離心泵運行工況的優化與調節

摘要：離心泵在化工生產中應用的極為廣泛，其能夠高效工作對于減少成本，提高經濟效益具有重要作用。為此，對于離心泵運行工況的優化和調節就很有必要。本文將分析離心泵工作效率低下的原因，得出運行工況點偏離設計是造成離心泵效率低下的主要原因，離心泵內存在流動損失和沖擊使離心泵運行效率低下，而在實用中離心泵自身效率以及管路效率低下也造成能源浪費。

關鍵詞：離心泵 工況點 運行效率

在工農業生產的各行各業和人們的日常生活中，離心泵發揮著不可替代的重要作用，是實現液體輸送的主要設備之一。但是，離心泵的實際運行工況的效率卻是偏低，而且能耗過大，造成費用的增多和浪費，不利于企業的發展和盈利。為此，就需要對離心泵運行的工況進行優化與調節，以減少損失，提高效率。

一、 離心泵運行效率低的原因分析

1、 離心泵的運行工況點偏離了設計工況造成效率低下

設計離心泵時，根據給定的一組流量Q揚程H 與轉速 n 值、按水力效率η最高的要求進行計，如果計算符合這一組參數的工作情況就稱為水泵的設計工況點。水泵銘牌中所列出的數值即為設計工況下的參數值，它是該水泵最經濟工作的一個點。但是在實際運行中，水泵的工作流量和揚程往往是在某一個區間內變化著的，流量和揚程均不同于設計值。水泵裝置在某瞬時的實際出水量、揚程、軸功率、效率以及允許吸上真空高度等稱為水泵裝置的實際工況點。我們所說的求離心泵的工況點指的就是實際工況點，它表示了水泵裝置的工作能力。在選泵時及運行中，應使泵裝置的實際工況點盡量接近水泵的設計工況點，落在高效段內。

2、 離心泵內的各種損失造成離心泵運行效率下降

液體流過葉輪的損失包括機械損失、流動損失和泄漏損失，與之相應的離心泵的效率分為機械效率、水力效率和容積效率。機械損失包括葉輪的輪蓋和輪盤外側與液體之間摩擦而消耗的輪阻損失、軸承和填料函內的摩擦損失；泄漏損失包括由葉輪密封環處和級間以及軸向力平衡機構處的泄漏損失；流動損失由液體流過葉輪、蝸殼、擴壓器產生的沿程摩擦損失以及流過上述各處的局部阻力損失包括流體流入葉道以及轉能裝置時產生的沖擊損失，其損失的大部分轉變為熱量為流體所吸收。

3、 管路效率低

當被輸送液體流量或揚程發生變化，經常見到的處理方法是調節閥門，這一方法雖然方便，但是也存在缺點，就是會造成管路阻力損失過大，使離心泵在低效率狀態下運行。

4、 離心泵自身效率低

保證離心泵運行效率高首先應該選擇高效離心泵，，如分段式多級離心泵本身的效率較高，而 IS型單級單吸離心泵的效率則較低。但是由于檢修安裝質量不高，導致機械損失、水力損失、容積損失加大，使得高效率離心泵沒有發揮應有的作用，造成高效泵在低效率狀態下運行。離心泵實際運行效率是判斷離心泵運行是否經濟的主要指標。合理選擇離心泵保證離心泵高效率運行具有重要意義。

二、 提高離心泵運行工況效率的措施

1、 減少水力摩擦損失的措施

離心泵的過流表面如蝸殼，由于采用鑄件，一般不進行機械加工，表面比較粗糙，增加了流體的流動損失，可以通過如下的方法來減少流動損失：(1)利用在過流元件的表面涂刷涂料或涂漆的方法使泵的效率可提高2% 到3%。(2)對葉輪蓋板和泵體粗糙面用砂輪拋光可提高泵效率 2% 到4% 。此外，流道不宜過分加長，否則增加流動損失降低離心泵的工作效率。

2、減少沖擊損失的措施

為了保證液流進入葉道沿整個葉片高度無沖擊，同樣使葉道中各條流線中的液流能得到同樣的揚程，可將葉片作成具有空間曲面形狀的扭曲葉片。當流量偏離設計流量較多時，根據進口速度三角形可知，在葉片進口處產生沖擊損失，利用活動葉片可根據流量調節葉片角度，減少沖擊達到變工況條件下節能的目的。

3、葉輪切割的節能措施

在葉輪的最大切割余量允許的范圍內，葉輪切割前后，由切割定律可知：隨葉輪直徑減小，其流量、揚程、功率減小，而且功率減小更多。因此切割葉輪或把原來的葉輪去掉而換上同類直徑較小的葉輪是一種簡便經濟的措施。

4、離心泵調速的節能措施

離心泵是根據最大負荷選用的，但最大負荷時間較短，當離心泵的運行參數遠離設計參數時，可利用改變轉速的方法來改變其流量、揚程和軸功率。當葉輪直徑不變而葉輪轉速改變不多時，由相似定律可知轉速降低，離心泵的流量、揚程和功率隨之降低，尤其功率降低更多。因此降低離心泵的轉速是變工況條件下實現節能的重要方法。

5、離心泵選型的節能措施

選用和實際需要相匹配的離心泵， 避免大馬拉小車。實用中大泵小用是由于選型時考慮離心泵的流量和揚程富余過多而造成離心泵長期不合理的運行狀態。因此選型時對于不變工況的離心泵揚程和流量考慮其富余量不宜太高。此外選泵時一定要切合生產實際的需要，保證離心泵的高效率運行。

三、離心泵的穩定工況點

1、離心泵的穩定工況點確定

離心泵的揚程特性曲線和管路特性曲線的交點P 為離心泵的工作點，也應是離心泵的穩定工作如下圖。當管路中流量下降時，泵產生的揚程 HA大于管路所必須的揚程H1，其結果必然使管路中的流體加速流動，流量增加，于是泵的工作點從 A 點右移；當泵的揚程HB小于管路所必需的揚程H1時，管路中的流體因能量不足而減速流動，流量必然減少，因此泵的工作點左移，最后在 P 點穩定下來，P 點即為離心泵的穩定工作點。

圖：離心泵的穩定工況點

2、離心泵工況點調整的幾種方法

離心泵裝置工況點既然建立在水泵和管道系統的能量供求關系的平衡上，故只要兩者之一發生改變， 其工況點就會發生轉移， 達到一個新的平衡。調整離心泵裝置的工況點可采用以下兩種方式：（1）改變管道系統特性曲線，屬于這種方法的有水位變化、閘閥節流等。（2）改變水泵本身的特性曲線，屬于這種方法的有改變水泵轉速、切削葉輪、水泵并聯及串聯工作等。

結語：綜上所述，離心泵運行的效率對于整個生產都有密切聯系，在實際生產中，我們可以通過合理選擇泵的類型、減少水力損失、沖擊損失和調節轉速、切割葉輪等方法來優化和調節離心泵的運行工況，提高其實際運行效率，減少損失，為企業提高盈利。

參考文獻：

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