離心泵廣泛應(yīng)用于水利、化工等行業(yè)，對(duì)其工況點(diǎn)的選擇和能源消耗的分析也越來(lái)越受到重視。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。通常，離心泵的流量、壓頭可能會(huì)與管路系統(tǒng)不一致，或由于生產(chǎn)任務(wù)、工藝要求發(fā)生變化，需要對(duì)泵的流量進(jìn)行調(diào)節(jié)，其實(shí)質(zhì)是改變離心泵的工況點(diǎn)。除了工程設(shè)計(jì)階段離心泵的正確選擇外，離心泵在實(shí)際使用中的情況點(diǎn)的選擇也直接影響用戶的能源消耗和成本。因此，如何合理改變離心泵的情況尤為重要。

離心泵的工作原理是將馬達(dá)高速旋轉(zhuǎn)的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為提高液體的動(dòng)能和勢(shì)能，是能量傳遞和轉(zhuǎn)化的過(guò)程。根據(jù)這一特點(diǎn)，離心泵的工況點(diǎn)是基于泵和配管系統(tǒng)能源供求關(guān)系的平衡，只要兩者之一的狀況發(fā)生變化，其狀況點(diǎn)就會(huì)轉(zhuǎn)移。情況點(diǎn)的變化有兩個(gè)原因:1.管道系統(tǒng)特性曲線的變化，如閥門節(jié)流；2.泵本身特性曲線的變化，如變頻調(diào)速、切削葉輪、泵串聯(lián)或并聯(lián)。

以下分析和比較:

01閥節(jié)流

改變離心泵流量的最簡(jiǎn)單方法是調(diào)節(jié)泵出口閥的開(kāi)度，泵的轉(zhuǎn)速不變(一般為額定轉(zhuǎn)速)，實(shí)質(zhì)上是改變管道特性曲線的位置，改變泵的狀況點(diǎn)。關(guān)閉小閥門時(shí)，管道局部阻力增加，泵的狀況點(diǎn)向左移動(dòng)，相應(yīng)的流量減少。當(dāng)閥門完全關(guān)閉時(shí)，當(dāng)于阻力無(wú)限大，流量為零，此時(shí)管道特性曲線與縱坐標(biāo)重合。關(guān)閉小閥門控制流量時(shí)，泵本身的供水能力不變，揚(yáng)程特性不變，管阻特性隨閥門開(kāi)度的變化而變化。該方法操作簡(jiǎn)單，流量連續(xù)，可在某個(gè)最大流量和零之間自由調(diào)節(jié)，無(wú)需追加投資，適用場(chǎng)合廣泛。但是，節(jié)流調(diào)節(jié)是消耗離心泵的多馀能量，維持一定的供給量，離心泵的效率也下降，經(jīng)濟(jì)上不太合理。

02變頻調(diào)速

情況點(diǎn)偏離高效區(qū)域是泵需要調(diào)速的基本條件。泵的轉(zhuǎn)速發(fā)生變化時(shí)，閥門的開(kāi)度不變(通常是最大開(kāi)度)，配管系統(tǒng)的特性不變，供水能力和揚(yáng)程的特性發(fā)生變化。

當(dāng)所需流量小于額定流量時(shí)，變頻調(diào)速時(shí)的揚(yáng)程小于閥門節(jié)流，因此變頻調(diào)速所需的給水功率也小于閥門節(jié)流。顯然，與閥門節(jié)流相比，變頻調(diào)速的節(jié)能效果突出，離心泵的工作效率更高。另外，采用變頻調(diào)速后，不僅有助于減少離心泵發(fā)生汽蝕的可能性，還可以通過(guò)預(yù)設(shè)升速/降速時(shí)間來(lái)延長(zhǎng)接通電源/停止過(guò)程，大幅度減少動(dòng)態(tài)扭矩，大幅度消除破壞性錘子效果，大幅度延長(zhǎng)泵和配管系統(tǒng)的壽命。

