酚醛膠泥粘結(jié),伸入液下全無金屬與介質(zhì)接觸,耐腐性能可靠,產(chǎn)品具有輕質(zhì)、高強(qiáng)、不變形、耐溫、耐腐蝕等優(yōu)良性能,在防腐方面可部分替代含鋁不銹鋼、鐵及鈦合金等貴重金屬。

    液下泵的立式電動機(jī)以螺栓固緊電機(jī)座上，并通過彈性聯(lián)軸器與泵直接傳動、泵體、中間接管、泵架、出液管、管法蘭，以螺栓聯(lián)接構(gòu)成一體，固定在底板上，泵的整體通過底板安裝在容器上。泵的軸向力與徑向力，（包括泵運(yùn)轉(zhuǎn)中所產(chǎn)生的水壓力，葉輪及轉(zhuǎn)子重量等），均由軸承盒內(nèi)所裝單向推力球軸承，單列向心球軸承；以及滑動導(dǎo)軸所承受為保證泵安全正常運(yùn)轉(zhuǎn)。軸承以黃油潤滑之，導(dǎo)軸承同所輸送的液體潤滑。因此，工作時(shí)液面必須高于葉輪中心線。伸入容器長度L的長短不同，則又分為中間導(dǎo)軸承結(jié)構(gòu)和無中間導(dǎo)軸承的結(jié)構(gòu).

    液下泵根據(jù)伸入容器長度的不同（一般為1至1.5m）而制成規(guī)格。工作部分淹沒于液體中，泵運(yùn)轉(zhuǎn)產(chǎn)生的軸向及徑向力分別由滾動軸承及滑動軸承支撐；因此運(yùn)行寧靜無噪音。軸封無液體飛濺現(xiàn)象。密封填料處有冷卻系統(tǒng),可根據(jù)用戶使用介質(zhì)的溫度，用冷卻水帶走熱量。