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水泵調(diào)速技術在噴灌工程中應用的探討
摘要：根據(jù)噴灌工程中泵房運行工況的特點，從水泵運行性能探討水泵調(diào)速技術在工程中的應用。
關鍵詞：工況 調(diào)速 效率
1、概述
一般噴灌工程中的壓力配水大多是使用電機水泵來完成，水泵用電占噴灌運行費用的比例較大，因此水泵運行效率的高低對噴灌運行成本影響很大。
面積較大的噴灌工程通常采用分片輪灌的工作方式。各片區(qū)的地形，和泵房距離及噴頭數(shù)量不盡相同，使得對水泵的要求也不相同。為了使所有噴頭都能正常工作，通常水泵是按能滿足壓力zui不利點的工況來選擇。此工況點一般也是水泵正常工作點，即額定點。對于低處和距泵較近的片區(qū)則采用關閥門節(jié)流來調(diào)整噴頭工作壓力。這樣將會有多余揚程損失在閥門上，使水泵偏離工作區(qū)，造成能量大量浪費，形成嚴重的不經(jīng)濟運行。為此采用調(diào)速技術，使水泵能根據(jù)不同片區(qū)工況調(diào)整輸出特性，適應噴頭工作要求，且在各種工況下均能運行，從而達到節(jié)電和穩(wěn)定壓力的效果。
本文僅從水泵性能和調(diào)速原理探討水泵調(diào)速技術在噴灌工程中的應用。
2、泵房工況分析與水泵調(diào)速節(jié)電原理
噴灌工程中的水泵一般均為葉片泵，葉片泵的特性分別以Q～H，Q～N，Q～η曲線表示揚程、軸功率、效率與流量的關系，見圖1。
另外水泵工作系統(tǒng)的特性，常以Q～G曲線表示。
式中 H＝Hn＋Hf，Hf＝CQ2，Hn＝H凈+H噴
C——水泵到噴頭的管路水力系數(shù)；
H凈——水泵到噴頭所處地點凈揚程；
H噴——噴頭工作壓力。
H＝Hh＋CQ2為一通過Hh點的二次曲線，Q～H與Q～G曲線的交點A即為水泵的正常工作點，一般為壓力zui不利片區(qū)工作在此點，通常也是水泵額定點。
當啟用不是處于正常工作點的片區(qū)時，水泵將工作在以下工況。
地勢較低處的片區(qū)時，H凈降低，水泵揚程高于噴頭額定工作壓力，噴頭流量也大于額定流量，水泵工作點比正常工作點低，即Q～G曲線zui低到Q′～G′與Q～H交點A′點。若H凈降低較多，水泵將會工作在非區(qū)。
當片區(qū)處地勢較低，噴頭數(shù)又較少時，H凈降低，水泵揚程高于噴頭額定工作壓力。同時噴頭數(shù)少，片區(qū)需要流量減少，系統(tǒng)壓力將偏高，更使噴頭工作壓力大于額定壓力，這樣噴頭工作流量也比額定流量大得多，水泵工作點比正常工作點低，即Q～G曲線zui低到Q″～G″與Q～H交點在A″點。
地勢高程與正常工作點片區(qū)一樣，但噴頭數(shù)量較少時，由于片區(qū)需要流量減少，系統(tǒng)壓力將偏高，使噴頭的工作壓力和流量都大于額定值，水泵工作點比正常點高。即Q～G曲線zui高到Q″～G″，與Q～H交點在A′點。
顯然上述幾種工況中，噴頭都在非額定值下工作，影響使用效果，嚴重的還會損壞噴頭。因此必須采取措施使噴頭工作在允許壓力范圍內(nèi)，在工程中一般常用以下幾種方式。
（1）關小工作片區(qū)進水閘閥或關小水泵出口閘閥，相當增加管道阻力系數(shù)，使Q～G曲線上升，與水泵Q～H上該片區(qū)所需流量點相交，把多余水頭浪費在閥門上。
（2）選用幾臺不同揚程和不同流量的水泵組合，根據(jù)不同片區(qū)的揚程、流量選擇運行水泵或水泵組合，此方式?jīng)]有閥門的壓力損失，但在地形復雜、噴頭分布很不均勻的工程中，將會使水泵臺數(shù)增加較多。
（3）水泵調(diào)速：水泵調(diào)速后，效率基本不變，因此可降低轉(zhuǎn)速，使其特性曲線與系統(tǒng)特性曲線相交所需流量處于B′、B″和B?點。此時其對應轉(zhuǎn)速正滿足需要流量，沒有任何水頭浪費，其工作效率也較高。
水泵調(diào)速雖然是節(jié)電措施，但其投資較大，而且不是在任何情況下均經(jīng)濟合理，為防止工作中的盲目性，在應用前應進行節(jié)電計算和經(jīng)濟比較。
3、調(diào)速設備的選用
（1）調(diào)速泵的特性選擇應使調(diào)速泵的各設計組合在能滿足zui大設計水量的基礎上，盡量使調(diào)速特性曲線，接近各片區(qū)系統(tǒng)特性曲線。
（2）調(diào)速設備選擇：調(diào)速設備種類很多，性能也各不相同，在噴灌泵站的調(diào)速中宜選用變頻或電磁轉(zhuǎn)差離合器。變頻調(diào)速技術較新，效率較高，維護條件較好，但要求管理技術較高，投資也較大。電磁轉(zhuǎn)差離合器控制部分簡單，價格較低，維護簡單，但傳動效率在低速時較低，適合于高速高變速率或資金緊張，管理技術條件較低的情況。
（3）泵房運行中的壓力調(diào)節(jié)：把水泵起動后，分別啟用各片區(qū)，調(diào)節(jié)水泵轉(zhuǎn)速，使泵房出水壓力至適合噴頭工作，此壓力即為各片區(qū)相應的控制壓力。在運行中只要根據(jù)啟用的片區(qū)，泵房出水壓力為相應控制壓力即可。