實(shí)際上，變頻速度也有限，除了投資大、維護(hù)成本高外，泵變速過(guò)大時(shí)效率下降，超過(guò)泵比例的法則范圍外，不能無(wú)限制速度。

03切削葉輪

轉(zhuǎn)速一定時(shí)，泵的壓頭、流量與葉輪直徑有關(guān)。對(duì)于同一型號(hào)的泵，可采用切削法改變泵的特性曲線。

切削法則是基于大量的感性試驗(yàn)資料，葉輪的切削量控制在一定的限度內(nèi)(該切削限度與泵的比轉(zhuǎn)數(shù)有關(guān))切削前后泵的效率可視為不變。切削葉輪是改變泵性能的簡(jiǎn)單方法，即變徑調(diào)節(jié)，在一定程度上解決了泵類型、規(guī)格有限性和供水對(duì)象要求的多樣性矛盾，擴(kuò)大了泵的使用范圍。當(dāng)然，切削葉輪是不可逆的過(guò)程，用戶必須經(jīng)過(guò)正確的計(jì)算，測(cè)量經(jīng)濟(jì)合理性才能實(shí)施。

04泵串聯(lián)和并聯(lián)

泵串聯(lián)是指一臺(tái)泵的出口向另一臺(tái)泵的入口輸送流體。以最簡(jiǎn)單的兩臺(tái)相同型號(hào)、相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)程在流量相同的情況下重復(fù)，串聯(lián)作業(yè)點(diǎn)a的流量和揚(yáng)程比單泵作業(yè)點(diǎn)b大(公共編號(hào):泵管家)，但不到單泵時(shí)的2倍是因?yàn)楸么��?lián)后揚(yáng)程的增加大于管道阻力的增加，富馀揚(yáng)程增加了流量，另一方面流量的增加增加了阻力，抑制了總揚(yáng)程的增加。泵串聯(lián)運(yùn)行時(shí)，必須注意后泵是否能承受升壓。啟動(dòng)前，每個(gè)泵的出口閥應(yīng)關(guān)閉，然后逐步打開(kāi)泵和閥向外供水。

泵并聯(lián)是指兩臺(tái)或兩臺(tái)以上的泵向同一壓力管道輸送流體，其目的是在壓頭同時(shí)增加流量。以最簡(jiǎn)單的兩臺(tái)相同型號(hào)、相同性能的離心泵并聯(lián)為例，并聯(lián)性能曲線相當(dāng)于單泵性能曲線的流量在揚(yáng)程相等的情況下重復(fù)，并聯(lián)工作點(diǎn)a的流量和揚(yáng)程比單泵的工作點(diǎn)b大，但考慮到阻力因素，同樣達(dá)不到單泵時(shí)的2倍。

純粹以增加流量為目的，采用并聯(lián)還是串聯(lián)取決于管道特性曲線的平坦度，管道特性曲線越平坦，并聯(lián)后的流量越接近單泵運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的2倍，比串聯(lián)時(shí)的流量大，有利于運(yùn)轉(zhuǎn)。

05結(jié)論

閥門節(jié)流會(huì)造成能量損失和浪費(fèi)，但在一些簡(jiǎn)單的場(chǎng)合，變頻調(diào)節(jié)速度因節(jié)能效果好、自動(dòng)化程度高而受到用戶的歡迎，切削葉輪一般多用于清水泵，由于泵的結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，通用性差的泵串聯(lián)和并聯(lián)只適用于單臺(tái)泵不能滿足運(yùn)輸任務(wù)的情況，串聯(lián)和并聯(lián)的臺(tái)數(shù)過(guò)多反而不經(jīng)濟(jì)。實(shí)際應(yīng)用應(yīng)從多方面考慮，在各種流量調(diào)節(jié)方法中綜合提出最佳方案，確保離心泵的高效運(yùn)行。