水泵装置工况点调节方法的技术分析

第7卷第1期

2007年3月安徽水利水电职业技术学院学报JOURNALOFANHUITECHNICALCOLLEGEOFWATERRESOURCESANDHYDROELECTRICPOWERVol.7No.1Mar.2007

,)

摘。

:;;调节技术

中图分类号:TH3　　　文献标识码:A　　　文章编号:167126221(2007)0120072203

Regulationtechniqueanalysisofpumpoperatingpoint

MA　Jie

(WaterConservancyBureauofHuaibeiCity,HuaibeiAnhui235000,China)

Abstract:Thepaperexpoundstheregulationmethodsofpumpoperatingpointanditsapplicationinmanagementofpumpingstationoperation.

Keywords:pumpsystem;pumpoperatingpoint;regulationtechnique

在选择和使用水泵时,选效率区间运行,既节能又能保证泵正常工作,如果水泵不在高效区工作、动力机超载或负荷不足、发生汽蚀现象等,就要对水泵工况点进行调节,使之符合实际需要,以提高装置效率,达到降低能耗、提高效益的目的。

1　水泵装置工况点

泵任意流量点都可以在其性能曲线上找出一组与其相对的扬程、功率、效率和汽蚀余量值,这一组参数称为工作状态,简称工况或工况点。水泵装置的工况点是指水泵供给水的总比能与管道所要求的总比能相等的那个点,也即为水泵特性曲线与管道特性曲线的交点。在运行条件下,水泵工况取决于水泵的性能、管路性能和进出水池的水位差三种因素。其中任一因素的变化,水泵的工作点都将随之改变,水泵装置的工况点实际上是在一个相当幅度的区间内游动着的。水泵工况(或工作点)的确定,就是在水泵型号、管路布置及进、出水位确定的情况下,求出水泵装置实际运行时的扬程H、流量Q、功率N和效率,从而检验所选水泵是否经济合理。

2　水泵装置工况点的调节方法

水泵工况点的调节方式有2种:①水泵特性曲线的调节,如水泵调速、叶轮切削等;②管路特性曲线的调节,如关阀调节、旁通阀调节等。在选择调节的方法时,一般离心泵采用变径(车削叶轮直径)调节

,收稿日期:2006209208

作者简介:马　杰(19662),男,安徽淮北人,助理工程师,从事水泵运行管理工作.

第1期　　　　　　　　　　　马　杰:

水泵装置工况点调节方法的技术分析73混流泵采用变速(改变额定转速)调节,轴流泵采用变角(改变叶片安装角度)调节的措施。下面介绍几种常用的调节水泵工况点的方法。

2.1　变径调节不改变水泵的转速和结构,把叶轮外径车削减小,从而达到改变水泵工况点的目的,这种调节方法称为变径调节,或称车削调节。改变水泵叶轮直径的方法相对于其他措施(换泵、变速等是经济的[1]。大部分离心泵产品(包括B型、S型、Sh型和SA型),,两种型号以供选用。通常在水泵型号后面标有A、B如-16A,-型离心泵配用车小一级的转轮。另外,3。叶轮被车小后,,,在实际使用中不可以无限制350的离心泵,当比转数nS

2.2　变速调节

利用改变水泵的转速使水泵性能改变,从而达到调节水泵工况的目的,这种调节方法称为变速调节。实现变速调节的途径有2种方式:①电机转速不变,通过中间偶合器以达到改变转速的目的,如采用可变速的皮带传动、齿轮传动或液压传动等传动设备改变转速;②电机本身的转速可变,如采用改变电机定子电压调速,改变电机定子极数调速,改变电机转子电阻调速,串级调速以及变频调速等多种。变速调节主要以调节扬程为主。当转速改变时,最高效率点的扬程按照与转速平方成正比的规律而变化,因此有着非常明显的调节扬程的能力。改变转速是有限的,提高转速一般不超过水泵额定转速的5%,否则会引起动力机超载,甚至会发生汽蚀,或增加水泵零部件的应力;降低转速不应低于水泵额定转速的40%,否则会引起水泵效率的大幅度下降。在调速时,还应注意水泵不能在临界转速附近工作,否则会发生共振而损坏水泵。采用调速方法来改变水泵工况,具有调节范围宽,调节效率高、调节方法简单以及可以简化水泵结构的优点。因而可以根据泵站工况的变化而设定相应的转速,方便调节,实现经济运行和自动化控制的目的。

