泵与泵站第六讲

1、第六讲第二章210离心泵并联及串联运行工况210离心泵并联及串联运行工况n并联：多台泵联合运行，通过联络管共同向管网或高位水池输水的设置形式。n特点： 1、灵活性：可以加、减供水量，输水干管中的流量等于各台并联水泵出水量之总和。可以通过开停水泵的台数来调节泵站的流量和扬程。（流量变化大；和扬程变化小。） 2、可靠性：当并联工作的水泵中有损坏时或例行检修时，其水泵房仍可继续供水。因此，提高了泵站运行的可靠性。 n3、节能：选择开泵数量，适应各种不同时段管网中所需水量、水压的变化。n一一、并联工作的图解：n1、水泵并联性能曲线的绘制： H O Q IIII+II2 2、同型号、同水位的两台水泵的并

2、联工作、同型号、同水位的两台水泵的并联工作Q Q(Q-H)(Q-H)1+21+2(Q-H)(Q-H)1,21,2H HQ-HQ-HM MQ Q1+21+2Q Q1,21,2N NH HN N1,21,2NNS SHHQQ步骤：步骤：(1)(1)绘制两台水泵并联后的总和绘制两台水泵并联后的总和(Q-H)(Q-H)l+2l+2曲线曲线(2)(2)绘制管道系统特性曲线绘制管道系统特性曲线, ,求并联工况点求并联工况点M M。(3)(3)求每台泵的工况点求每台泵的工况点N NOGAOSThhHH221)41(QSSHHOGAOSTQ Q(Q-H)(Q-H)1+21+2(Q-H)(Q-H)1,21,2H

3、 HQ-HQ-HM MQ Q1+21+2Q Q1,21,2N NH HN N1,21,2NNS SHHQQn结论：结论：(1)N(1)NN N1,21,2，因此，在选配电动机时，要根据单条单独，因此，在选配电动机时，要根据单条单独工作的功率来配套。工作的功率来配套。(2)Q(2)QQ Q1,21,2，2Q2QQ Q1+21+2，即两台泵并联工作时，其流量，即两台泵并联工作时，其流量不能比单泵工作时成倍增加。不能比单泵工作时成倍增加。Q Q(Q-H)(Q-H)1+21+2(Q-H)(Q-H)1,21,2H HQ-HQ-HM MQ Q1+21+2Q Q1,21,2N NH HN N1,21,2NN

4、S SHHQQ n（5）泵房改造：例如要求增加水量，如不改造管道，不可盲目增加水泵数量。注意：1）、增泵，水量并不成倍增加，而是沿管道曲线2kQHHST增长，H有一定的提高使各台水泵工况点向小流量Q方向偏移。造成各泵可能在低效范围内工作。应求出并联各泵工况点，并在高效范围内，工况点应偏向高效范围内小流量一侧。 n2）、多台泵并联，仅有一部分泵工作时，（要求小流量时，）各泵的工况点也可能超出高效范围，并可能造成各泵在很大的轴功率下工作，烧毁电机。n3、不同型号的两台泵在相同水位下并联工作： 两泵：I, II (1)、特点：两台水泵的特性曲线不同；自吸水管端A和C至汇集点B的管道中水流的水力条件不

5、同。所以，两台水泵的水头损失不相等（即：hAB hCB ）。在汇集点B有共同的测压管水头。两泵流量一般不一样。 n（2）思路：把AB,CB两管段的水头损失，归在各泵I, II的QH曲线中，形成折引特性曲线（QH)I,(QH)II 。再叠加其两泵的折引曲线，形成 (QH)I+II曲线。曲线与DB管段QhBD的交点，即为折引工况点。进而向回求出各泵的Q,H,N,。及Q I+II ，N I+II ，I+II。 n（3）、图解步骤：1)作管段AB,CB的损失特性曲线，(Q-hAB， Q-hCB)；两泵各自的管段为：AB和CB的阻力系数；管段的阻力系数；管段CBSABSQShQShCBABIICBCBI

6、ABAB22 2）作各泵的特性曲线(QH)I和(QH)II(抄水泵样本）再作两泵的折引曲线(QH)I和(QH)IICBABHHHHHHIIIIIIH)(Q)H(QH)(Q)H(Q3）作两泵折引曲线的叠加曲线（并联曲线）IIIHQ n4)画出管段BD的损失特性曲线QHBD。 两线 与 的交点 （伪工况点）n5）求各泵工况点：沿E点，向回作水平线，与 和 相交于F,G，过F,G作垂线与 和 相交于I, J。I, J即为水泵I, II的工况点。BDHQ)( IIIHQ)(HQEIII，IHQ)(IIHQ)(IHQ)( IIHQ)( n两垂线与 和 相交可求出NI， NII 。n两垂线与 和 相交可求

