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1、第七節(jié)離心泵裝置定速運行工況 通過對離心泵基本性能曲線分析，可以看出，每一臺水泵在一定 的轉(zhuǎn)速下，都有它自己固有的特性曲線，此曲線反映了該水泵本身潛 在的工作能力。這種潛在的工作能力，在現(xiàn)實泵站的運行中，就表現(xiàn) 為瞬時的實際出水量 (Q)、揚程 (H)、軸功率 (N)以及效率 ( )值等。我 們把這些值在 Q H曲線、 Q N曲線、以及 Q一 曲線上的具體位置，稱 為該水泵裝置的瞬時 工況點 ，它表示了該水泵在此瞬時的實際工作 能力 。 泵站中決定離心泵裝置工況點的因素有 3個方面： 1水泵本身的型號； 2水泵運行的實際轉(zhuǎn)速； 3輸配水管路系統(tǒng)的布置以及水池、水塔 (高地水池 )的 水位值和變

2、動等邊界條件。 下面我們將對水泵在定速運行情況下以及調(diào)節(jié)運行情況下，工況點的 確定以及影響工況點的諸因素分別進行討論。 一、管道系統(tǒng)特性曲線 1、管道水頭損失特性曲線 在水力學中，我們已經(jīng)知道，水流經(jīng)過管道時，一定存在管道水頭損 失。其值為： h= hf+ hl hf 管道中沿程水頭損失之和； hl 管道中局部水頭損失之和。 2 2 22 33.5 2 2 29.10 QS g v hl QSQ d l nilh f 局 沿 h=SQ2 即管道水頭損失特性方程 由該曲線繪出曲線為管道水頭損失特性曲線 2、管道系統(tǒng)特性曲線 Q H需 將管道水頭損失與水泵靜揚程 HsT聯(lián)系考慮，得方 程 H需 =

3、HsT+ h，畫出管道系統(tǒng)特性曲線。 管道水頭損失特性曲線 管道系統(tǒng)特性曲線 二、離心泵裝置工況點的確定 有兩種方法：圖解法和數(shù)解法。 （一）、 圖解法： 簡明、直觀，工程中應用廣泛。 解法： a、繪水泵性能曲線 Q H； b、繪管道系統(tǒng)特性曲線 Q H需 ； C、兩曲線相交點 M稱為水泵裝置工況點（工作點）， 此時， M點對應橫坐標 QA和縱坐標 HA分別為水泵裝置的出水量 和揚程。 （一）圖解法求離心泵裝置工況點 （二）、 數(shù)解法 求離心泵裝置的工況點（ 拋物線法 ） 水泵性能曲線 Q H方程和管道系統(tǒng)特性曲線 Q H需 方程聯(lián) 合求解可求。 即 H=f(Q) H=HST+SQ2 一般水泵

4、廠僅提供 Q H曲線的高效段，設方程為 H=HX-hx=HX-SxQ2 HX 水泵 Q=0時的虛揚程 由于 Q H曲線的高效段已知，可在曲線上設兩點 （ Q1， H1和 Q2， H2 ），求 2 1X1X 2 1 2 2 1X QSHH QQ HH S （二）數(shù)解法 兩方程聯(lián)合求解，得 2 22 SQHH SS HH Q SQHQSH ST X STX STXX （三）離心泵工作點的校核 離心泵在此工作點工作是否正常，主要從以下幾點 進行校核： 1、流量和揚程是否滿足使用要求； 2、水泵是否在高效區(qū)工作； 3、水泵不超載或空載； 4、水泵不發(fā)生汽蝕。 三、離心泵工況點的調(diào)節(jié) 離心泵裝置的工況點

5、，是建立在水泵和管道系統(tǒng)能量供求關(guān)系平衡 上的，只要兩者之一 的情況發(fā)生改變，工況點發(fā)生轉(zhuǎn)移。平衡被新 的平衡點所代替。 這樣的情況，在城市供水中，是隨時都在發(fā)生著的。例如，有 前置水塔的城市管網(wǎng)中，在晚上，管網(wǎng)中用水量減少，水輸入水塔， 水塔的水箱中水位不斷升高，對水泵裝置而言，靜揚程不斷增高， 水泵的工況點將沿 Q H曲線向流量減小側(cè)移動 (向左移動，由 B點移 至 C點 )，供水量越小。相反地，在白天，城市中用水量增大，管網(wǎng) 內(nèi)靜壓下降，水塔出水，水箱中水位下降，水泵裝置的工況點就將 自動向流量增大側(cè)移動 (向右移動 )。因此，泵站在整個工作中，只 要城市管網(wǎng)中用水量是變化的，管網(wǎng)壓力就

