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水泵調(diào)速技術(shù)在噴灌工程中應(yīng)用的探討
摘要：根據(jù)噴灌工程中泵房運(yùn)行工況的特點(diǎn)，從水泵運(yùn)行性能探討水泵調(diào)速技術(shù)在工程中的應(yīng)用。
關(guān)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(jī)水泵來完成，水泵用電占噴灌運(yùn)行費(fèi)用的比例較大，因此水泵運(yùn)行效率的高低對(duì)噴灌運(yùn)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(duì)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(diǎn)的工況來選擇。此工況點(diǎn)一般也是水泵正常工作點(diǎn)，即額定點(diǎn)。對(duì)于低處和距泵較近的片區(qū)則采用關(guān)閥門節(jié)流來調(diào)整噴頭工作壓力。這樣將會(huì)有多余揚(yáng)程損失在閥門上，使水泵偏離工作區(qū)，造成能量大量浪費(fèi)，形成嚴(yán)重的不經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。為此采用調(diào)速技術(shù)，使水泵能根據(jù)不同片區(qū)工況調(diào)整輸出特性，適應(yīng)噴頭工作要求，且在各種工況下均能運(yùn)行，從而達(dá)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(shù)在噴灌工程中的應(yīng)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(yáng)程、軸功率、效率與流量的關(guān)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(diǎn)凈揚(yáng)程；
H噴——噴頭工作壓力。
H＝Hh＋CQ2為一通過Hh點(diǎn)的二次曲線，Q～H與Q～G曲線的交點(diǎn)A即為水泵的正常工作點(diǎn)，一般為壓力zui不利片區(qū)工作在此點(diǎn)，通常也是水泵額定點(diǎn)。
當(dāng)啟用不是處于正常工作點(diǎn)的片區(qū)時(shí)，水泵將工作在以下工況。
地勢(shì)較低處的片區(qū)時(shí)，H凈降低，水泵揚(yáng)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(diǎn)比正常工作點(diǎn)低，即Q～G曲線zui低到Q′～G′與Q～H交點(diǎn)A′點(diǎn)。若H凈降低較多，水泵將會(huì)工作在非區(qū)。
當(dāng)片區(qū)處地勢(shì)較低，噴頭數(shù)又較少時(shí)，H凈降低，水泵揚(yáng)程高于噴頭額定工作壓力。同時(shí)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(diǎn)比正常工作點(diǎn)低，即Q～G曲線zui低到Q″～G″與Q～H交點(diǎn)在A″點(diǎn)。
地勢(shì)高程與正常工作點(diǎn)片區(qū)一樣，但噴頭數(shù)量較少時(shí)，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(diǎn)比正常點(diǎn)高。即Q～G曲線zui高到Q″～G″，與Q～H交點(diǎn)在A′點(diǎn)。
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(yán)重的還會(huì)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(guān)小工作片區(qū)進(jìn)水閘閥或關(guān)小水泵出口閘閥，相當(dāng)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(diǎn)相交，把多余水頭浪費(fèi)在閥門上。
（2）選用幾臺(tái)不同揚(yáng)程和不同流量的水泵組合，根據(jù)不同片區(qū)的揚(yáng)程、流量選擇運(yùn)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(fù)雜、噴頭分布很不均勻的工程中，將會(huì)使水泵臺(tái)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(diǎn)。此時(shí)其對(duì)應(yīng)轉(zhuǎn)速正滿足需要流量，沒有任何水頭浪費(fèi)，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(jì)合理，為防止工作中的盲目性，在應(yīng)用前應(yīng)進(jìn)行節(jié)電計(jì)算和經(jīng)濟(jì)比較。
3、調(diào)速設(shè)備的選用
（1）調(diào)速泵的特性選擇應(yīng)使調(diào)速泵的各設(shè)計(jì)組合在能滿足zui大設(shè)計(jì)水量的基礎(chǔ)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(shè)備選擇：調(diào)速設(shè)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(shù)較新，效率較高，維護(hù)條件較好，但要求管理技術(shù)較高，投資也較大。電磁轉(zhuǎn)差離合器控制部分簡(jiǎn)單，價(jià)格較低，維護(hù)簡(jiǎn)單，但傳動(dòng)效率在低速時(shí)較低，適合于高速高變速率或資金緊張，管理技術(shù)條件較低的情況。
（3）泵房運(yùn)行中的壓力調(diào)節(jié)：把水泵起動(dòng)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(yīng)的控制壓力。在運(yùn)行中只要根據(jù)啟用的片區(qū)，泵房出水壓力為相應(yīng)控制壓力即可。
