吳國強

摘 要 文章通過分析離心泵工況點的變化情況，提出了離心泵四種常用的工況調節(jié)方法，并舉例在實船工作中如何對不同用途的離心泵進行工況調節(jié)的，這對船員實船操作起到了很好的指導性作用。

關鍵詞 離心泵 工況調節(jié) 方法

中圖分類號：TH311 文獻標識碼：A

On the Regulation Method of Working Conditions for Marine Centrifugal

WU Guoqiang

（Tianjin Maritime College， Tianjin 300350）

Abstract By analyzing the changes in the operating point of a centrifugal pump， centrifugal proposed four common condition adjustment method， and an example of how the real ship work carried out on the different uses of centrifugal pumps regulate working conditions， which operate on the real ship crew played a very good role in guiding.

Key words centrifugal； regulation of work conditions； methods

在各種船舶上，離心泵被廣泛用作各種水泵和油泵，比如：船舶壓載泵、艙底水泵、油船掃艙泵、各種設備冷卻水的輸送泵、貨油泵等。自然在實用過程中不可能一直保持恒流量和恒揚程，而是根據(jù)需要隨時進行調節(jié)，這就是離心泵工況的調節(jié)問題。一般都是通過調節(jié)輸送管路的閥門、泵本身的結構和電動機的轉速等。

1 工況點的確定

1.1 離心泵的揚程特性曲線

在轉速一定時，經過改變離心泵排出閥開度的大小，測出離心泵在流量不同時，相應的揚程也隨之發(fā)生變化，如圖 1，圖中是采用后彎葉輪的離心泵經過實驗獲得函數(shù)曲線。這條曲線就是離心泵能夠提供的揚程特性曲線，從圖1中可以看出，隨著流量的增加，離心泵的揚程隨之降低。當流量為零時，泵的揚程最大。

圖 1 圖 2 節(jié)流調節(jié)法

1.2 離心泵的裝置特性

液體要從吸入液面流到排出液面，必須克服管路阻力、吸排液面壓差、重力勢能，同時具有一定的流速。液體流過既定管路是所需要的揚程與流量之間關系的函數(shù)曲線，稱為管路特性曲線，如圖 1，曲線就是經過實驗畫出的通過實驗管路得出的管路特性曲線。該曲線的函數(shù)可表達為：

= + = + + （1）

其中，是管路的靜能頭，包括吸排液面的位置頭和壓力頭（+ ）/；是用于克服管路阻力的，與流速二次方成正比， = ，為比例常數(shù)，與阻力的大小有關。圖1中曲線的起點取決于通過管路吸排液面間的高度差和壓力差，彎曲程度取決于管路阻力大小。

1.3 離心泵的工況點

將離心泵的揚程特性曲線，和它的工作管路的特性曲線畫在同一坐標圖上（如圖1），稱為泵的裝置特性。兩條曲線的交點處揚程為，流量為，這是離心泵能夠提供的揚程H和流量正好等于液體以這個工況流過試驗管路是所需要的揚程和流量，這兩條曲線的交點就是泵的工況點。工況點的位置變化，泵的揚程和流量也隨之變化，與之對應的軸功率、效率、必需汽蝕余量也隨之變化。

2 離心泵工況點調節(jié)的常用方法

離心泵在工作中的揚程和流量是由泵的特性曲線和管路特性曲線的交點決定的，在船舶上，貨油泵、凝水泵、冷卻水泵、各種給水泵等在使用中都需要調節(jié)流量或者揚程，調節(jié)的方法就是調節(jié)工況點的位置。常用的調節(jié)工況點的方法有：節(jié)流調節(jié)、回流調節(jié)、變速調節(jié)、葉輪切割及減少管路靜能頭等方法。

2.1 節(jié)流調節(jié)法

節(jié)流調節(jié)是指通過改變離心泵排出閥1的開度的方法使管路特性發(fā)生變化的調節(jié)方法。如圖 2中若減少離心泵排出閥1的開度，管路的阻力增大，管路特性曲線變陡峭，與揚程特性曲線的交點（工況點）由上升到，流量由較小到，揚程增加到；若增大離心泵排出閥1的開度，管路阻力變小，管路特性曲線變平坦，由變?yōu)椋r點由變?yōu)?，使離心泵流量增加到，揚程減小到。

