《泵与泵站》第4章.ppt

1、第4章 水泵运行工况及 水泵工况调节,4.1 离心泵装置的总扬程 4.2 离心泵装置的工况 4.3 水泵工况调节 4.4 水泵并联工作 4.5 水泵串联工作,几个重要概念,离心泵装置,总扬程，H,静扬程，HST,泵吸水地形高度，Hss,泵压水地形高度，Hsd,HST,HSS,HSd,吸水地测压管水面与高地水池测压管水面之间的垂直高差,泵吸水井（池）水面的测压管水面至泵轴间的垂直距离。,泵轴至高地水池测压管水面之间的垂直高差,泵配上管路及一切附件后的系统。,泵的扬程,4.1.1 水泵装置的工作扬程,根据佰努利方程的物理意义：,则：,泵进口处1-1断面比能：,泵出口处2-2断面比能：,4.1.1

2、水泵装置的工作扬程,又：,真空表读数,压力表读数,则：,较小，可忽略,因此：,4.1.2 水泵装置的设计扬程,设计扬程是根据工程实际现场条件计算所得到的水泵扬程。,4.2 离心泵装置的工况,叶片泵的基本性能，由 6 个性能参数表示：,流量,扬程,轴功率,效率,转速,允许吸上真空高度 及汽蚀余量,4.2 离心泵装置的工况,运行工况: 水泵运行时，瞬时的实际出水量Q、扬程H、轴功率N、效率等，把这些值绘在扬程曲线、功率曲线、效率曲线上，就成为一个具体的点，这个点就称为水泵装置的瞬时工况点。工况点反映了水泵瞬时的工作状况。 影响工况的因素： A 水泵固有工作能力 B 水泵的工作环境,4.2.1 管路

3、系统特性曲线,水流通过管道一定存在水头损失：,管路系统的总水头损失，m；,管路系统的沿程水头损失，m；,管路系统的局部水头损失，m。,管路系统布置一经确定后，则管路长度l、管径D、比阻A以及局部阻力系数等均为已知数，具体计算时可查阅给水排水设计手册中“管渠水力计算表”。,4.2.1 管路系统特性曲线,沿程水头损失 水流流经直管段时，水流与管路内壁发生摩擦所引起的能量损失。 采用水力坡降i公式： 对于钢管： 对于铸铁管： 采用比阻（A）公式： 对于钢管： 对于铸铁管：,k1由钢管壁厚不等于 10mm而引入的修正系数； k3由管中平均流速 小于1.2 m/s而引入的修正系数。,4.2.1 管路系统

4、特性曲线,局部水头损失: 水流流经管件、阀门时，由于其边界条件的突然变化，或水流方向的改变，使水流形态发生剧烈变化而引起的局部能量损失。,管路中局部水头损失之和，值与管件、阀门的类型有关；,水流通过有关管件、阀门的计算流速，m/s。,对于圆管流动（采用比阻公式表示）：,S管路的沿程阻力系数与局部阻力系数之和，s2/m5。S通常与管径D、管长l、粗糙系数n、管路布置及管件的多少有关。,【例题】,岸边式取水泵房，根据已知条件求水泵扬程。 已知：流量，Q=120L/s 管路长度，吸水管 l1=20m ，压水管 l2=300m 管径，吸水管 Ds=350mm，压水管 Dd=300mm 标高，吸水井水面

5、58.00m，泵轴60.00m ，水厂混合池水面90.00m 管件：吸水进口采用无底阀的滤水网，90弯头一个，（不考虑减缩管及压水管局部水头损失）。,吸水管水力坡度 i1=0.0065，压水管水力坡度水力坡度 i2=0.0148,【例题】,解： 静扬程：,吸水管内流速：,水力坡度 i1=0.0065,吸水管路沿程损失，hs1= i1l1 =0.006520= 0.13m, 吸水管路水头损失,吸水管路局部损失，,吸水管路上各部分的局部损失系数,吸水管路总水头损失，,【例题】,压水管内流速：,查设计手册，水力坡度 i2=0.0148,压水管路沿程损失，hd1= i2l2 =0.0148300= 4

