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第七节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 ( η ) 值等。我们把这些值在 Q ～ H 曲线、 Q — N 曲线、以及 Q 一 η 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；

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第七节离心泵装置定速运行工况

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Presentation Transcript

  1. 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(η)值等。我们把这些值在Q～H曲线、Q—N曲线、以及Q一η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。

  2. 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： • Σh= Σhf+Σhl • Σhf—管道中沿程水头损失之和； • Σhl—管道中局部水头损失之和。 Σ 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

  3. 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+ Σh，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

  4. 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。

  5. （一）图解法求离心泵装置工况点

  6. （二）数解法 • （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-SxQ2HX—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

  7. 两方程联合求解，得

  8. （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。

  9. 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。

  10. 水泵的工况点随水位变动

  11. 水泵的工况点调节 • 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。

  12. 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。

  13. 图2-31 14SA-10型离心泵的特性曲线

  14. ｛ • 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。

  15. 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?

  16. 图

  17. 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ηA。当闸阀关小时工作点由A点移至B点，相应的效率为ηB。由图可知ηB > ηA，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？

  18. 图

  19. 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。

  20. 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。

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