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根本性能曲线分析，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，工况点确实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：

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。

Σh=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+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二、离心泵装置工况点确实定有两种方法：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-SxQ2HX—水泵Q=0时的虚扬程由于Q～H曲线的高效段，可在曲线上设两点〔Q1，H1和Q2，H2〕，求〔二〕数解法两方程联合求解，得

〔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开工作点，到达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HoQoH1Q1H2Q2H3Q3A1A214SA--107207024065340603800．0168-0．00017图2-3114SA-10型离心泵的特性曲线

求解过程为：的各坐标值代入(2—62b)正那么方程，可得：288+960A1+317600A2＝26769120+317600A1+108X106A2＝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＝2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，那么这两种布置，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？图本课教学内容根本要求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