水泵的變速調(diào)節(jié)原理
     改變水泵轉(zhuǎn)速可以改變泵的性能曲線，在管路曲線保持不變的情況下,，使工作點(diǎn)改變,，這種調(diào)節(jié)方式稱(chēng)為變速調(diào)節(jié)。

圖1 調(diào)速泵節(jié)能原理圖

     以城市用水為例,。用戶所需水量是不均勻的,，而且泵站在規(guī)劃時(shí)，水泵的選型是按照zui不利條件選定的,，也就是按zui大設(shè)計(jì)流量和設(shè)計(jì)揚(yáng)程選定的,。實(shí)際上在絕大部分時(shí)間里，水量都小于zui大設(shè)計(jì)流量,，水泵處在小流量下工作,。我們從離心泵的特性分析中知道，離心泵的葉片都是后彎式的,，即β2＜90°,，其特性曲線是向下傾斜的，揚(yáng)程隨流量的增加而減少時(shí),，如圖1所示,。反之，當(dāng)水泵出水量減少時(shí),，水泵工作揚(yáng)程將隨之增大,，由管路特性曲線知，流量減少時(shí),，水頭損失減少,，所以定速泵在絕大部分時(shí)間里處于揚(yáng)程過(guò)剩狀況，這部分剩余的揚(yáng)程就造成了很大的能量浪費(fèi),。如果采用調(diào)速技術(shù),，就可以使得水泵的流量與揚(yáng)程適應(yīng)所需水量和揚(yáng)程的變化，下面分析調(diào)速泵的運(yùn)行工況點(diǎn),，其實(shí),，以上對(duì)定速泵的分析*用于調(diào)速泵，只是轉(zhuǎn)速不同而已,。
     在圖1中A1-A2為調(diào)速前水泵（定速泵）的特性曲線,，管路的特性CB是一條二次方曲線,。如前所述，離心泵有一定的自平衡能力,，它總能穩(wěn)定在泵的特性曲線和管路特性曲線的交點(diǎn)B1點(diǎn)工作,。其流量為Qmax，揚(yáng)程為H,。A2B2為調(diào)速后水泵（n2）的特性曲線,，同理，水泵以n2的轉(zhuǎn)速運(yùn)行時(shí),，也有同樣的自平衡能力,，調(diào)速后（n2）水泵特性A2B2與管路特性CB的交點(diǎn)B2是水泵轉(zhuǎn)速為n2時(shí)的工作點(diǎn)，這時(shí)的流量為Qmin,，揚(yáng)程為H2.當(dāng)需水量在Qmax和Qmin之間變化時(shí),，只要使轉(zhuǎn)速作相應(yīng)的變化,，就可以得到一系列的水泵特性曲線,，這些特性曲線和管路特性曲線的交點(diǎn)就是水泵在不同轉(zhuǎn)速下的工況點(diǎn)，這些工作點(diǎn)全部落在管路特性曲線CB上,，也就是說(shuō)不同轉(zhuǎn)速時(shí)的水泵特性即可加以求得,。
     下面我們用相似定律來(lái)進(jìn)行分析。
      由相似定理可知,，水泵的流量,，揚(yáng)程，軸功率都隨著水泵轉(zhuǎn)速的變化而變化,，因此

      各式中：n1,、n2分別為定速泵和調(diào)速泵的轉(zhuǎn)速；
      Q1,、Q2分別為定速泵和調(diào)速泵的流量,；
      H1、H2分別為定速泵和調(diào)速泵的揚(yáng)程,；
      P1,、P2分別為定速泵和調(diào)速泵的軸功率。
    這三個(gè)公式表示同一臺(tái)葉片泵,，當(dāng)轉(zhuǎn)速n變更時(shí),，其他性能參數(shù)將按上述比例關(guān)系而變，上面這三個(gè)例子為相似定律得一個(gè)特殊形式,，稱(chēng)為比例律,。對(duì)于水泵的使用者而言，比例律是很有用處的,。它反映出轉(zhuǎn)速改變時(shí),，水泵主要性能變化的規(guī)律,。在后述的關(guān)于離心泵裝置的變速調(diào)節(jié)工況內(nèi)容就是應(yīng)用此比例律來(lái)?yè)Q算的。比例律在泵站設(shè)計(jì)與運(yùn)行中的應(yīng)用有兩種情況：
     ㈠已知水泵轉(zhuǎn)速為n1時(shí)的(Q-H)1的曲線（見(jiàn)圖2）,，但所需的工況點(diǎn)并不在該特性曲線上,，而在坐標(biāo)點(diǎn)A2（Q2,H2)處，現(xiàn)問(wèn)：如果需要水泵在A2點(diǎn)工作,，其轉(zhuǎn)速n2應(yīng)該是多少,？