6、.44m, 压水管路水头损失, 泵的总扬程,水泵的扬程公式,此时H表示流量为QA时将单位质量的水提升到HA所需要的能量。,需要,4.2.1 图解法求离心泵装置的工况点,K1,H,M,HST,HST,Q,QM,H,Q-H,Q-H,离心泵装置的工况点,HM,需要=供给,1、直接作图法,4.2.1 图解法求离心泵装置的工况点,2、折引特性曲线法,QM,HST,Q,H,Q-h,离心泵装置的工况点,M1,HM,M,4.2.4 数解法求离心泵工况点,联立水泵特性曲线方程 H=f（Q） 管道特性曲线方程 H=HST+SQ2 关键：水泵特性曲线 H=f（Q） 的确定 抛物线法： 设实际水泵特性曲线的高效段可以

7、用方程表示：,H 水泵的实际扬程（高效段内），m； Hx 水泵在Q=0时的虚（虚拟）总扬程，m； hx 相应于流量为Q时，水泵内部的虚水头损失之和，hx=SxQm，m； Sx 泵体内虚阻耗系数，s2/m5； m 指数，对于水泵m=2或m=1.84，一般采用m=2。,4.2.4 数解法求离心泵工况点,在水泵高效段内相距较远的地方任意选取两点,因为H1、H2、Q1、Q2为已知值，可以求出Sx和Hx。在求出了Hx和Sx后，水泵特性曲线QH的方程式，可以写为：,4.3 水泵工况调节,泵的工作点由两条特性曲线所决定，因而改变其中之一或者同时改变即可实现流量的调节。 改变管道系统特性曲线：自动调节（水位变

8、化） 阀门调节（节流调节） 改变水泵特性曲线：变速调节（调速运行） 变径调节（换轮运行） 变角调节（改变轴流泵的叶片安装角） 水泵并联和串联工作,4.3.1 自动调节,静扬程提高 城市给水管网夜间的工作情况（有前置水塔） 晚间用水量减少，水塔水位上升，即静扬程HST上升，水泵的工况点沿Q-H向流量小一侧移动。 在白天，城镇用水量增大，管网内压力下降，水塔向管网输水，水塔中水位 下降，离心泵工况点将自动向流量增大侧移动。 当水源水位变化时，也使得水泵的静扬程增大或减小，使得管路特性曲线上下移动，从而使得水泵工况点改变。,优点：调节流量，简便易行，可连续变化，无过载体危害的； 缺点：关小阀门时增大

9、了流动阻力，额外消耗了部分能量，经济上不够合理。,QA,A,QB,B,B1,A点为闸阀全开时候的工作点，称极限工作点,QB是调节后的工作点，是通过关小阀门增大管路的S值，来获得的,而在QB流量下工作时，原来管道系统所需要的扬程为HB1，但现在水泵的扬程为HB，多出的部分即为线段BB1的长度，这就是闸阀上额外消耗掉的能量,HB,4.3.2 阀门调节,4.3.3 变速调节,复习： 相似定律的特例比例律 把相似定律应用于以不同转速运行的同一台叶片泵，则可得到比例律：,1、比例律应用的图解方法 (1)已知水泵转速为nl时的(QH)l曲线，但所需的工况点，并不在该特性曲线上，而在坐标点A2(Q2，H2)

10、处。现问；如果需要水泵在A2点工作，其转速n2应是多少? (2)已知水泵nl时的(QH)l曲线，试用比例律翻画转速为n2时的(QH)2 曲线。,问题： 求调速运行时的n2 我们采用相似工况抛物线法求解。,比例率应用的图解法,问题（2）： 在(QH)l线上任取a、b、c、d、e、f点； 利用比例律求(QH)2上的a、b 、c 、d 、e 、f 作(QH)2曲线。 同理可求(QN)2曲线。,比例率应用的图解法,求n2时的效率(Q)2曲线。 在利用比例律时，认为相似工况下对应点的效率是相等的，将已知图中a、b、b、d等点的效率点平移即可。,比例率应用的图解法,4.3.3 变速调节,改变转速的方法： 电动机转速不变，通过中间传送方式以达到改变转速的目的。 常见方