離心泵的調節方式與能耗分析

　 通過離心泵與管路系統的特性曲線圖分析了離心泵流量調節的幾種主要方式：出口閥門調節、泵變速調節和泵的串、并聯調節。用特性曲線圖分析了出口閥門調節和泵變速調節兩種方式的能耗損失，并進行了對比，指出離心泵用變速調節流量比用出口閥門調節流量可以更好的節約能耗，且節能效率與流量變化大小有關。在實際應用時應該注意變速調節的范圍，才能更好的應用離心泵變速調節。

離心泵是廣泛應用于化工工業系統的一種通用流體機械。它具有性能適應范圍廣（包括流量、壓頭及對輸送介質性質的適應性）、體積小、結構簡單、操作容易、操作費用低等諸多優點。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，或由于生產任務、工藝要求發生變化，此時都要求對泵進行流量調節，實質是改變離心泵的工作點。離心泵的工作點是由泵的特性曲線和管路系統特性曲線共同決定的，因此，改變任何一個的特性曲線都可以達到流量調節的目的。目前，離心泵的流量調節方式主要有調節閥控制、變速控制以及泵的并、串聯調節等。由于各種調節方式的原理不同，除有自己的優缺點外，造成的能量損耗也不一樣，為了尋求最佳、能耗最小、最節能的流量調節方式，必須全面地了解離心泵的流量調節方式與能耗之間的關系。

1 泵流量調節的主要方式

1．1 改變管路特性曲線

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

1．2 改變離心泵特性曲線

根據比例定律和切割定律，改變泵的轉速、改變泵結構（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，從而達到調節流量（同時改變壓頭）的目的。但是對于已經工作的泵，改變泵結構的方法不太方便，并且由于改變了泵的結構，降低了泵的通用性，盡管它在某些時候調節流量經濟方便[1]，在生產中也很少采用。這里僅分析改變離心泵的轉速調節流量的方法。從圖1中分析，當改變泵轉速調節流量從Q1下降到Q2時，泵的轉速（或電機轉速）從n1下降到n2，轉速為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A3(Q2，H3)，點A3為通過調速調節流量后新的工作點。此調節方法調節效果明顯、快捷、安全可*，可以延長泵使用壽命，節約電能，另外降低轉速運行還能有效的降低離心泵的汽蝕余量NPSHr，使泵遠離汽蝕區，減小離心泵發生汽蝕的可能性[2]。缺點是改變泵的轉速需要有通過變頻技術來改變原動機（通常是電動機）的轉速，原理復雜，投資較大，且流量調節范圍小。

1．3 泵的串、并連調節方式

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

2 不同調節方式下泵的能耗分析

在對不同調節方式下的能耗分析時，文章僅針對目前廣泛采用的閥門調節和泵變轉速調節兩種調節方式加以分析。由于離心泵的并、串聯操作目的在于提高壓頭或流量，在化工領域運用不多，其能耗可以結合圖2進行分析，方法基本相同。

2．1 閥門調節流量時的功耗

離心泵運行時，電動機輸入泵軸的功率N為：
N＝vQH／η
式中N——軸功率，w；
Q——泵的有效壓頭，m；
H——泵的實際流量，m3/s；
v——流體比重，N/m3；
η——泵的效率。
當用閥門調節流量從Q1到Q2，在工作點A2消耗的軸功率為：
NA2＝vQ2H2／η
vQ2H3——實際有用功率，W；
vQ2(H2－H3)——閥門上損耗得功率，W；
vQ2H2(1／η－1)——離心泵損失的功率，W。

2．2 變速調節流量時的功耗

在進行變速分析時因要用到離心泵的比例定律，根據其應用條件，以下分析均指離心泵的變速范圍在±20%內，且離心泵本身效率的變化不大[3]。用電動機變速調節流量到流量Q2時，在工作點A3泵消耗的軸功率為：
NA3＝vQ2H3／η
同樣經變換可得：
NA3＝vQ2H3＋vQ2H3(1／η－1) （2）
式中 vQ2H3——實際有用功率，W；
vQ2H3(1／η－1)——離心泵損失的功率，W。

