Typowe metody regulacji przepływu dla pomp odśrodkowych

Pompy odśrodkowe znajdują szerokie zastosowanie w takich gałęziach przemysłu jak oszczędzanie wody i inżynieria chemiczna, a coraz bardziej ceniony jest dobór ich punktów pracy i analiza zużycia energii. Zwykle natężenie przepływu i wysokość ciśnienia pompy odśrodkowej mogą nie być zgodne z systemem rurociągów lub ze względu na zmiany w zadaniach produkcyjnych i wymaganiach procesowych należy dostosować natężenie przepływu pompy, co zasadniczo zmienia punkt pracy pompa odśrodkowa. Oprócz prawidłowości doboru pomp odśrodkowych na etapie projektowania technicznego, dobór punktów pracy w rzeczywistym użytkowaniu pomp odśrodkowych będzie miał także bezpośredni wpływ na zużycie energii i koszty użytkowników. Dlatego szczególnie ważna jest rozsądna zmiana punktu pracy pompy odśrodkowej.
Zasada działania pompy odśrodkowej polega na przekształceniu energii mechanicznej generowanej przez szybki obrót silnika elektrycznego na energię kinetyczną i energię potencjalną unoszonej cieczy, co jest procesem przenoszenia i konwersji energii. Zgodnie z tą charakterystyką punkt pracy pompy odśrodkowej ustala się na podstawie równowagi podaży i zapotrzebowania na energię pomiędzy pompą wodną a systemem rurociągów. Dopóki zmienia się jeden z dwóch warunków, jego punkt pracy będzie się przesuwał. Zmiana punktu pracy wynika z dwóch aspektów: 1. Zmienia się charakterystyka samej pompy wodnej, np. cięcie wirnika. 2. Zmiany charakterystyk sieci rurociągów, np. dławienie zaworów.
Poniżej znajduje się analiza i porównanie tych dwóch metod:
1. Cięcie wirnika
Gdy prędkość jest stała, wysokość ciśnienia i natężenie przepływu pompy są powiązane ze średnicą wirnika. W przypadku pomp tego samego modelu, metodą cięcia można zmienić charakterystykę pompy. Zakładając, że pierwotna średnica wirnika pompy odśrodkowej wynosi D, natężenie przepływu wynosi Q, wysokość podnoszenia wynosi H, moc wynosi P, a średnica ściętego wirnika wynosi D', natężenie przepływu wynosi Q', wysokość podnoszenia wynosi H', a moc wynosi P', związek między nimi jest następujący:
Powyższe trzy równania nazywane są łącznie prawem cięcia pomp. Prawo cięcia opiera się na dużej ilości percepcyjnych danych eksperymentalnych. Uważa się, że jeśli wielkość cięcia wirnika jest kontrolowana w pewnym zakresie (który jest związany z konkretną prędkością pompy wodnej), odpowiednią wydajność pompy wodnej przed i po cięciu można uznać za niezmienioną. Obcinanie wirnika to prosta i wykonalna metoda zmiany wydajności pomp wodnych, znana jako regulacja zmiennej średnicy. Rozwiązuje w pewnym stopniu sprzeczność pomiędzy ograniczonym rodzajem i specyfikacjami pomp wodnych a różnorodnością wymagań obiektów wodociągowych, rozszerzając w pewnym stopniu zakres stosowania pomp wodnych. Oczywiście cięcie wirnika jest procesem nieodwracalnym i przed jego wdrożeniem użytkownicy muszą przejść dokładne obliczenia i zmierzyć racjonalność ekonomiczną.
2. Dławienie zaworu
Najprostszym sposobem zmiany natężenia przepływu pompy odśrodkowej jest regulacja otwarcia zaworu wylotowego pompy, przy jednoczesnym utrzymaniu stałej prędkości pompy (zwykle na poziomie prędkości znamionowej). Jej istotą jest zmiana położenia charakterystyki rurociągu w celu zmiany punktu pracy pompy. Gdy zawór zostanie obrócony w celu kontroli przepływu, wydajność samej pompy pozostaje niezmieniona, charakterystyka podnoszenia pozostaje niezmieniona, a charakterystyka oporu rury zmienia się wraz ze zmianą otwarcia zaworu. Metoda ta jest łatwa w obsłudze, zapewnia ciągły przepływ i można ją dowolnie regulować w zakresie od pewnego maksymalnego natężenia przepływu do zera, bez potrzeby dodatkowych inwestycji. Ma szerokie zastosowanie w różnych sytuacjach. Jednak regulacja dławiąca polega na utrzymaniu określonej objętości zasilania poprzez pochłonięcie nadmiaru energii z pompy odśrodkowej, a wydajność pompy odśrodkowej również spadnie, co jest nieuzasadnione ekonomicznie.
Obecnie preferowaną metodą regulacji dla wielu przedsiębiorstw jest cięcie wirnika, ponieważ pozwala to zaoszczędzić energię i zmniejszyć zużycie. Jednakże przed cięciem wirnika należy wykonać dokładne obliczenia, aby upewnić się, że będzie on spełniał warunki pracy po cięciu.