6、會變化，致使水泵裝置 的工況點也作相應的變動。 水泵的工況點隨水位變動 水泵的工況點調(diào)節(jié)方法原理： 水泵運行工作點，主要 是由水泵的性能曲線和管路系統(tǒng)特性曲線的交點確定 的。因此，當水泵的工作點不符合流量要求時或不在 高效區(qū)運行時，可以 改變水泵的性能曲線 或 管路系統(tǒng) 特性曲線 的方法移動工作點，達到符合經(jīng)濟運行的目 的，此法稱為水泵的工況點調(diào)節(jié)。 水泵的工況點調(diào)節(jié)方法 有： 1、變速調(diào)節(jié)； 實現(xiàn)方法：采用可變電動機或可變速傳動設備。 2、變徑調(diào)節(jié)（車削調(diào)節(jié)）； 3、閘閥調(diào)節(jié)； 改變水泵出水閘閥的開啟度來進行調(diào)節(jié)。缺點： 消耗能量大。但方便易行。 水泵的工況點調(diào)節(jié) 例題 例 現(xiàn)有 14SA

7、10型離心泵一臺，轉(zhuǎn)速 n 1450r min，葉輪直徑 D 466mm，其 Q H特性曲線如圖 2 31所示。試擬合 Q H特性曲線方程。 (解 由 14SA 10型的 Q H特性曲線上，取包括 (Q。， H。 )在內(nèi)的任意 4點，其值如表 2 3所示。上表中 H值單 位為 m， Q值單位為 L s。 型號 已 知 各 點 的 坐 標 值 待計算值 Ho Qo H1 Q1 H2 Q2 H3 Q3 A1 A2 14SA-10 72 0 70 240 65 340 60 380 0 0168 -0 00017 圖 2-31 14SA-10型離心泵的特性曲線 求解過程為：已知的各坐標值代入 (2

8、62b)正則方程， 可得： 288+960A1+317600A2 267 69120+317600A1+108 X 106A2 61700 將上式化簡后，解得： A1 0.168； A2 -0.000117 將結(jié)果且 A1 、 A2 ：值代入 (2 62a)式，得出該泵的 Q H特性曲線方程為： H 72+0.0168Q-0.00017Q2 將上式與該水泵裝置的管道特性曲線方程 H HST+SQ2 聯(lián)立，即可求得其工況點的 (Q， H)值。 討論 P35思考題 1.試從概念上區(qū)分水箱自由出流時，測壓管水頭線與管道 水頭損失特性曲線間的不同。 2.在圖 2 41所示的水泵裝置上，在出水閘閥前后裝

9、 A、 B兩只壓力表，在進水口處裝上一只真空表 C，并均相應 地接上測壓管?，F(xiàn)問： (1)閘閥全開時， A、 B壓力表的讀數(shù)及 A、 B兩根測壓管 的水面高度是否一樣 ? (2)閘閥逐漸關(guān)小時， A、 B壓力表的讀數(shù)以及 A、 B兩根 測壓管的水面高度有何變化 ? (3)在閘閥逐漸關(guān)小時，真空表 C的讀數(shù)以及它的比壓管內(nèi) 水面高度如何變化 ? 圖 3如圖 2 42所示， d點為該水泵裝置的極限工作點，其相應的效率 為 A。當閘閥關(guān)小時工作點由 A點移至 B點，相應的效率為 B 。由圖 可知 B A ，現(xiàn)問： (1)關(guān)小閘閥是否可以提高效率 ?此現(xiàn)象如何解釋 ? (2)如何推求關(guān)小閘閥后該泵裝置

10、的效率變化公式 ? 4某取水工程進行初步設計時，水泵的壓水管路可能有兩種走向， 如圖 2 43(a)及 (b)所示。試問： (1)如管道長度、口徑、配件等都認為近似相等，則這兩種布置，對 泵站所需的揚程是否一樣 ?為什么 ? (2)如果將圖（ a）的布置在最高處管道改為明渠流，對水泵工況有何 影響？電耗如何變化？ 圖 本課教學內(nèi)容基本要求 1. 離心泵裝置定速運行工況：管道特性曲線， 圖解法求工況點，數(shù)解法求工況點公式。 2. 離心泵裝置調(diào)速運行工況點：相似工況概念， 相似律的推導與形式，比例律應用，調(diào)速運行節(jié) 能意義，葉輪相似準數(shù)概念及含義， 調(diào)速途徑 及范圍。 例題 某離心泵裝置，其進出水管直徑為 200mm，管路全長為 280m，局部水頭損失為沿程水頭損失的 25%，該裝置的 凈揚程為 30m，管路糙率為 0.013，計算其運行流量為 150m3/h時的水泵揚程。