3 結論

對于目前離心泵通用的出口閥門調節和泵變轉速調節兩種主要流量調節方式，泵變轉速調節節約的能耗比出口閥門調節大得多，這點可以從兩者的功耗分析和功耗對比分析看出。通過離心泵的流量與揚程的關系圖，可以更為直觀的反映出兩種調節方式下的能耗關系。通過泵變速調節來減小流量還有利于降低離心泵發生汽蝕的可能性。當流量減小越大時，變速調節的節能效率也越大，即閥門調節損耗功率越大，但是，泵變速過大時又會造成泵效率降低，超出泵比例定律范圍，因此，在實際應用時應該從多方面考慮，在二者之間綜合出最佳的流量調節方法。

三爪聯軸器，水泵聯軸器　聯軸器種類繁多，按照被聯接兩軸的相對位置和位置的變動情況，可以分為：①固定式聯軸器。主要用于兩軸要求嚴格對中并在工作中不發生相對位移的地方，結構一般較簡單，容易制造，且兩軸瞬時轉速相同，主要有凸緣聯軸器、套筒聯軸器、夾殼聯軸器等。②可移式聯軸器。主要用于兩軸有偏斜或在工作中有相對位移的地方，根據補償位移的方法又可分為剛性可移式聯軸器和彈性可移式聯軸器。剛性可移式聯軸器利用聯軸器工作零件間構成的動聯接具有某一方向或幾個方向的活動度來補償，如牙嵌聯軸器（允許軸向位移）、十字溝槽聯軸器（用來聯接平行位移或角位移很小的兩根軸）、萬向聯軸器（用于兩軸有較大偏斜角或在工作中有較大角位移的地方）、齒輪聯軸器（允許綜合位移）、鏈條聯軸器（允許有徑向位移）等，彈性可移式聯軸器（簡稱彈性聯軸器）利用彈性元件的彈性變形來補償兩軸的偏斜和位移，同時彈性元件也具有緩沖和減振性能，如蛇形彈簧聯軸器、徑向多層板簧聯軸器、彈性圈栓銷聯軸器、尼龍栓銷聯軸器、橡膠套筒聯軸器等。聯軸器有些已經標準化。選擇時先應根據工作要求選定合適的類型，然后按照軸的直徑計算扭矩和轉速，再從有關手冊中查出適用的型號，最后對某些關鍵零件作必要的驗算。
分類還包括球籠式萬向聯軸器 圓錐碗簧聯軸器 SWP、SWC型十字軸式萬向聯軸器十字包94）
　　 矯正機用十字軸式萬向聯軸器（JB/T7846.2-95） 彈簧管聯軸器 WS、WSD型十字軸式萬向聯軸器（JB/T5901-91）
　　 WSH型滑動軸承十字軸式萬向聯軸器 ML型薄膜聯軸器（SJ2127-82） SWZ型整體軸承座十字軸式萬向聯軸器93
　　 聯軸器屬于機械通用零部件范疇，用來聯接不同機構中的兩根軸（主動軸和從動軸）使之共同旋轉以傳遞扭矩的機械零件。在高速重載的動力傳動中，有些聯軸器還有緩沖、減振和提高軸系動態性能的作用。聯軸器由兩半部分組成，分別與主動軸和從動軸聯接。一般動力機大都借助于聯軸器與工作機相聯接，是機械產品軸系傳動最常用的聯接部件。20世紀后期國內外聯軸器產品發展很快，在產品設計時如何從品種甚多、性能各異的各種聯軸器中選用能滿足機器要求的聯軸器，對多數設計人員來講，始終是一個困擾的問題。常用聯軸器有膜片聯軸器 ，齒式聯軸器，梅花聯軸器，滑塊聯軸器，鼓形齒式聯軸器，萬向聯軸器，安全聯軸器，彈性聯軸器及蛇形彈簧聯軸器