5.6 泵运转工况的调节
改变泵运转工况点称为泵的调节。泵的工况点是泵特性曲线和装置特性曲线(管路阻力曲线)的交点。所以,改变工况点有三种途径:1.改变泵的特性曲线;2.改变装置特性曲线;3.同时改变泵特性曲线和装置特性曲线。
改变叶片角度调节适合于轴流泵和混流泵(斜流泵)。图5_22表示的是可调叶片叶轮及其叶片进口速度三角形。
通常改变角度不大时,各角度下的最髙效率变化不大;另外,轴流泵随角度变化扬程变化不大,流量变化较大。斜流泵随着角度变化,流量和扬程变化都比较大。
现定量研究角度变化后泵流量和扬程的变化。叶片角度变化后,只有液流进口角和叶片角大致相等,即无冲击流人时才能获得高的效率,由叶片进口速度三角形,设叶片角度改变后的参数加‘,’表示。
固定叶片的轴流泵在小流量区域运行时,H~Q曲线不稳定,轴功率大幅度增加。改为可调节叶片结构,可以实现恒功率运行,节约能源。
最近电厂循环泵和城市排水用大型斜流泵,广泛采用可调节叶片结构,长沙水泵厂制造的国产第一台可调节叶片斜流泵,于1984年8月在龙口电厂运转。可调叶片斜流泵和固定叶片结构相比,可在相当宽的流量扬程范围内保持高效运行,从而达到节能的目的。图5-23是可调叶片和固定叶片斜流泵特性的比较。
(四)改变前置导叶叶片角度的调节
在叶轮前安装可以调节的前导叶,改变其叶片的角度,即可改变叶轮进口前液体绝对速度的圆周分量,从而改变泵的最佳工况。这种方法主要用于轴流泵和斜流泵。
图5- 25是可调导叶结构图,图5- 26绘出了比转数为401的泵改变前导叶角度的特性曲线。nz大的泵改变前导叶角度时特性的变化大,ns小的泵,因为vn1u1占扬程中的比例小。效果不明显。
(五)改变叶片前缘间隙的调节
通过改变半开式叶片前缘和壳体的间隙,可改变泵的特性。间隙增加时,泵的流量减小,而且由于叶片工作而和背面压差减小,泵扬程降低,轴功率和效率也相应降低。
二、改变装置特性曲线的方法
(一)闸阀调节(图5- 27)
在泵的出口管路上装闸阀,关小闸阀的开度,即会改变阻力Σh=KQ2中的K值(阻力系数),从而改变阻力曲线。图5-27中的R1表示阀全开时的阻力曲线。不改变阀的 开度,这条曲线的形状是不会变的。关小闸阀时,阻力曲线向左移动,如R2曲线。图5-27中的h1、h2是管路阻力损失(在阀全开时,可以近似认为阀的损失为零)。当关小闸阀阻力曲线为R2时,阀本身造成的节流损失为h3。
闸阀调节的损失很大,泵的扬程曲线越陡越严重。
(二)液位调节
由图5-28可见,液位升高时,流量减小,则液位下降。而液位降低后,流量增加,故使液体保持在一定范围之内。
(三)旁路分流调节
如图5-29所示,在泵出口设有分路与吸水池相连通。此管路上装一节流阀。R1是主管路的阻力曲线,R2是旁路的阻力曲线。R是主管路和旁路并联合成曲线。旁通阀关闭时泵的工况点为B,打开旁通阀时,泵的工况点为A,按装置扬程相等分配流量的原则。过A点作一水平线交R1线于A1,交R2线于A2,则通过旁路的流量QA2,通过主管路的流量QA1,。由图可知,打开旁通阀后,泵的流量增大。这种方法适合于轴功率随
(四)汽蚀调节
电厂中的冷凝泵通常用这种方法自动调节泵的流量。所谓汽蚀调节是利用泵发生汽蚀扬程下降来达到调节流量的目的。
如图5-30所示,泵从冷凝器下部吸本,冷凝器的压力为汽化压力p1。为使泵不发生汽蚀,泵必须倒灌安装,装置汽蚀余量为NPSHa=hg-hc。当水位很髙时,需要冷凝泵正常工作,很快把冷凝水抽走。而这时因hx大,NPSHa大,泵不会发生汽蚀,其正常工 作点为A1。当冷凝井中的冷凝水被大量抽出,冷凝井中水位下降,而这时要求减小泵的流量。恰好就在此时,NPSHa减小,泵发生汽蚀,泵的工况点为如果水位继续下降,则泵的工况点变为A2。由于水位变化,装置特性曲线也沿纵轴相应移动。
(五)驼峰特性曲线在运转中可能出现的问题
驼峰特性曲线又称为中高特性曲线,这种特性曲线可能和装置特性曲线有两个交点(图5-31a)。其中M是稳定工况点,K是不稳定工况点。当泵的工况因振动、转速变化等原因偏离原工况时,对于M点,如前所述,仍然回到原位。对于K点的情况则不同,当向大流量偏离时,H>H2,即泵的扬程大于装置扬程。多余的能量使管内的液流加速,流量增加,一直增大到M点稳定下来。当往小流量方向偏离时,H<H2,即泵的扬程小于装置扬程,管路中流速减小,流量减小,直到流量等于零。由此可见,工况点在K点是暂时平衡,一旦离开 K点便不能自动回到K点,故K点是不稳定工况点。稳定工况点的判别式是
下面具体说明驼峰曲线运转时的不稳定现象,
1. 单台泵运转时的不稳定现象
如图5-31所示.泵把水打人水箱.然后由水箱向用户供水。如果泵的流量2等于用 户用水量则泵在乂点工作,若2> 2〜则水位上升,装置特性曲线上移。当脱离切点M时,泵的扬程小于装置扬程,泵的流量立刻减小到零。因这时泵不供水,水位下 降。在下降过程中.直到水位到达2之前,装置扬程大于关死点的扬程,泵仍不能供水, 水位下降到2时.泵又重新开始送水。此时装置特性曲线为流量为以后水位若 上升,则重复上述过程,泵处于不稳定的工况下工作。
2. 泵并联时的不稳定现象