Skupne metode regulacije pretoka za centrifugalne črpalke

Centrifugalne črpalke se pogosto uporabljajo v panogah, kot sta varčevanje z vodo in kemijsko inženirstvo, izbira njihovih delovnih točk in analiza porabe energije pa sta vse bolj cenjena. Običajno stopnja pretoka in višina tlaka centrifugalne črpalke morda nista skladna s cevovodnim sistemom ali pa je treba zaradi sprememb v proizvodnih nalogah in zahtevah procesa prilagoditi hitrost pretoka črpalke, kar bistveno spremeni delovno točko centrifugalno črpalko. Poleg pravilnosti izbire centrifugalne črpalke v fazi projektiranja bo tudi izbira obratovalnih točk pri dejanski uporabi centrifugalne črpalke neposredno vplivala na porabo energije in stroške uporabnikov. Zato je še posebej pomembno, da razumno spremenite delovno točko centrifugalne črpalke.
Načelo delovanja centrifugalne črpalke je pretvorba mehanske energije, ki nastane pri hitrem vrtenju elektromotorja, v kinetično energijo in potencialno energijo dvignjene tekočine, kar je proces prenosa in pretvorbe energije. V skladu s to značilnostjo je delovna točka centrifugalne črpalke vzpostavljena na ravnovesju dobave in povpraševanja po energiji med vodno črpalko in cevovodnim sistemom. Dokler se spremeni eden od obeh pogojev, se bo njegova delovna točka premaknila. Spremembo delovne točke povzročita dva vidika: 1. Spremeni se karakteristična krivulja same vodne črpalke, na primer rezanje rotorja. 2. Spremembe karakterističnih krivulj cevovodnega sistema, kot je dušenje ventila.
Spodaj je analiza in primerjava teh dveh metod:
1. Rezanje rotorja
Ko je hitrost konstantna, sta tlačna višina in pretok črpalke povezana s premerom rotorja. Pri črpalkah istega modela je mogoče uporabiti metodo rezanja za spremembo karakteristične krivulje črpalke. Ob predpostavki, da je prvotni premer rotorja centrifugalne črpalke D, pretok Q, višina H in moč P, premer rezalnega rotorja D', pretok Q', višina H' in moč P', razmerje med njima je:
Zgornje tri enačbe se skupaj imenujejo rezalni zakon črpalk. Zakon rezanja temelji na veliki količini zaznavnih eksperimentalnih podatkov. Verjame, da če je količina rezanja rotorja nadzorovana znotraj določene meje (ki je povezana s specifično hitrostjo vodne črpalke), se lahko ustrezna učinkovitost vodne črpalke pred in po rezanju šteje za nespremenjeno. Rezanje rotorja je preprosta in izvedljiva metoda za spreminjanje delovanja vodnih črpalk, znana kot prilagoditev spremenljivega premera. Do določene mere rešuje protislovje med omejenim tipom in specifikacijami vodnih črpalk ter raznolikostjo zahtev objektov za oskrbo z vodo, s čimer se razširi obseg uporabe vodnih črpalk. Seveda je rezanje rotorja nepovraten proces in uporabniki morajo pred izvedbo opraviti natančne izračune in izmeriti ekonomsko racionalnost.
2. Dušenje ventila
Najenostavnejši način za spreminjanje pretoka centrifugalne črpalke je nastavitev odpiranja izstopnega ventila črpalke, pri čemer ohranjamo konstantno hitrost črpalke (običajno pri nazivni hitrosti). Njegovo bistvo je spremeniti položaj karakteristične krivulje cevovoda za spremembo delovne točke črpalke. Ko je ventil obrnjen navzdol za nadzor pretoka, ostane zmogljivost oskrbe z vodo same črpalke nespremenjena, karakteristika višine ostane nespremenjena in karakteristika upora cevi se spremeni s spremembo odpiranja ventila. Ta metoda je enostavna za uporabo, z neprekinjenim pretokom in jo je mogoče prosto prilagajati med določenim največjim pretokom in ničlo, brez potrebe po dodatnih naložbah. Široko se uporablja v različnih situacijah. Toda regulacija dušenja je vzdrževanje določene prostornine dovoda s porabo odvečne energije iz centrifugalne črpalke, zmanjšala pa se bo tudi učinkovitost centrifugalne črpalke, kar ni ekonomsko smiselno.
Dandanes je za mnoga podjetja najprimernejši način prilagajanja rezanje rotorja, saj lahko prihrani energijo in zmanjša porabo. Vendar pa je treba pred rezanjem rotorja opraviti natančne izračune, da se zagotovi, da lahko izpolnjuje delovne pogoje po rezanju.