离心泵装置定速运行工况

第七节离心泵装置定速运行工况 通过对离心泵基本性能曲线分析，可以看出，每一台水泵在一定 的转速下，都有它自己固有的特性曲线，此曲线反映了该水泵本身潜 在的工作能力。这种潜在的工作能力，在现实泵站的运行中，就表现 为瞬时的实际出水量 (Q)、扬程 (H)、轴功率 (N)以及效率 ( )值等。我 们把这些值在 Q H曲线、 Q N曲线、以及 Q一 曲线上的具体位置，称 为该水泵装置的瞬时 工况点 ，它表示了该水泵在此瞬时的实际工作 能力 。 泵站中决定离心泵装置工况点的因素有 3个方面： 1水泵本身的型号； 2水泵运行的实际转速； 3输配水管路系统的布置以及水池、水塔 (高地水池 )的 水位值和变动等边界条件。 下面我们将对水泵在定速运行情况下以及调节运行情况下，工况点的 确定以及影响工况点的诸因素分别进行讨论。 一、管道系统特性曲线 1、管道水头损失特性曲线 在水力学中，我们已经知道，水流经过管道时，一定存在管道水头损 失。其值为： h= hf+ hl hf 管道中沿程水头损失之和； hl 管道中局部水头损失之和。 2 2 22 33.5 2 2 29.10 QS g v hl QSQ d l nilh f 局 沿 h=SQ2 即管道水头损失特性方程 由该曲线绘出曲线为管道水头损失特性曲线 2、管道系统特性曲线 Q H需 将管道水头损失与水泵静扬程 HsT联系考虑，得方 程 H需 =HsT+ h，画出管道系统特性曲线。 管道水头损失特性曲线 管道系统特性曲线 二、离心泵装置工况点的确定 有两种方法：图解法和数解法。 （一）、 图解法： 简明、直观，工程中应用广泛。 解法： a、绘水泵性能曲线 Q H； b、绘管道系统特性曲线 Q H需 ； C、两曲线相交点 M称为水泵装置工况点（工作点）， 此时， M点对应横坐标 QA和纵坐标 HA分别为水泵装置的出水量 和扬程。 （一）图解法求离心泵装置工况点 （二）、 数解法 求离心泵装置的工况点（ 抛物线法 ） 水泵性能曲线 Q H方程和管道系统特性曲线 Q H需 方程联 合求解可求。 即 H=f(Q) H=HST+SQ2 一般水泵厂仅提供 Q H曲线的高效段，设方程为 H=HX-hx=HX-SxQ2 HX 水泵 Q=0时的虚扬程 由于 Q H曲线的高效段已知，可在曲线上设两点 （ Q1， H1和 Q2， H2 ），求 2 1X1X 2 1 2 2 1X QSHH QQ HH S （二）数解法 两方程联合求解，得 2 22 SQHH SS HH Q SQHQSH ST X STX STXX （三）离心泵工作点的校核 离心泵在此工作点工作是否正常，主要从以下几点 进行校核： 1、流量和扬程是否满足使用要求； 2、水泵是否在高效区工作； 3、水泵不超载或空载； 4、水泵不发生汽蚀。 三、离心泵工况点的调节 离心泵装置的工况点，是建立在水泵和管道系统能量供求关系平衡 上的，只要两者之一 的情况发生改变，工况点发生转移。平衡被新 的平衡点所代替。 这样的情况，在城市供水中，是随时都在发生着的。例如，有 前置水塔的城市管网中，在晚上，管网中用水量减少，水输入水塔， 水塔的水箱中水位不断升高，对水泵装置而言，静扬程不断增高， 水泵的工况点将沿 Q H曲线向流量减小侧移动 (向左移动，由 B点移 至 C点 )，供水量越小。相反地，在白天，城市中用水量增大，管网 内静压下降，水塔出水，水箱中水位下降，水泵装置的工况点就将 自动向流量增大侧移动 (向右移动 )。因此，泵站在整个工作中，只 要城市管网中用水量是变化的，管网压力就会变化，致使水泵装置 的工况点也作相应的变动。 