第三章-叶片泵运行工况及调节课件

第三章叶片泵的运行工况及调节

第一节管路特征曲线第二节水泵工况点确定第三节水泵的并联运行和串联运行第四节水泵在分支管路上工作第五节泵的不稳定运行第六节泵站的运行效率第七节水泵运行工作点的调节第三章叶片泵的运行工况及调节第一节管路特征曲线1第一节管路特征曲线通过对水泵特征曲线的分析，可以看出，每台水泵在一定的转速下都有它自己固定的特性曲线，此曲线反映了水泵本身潜在的工作能力。设计工况：水泵的过水部件是根据给定的一组流量Q、扬程H、和转速n值，按照水力效率最高与汽蚀性能较好的要求设计出来的，符合这一组参数的工作状况。第一节管路特征曲线通过对水泵特征曲线的分析，可以看出，2抽水装置水泵机组：水泵、动力机及其传动设备的组合体配套管路(管路附件—管件和阀件)抽水系统进水池出水池在抽水系统一定的情况下，水泵实际运行时的流量Q、扬程H、功率P、效率η、允许吸上真空高度Hsa或者必需汽蚀余量(NPSH)r

等一组性能参数，称为水泵的工况点，或称为水泵的工作点。水泵的工作状况主要取决于水泵自身的性能、管路特性及上、下水位差的配合，这三个因素中任何一项发生变化时，水泵工况均随之变化，这些因素直接影响着水泵的运转状态及效能的发挥。抽水装置水泵机组：水泵、动力机及其传动设备的组合体配套管路(3一、管道水头损失

水泵运行时工作点不仅与水泵本身的性能曲线有关，而且与水泵的管路系统的性能有关，水泵运行在曲线的哪一点上，还不能具体确定，因此要知道水泵运行时的工作点，还必须对水泵的管路系统和它的性能进行分析与了解。水泵的管路系统就是指管路、管路附件、进水池和出水池水位的总和。其中，管路附件包括喇叭口、进水管、出水管、弯头、闸阀、拍门(止回阀)等。一、管道水头损失水泵运行时工作点不仅与水泵本身的性能曲线有4一、管道水头损失

图3-1抽水装置系统及管路特性曲线

1-进水池2-进水管3-水泵4-闸阀5-出水管6-出水池

H净一、管道水头损失图3-1抽水装置系统及管路特性曲线5管路水头损失为：管路水头损失随流量变化而变化的关系曲线为管路水头损失曲线。管路水头损失为：管路水头损失随流量变化而变化的关系曲线为管路6列进水池水面0-0面、出水池水面1-1面的能量方程二、需要扬程曲线

进、出水池高差不大时两水面上的大气压力差较小，可近似地认为相等，即认为进出水池水面上压力差近似等于零。两池中流速自身及其压差水头较小，则两池中流速水头差可忽略不计。H=H净+h损H需=H净+h损=H净+SQ2列进水池水面0-0面、出水池水面1-1面的能量方程二、需要扬71、沿程水头损失h沿

2、局部水头损失h局3、总水头损失h损=h局+h沿

＝(S局+S沿)Q2=SQ20QSQ2表示管路中流量和水泵所需扬程的关系，称为管路系统特性曲线或需要扬程曲线。0QSQ2表示管路中流量和水泵所需扬程的关系，称为管路系统特8一、单泵工作点的确定O管路系统特性曲线BQHH~QH需~QAQAHAH净水泵基本特性曲线1、图解法

第二节水泵工况点确定BC说明：当出水量为QA时，水泵所提供的扬程和扬水所需要的扬程恰好相等，故A点为供需平衡点，抽水装置处于稳定的工作状态。可见，泵的工作点实质上就是抽水系统供需能量的平衡点。一、单泵工作点的确定O管路系统特性曲线BQHH~QH需~QA9H需~QP~Qη~QQH、P、ηAHAQAPAηAH~QH需~QP~Qη~QQH、P、ηAHAQAPAηAH~Q102、数解法