圖2 比例律的應(yīng)用

     ㈡已知水泵n1時(shí)的（Q-H)1曲線，試用比例律畫(huà)轉(zhuǎn)速為n2時(shí)的(Q-H)2曲線,。
     采用圖解法求轉(zhuǎn)速n2值時(shí),，必須在轉(zhuǎn)速n1的（Q-H)1曲線上找出與A2（Q2,H2）點(diǎn)工況相似的A1點(diǎn)，其坐標(biāo)為（Q1,H1）,。下面采用“相似工況拋物線”方法來(lái)求A1點(diǎn),。由式圖1、圖2,，消去其轉(zhuǎn)速后可得

     由式(6-17)可以看出,，凡是符合比例律關(guān)系的工況點(diǎn)，均分布在一條以坐標(biāo)原點(diǎn)為頂點(diǎn)的二次拋物線上,。此拋物線稱(chēng)為相似工況拋物線（也稱(chēng)效率曲線）,。
     將A2點(diǎn)的坐標(biāo)值（Q2,H2）代入式(6-16)，可求得k值,，再按式(6-17),，寫(xiě)出與A2點(diǎn)工況相似的普遍式H=kQ2.此方程代表一條與A2點(diǎn)工況相似的拋物線（k為常數(shù)）。它和轉(zhuǎn)速為n1的（Q-H）1曲線相交于A1點(diǎn),，此A1點(diǎn)就是所要求的與A2點(diǎn)工況相似的點(diǎn),。把A1和A2點(diǎn)的坐標(biāo)值(Q1,H1)和(Q2,H2)代入式(6-13)，可得

     求出轉(zhuǎn)速n2后,，再利用比例律,，可畫(huà)出n2時(shí)（Q-H)2曲線。此時(shí),，式(6-13),，(6-14)中n1和n2均為已知值。利用迭代法,，在n1的（Q-H）1曲線上任?。≦a,Ha)'點(diǎn)、（Qb,Hb)'點(diǎn)及（QC,HC)'點(diǎn).....代入式(6-13),、(6-14),，得出相應(yīng)的（Qa,Ha)'點(diǎn)、(Qb,Hb)'點(diǎn)及（QC,HC)'點(diǎn)....（一般6～7個(gè)點(diǎn)為好）,，用光滑曲線連接可得出（Q-H)2曲線,，如圖3虛線所示,。此曲線即為圖解法求得的轉(zhuǎn)速為n2時(shí)的（Q-H）2曲線。
         同理,，也可按來(lái)求得各相應(yīng)于P1的P2值,。這樣，也可以畫(huà)出在轉(zhuǎn)速n2情況下的（Q-H）2曲線,。此外,，我們?cè)诶帽壤蓵r(shí)，認(rèn)為工況點(diǎn)下對(duì)應(yīng)的效率是相等的,，因此只要已知圖3中a,、b、c,、d等點(diǎn)的效率,，即可按等效原理求出轉(zhuǎn)出速為n2時(shí)對(duì)應(yīng)的點(diǎn)a'、b',、c',、d'、等點(diǎn)的效率,，連成的（Q-η )2曲線如圖3所示,。

圖3 轉(zhuǎn)速改變時(shí)特性曲線變化

     上述討論可知,，凡是效率相等各點(diǎn)的比值,，均勻常數(shù)k值可畫(huà)出一條效率相等、工況相似的拋物線,。也就是說(shuō),，相似工況拋物線上，各點(diǎn)的效率都是相等的,，但是,，實(shí)際上根據(jù)試驗(yàn)指出，當(dāng)水泵調(diào)速的范圍,，超過(guò)一定值時(shí),，其相應(yīng)點(diǎn)的效率就會(huì)發(fā)生變化。實(shí)測(cè)的等效率曲線與理論上的等效率曲線是有差異的,，只在段范圍內(nèi)兩者才吻合,，盡管如此，在工程實(shí)踐中采用的調(diào)速方法,，還是大大擴(kuò)展了葉片泵的率工作范圍,。