水泵的工况点随水位变动 水泵的工况点调节方法原理： 水泵运行工作点，主要 是由水泵的性能曲线和管路系统特性曲线的交点确定 的。因此，当水泵的工作点不符合流量要求时或不在 高效区运行时，可以 改变水泵的性能曲线 或 管路系统 特性曲线 的方法移动工作点，达到符合经济运行的目 的，此法称为水泵的工况点调节。 水泵的工况点调节方法 有： 1、变速调节； 实现方法：采用可变电动机或可变速传动设备。 2、变径调节（车削调节）； 3、闸阀调节； 改变水泵出水闸阀的开启度来进行调节。缺点： 消耗能量大。但方便易行。 水泵的工况点调节 例题 例 现有 14SA 10型离心泵一台，转速 n 1450r min，叶轮直径 D 466mm，其 Q H特性曲线如图 2 31所示。试拟合 Q H特性曲线方程。 (解 由 14SA 10型的 Q H特性曲线上，取包括 (Q。， H。 )在内的任意 4点，其值如表 2 3所示。上表中 H值单 位为 m， Q值单位为 L s。 型号 已 知 各 点 的 坐 标 值 待计算值 Ho Qo H1 Q1 H2 Q2 H3 Q3 A1 A2 14SA-10 72 0 70 240 65 340 60 380 0 0168 -0 00017 图 2-31 14SA-10型离心泵的特性曲线 求解过程为：已知的各坐标值代入 (2 62b)正则方程， 可得： 288+960A1+317600A2 267 69120+317600A1+108 X 106A2 61700 将上式化简后，解得： A1 0.168； A2 -0.000117 将结果且 A1 、 A2 ：值代入 (2 62a)式，得出该泵的 Q H特性曲线方程为： H 72+0.0168Q-0.00017Q2 将上式与该水泵装置的管道特性曲线方程 H HST+SQ2 联立，即可求得其工况点的 (Q， H)值。 讨论 P35思考题 1.试从概念上区分水箱自由出流时，测压管水头线与管道 水头损失特性曲线间的不同。 2.在图 2 41所示的水泵装置上，在出水闸阀前后装 A、 B两只压力表，在进水口处装上一只真空表 C，并均相应 地接上测压管。现问： (1)闸阀全开时， A、 B压力表的读数及 A、 B两根测压管 的水面高度是否一样 ? (2)闸阀逐渐关小时， A、 B压力表的读数以及 A、 B两根 测压管的水面高度有何变化 ? (3)在闸阀逐渐关小时，真空表 C的读数以及它的比压管内 水面高度如何变化 ? 图 3如图 2 42所示， d点为该水泵装置的极限工作点，其相应的效率 为 A。当闸阀关小时工作点由 A点移至 B点，相应的效率为 B 。由图 可知 B A ，现问： (1)关小闸阀是否可以提高效率 ?此现象如何解释 ? (2)如何推求关小闸阀后该泵装置的效率变化公式 ? 4某取水工程进行初步设计时，水泵的压水管路可能有两种走向， 如图 2 43(a)及 (b)所示。试问： (1)如管道长度、口径、配件等都认为近似相等，则这两种布置，对 泵站所需的扬程是否一样 ?为什么 ? (2)如果将图（ a）的布置在最高处管道改为明渠流，对水泵工况有何 影响？电耗如何变化？ 图 本课教学内容基本要求 1. 离心泵装置定速运行工况：管道特性曲线， 图解法求工况点，数解法求工况点公式。 2. 离心泵装置调速运行工况点：相似工况概念， 相似律的推导与形式，比例律应用，调速运行节 能意义，叶轮相似准数概念及含义， 调速途径 及范围。 例题 某离心泵装置，其进出水管直径为 200mm，管路全长为 280m，局部水头损失为沿程水头损失的 25%，该装置的 净扬程为 30m，管路糙率为 0.013，计算其运行流量为 150m3/h时的水泵扬程。