7、出I， II 。n6）求并联机组的总轴功率NI+II及总效率 I+IIINQ)( IINQ)( IQ)(IIQ)( 3、不同吸水水位，向同一高位水池供水：OmHHsmQmkgkWNNNHQHQNNNIIIIIIIIIIIIIIIIII233/)(1000gg；单位：北方开采地下水，一井一泵，送到联络干管将水引到水池，消毒后，再送到用户。一般，各井水位都不相同。（动水位不同） n可以同一基准面算起，（象前面提到的方法解题），然后做相应调整。如，以最高水位井的水位为基准计入，其余各井泵加上相应的水位差，hi后再选泵。 n4、两台同型并联泵，一台调速，一台定速：（1）特点：两台泵转速（n调n定）不相

8、同，n调n定（2）两种情况：已知：n1,n2 求：工况点。解题方法：与不同型号两泵并联解题方法相同。 n已知：Qp总供水量，求：n1,调速泵的转速。n解：未知数为：QI .HI(调速泵)；定速泵Q .H；nI.n用折引曲线法解题， 并且n1）.画出同型号两水泵的特性曲线n按 画出 曲线。n及折引曲线 CBABSSIIIHQ,2QShABABABhQ IIHQ)(n2）BD段：按 画出 曲线，并已知QP求得点P。P即为引导点。P点的纵坐标应为B点测压管水头HB 。3）过P点引水平线与 相交于H点。过H点作垂线与 相交于J点，即为水泵的工况点。2QShBDBDBDhQ IIHQ)(IIIHQ,)(

9、),(IIIIHQ n4）.总流量Qp、水泵流量为Q，则调速泵的流量为 在图上量得QI作垂线与过P点水平线相交于N点。调速泵的扬程为： 求得M点。及 ，即为水泵I的工况点。IIPIQQQ2IABPIQSHH),(MMHQ n5）. 根据比例律：n并作等效率曲线交 曲线于T点。 得 点。22MMQHkkQH6）.按比例律：TMIIQQnnnnQQ02121求出nI,（应调得的转速）IIIHQ,)(),(TTHQ n5.一台水泵向两个并联工作的高位水池输水。n在B点安装一测压管n(1)可能出现三种情况：n1）测压管水面高于高水池水面D。 HBZD 。泵向两水池输水。2）测压管水面低于高水池水面D；

10、高于低水池C水面。 。水泵与高水池并联工作向水池C输水。3) 测压管水位与高水池水面D相等 泵仅向低水池C输水。（工程上无意义） DBCZHZ)(DBHH n(2) 水泵向两水池输水 n思路：管段BD和BC有相同的測压管水头（流速水头比较小，我们在作图时忽略不计） 流量不同，两管流量叠加后为水泵流量。 利用两管道的特性曲线的两流量相加，与水泵折引曲线的交点为工况基点。分析问题。BCBDQQQDBHH n作法：n.作管度AB的特性n.抄水泵性能曲线，并作折引曲线（即H-hAB）n.分别以D和C水池的水面为准，作BD段和BC管段的特性曲线， 和n.是流量横向相叠加得到（Q-h）BC+BD叠加并求出

11、与水泵折引曲线的交点M。n.过M点作垂线与水泵原特性曲线相交于M。M即为水泵的工况点。n过M点作水平线与Q-hBD和Q-hBC相交两点，即是各管段的工况。 ABhQBChQ DBhQ n（3）ZDHBZC水泵和高水池联合向低水池输水n 特点： B点测压管水头，是BD与AB的同测点。B点的比能 （忽略流速头）n思路：类似两泵并联，关键是求出到B点相同比能时的两流量。n解：n.画出管段AB的特性曲线n.画出水泵特性曲线 及折引特性曲线n.画出管段DB的性能曲线 ，起点D池上水面，因为是损失，画出应向下。DBBCQQQ泵DBABOBhhHEABhQHQ)(HQBDhQn.画出 和 的水量叠加曲线，总

12、合n.画管段 的特性曲线 与总合 的交点 。 n.过M点水平引线与 相交于K点， 即为管段BD的工况点。n.水平引线与 相交于P点，过P点引垂线与 曲线交于P点，P（Q.H）即为水泵的工况点。 )(HQABhQ)(HQCBABhQ)(HQ),(MMHQMBDhQ),(KKHQK)(HQ)(HQ n二、定速运行下，并联工作的数解法：n1. 并联时，先求出： 曲线的数解式。n（1）型号相同的n台泵并联 每台泵的虚扬程Hx与总虚扬程Hx相同 各泵流量Q的总合为总流量Q（l/s） 即： 并联时水泵扬程H。 Sx（并联工作时）水泵的总虚阻耗。 m指数。接近2，一般，m=21.84HQXXHHQnQmXX

13、QnSHH)( n求：Sx 在 （泵特性曲线）的高效段中取a、b两点，则有 、mambmbaabbaQQnHHQnQnHHmmxSxmambbaSQQHH）（）（Sx每台水泵的阻耗系数。 mxxnSSHQ),(aaHQ),(bbHQ n解方程：2SQHHQnSHHQnQSTmxx）（管道特性方程如果是两台不同型号的泵。则在两泵的高效段内，取两个不相同的扬程Ha、Hb。则有两个扬程的四个工况点。泵泵),();,(bbaaHQHQI),();,(bbaaHQHQII n其总虚阻耗SxmaambbbaQQQQHHSx）（）（ 求：Hx也可由式： 解方程： 2SQHHSQHHQQSTXmX）（管道特性