QA2、数解法QA11井泵抽水井泵抽水12二、井泵工作点的确定

二、井泵工作点的确定13井泵工况点的图解法步骤如下：(1)以井中静水位为基准线，分别绘出井泵的Q~H曲线和管路水头损失曲线Q~h损。必须指出，长轴井泵的性能曲线一般只绘出单个叶轮的性能曲线，对于多级叶轮的性能曲线，只要把单个叶轮的性能曲线在不同流量时相应的纵坐标成倍数增加即可得到。(2)以井中静水位为基准线，绘出水井涌水量与降深的关系曲线Q~S，再以出水池水面为基准线，绘一水平线，将Q~S曲线对应地叠加在此水平线上，就得到净扬程与流量间的关系曲线Q~H净。(3)把Q~H净曲线与Q~h损曲线在同一流量下纵坐标对应相叠加，就得到需要扬程曲线Q~H需。该曲线与井泵Q~H曲线的交点为A，则A点就是井泵的工作点，过工作点A作一垂线，交于降深曲线Q~S于B点，则B点即为水井的工作点。井泵工况点的图解法步骤如下：(1)以井中静水位为基准线，分别14第三节水泵的并联运行和串联运行1、定义：两台或几台水泵联合运行，通过联络管共用一个出水管的运行方式；2、适用条件：出水管路较长。3、应用：这种运行方式多用于灌排泵站，为了适应流量的变化，往往多台水泵合用一条出水管。另外我国北方常以群井开采地下水，供农田灌溉或城镇工业、生活用水，往往是一井一泵从井中吸水后，几台或十几台水泵汇入一根（或数根）主干管中，再送入管网或沟渠中，或扬至出水池和水塔。一、水泵的并联运行第三节水泵的并联运行和串联运行1、定义：两台或几台水泵联合15水泵联合工作的特点：1、输水干管中的流量等于各台并联水泵出水量之和；2、各台水泵在并联点处提供的扬程相等；3、可以通过开停水泵的台数来调节泵站的流量和扬程，以达到节能和满足供水的目的；4、当并联工作的水泵中有一台损坏时，其他几台水泵仍可继续供水。因此，水泵并联运行提高了泵站运行调度的灵活性和供水的可靠性，是泵站中最常见的一种运行方式。水泵联合工作的特点：1、输水干管中的流量等于各台并联水泵出水16(一)进水池水位相同时水泵的并联运行水泵并联运性能曲线绘制：OQ1

Q1'

Q2Q1''

Q2'

Q2''

Q3'

Q3''

ⅠHQ31231′′2′3′1′2′′3′′ⅡⅠ+ⅡHH1'H1''

(一)进水池水位相同时水泵的并联运行O17

1、同型号水泵并联运行（不考虑AC&BC段管路损失情况下）BQH、P、ηH需~Q(η~Q)1+2(H~Q)1+2(H~Q)1,2(H~Q)’1,2(H~Q)’1+2ACQcQAA’B’

1、同型号水泵并联运行（不考虑AC&BC段管路损失182、不同型号水泵并联运行AⅠAⅡ2、不同型号水泵并联运行AⅠAⅡ19不同型号泵并联运行时，并联泵组的平均效率可根据并联泵的总功率等于各台泵的功率之和的原则求得，即：不同型号泵并联运行时，并联泵组的平均效率可根据并联泵的总功率20(二)进水池水位不同时水泵的并联运行

(二)进水池水位不同时水泵的并联运行21二、水泵的串联运行1、定义：将第一台水泵的压水管作为第二水泵的吸水管，水由第一台水泵压入第二台水泵，并以同一流量依次流过各台水泵。特点：串联系统的总扬程为各台水泵的扬程之和。2、目的：提高扬程3、适用条件：单泵扬程不满足要求二、水泵的串联运行22二、水泵串联运行工作点的确定

1、绘制管路特性曲线2、绘出水泵性能曲线—扬程纵向叠加法即得（Q～H）串联性能曲线3、R曲线与（Q～H）曲线交点即为工作点二、水泵串联运行工作点的确定

1、绘制管路特性曲线23Ⅰ+ⅡⅠ+Ⅱ24第三章-叶片泵运行工况及调节ppt课件25注意事项：串联装置型式时必需进行泵的强度验算。采用不同型号泵串联时，由于各泵通过的流量相同，所以各泵的额定流量应相近。多级泵实质上就相当于几台单级泵串联运行，因此当用一台泵抽水扬程不够时，可以选用多级泵。目前生产的各种型号水泵的扬程，基本上已满足实践需要，一般情况下，已很少采用串联工作的形式。注意事项：串联装置型式时必需进行泵的强度验算。26第四节水泵在分支管路上工作

第四节水泵在分支管路上工作27第五节泵的不稳定运行H～QAKDH净H净QQAHH需～Q图3-17稳定运行工作点示意图HA(1)对于具有单一变化的陡降、缓降型H～Q曲线，一般不会出现这种异常情况第五节泵的不稳定运行H～QAKDH净H净QQAHH需～28(2)不稳定工况多发生在扬程曲线有驼峰的水泵上图3-12不稳定运行工作点示意图（a）有驼峰的H～Q曲线（b）马鞍形的H～Q曲线

稳定不稳定稳定不稳定(2)不稳定工况多发生在扬程曲线有驼峰的水泵上图3-1229经以上分析，泵工况点是否稳定的判别式为:稳定不稳定稳定不稳定经以上分析，泵工况点是否稳定的判别式为:稳定不稳定稳定不稳30第六节泵的运行效率水泵在运行过程中，要求抽水系统既能满足H和Q的需要，又要尽量节约能源，达到高效、经济运行的目的。选泵时，首先应考虑使水泵在高效区运行，还要求管路系统配置得当；既要保证管路投资不太大，又要使其水力阻力不太大。第六节泵的运行效率水泵在运行过程中，要求抽水系统既能满31一、管路效率

