Uobičajene metode regulacije protoka za centrifugalne pumpe

Centrifugalne crpke naširoko se koriste u industrijama kao što su zaštita vode i kemijsko inženjerstvo, a odabir njihovih radnih točaka i analiza potrošnje energije sve se više cijene. Obično brzina protoka i visina tlaka centrifugalne pumpe možda neće biti u skladu sa sustavom cjevovoda ili zbog promjena u proizvodnim zadacima i zahtjevima procesa potrebno je prilagoditi brzinu protoka pumpe, što bitno mijenja radnu točku centrifugalnu pumpu. Osim ispravnosti odabira centrifugalne crpke u fazi projektiranja, odabir radnih točaka u stvarnoj uporabi centrifugalnih crpki također će izravno utjecati na potrošnju energije i troškove korisnika. Stoga je posebno važno razumno promijeniti radnu točku centrifugalne pumpe.
Princip rada centrifugalne pumpe je pretvaranje mehaničke energije generirane velikom brzinom rotacije elektromotora u kinetičku energiju i potencijalnu energiju podignute tekućine, što je proces prijenosa i pretvorbe energije. Prema ovoj karakteristici, radna točka centrifugalne pumpe se uspostavlja na ravnoteži ponude i potražnje energije između pumpe za vodu i cjevovodnog sustava. Sve dok se jedan od dva uvjeta mijenja, njegova radna točka će se pomicati. Promjena radne točke uzrokovana je dvama aspektima: 1. Mijenja se karakteristična krivulja same pumpe za vodu, kao što je rezanje impelera. 2. Promjene u krivuljama karakteristika cjevovodnog sustava, kao što je prigušivanje ventila.
U nastavku je analiza i usporedba ove dvije metode:
1. Rezanje impelera
Kada je brzina konstantna, visina tlaka i protok crpke povezani su s promjerom impelera. Za pumpe istog modela, metoda rezanja može se koristiti za promjenu karakteristične krivulje pumpe. Pod pretpostavkom da je izvorni promjer rotora centrifugalne pumpe D, brzina protoka Q, visina H, snaga P, a promjer propelera D', brzina protoka Q', visina H', a snaga P', odnos između njih je:
Gornje tri jednadžbe zajednički se nazivaju zakon rezanja pumpi. Zakon rezanja temelji se na velikoj količini perceptivnih eksperimentalnih podataka. Vjeruje se da ako se količina rezanja rotora kontrolira unutar određene granice (koja je povezana sa specifičnom brzinom pumpe za vodu), odgovarajuća učinkovitost pumpe za vodu prije i poslije rezanja može se smatrati nepromijenjenom. Rezanje impelera je jednostavna i izvediva metoda za promjenu performansi vodenih pumpi, poznata kao podešavanje promjenjivog promjera. U određenoj mjeri rješava proturječnost između ograničenog tipa i specifikacija pumpi za vodu i raznolikosti zahtjeva objekata vodoopskrbe, proširujući opseg uporabe pumpi za vodu. Naravno, rezanje impelera je nepovratan proces, a korisnici moraju proći precizne izračune i izmjeriti ekonomsku racionalnost prije implementacije.
2. Prigušivanje ventila
Najjednostavniji način za promjenu protoka centrifugalne crpke je podešavanje otvora izlaznog ventila pumpe, uz održavanje konstantne brzine pumpe (obično na nazivnoj brzini). Njegova je bit promijeniti položaj krivulje karakteristike cjevovoda kako bi se promijenila radna točka crpke. Kada se ventil spusti kako bi se kontrolirao protok, kapacitet opskrbe vodom same crpke ostaje nepromijenjen, karakteristika visine ostaje nepromijenjena, a karakteristika otpora cijevi mijenjat će se s promjenom otvora ventila. Ova je metoda jednostavna za rukovanje, s kontinuiranim protokom i može se slobodno podešavati između određenog maksimalnog protoka i nule, bez potrebe za dodatnim ulaganjem. Široko je primjenjiv u raznim situacijama. Ali regulacija prigušenja je održavanje određenog volumena opskrbe trošenjem viška energije iz centrifugalne pumpe, a učinkovitost centrifugalne pumpe također će se smanjiti, što nije ekonomski razumno.
Danas je preferirana metoda prilagodbe za mnoga poduzeća rezanje impelera, jer može uštedjeti energiju i smanjiti potrošnju. Međutim, prije rezanja impelera moraju se napraviti točni izračuni kako bi se osiguralo da može zadovoljiti radne uvjete nakon rezanja.