流量調(diào)節(jié)可選調(diào)節(jié)閥或變頻器，哪個(gè)更好？流量調(diào)節(jié)使用調(diào)節(jié)閥和變頻器均可實(shí)現(xiàn)，使用調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)能耗大，而變頻調(diào)節(jié)在節(jié)能的同時(shí)可能存在閥后壓力不足和調(diào)節(jié)慢的問題，儀表工應(yīng)按照現(xiàn)場(chǎng)工況工藝要求來判斷和選擇。

目前過程控制領(lǐng)域中，流體運(yùn)送系統(tǒng)中流量調(diào)節(jié)方法主要有節(jié)流調(diào)節(jié)和離心泵變頻調(diào)速調(diào)節(jié)。節(jié)流調(diào)節(jié)是通過調(diào)節(jié)閥門開度以改變管路特性曲線達(dá)到改變流量來滿足工況需求，但是此過程中大部分能量都被消耗在了閥門的節(jié)流環(huán)節(jié)以及冗余設(shè)計(jì)而導(dǎo)致的泵出口閥壓降上面。20世紀(jì)80年代初發(fā)展起來的變頻調(diào)速技術(shù)是在不改變管路特性曲線的基礎(chǔ)上改變泵的轉(zhuǎn)速以調(diào)節(jié)流量，避免了消耗在閥門上的能量，因此變頻調(diào)節(jié)比節(jié)流調(diào)節(jié)更節(jié)能，但變頻調(diào)節(jié)方式并不總是符合要求的。在通過改變轉(zhuǎn)速來調(diào)節(jié)流量的過程中，揚(yáng)程(壓力) 也會(huì)一同改變，甚至比流量改變得更快，因此可能會(huì)導(dǎo)致流體壓力過低而無(wú)法滿足工藝要求。

根據(jù)圖1，通過節(jié)流方式使流量從Q₀調(diào)至Q₁時(shí)，閥門開度變小，管路特性曲線從R₀變成R₁，泵轉(zhuǎn)速保持n₀不變，揚(yáng)程從H₀上升到H₁，工況點(diǎn)由A變?yōu)锽，此時(shí)消耗的功率正比于面積H₁OQ₁B。而變頻調(diào)節(jié)則是在不改變閥門開度即管路阻力特性R₀的條件下改變離心泵的特性曲線，即轉(zhuǎn)速?gòu)膎₀變?yōu)閚₁時(shí)，揚(yáng)程也從H₀下降到H₂，工況點(diǎn)由A變?yōu)镃，此時(shí)消耗的功率正比于面積H₂OQ₁C。很明顯，SH₁OQ₁B＞SH₂OQ₁C，變頻調(diào)節(jié)比節(jié)流調(diào)節(jié)要更節(jié)省能量。


圖1 離心泵與管路特性曲線

但在單獨(dú)使用變頻調(diào)速調(diào)節(jié)流量時(shí)，根據(jù)離心泵的比例定律，若離心泵的轉(zhuǎn)速變化小于20%，則流量Q、揚(yáng)程H隨轉(zhuǎn)速n變化的趨勢(shì)為：



也就是說，流量從Q₀變?yōu)镼₁的同時(shí)，揚(yáng)程會(huì)從H₀變?yōu)镠₂，甚至比流量變快得更快。若此時(shí)沒有閥門對(duì)流體能量的儲(chǔ)存，在流量低到一定程度時(shí)可能會(huì)致使閥后壓力過低而達(dá)不到后續(xù)流程中對(duì)流體壓力的要求。除此之外，轉(zhuǎn)速的改變是一個(gè)動(dòng)態(tài)過程，對(duì)于管路流量設(shè)定值變化或者末端容器內(nèi)部壓力有突變的情況，相比節(jié)流調(diào)節(jié)而言，由于變頻調(diào)節(jié)的特性，流量的調(diào)節(jié)可能不會(huì)及時(shí)達(dá)到要求。而節(jié)流調(diào)節(jié)由于閥門的“儲(chǔ)能”作用，可以在改變流量的同時(shí)滿足壓力要求，且在操作條件有突變時(shí)也能有較快的響應(yīng)速度。

在流量調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)中使用調(diào)節(jié)閥能耗大，而使用變頻器節(jié)能的同時(shí)可能存在閥后壓力不足和調(diào)節(jié)慢的問題。

作者：馮少輝博士(現(xiàn)從事先進(jìn)控制工作，有一線十幾年工作經(jīng)歷，真正理論聯(lián)系實(shí)際的過程控制專家)