2.3　变角调节

用改变叶片安装角度的方法来改变水泵的性能,达到调节水泵工况的目的,这种调节方法称为变角调节。叶片安装角变化后可以直接改变水泵的工作性能,所以在轴流泵和导叶式混流泵的选型中,常根据实际泵站参数选择合适的叶片安装角度。在运行中,可以根据扬程的变化,按经济运行的原则,改变水泵叶片角度,经济运行的效果更好,当净扬程较小时,把安装角度调大,在保持较高效率的情况下增大其出水量,使电动机满载运行;当净扬程较大时,把安装角度调小,适当减少其出水量,使电动机不致超载运行。因此,采用变角调节不仅使水泵以较高的效率抽取较多的水,还使电动机长期保持或接近满载运行,提高电动机的效率和电动机的功率因数。为满足要求的叶片安装角度,如果水泵产品样本上给出的叶片安装角度的水泵性能仍不能满足实际工况的需要,可以参照该泵已有的变角性能曲线推断所需的叶片安装角度,调节后的叶片安装角度不宜超过水泵样本上规定的极限角度的2°～4°,调节角度后,在轮毂体上应重新钻上定位孔,以便叶片定位,并要保证叶轮上各叶片安装角度的一致。水泵的变角调节主要是以调节流量为主,通过变角调节很难达到调节扬程的目的。

2.4　变压调节

利用减少叶轮级数的方法,改变水泵的性能,从而达到调节水泵工况的目的,这种调节方法称变压调节。变压调节主要用于立式、卧式多级离心泵。对于多级离心泵,如果选用的水泵扬程大于实际需要的扬程很多时,一般不采用叶轮车削的方法来改变水泵性能,而是通过计算后拆除多级泵的最后一级叶轮。如果在吸人端拆除首级叶轮,将使吸人侧阻力增加,可能引起水泵的空蚀。对分段式多级泵也可拆

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卷除中段叶轮,但这时必须更换泵轴。如不更换泵轴,则扬程损失会相应加大[2]。采用降压调节时,在减少叶轮级数的同时,还要相应缩短输水管路的长度,才能收到较好的经济效果。2.5　节流调节

利用改变出水管路上的闸阀开启度的方法,使管路系统特性曲线改变,达到调节工况的目的,这种调节方法称为节流调节或变阀调节。从经济学上看,节流调节,ΔH的方法来维持一定的供水量,在泵站的设计和运行中,,,由于离心泵的Q-N曲线是上升型的,使用闸阀节流时,过载危害,,因此。

(1),工况,流量也就越小,节流调节实际上就是造成额,很不经济。但由于该方法简便易行,特别是水泵工况点位于额定工况点右侧时,运行可能会使动力机超载,用该方法调节工况点,使其左移。对于井泵,如井的涌水量小于水泵流量,井的动水位和出水量会不断下降,这时用该方法控制水泵出水量,使机井涌水量与水泵出水量保持平衡。因此,在水泵出水管路上安装闸阀,可临时调节水泵的流量。由于阀门开度控制的运行效率差,除小型设备外,有必要对其经济性进行充分地比较研究,然后再决定是否采用。

(2)旁通阀控制。当离心泵流量调节到小流量范围(泵设计流量的20%～50%以下)时,往往出现出水阀的汽蚀、水泵的震动和噪音问题。同时,对轴流泵,因为动力机有时会超负荷,故往往采用旁通阀控制。优点是即使供水量过小,水泵仍能在正常的流量范围内运行;缺点是必须有旁通管设备;适用需要用水量急剧变化,流量在关死点或接近关死点运行的场合及在运行管理中希望满负荷的场合。采用该法虽然可以解决水泵在部分流量运行时的振动和噪音问题,但必须对水泵的汽蚀问题等进行研究[3]。

2.6　台数控制

(1)相同水泵的台数控制。几台相同水泵进行台数控制的优点是控制方式简单、经济,改变运行台数时可以自由选择起动或停止某台水泵,这样可以使各台水泵的运行时间趋于均衡,台数增加全系统的可靠性就可提高。缺点是若管路损失水头占总扬程的比例较大,一台泵运行时容易引起汽蚀,另外,即使增加运行台数,流量增加仍很小。适用各泵关死点扬程相近,和其它控制方式组合使用及管路损失占总扬程比例较小的场合。

(2)不同容量水泵的台数控制。配备不同容量水泵时,最好以能够有效地与需要用水量的变化相对应为原则来确定大泵和小泵的流量比例。优点是与同容量并联运行相比,通过组合,流量分级阶梯更细。缺点是仅限于阶梯状变化特性,若管路损失水头占总扬程的比例较大,一台泵运行时容易引起汽蚀,另外,即使增加运行台数,流量增加仍意外地小,控制程序较复杂。适用于流量有必要分级变化的场合。3　结束语

以上调节方法,采用改变水泵性能曲线的方法,比改变管路特性曲线节能效果要显著得多。因此,改变水泵性能曲线成为水泵节能的主要方式。传统的运行方式是进行台数的切换水泵恒速运行,目前,随着科学技术的发展,变速运行正成为发展的趋势,而变频调速在改变水泵性能曲线和自动控制方面优势明显,因而应用广泛。

[参　考　文　献]

[1]　丘传忻,李继珊.泵站改造[M].北京:中国水利水电出版社,2004.

[2]　储　训,刘复新.中小型泵站设计与改造技术[M].南京:河海大学出版社,2001.

[3]　丘传忻,林中卉,黄建德,等.泵站工程技术手册[M].北京:中国农业出版社,1998.

(责任编辑　宋天武)