給水泵并聯運行方式的分析及經濟性比較

在鍋爐母管制給水系統中，給水泵和給水管路組成了一個統一的水力系統。管路所消耗的能量和鍋爐所需的壓頭就是給水泵所供給的壓力能，兩者保持了能量的供求平衡關系。管路的流量就是給水泵的排量，給水泵揚程就是管路的壓力降（見）。

中C為給水泵的揚程隨排量的變化關系，G為管路特性曲線，兩者的交點A為鍋爐給水系統的工作點。給水泵或管路中任何一方的工作狀況發生變化，都會改變系統的能量平衡，系統將建立新的平衡關系以適應這種變化。

鍋爐母管制并聯給水泵的運行調節，是根據系統管路曲線特性和水泵驅動形式進行的。一般根據鍋爐給水泵的配置可以有以下三種并聯運行方式：定速泵并聯、調速泵并聯、調速泵與定速泵并聯。為簡化分析，均取兩臺性能相同的水泵在并聯運行時的狀態進行探討，并對運行的經濟性進行比較。

鍋爐給水系統管路特性定速泵并聯工作特性1定速泵并聯運行采用定速泵并聯運行時，水泵揚程特性曲線C與總揚程曲線C固定不變。當系統滿負荷運行時，其壓頭為水泵的額定揚程H，流量為兩臺水泵的額定流量之和2Q，運行工況點為水泵揚程特性曲線C與管路特性曲線G的相交點A，鍋爐給水泵調節閥處于全開或最大開度狀態。每臺定速泵均運行于額定工況B點（兩臺泵重合），流量為Q、壓頭為H（見）。假如系統負荷需要調整為1.5Q，只能通過調節給水泵調節閥，改變管路特性曲線至G調整后運行工況點為A1，壓頭為H1，此時每臺水泵的運行工況點為B1，流量為0.75Q，壓頭為H1.定速泵并聯運行時流量的調節是靠改變給水泵調節閥的開度，故稱節流調節法。其特點是簡單方便，但產生的富裕壓頭要由給水泵調節閥消耗掉，造成能量損失，低負荷時經濟性更差，且若給水泵再循環流量沒有控制好，易造成水泵運行不穩定、電流波動大等現象2調速泵并聯運行調速泵并聯運行時，揚程特性曲線隨水泵的轉速而變化，所以不同轉速時有不同的水泵總揚程曲線，從而能使運行工況始終處在理想狀態的管路特性曲線G上，沒有節流損失。

現設調速泵轉速比為imax時的性能與定速泵相同。當滿負荷運行流量為2Q時，運行于A點，壓頭為H.單臺調速泵運行額定工況為B點（見）。

當系統負荷需調整為1.5Q時，系統所需壓頭為H1.此時通過變速機構將各臺水泵的轉速比調至iA1運行，總揚程特性曲線為C，系統運行于A1點。各臺水泵運行點為B1點，流量各為0.75Q.調速泵并聯運行的優點是可以保證在無節流損失的狀態下運行，和兩臺定速泵并聯運行相比，在1.5Q流量下，節省了壓頭△H=H-H1的能耗。但是由于每臺泵都需要裝調速裝置，一次性投資費用大。

調速泵可裝設汽動調速給水泵，也可以裝設電動調速給水泵。

電動調速給水泵一般采用調速型液力耦合器或變頻器來實現水泵的轉速調節。液力偶合器的效率隨著輸出轉速的降低而降低，而變頻調速在電動機輸出轉速降低時效率仍然較高，故變頻調速的低速性能比液力偶合器調速要好。另外采用液力偶合器調速不能直接改善起動性能，起動電流為額定電流的5~7倍。而采用變頻調速可實現軟起動，即起動電流緩慢增加，起動過程比較平滑，對電網和機械都沒有沖擊，故可以降低用電配備容量，特別是在新上項目時，可節省增容費的開支，而且變頻調速起動的全過程可以控制，起動點、爬坡時間均可設置。所以變頻調速節能效果及其他方面的性能均明顯優于液力耦合器。

調速泵并聯工作特性3調速泵與定速泵并聯運行在給水系統的定速泵群中加入一臺（或兩臺）調速泵，使其與定速泵并聯運行。用調速泵來調節母管所需流量，可消除母管壓頭過高的浪費現象。

調速泵與定速泵并聯運行的特點是，調速泵出口壓力要求保持某一定值（一般為定速泵的額定出口壓力），流量在30 %~100%之間變化。運行時，需要同時調節水泵特性曲線和管路特性曲線，使運行工況處在MN線段（見）上。此運行方滿負荷工況運行于A點，流量為2Q，壓頭為H，定速泵與調速泵均運行于B點，調速泵轉速為imax（見）。當負荷減至1.5Q時，調速泵轉速比降至iA1，水泵總揚程曲線調至C，此時并聯運行工況點為A1.定速泵運行在B12點（即B點額定工況），調速泵則運行于Bn點，壓頭仍為H.鍋爐給水系統采用調速泵與定速泵并聯運行方式時，可采用雙重調節，即用“三沖量”信號控制給水泵調節閥開度，用母管壓力信號控制給水泵轉速。如果僅采用單一轉速調節，則在系統負荷降低時，會造成定速泵超載，而調速泵負荷過小，從而影響設備和系統的安全運行。如所示，當系統負荷為1.5Q時，如果單用轉速調節，則并聯泵壓頭運行處在理想管路特性曲線G上，運行壓頭為H1，調速泵轉速比降至iM，給水泵總揚程曲線為C此時定速泵工況點為B12點，流量約為1.3Q（由于流量過大造成定速泵超載），調速泵則運行于Bn點，流量約為0.2Q，低于最小流量值，造成水泵發熱、振動、電流波動大甚至汽化，從而危及設備本身和整個給水系統的安全運行。因此使用調速泵時應經過計算和試驗，確定最低轉速及最小電流，在自控系統上確定自調下限位置及電流最低報警值，以確保調速泵的正常運行。

在系統升負荷或降負荷過程中，如果調速泵出現最低轉速且電流低于最小電流值時，必須以手動適當提高調速泵轉速，以提高并聯泵出口壓力，降低定速泵出口流量，增加調速泵的流量。

這樣雖然經濟性相對差些，但是保證了整個給水系統的安全運行。

當系統負荷度過此范圍后，恢復自動調節。

調速泵與定速泵并聯工作特性調速泵與定速泵并聯運行調節由以上分析可見，給水泵并聯運行方式不同，調節方法有所不同，經濟性也各有差異。化工企業自備電廠鍋爐給水泵的合理配置及運行，不僅是企業安全生產的保障，更重要的是可以節約大量的能源，給企業乃至整個社會帶來可觀的經濟效益。