离心泵流量控制的三种方法|163

离心泵是使用最广的液体输送设备。它一般由电动机驱动，在启动前，泵及吸入管路内充满液体。泵的压头是由旋转叶轮作用于液体的离心力而产生的，转速越高，则离心力越大，压头也越高。

离心泵流量控制的目的是要将泵的排出流量恒定于某一给定的数值上。流量控制在石油化工厂是非常常见的，例如进入化学反应器的原料量需要维持恒定、精馏塔的进料量或回流量需要维持恒定等。

这里介绍3种离心泵的流量控制的常用方法。

1、控制泵出口调节阀开度

通过控制泵出口调节阀开启度，改变调节阀两端压降，从而改变管路阻力来控制流量，如图1所示。当干扰作用使被控变量（流量）发生变化偏离给定值时，控制器发出控制信号，调节阀动作，控制结果使流量回到给定值。

图1：改变泵出口管路阻力控制流量

图2：泵的流量特性曲线与管路特性曲线

当调节阀开启度发生变化时，由于转速是恒定的，所以泵的特性没有变化，即图2中的曲线A没有变化。但管路上的阻力却发生了变化，即管路特性曲线不再是曲线1，随着调节阀的关小，可能变为曲线2或曲线3了。工作点就由C1移向C2或C3，出口流量也由Q1改变为Q2或Q3，如图2所示。以上就是通过控制泵的出口调节阀开启度来改变排出流量的基本原理。

采用本方案时，要注意调节阀一般应该安装在泵的出口管线上，而不应该安装在泵的吸入管线上（特殊情况除外）。这是因为调节阀在正常工作时，需要有一定的压降，有可能形成负压，使液体部分汽化，会产生冲击，损坏叶轮和泵壳。调节阀还应该装在检测元件（如孔板）的下游，这样对保证测量精度有好处。

控制出口调节阀开启度这种方案优点是简单易行，所以应用最为广泛。缺点是在流量小的情况下，总的机械效率较低。特别是调节阀开度较小时，阀门压降较大，对于大功率的泵，损耗的功率相当大，因此是不经济的。

2、控制泵出口旁路调节阀开度

如图3所示，在泵出口旁路一部分返流至泵吸入管路，用改变旁路调节阀开启度的方法来控制泵的实际排出量。

图3：改变旁路调节阀开度控制流量

调节阀装在旁路上，由于压差大，流量小，所以调节阀的尺寸可以选的比装在出口管道上的要小得多。但也不难看出，对旁路通过的那部分液体来说，由于泵所供的能量几乎完全消耗在调节阀上，因此总的机械效率较低。

3、控制泵的转速

当泵的转速改变时，泵的流量特性曲线会发生变化。图4中曲线1、2、3表示转速分别为n1,n2,n3时的流量特性，且有n1>n2>n3。在同样的流量情况下，泵的转速提高会使压头H增加。在一定的管路特性曲线B的情况下，减小泵的转速，会使工作点由C1移向C2或C3，流量相应也由Q1减少到Q2或Q3。

图4：改变泵的转速控制流量

这种解决方案从能量消耗的角度来衡量最为经济，机械效率较高，但调速机构一般较复杂，所以多用在蒸汽透平驱动离心泵的场合，此时仅需控制蒸汽量即可控制转速。

随着电机变频调速控制技术的发展和应用，改变泵的转速已很容易实现，因此，这种方案应用日渐增多，特别对较大的输送泵这种方案应是首选。

作者简介：

邱老师，自控学堂创办人，教授级高级工程师，从事自控工程设计30余年，先后承担了几十个大中型工程项目的设计、施工安装指导、调试开车及新技术开发等工作，是国家科技进步一等奖获得者，获国务院特殊津贴、行业工程设计大师等荣誉称号，国家科技进步奖评审专家。

离心泵流量控制的三种方法

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