節(jié)流調節(jié)的方法簡單易行，普遍使用，但是經濟性差。當節(jié)流程度較大時，管路的流量很小，效率降低，會使離心泵發(fā)熱嚴重。

2.2 回流調節(jié)法

回流調節(jié)是通過改變回流閥2（也稱旁通閥）的開度來調節(jié)流量的調節(jié)方法。如圖3，離心泵排出總流量 = + ，即輸出流量與回流流量的和，回流管路和輸出（下轉第202頁）（上接第197頁）管路相當于是并聯(lián)管路。此時泵的流量是，若減小回流閥2的開度，泵的兩個并聯(lián)管路總阻力增加，這時總的管路特性曲線變陡峭，工況點由變到，泵的總流量由減少到，但是輸出管路流量增大；若開大回流閥的開度，泵兩個并聯(lián)管路總阻力減小，這時總的管路特性曲線變平坦，工況點由變到，泵的總流量由減少到，但是輸出管路流量增大。

回流調節(jié)會使管路的一部分流量回流，是很不經濟的，所以離心泵很少使用回流調節(jié)作為它的調節(jié)方法，一般只是作為一種輔助的調節(jié)手段。

2.3 變速調節(jié)法

變速調節(jié)是指通過改變離心泵的轉速來調節(jié)泵的性能參數(shù)的方法，主要是經過改變原動機和傳動機構的速度。離心泵的轉速變化時，離心泵的流量、揚程、軸功率都會隨之產生一定變化。如果同一臺離心泵輸送的是同一種液體，轉速變化前后各運動相似的工況，相應參數(shù)的變化符合以下比例規(guī)律：

= ； = ； = （2）

其中，當轉速為時，流量，揚程為，功率為；轉速為時，流量，揚程為，功率為。由公式（2）可得圖4：

當離心泵的轉速分別為，，（>>）時，離心泵的揚程特性曲線，，逐漸降低，與管路特性曲線R的交點分別為，，。使得>>，>>。

調速調節(jié)的特點是能在較大的轉速范圍內保持較高的效率，經濟性比節(jié)流調節(jié)和回流調節(jié)都好，實現(xiàn)轉速調節(jié)需要原動機變頻或者齒輪變速，隨著變頻技術進步，變速調節(jié)的方法越來用的越多在船舶上。

2.4 葉輪切割法

根據(jù)離心泵揚程大小與離心泵葉輪外徑的平方成正比的特點，用于某管路系統(tǒng)的離心泵如果流量和工作壓力超出實際需要，可用切割葉輪外徑的方法來降低離心泵的特性曲線，使工況參數(shù)改變，從而節(jié)省功率，這就是葉輪切割法。制造廠家亦常將原型葉輪車削外徑后制成一些派生的型號，以擴大產品的適用范圍。

3 船舶營運中工況調節(jié)的實用方法選擇

在船舶離心泵使用中，較多使用節(jié)流調節(jié)的方式，這種方式控制方便，易于使用，比如壓載泵、消防泵、主海水泵、淡水泵等使用節(jié)流調節(jié)。回流調節(jié)只是在比較特殊場合使用，比如船舶鍋爐的給水泵在給水量小時使用，這樣控制精準。變速調節(jié)目前在船舶上使用越來越多，比如采用中央冷卻器的船舶上，使用了變頻技術的電動機來帶動主海水泵。葉輪切割技術在船舶上使用較少，由于技術操作難度較大，需嚴格按照說明書車削才能使用。

4 結束語

在船舶上能夠正確選擇合適的工況調節(jié)方法能既能夠充分發(fā)揮離心泵的效力，也能充分利用船舶上有限的能源，是使船舶經濟運行的措施，同時也考驗著船舶輪機管理人員的知識水平和業(yè)務經驗能力。

參考文獻

[1] 王長悅.離心泵實際工況調節(jié)的研究[J].安徽電子信息職業(yè)技術學院學報，2010（4）.

[2] 田豐，賈磊.水泵工況調節(jié)原理及變頻調速節(jié)能潛力分析[J].黃河水利職業(yè)技術學院學報，2004（1）.

[3] 劉愛芝.離心泵工況點的確定和調節(jié)[J].邯鄲職業(yè)技術學院學報，2003（1）.

[4] 費千.船舶輔機[M].大連海事大學出版社，2008.