η管--抽水装置的输出功率P装出和水泵的Pu之比，即

如果管路漏损流量△q忽略不计时，则一、管路效率η管--抽水装置的输出功率P装出和水泵的Pu32当上下液面的净水位差H净为常数时，管路效率η管随管路损失水头的减小而增大。当h损→0，即管路特性曲线R→R0时，η管＝100％，效率最高。当曲线为Rn时，η管达到最小值。图3-19不同管路系统泵工况点的变化当上下液面的净水位差H净为常数时，管路效率η管随管路损失水头33二、运行效率是抽水装置的输出功率P装出和泵轴功率P的比值。它在泵行业也常称为泵装置效率。

三、机组效率机组是指由泵、传动装置和动力机共同组成的系统。机组效率η机是指水泵的有效功率P

u与动力机输入功率P

入之比。即

二、运行效率是抽水装置的输出功率P装出和泵轴功率P的比值。它34四、系统装置效率

是指抽水装置的输出功率P装出和动力机输入功率P入之比，即η装是管路效率、水泵效率、传动效率和动力机效率的乘积，综合反映了管路系统、水泵、动力机和传动设备对输入功率的有效利用程度。四、系统装置效率是指抽水装置的输出功率P装出和动力机输入35五、泵站效率η站五、泵站效率η站36第七节水泵运行工作点的调节水泵实际运行时的工况点通常并不一定恰好和设计工况点一致，有时可能相差甚远，以致运行不经济或不安全。所以，在泵站工程中，为了保证水泵能安全运行，为满足用户对水量、水压的要求或者使水泵运行工况在高效率区以实现节能运行等目的，往往需要改变水泵的流量、扬程而使其工作点发生变化。这种采用改变水泵的性能或者改变管路的特性或者两者都改变的方法来改变水泵工作点的措施，称为水泵工作点的调节，或称水泵的工况调节。第七节水泵运行工作点的调节水泵实际运行时的工况点37一、变速调节二、变径调节三、变阀调节四、变压调节五、变角调节六、分流调节一、变速调节38一、变速调节定义：改变水泵的转速，使水泵的性能曲线改变，以达到调节水泵工作点的目的。(一)转速改变后水泵特性曲线的变化H1/H2=（Q1/Q2）2

H=kQ2

水泵的转速改变后，其性能变化可按比例律公式进行换算。一、变速调节定义：改变水泵的转速，使水泵的性能曲线改变，以达39调速途径

(1)电机转速不变，通过中间偶合器以达到改变转速的目的。

采用液力偶合器对叶片泵机组可进行无级调运，可以大量节约电能，并可使电动机空载(或轻载)启动，热能损耗多。(2)电机本身的转速可变。

改变电机定子电压调速，改变电机定子极数调速，改变电机转子电阻调速，串级调速以及变频调速等多种。调速途径(1)电机转速不变，通过中间偶合器以达到改变转速的40在确定水泵调速范围时，应注意如下几点：(1)调速水泵安全运行的前提是调速后的转速不能与其临界转速重合、接近或成倍数。(2)水泵的调速一般不轻易地调高转速。(3)合理配置调速泵与定速泵台数的比例。(4)水泵调速的合理范围应使调速泵与定速泵均能运行于各自的高效段内。(三)水泵转速的确定在确定水泵调速范围时，应注意如下几点：(1)调速水泵安全运行41变速调节主要有以下几种情况：1根据用户实际需要确定转速2根据水泵运转效率最高确定转速3井泵变速调节计算4水泵的通用性能曲线变速调节主要有以下几种情况：1根据用户实际需要确定转速42三、变径调节（车削调节）

1、定义：用车削的方法将水泵叶轮的外径车小，达到改变水泵性能曲线和扩大使用范围的目的，称为变径调节。2、调节原理（车削定律）：叶轮外径D2被车削后与原叶轮几何形状并不相似，所以不能直接利用相似特性公式。但车削量不大时，可作以下假设：①车削后叶轮出口过流面积及叶片出口安放角和原叶轮相同；②叶轮切削前后各种对应效率相等；③车削前后出口速度三角形相似。

Ha/H=（Qa/Q）2

H=KQ2三、变径调节（车削调节）1、定义：43车削抛物线方程推求：表3-1叶片泵叶轮最大车削量与车削后的效率值

车削抛物线方程推求：表3-1叶片泵叶轮最大车削量与车削后44三、变径调节（车削调节）

3、车削定律应用：

①已知叶轮的切削量，求切削前后水泵特性曲线的变化；

②已知外径为D2时的Q~H曲线，用户实际需要的流量、扬程不在Q~H曲线上，可采用车削叶轮外径进行调节，与变速调节计算方法相似，可以利用车削抛物线方程和车削定律公式，通过图解法或数解法计算出车削后的叶轮直径D2a；③已知需要扬程曲线Q~H需曲线和叶轮直径D2时的最高效率点C，水泵运行工况点A不在最高效率点，为提高水泵效率，采用变径调节，求车削