طرق تنظيم التدفق الشائعة لمضخات الطرد المركزي

تستخدم مضخات الطرد المركزي على نطاق واسع في صناعات مثل الحفاظ على المياه والهندسة الكيميائية، ويتم تقدير اختيار نقاط التشغيل الخاصة بها وتحليل استهلاك الطاقة بشكل متزايد. عادة، قد لا يكون معدل التدفق ورأس الضغط لمضخة الطرد المركزي متسقين مع نظام خطوط الأنابيب، أو بسبب التغيرات في مهام الإنتاج ومتطلبات العملية، يجب تعديل معدل تدفق المضخة، مما يغير بشكل أساسي نقطة التشغيل مضخة الطرد المركزي. بالإضافة إلى صحة اختيار مضخة الطرد المركزي خلال مرحلة التصميم الهندسي، فإن اختيار نقاط التشغيل في الاستخدام الفعلي لمضخات الطرد المركزي سيؤثر أيضًا بشكل مباشر على استهلاك الطاقة وتكلفة المستخدمين. لذلك، من المهم بشكل خاص تغيير نقطة التشغيل لمضخة الطرد المركزي بشكل معقول.
مبدأ عمل مضخة الطرد المركزي هو تحويل الطاقة الميكانيكية الناتجة عن الدوران عالي السرعة للمحرك الكهربائي إلى طاقة حركية وطاقة محتملة للسائل المرفوع، وهي عملية نقل وتحويل الطاقة. وفقا لهذه الخاصية، يتم تحديد نقطة التشغيل لمضخة الطرد المركزي على أساس توازن العرض والطلب على الطاقة بين مضخة المياه ونظام خطوط الأنابيب. وطالما تغير أحد الشرطين، فإن نقطة التشغيل الخاصة به سوف تتغير. يحدث تغيير نقطة التشغيل بسبب جانبين: 1. يتغير المنحنى المميز لمضخة المياه نفسها، مثل قطع المكره. 2. التغيرات في المنحنيات المميزة لنظام خطوط الأنابيب، مثل اختناق الصمام.
فيما يلي تحليل ومقارنة بين هاتين الطريقتين:
1. قطع المكره
عندما تكون السرعة ثابتة، يرتبط رأس الضغط ومعدل تدفق المضخة بقطر المكره. بالنسبة للمضخات من نفس الطراز، يمكن استخدام طريقة القطع لتغيير المنحنى المميز للمضخة. بافتراض أن قطر المكره الأصلي لمضخة الطرد المركزي هو D، ومعدل التدفق هو Q، والرأس هو H، والطاقة هي P، وقطر المكره المقطوع هو D'، ومعدل التدفق هو Q'، والرأس هو H'، والطاقة هي P" فالعلاقة بينهما هي:
يشار إلى المعادلات الثلاث المذكورة أعلاه مجتمعة باسم قانون قطع المضخات. يعتمد قانون القطع على كمية كبيرة من البيانات التجريبية الإدراكية. ويعتقد أنه إذا تم التحكم في كمية القطع للمكره ضمن حد معين (والذي يرتبط بالسرعة المحددة لمضخة المياه)، فيمكن اعتبار الكفاءة المقابلة لمضخة المياه قبل القطع وبعده دون تغيير. يعد قطع المكره طريقة بسيطة وممكنة لتغيير أداء مضخات المياه، والمعروفة باسم تعديل القطر المتغير. إنه يحل التناقض بين النوع والمواصفات المحدودة لمضخات المياه وتنوع متطلبات كائن إمدادات المياه إلى حد ما، مما يوسع نطاق استخدام مضخات المياه. بالطبع، قطع المكره هي عملية لا رجعة فيها، ويجب على المستخدمين الخضوع لحسابات دقيقة وقياس العقلانية الاقتصادية قبل التنفيذ.
2. اختناق الصمام
إن أبسط طريقة لتغيير معدل تدفق مضخة الطرد المركزي هي ضبط فتح صمام مخرج المضخة، مع الحفاظ على سرعة المضخة ثابتة (عادةً بالسرعة المقدرة). جوهرها هو تغيير موضع المنحنى المميز لخط الأنابيب لتغيير نقطة تشغيل المضخة. عندما يتم خفض الصمام للتحكم في التدفق، تظل قدرة إمداد المياه للمضخة نفسها دون تغيير، وتبقى خاصية الرأس دون تغيير، وستتغير خاصية مقاومة الأنبوب مع تغيير فتح الصمام. هذه الطريقة سهلة التشغيل، مع تدفق مستمر، ويمكن تعديلها بحرية بين حد أقصى معين لمعدل التدفق والصفر، دون الحاجة إلى استثمارات إضافية. إنه قابل للتطبيق على نطاق واسع في المواقف المختلفة. لكن تنظيم الاختناق يهدف إلى الحفاظ على حجم معين من الإمداد عن طريق استهلاك الطاقة الزائدة من مضخة الطرد المركزي، وستنخفض كفاءة مضخة الطرد المركزي أيضًا، وهو أمر غير معقول اقتصاديًا.
في الوقت الحاضر، طريقة التعديل المفضلة للعديد من الشركات هي قطع المكره، لأنها يمكن أن توفر الطاقة وتقلل من الاستهلاك. ومع ذلك، يجب إجراء حسابات دقيقة قبل قطع المكره لضمان أنها يمكن أن تلبي ظروف التشغيل بعد القطع.