水泵的调节

   既然离心泵装置的工况点是建立于水泵和管道系统能量供求关系的平衡上，那么，只要两者之一情况发生改变时，其工况点就会发生转移。这种暂时的平衡点就会被另一种新的平衡点所代替。这样的情况，在城市供水中是随时都在发生着的。例如，有对置水塔的城市管网，在晚上，城市中用水量减少，水输入水塔，水塔的水箱中水位不断升高(见图6-8)，水泵的工况点将沿Q-H曲线向流量减小侧移动(向左移动，有A点移至C点)供水量减少。相反的，在白天，城市中用水量增大，管网内静压下降，水压出水，水箱中水位下降，水泵装置的工况点就将自动向流量增大侧移动(向右移动)。因此，泵站在整个工作中，只要城市管网中用水量是变化的，管网压力就会有变化，致使水泵装置的工况点也作相应的变动，并按上述能量供求的关系，自动地建立新的平衡。所以，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。离心泵具有这种自动调节工况点的性能，也大大地增加了它在给水排水过程中的使用价值。当管网中压力的变化幅度太大时，水泵站的工况点将会移出其“高效段”以外，在低效率点处工作。针对这种情况，在泵站的运行管理中，长需要人为地对水泵装置的工况点进行必要的改变和控制，我们把这种改变和控制称为“调节”。这种调节可以是自动的并且可以优化，达到佳的节能效果。在工业设备冷却水总管上的压力，也就是图中的静扬程，这个静扬程有可能因工艺流程工况的变化而变化。

   1、节流调节
   节流调节是简单的一种调节方式，它是通过改变管路系统调节阀的开度，使管路曲线形状发生变化来实现工作位置点的改变。节流调节分为出口端节流调节和人口端节流调节两种方法，对泵来说主要是采用出口端节流调节。
   出口端节流调节就是将调节阀安装在泵的出口端管路上，改变调节阀的开度即可进行工况调节。图6-9为采用闸阀节流时，水泵装置工况点的改变图。图中工况点A表示闸阀全开时，该装置的极限工况点。关小闸阀，管道局部阻力增加，K值加大，管道系统特征性曲线变陡，水泵装置的工况点就向左移至B点，出水量减少。闸阀全关时，局部阻力系数相当于无穷大，水流切断，此时，管道系统特性与纵坐标重合。也就是说，利用闸阀的开启度可使水泵装置的工况点，由零到极限工况点QA之间变化。从经济上来看，节流调节很明显是用消耗水泵的多余能量△H的办法(见图6-9)来维持一定的供水量，其消耗的功率(kW)。

   从式可见，随着节流损失△H的增加，功率损失△P也相应增加，泵的运行效率η下降。
   管路阻力曲线中静扬程Hs的大小对节流调节时的运行效率η有很大影响。对于静扬程较小的管路阻力曲线，随着调节量的增加，节流损失△H迅速增大，泵的运行效率η迅速下降。而对于静扬程较大的管路阻力曲线，随着调节量的增加，节流损失△H增大较缓慢，泵的运行效率η下降也较缓慢。
   水泵性能曲线的现状(即比转速值)与运行效率η下降速度密切相关。低比转速泵性能曲线较平缓，在节流调节过程中，节流损失△H增大较缓慢，泵的运行效率η下降也较缓慢，轴功率值缓慢减小；而对于高比转速泵，其性能曲线较陡，在节流调节过程中，节流损失△H迅速增大，泵的运行效率η下降也较快，轴功率值反而不断增大。故高比转速泵采用节流调节时，不但经济效果不好，电动机还有过载的危险。
   2、旁通调节
   如图6-10所示，旁通调节是在泵的出口管路上安装一个带调节阀门得回流管路2，当需要调节输出流量时，通过改变回流管路2上阀门的开度，从输出流体中移出一部分返回到泵入口，从而在泵运行流量不变的情况下，改变输出流量，达到调节流量的目的。
   此调节方法的经济性比节流调节还差，而且回流的流体会干扰泵入口的流体流动，影响泵的效率。旁通调节虽然不经济，但在某些场合下仍然可以采用，如锅炉给水泵为了防止在小流量区可能发生气蚀而设置再循环管路，进行旁通调节。

   3、动叶调节
   动叶可调轴流泵的工况调节是在泵转速不变的情况下，通过改变动叶片安装角来改变泵的性能曲线形状，使工作点位置改变，从而实现工况调节的。

   动叶调节的基本原理如下：轴流泵动叶片安装角βb是流体平均相对速度方向角β∞与流体冲角¿之和，即βb=β∞+¿
   由图6-11速度三角形得
   改变动叶片安装角βb，冲角¿和流体平均相对速度，方向角β∞也会随之发生变化。β∞的改变会造成△νn和νm的变化，从而使泵的扬程、流量发生变化，以达到工况调节的目的。
   图6-12为动叶可调轴流泵的性能曲线，它反映了动叶安装角βb改变时，泵流量、扬程、功率和效率的变化情况。

   节流调节具有调节简单、可靠、方便，且调节装置的初投资很少等优点，故以前各种离心泵多采用这种调节方式。但由于其能量损失很大，目前已逐渐被调节水泵转速的方式所取代。这是本章的中心内容，后面将会详细讨论。
   综上所述，定速运行情况下离心泵装置工况点的改变，主要是管道系统特性曲线发生改变引起的(诸如水位变化、管网中用水量变化、管道堵塞或破裂以及泵站中闸阀节流等等)。