泵与风机工况点及其改变

1、泵与风机泵与风机 Pumps and Fans 第七章第七章 泵与风机装置工况点及改变方法泵与风机装置工况点及改变方法 Hf（Q） NF（Q） （Q） Hf（Q） HHSTSQ2 HH X h X HH X S X Q2 2 2 2 1 21 QQ HH SX 3 1 2 1 2 2 1 2 1 2 1 2 1 2 n n N N n n H H n n Q Q 泵（风机）转速改变前后，叶轮满足相似条件，所以将相似定 律应用于转速不同时的同一叶轮，就得到泵（风机）叶轮的比例律： 第一类问题： 已知：水泵转速n1及该转速下水泵的特性曲线（QH）1、（QN）1 和（Q）1； 求：水泵转速变到n2时

2、所对应的特性曲线（QH）2、（QN）2和 （Q）2 第二类问题： 已知：水泵转速n1，特性曲线（QH）1、（QN）1和（Q）1； 求：通过改变水泵转速方法，使得水泵工况点在A2（Q2，H2）点工作时 的转速n2？ ee ee aa aa H n n H Q n n Q H n n H Q n n Q 2 1 2 2 1 2 2 1 2 2 1 2 2 1 2 1 2 1 2 1 2 n n H H n n Q Q k Q H Q H 2 2 2 2 1 1 式中：k相似系数，表示所有工况相似泵（风机）工况点的扬程与流量平方的比值。 H =k Q2 转速改变前后效率相等是在一定的转速范围内可以的

3、，当转速变 化超出一定范围时，效率变化就会较大而不能忽略。所以，实测的 等效率曲线与理论上的等效率曲线不是完全一致的，只有在高效率 范围内才吻合。 变速调节工况点，只能降速，不能增速。因为水泵的力学强度是 按照额定转速设计的，超过额定转速，水泵就有可能被破坏。 长期调节，像冬季与夏季之间水量不同的调节，可用有级如切削 调节、齿轮调速调节等，也可用无级调节，如变频调速调节等。而 短期调节，如白天和夜晚之间的水量调节只能用无级调节。 由于叶轮切削前后几何不相似，所以不符合相似定律。这样就 需要找出叶轮切削前后水泵性能参数的的关系，这个关系就称之为 “切削定律”。 在下面两个条件下，来进行切削定律的

4、推求。 切削量较小，切削前后出水角不变，所以，切削前后水泵效率不变； 切削前后叶轮出口面积不变，F2F2。这是因为，切削以后虽然叶 轮外径变小，但叶轮出口厚度增加，所以2R2b2=2R2 b2 。 因为切削量很小，所以速度四边形不变。这样，切削前后仍然符合 运动相似，对应速度四边形相似，即： 2 2 2 2 2 2 D D R R U U 2 2 22 22 22 22 D D Q Q FF FC FC Q Q Q Q FCQQ VV rV rV TV TV rVTV ，所以，而且不太大时，当，得： 关系）、切削第一定律（流量 2 2 2 22 2222 D D H H gUC gUC H H

5、 H H g UC HH HH uH uH TH THuH TH ，得不太大时，当，得： 关系）、切削第二定律（扬程 3 2 2 D D N N QH HQ N NQH N，得不太大时，当，得： 关系）、切削第三定律（功率 第一类问题： 已知：水泵外径D2及其对应的特性曲线（QH）、（QN）和（Q）； 求：水泵外径变到D2时所对应的特性曲线（Q H ）、（Q N ） 和（Q ） 第二类问题： 已知：水泵外径D2及其对应特性曲线（QH）、（QN）和（Q）； 求：通过改变水泵外径方法，使得水泵工况点在B（QB，HB）点工作时的外 径D2？ 5 2 2 2 2 5 5 2 2 5 1 2 2 2 2

6、 1 1 2 2 1 H D D H Q D D Q H D D H Q D D Q 2 2 2 2 2 D D H H D D Q Q k Q H Q H 2 2 式中：k切削系数，表示所有满足切削定律的泵（风机）工况点的扬程与流量平方的 比值是一个常数。 H =k Q2 %100(%) 2 22 D DD 切削量 n 所谓切削不是说水泵使用者在使用时随时切削，而是要在泵出厂时备有几种 叶轮，根据实际需要更换叶轮，所以“切削调节”也称之为”“换轮运行”。 n 切削限量，叶轮切削不能太大，否则，效率降低较多。 比转数ns60120200300350350以上 最大允许切削 量（%） 20151

7、1970 效率下降值 每切削10%，效率 下降1% 每切削4%，效率下 降1% n 不同水泵切削方式不同，低比转数的离心泵，前后盖板切削量相同；高比 转数的离心泵，后盖板切的大一些；混流泵不适合切削，不得不切削时，只 应切削前盖板；轴流泵不能切削。 n 增加给水（气）量 n 通过开停泵（风机）的台数来调节流（风）量 n 提高供水（气）安全性 n 增加扬程（风压） n 一台设备出现问题，系统不能工作 n 实际工程中较少采用 并联水泵（风机）工作时，其静扬程相同，如果不考虑水头损 失，所以并联水泵（风机）的扬程是相同的。即： H1H2 H Q1Q2Q总 假想水泵（风机）的工作扬程特性曲线（并联水泵

8、或风机的并联特性曲 线）就等于各台并联水泵（风机）的扬程（不计损失），假想水泵（风机） 的流量就等于各台并联水泵（风机）流量之和。 调速泵和定速泵并联工作此时，通常存在两种情调速泵和定速泵并联工作此时，通常存在两种情 况：一种情况是调速泵的转速况：一种情况是调速泵的转速n1和定速泵的转速和定速泵的转速n2 均为已知，求并联工况点。若均为已知，求并联工况点。若n1= n2，则属于同型，则属于同型 号泵并联工况点问题，若号泵并联工况点问题，若n1n2，则属于大小泵并联，则属于大小泵并联 工况点问题工况点问题。 另一种情况是知道定速泵的转速另一种情况是知道定速泵的转速n2和并联工作的总和并联工作的总

9、 流量流量Q，求调速泵的转速，求调速泵的转速n1。这类问题比较复杂，存。这类问题比较复杂，存 在五个未知数，即定速泵的工况点值在五个未知数，即定速泵的工况点值(QII，HII)，调速，调速 泵的工况点值泵的工况点值(QI，HI)，以及调速泵的转速，以及调速泵的转速 n1等等5个个 未知数。未知数。 习题： 在右图所示的水泵装置上，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压力表的读数以及 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

10、闸阀逐渐关小时，真空表C的读数 以及它的测压管内水面高度如何变化？ 习题： 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，如右图 （a）及（b）所示。试问： （1）如果管道长度、口径、配件等 都认为近似相等，则这两种布置，对 泵站所需扬程是否一样？为什么？ （2）如果在图（a）的布置中，将 最高处的管道改为明渠流，对水泵的 工况有何影响？对电耗有何变化？为 什么？ 习题： 某循环水泵站中，夏季为一台12SH-19型离心泵工作。 水泵叶轮直径D2=290mm，管路中阻力系数S=225s2/m5 ,静 扬程HST=14m。到了冬季，用水量减少了，该泵站须减少 12%的供水量，为了节电，到冬季拟将另一备用叶轮切小后 装上使用。问：该备用叶轮应切削外径百分之几？ 习题： 某机场附近一个工厂区的给水设施如下图所示。 已知：采用一台14SA-10型离心泵工作，转速n=1450r/min，叶轮 直径D=466mm，管道阻力系数SAB=200s2/