14、方程XmaaaXSQQHH )(XmbbbXSQQHH )( 2、单泵多塔供水系统工况的数解例：可用计算机编制程序进行计算。书上有例及程序框图和程序。（有兴趣的自己看，不讲）三、调速运行下并联工作的数解法：1.取水泵站调速运行的数解法：（1）原因：由于水源水位的涨落引起水泵工况变化。（2）调速目的：为使水厂净水构筑物负荷均匀。要求取水泵站均匀供水，还应节能。（3）数解法： n已知：1#泵为定速泵，泵高效段方程 2#泵为变速泵，额定转速no时，高效段 Si为管路1.2.3阻耗系数。（4）计算步骤： 求公共接点（3）的总水压值H3 （忽略流速水头） 定速泵（1#）水量 管段（1）： 泵 ： 113

15、11XXSSHZHQ21111QSHHXX22222oXXoQSHH2111QSHHST13ZHHST233TOQSZH21111QSHHXX n 2#调速泵流量方程： 由比例律 n管段（2）特性曲线： （2） （3）n泵特性曲线： (4) 把变速后下移了一段，归在这个数上。n由（1）可得： n可得：22121nnHH（1）22222QSHHxx2022nnHHxx2202xxHnnH（5）2222QSHHST23ZHHST n（5）代入（4）得：22322202xxSSHZHnnQ2222202QSHnnHxXiv21QQQT解上面两方程即可求出n值。即调速值n*。n*n0是一个范围，即调速

16、泵的调速范围。书上有计算程序，自己看一下。 n2.送水泵站调速运行数解法：（1）调速目的：调速目的：求最高效率运行工况下的调速泵转速，以达到节省能源的目的。 调速方法调速方法：（等压配水）控制水厂送水泵站的出水压力使管网控制点的自由水压能满足用户所需的服务水压，并能够使两者接近。 （2）数解法：已知：水厂出水点：标高ZA，压力HA管网控制点：标高Zt，要求水压Hct 。水厂至控制点管段水头损失为hi ，总水量QT 。 n求出：t台定速泵并联的QH特性曲线方程。 和管道特性曲线方程 求交点：等于 式中：令S=Sj j Q=Qj j 代入上式 H 0 Qj j Q QT jxjAAtxjjSSZH

17、ZHQ*2QSHHXjXj2QSHHST22QSHQSHSTXjXjtAASTZZHH* n求：调速泵的供水量Q 调速泵的扬程Hn设调速泵吸水管和压水管 的值为Sn设调速泵吸水水位标高为ZPn调速泵在额定转速n0时的Q-H曲线方程为 (1)n据已知要求的工况点，求k值。 2*QSZZHHPAA22*2QQSZZHQHkPAAH=kQ2 QH Q H （2）jTQQQ2QSHHXX n据比例律:1212QQnnQQnnO*可得： （3） 由（1）（2）式可得：交点方程KSHQkQQSHHXXXX22将（4）代入（3）式：XXOHkSQnn*（4） 要求：n*nmin (水泵下限转速)若： n*n

18、min 差的较多时，则应采用多台调速泵。n四、多台调速泵： 两台调速泵时每台调速泵的流量为2QQJQQQQQjj2转速n*可以提高一些。缩小了单泵调速的调速量。若选用多台调速泵，则应把泵控制在高效范围内。 五、水泵串联工作： n1.特点：一台水泵的出口接入另一台水泵的入口，（多级泵就是串联）n（1）各台水泵的流量相同（质量守恒定律） Q1=Q2=Qn（2）水流所获得的能量是各泵所供能量之和。n2. 图解法：n按样本，绘出两泵的Q-H曲线 (Q-H)1，(Q-H) 2n叠加两泵Q-H曲线得 (Q-H)1+2 （垂直叠加）n绘制管道Q-h曲线,与(Q-H)1+2交于A点(QAHA)。n过A点引垂线交(Q-H)1于B点，交(Q-H)2于C点。 B点C点即为两泵的工况点。 n3. 数解法：n（1）n台同型号泵串联。 H单台泵扬程n水泵总虚扬程： Hx单泵虚扬程。n水泵总虚阻耗： 单泵虚阻耗n流量： HnHHHHn21xxHnHxxSnSxSnQQQQ21 n总扬程：管道特性曲线：解上述两方程可求出总工况点。 再求各泵工况点。mxxmxxQSnHnQSHHmxxQSHnHmSTSQHHnQQQQnHHHnH21 n（2）不同型号泵串联n若两台泵。n总虚扬程：n总虚阻耗：21xxxHHHmmxQQHHHHS211122 ）（