流体输配管网6.2

6.2泵与风机的工况调节
6.2.1调节管网系统性能
改变管网性能曲线最常用的方法就是改变管网中的阀门开启程度（S ），使管路性能曲线变陡或变缓。

1.液体管网系统的性能调节
如图，曲线1、2和3分别为管网初始状态的性能曲线和调节后阻力增减的性能曲线；曲线4为泵、风机）的特性曲线。

当关小管网中的阀门，工况点移到B ，相应的流量由QA 减至QB 。

当开大管网中的阀门，工况点移至C 点，相应流量增为QC 。

由于阀门关小额外增加的压力损失为HB －HD 。

因为原来管路中流量为QB 时需要的压头是HD 。

相应多消耗的功率为：
B
B H
Q N η∆=
∆
注意：对于液体管路，泵的调节阀通常只能装在压出管上。

这是因为吸入管上设置调节阀增加吸入口的真空值，可能引起泵的气蚀。

2．气体管网系统的性能调节
对于气体管路，可以在风机出口设置调节阀，但经济性较差。

而较为经济的方式是在其进口设置调节阀，通过吸入口的节流改变风机的进口压力，使风机性能曲线发生变化，以适应流量或压力的特定要求。

此种调节方式使风机吸入管路的压力变化，将改变风机的运行性能曲线。

既节能又可避免产生喘振。

6.2.2调节泵、风机性能
泵与风机性能调节方式可分为非变速调节和变速调节两大类。

非
变速调节方式有：入口节流调节，离心式和轴流式风机的前导叶片调节、切削叶轮调节等；而较为方便和常用的还是变速调节，尤其是变频调速是发展前景较好的调节方式。

1.变速调节
泵、风机的变速即改变其转数。

由相似律可知，改变泵或风机的转数，可以改变泵或风机的性能曲线，从而使工况点移动，流量随之改变。

转数改变时泵与风机的性能参数变化如下：
''n n Q Q = 2
''⎪⎭
⎫ ⎝⎛=n n H H 2''⎪⎭⎫ ⎝⎛=n n P P 3
''⎪⎭
⎫ ⎝⎛=n n N N
变速调节的工况分析如图，两线交点A 就是工况点。

将工况点调节至管路性能曲线上的B 点。

A 、B 两点不满足运动相似条件，因而A 、B 两点不是相似点，B 、C 两点才是相似点。

改变泵或风机转数的方法有以下几种： （1）改变电机转数
在电机的转子电路中串接变阻器来改变电机的转数。

采用可变极数的电机，但这种电机价格较高，调速是跳跃的，调速范围有限，一般只有
两种转数。

变频调速---通过改变电机输入电流的频率来改变电机转数。

它不仅调速范围宽、效率高，
而且变频装置体积小，便于安装。

（2）调换皮带轮
改变风机或电机的皮带轮的大小，可以在一定范围内调节转数。

这种方法的优点是不增加额外的能量损失，缺点是调速范围有限，并且要停机换轮。

（3）采用液力联轴器
一般不采用增速方法来调节工况。

2．进口导流器调节
离心式通风机常采用进口导流器进行调节。

常用的导流器有轴向导流器与径向导流器，导流器的作用是使气流进入叶轮之前产生预旋，使切向分速加大，从而风压降低。

导流器叶片转动角度越大，产生预旋越强烈，风压P 越低。

3．切削叶轮调节
泵或风机的叶轮经过切削，外径改变，其性能随之改变，则工况点移动，系统的流量和压头改变，达到节能的目的。

叶轮经过切削与原来叶轮不符合几何相似条件，切削前后性能参数不符合相似率，需重新推导相似率。

由于切削量不大，近似认为前后的出口安装角不变。

叶轮直径变为D2’，圆周速度U2变为U2’。

由于安装角不变，速度图相似，满足运动相似条件，上图示。

叶轮切削前后的速度比为：
'22
'22'22'
2
2D D c c u c u u r r u u === 叶轮切削前后的性能参数之间关系如下：
（1）对于低比转数的泵与风机，叶轮切削后出口宽度变化不大，可以认为b2=b2’，则性能参数关系称为第一切削定律，
2'
22'⎪⎪⎭
⎫ ⎝⎛=u c Q Q 2'22'⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=D D H H 4
'22'⎪⎪⎭⎫
⎝⎛=D D N N （2）对于中、高比转数的泵与风机，叶轮切削后可以认为出口面积不变，πd2b2≈ πd2’
b2’，则性能参数关系称为第二切削定律。

'22
'D D Q Q = 2'22'⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=D D H H 3
'22'⎪⎪⎭
⎫ ⎝⎛=D D N N 切削叶轮进行调节的工况分析如图。

图中曲线Ⅰ是叶
轮直径为D2的泵与风机性能曲线，曲线Ⅱ是管路性能曲线，交点A 是工况点。

欲将工况点调至管路性能曲线B 点，通过B 点的泵与风机的性能曲线Ⅲ，叶轮直径为D2’。

为了求出D2’，需要找出曲线Ⅰ上与B 点运动相似的工况点，由于有两个切削定律，切削曲线也有两条。

对于低比转数的泵与风机有：
'
'H H
Q Q = Q Q
H Q Q H H B
B ⎪⎪⎭
⎫
⎝⎛=⎪⎪⎭⎫
⎝⎛='' 对于中高比转数的泵与风机，
2
2
''Q Q H H =
2
222''Q Q H Q Q H H B B ⎪⎪⎭
⎫ ⎝⎛=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=
切削叶轮的调节方法，其切削量不能太大，否则效率明显下降。

水泵的最大切削量与比
转数ns 有关，如下表所示。

B
C Q Q
D D ='2
B
D
Q Q D D ='
22。