泵和泵站第二章葉片式水泵

1、第二章 葉片式水泵,2.7 離心泵裝置定速運(yùn)行工況,2.7.1工況點(diǎn) 水泵瞬時(shí)工況點(diǎn)：水泵運(yùn)行時(shí)，某一瞬時(shí)的出水流量、揚(yáng)程、軸功率、效率及吸上真空高度等稱水泵瞬時(shí)工況,把這些值在水泵特性曲線上的位置稱為工況點(diǎn)。 決定離心泵裝置工況點(diǎn)的因素 水泵本身型號(hào)； 水泵實(shí)際轉(zhuǎn)速； 管路系統(tǒng)及邊界條件,2.7.2管路系統(tǒng)的特性曲線 管路總水頭損失,對(duì)于管道系統(tǒng)布置已經(jīng)確定的管路，其管長l、管徑D、比阻A、水力坡降i、局部阻力系數(shù)都相應(yīng)確定,比阻A是單位流量通過單位長度管道所需水頭,水力坡度i是一定流量Q通過單位長度管道所需要的作用水頭,水泵的揚(yáng)程公式,此時(shí)H表示流量為QA時(shí)將單位質(zhì)量的水提升到HA所需要的

2、能量,K1,H,M,HST,HST,Q,QM,H,Q-H,Q-H,2.7.3圖解法求離心泵裝置的工況點(diǎn) 直接法,離心泵裝置的工況點(diǎn),HM,QM,HST,Q,H,Q-h,Q-H,折引法,離心泵裝置的工況點(diǎn),M1,HM,M,2.7.4離心泵裝置工況點(diǎn)的改變 泵的工作點(diǎn)由兩條特性曲線所決定，因而改變其中之一或者同時(shí)改變即可實(shí)現(xiàn)流量的調(diào)節(jié)。 自動(dòng)調(diào)節(jié) 人工調(diào)節(jié)：調(diào)節(jié)閥門；調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速；調(diào)節(jié)葉輪,閘閥調(diào)節(jié) 優(yōu)點(diǎn)：調(diào)節(jié)流量，簡便易行，可連續(xù)變化 缺點(diǎn)：關(guān)小閥門時(shí)增大了流動(dòng)阻力，額外消耗了部分能量，經(jīng)濟(jì)上不夠合理,0,2.8 離心泵裝置調(diào)速運(yùn)行工況,b2、b2m實(shí)際泵與模型泵葉輪的出口寬度； D2、D2m實(shí)際泵

3、與模型泵葉輪的外徑； 比例,2.8.葉輪相似定律 幾何相似：兩個(gè)葉輪主要過流部分一切相對(duì)應(yīng)的尺寸成一定比例，所有的對(duì)應(yīng)角相等,在幾何相似的前題下，運(yùn)動(dòng)相似就是工況相似,運(yùn)動(dòng)相似的條件是：兩葉輪對(duì)應(yīng)點(diǎn)上水流的同名速度方向一致，大小互成比例。也即在相應(yīng)點(diǎn)上水流的速度三角形相似,相似工況下兩葉輪出口速度三角形,3.第三相似定律確定兩臺(tái)在相似工況下運(yùn)行水泵的軸功率之間的關(guān)系,2.第二相似定律確定兩臺(tái)在相似工況下運(yùn)行水泵的揚(yáng)程之間的關(guān)系,葉輪相似定律有三個(gè)方面： 1.第一相似定律確定兩臺(tái)在相似工況下運(yùn)行水泵的流量之間的關(guān)系,效率相等,效率相等,效率相等,2.8.2相似定律的特例比例律 把相似定律應(yīng)用于以

4、不同轉(zhuǎn)速運(yùn)行的同一臺(tái)葉片泵，則可得到比例律,1、比例律應(yīng)用的圖解方法 (1)已知水泵轉(zhuǎn)速為nl時(shí)的(QH)l曲線，但所需的工況點(diǎn)，并不在該特性曲線上，而在坐標(biāo)點(diǎn)A2(Q2，H2)處?，F(xiàn)問；如果需要水泵在A2點(diǎn)工作，其轉(zhuǎn)速n2應(yīng)是多少? (2)已知水泵nl時(shí)的(QH)l曲線，試用比例律翻畫轉(zhuǎn)速為n2時(shí)的(QH)2 曲線,問題： 求調(diào)速運(yùn)行時(shí)的n2 我們采用相似工況拋物線法求解,在(QH)l線上任取a、b、c、d、e、f點(diǎn)； 利用比例律求(QH)2上的a、b 、c 、d 、e 、f 作(QH)2曲線。 同理可求(QN)2曲線,求(Q)2曲線。 在利用比例律時(shí)，認(rèn)為相似工況下對(duì)應(yīng)點(diǎn)的效率是相等的，將

5、已知圖中a、b、b、d等點(diǎn)的效率點(diǎn)平移即可,定速運(yùn)行與調(diào)速運(yùn)行比較： 泵站調(diào)速運(yùn)行的優(yōu)點(diǎn)表現(xiàn)于 (1)省電耗(即NB2NB2)。 (2)保持管網(wǎng)等壓供水(即HST基本不變,2.8.相似準(zhǔn)數(shù)比轉(zhuǎn)數(shù)(ns) 1.模型泵： 在最高效率下，當(dāng)有效功率Nu735.5W(1HP)，揚(yáng)程Hm1m，流量 。 這時(shí)該模型泵的轉(zhuǎn)數(shù)，就叫做與它相似實(shí)際泵的比轉(zhuǎn)數(shù)ns,消去可得,將模型泵的Hm1m，Qm0.075m3s代入 Q和H是指最高效率時(shí)流量和揚(yáng)程，也即水泵的設(shè)計(jì)工況點(diǎn)。 比轉(zhuǎn)數(shù)ns是根據(jù)所抽升液體容重1000kgm3時(shí)得出的。 Q和H是指單吸、單級(jí)泵的流量和揚(yáng)程。 比轉(zhuǎn)數(shù)不是無因次數(shù)，它的單位是“rmin,2

6、.對(duì)比轉(zhuǎn)數(shù)的討論 比轉(zhuǎn)數(shù)(ns) 反映實(shí)際水泵的主要性能。 當(dāng)轉(zhuǎn)速n一定時(shí)，ns越大，水泵的流量越大，揚(yáng)程越低。ns越小，水泵的流量越小，揚(yáng)程越高。 葉片泵葉輪的形狀、尺寸、性能和效率都隨比轉(zhuǎn)數(shù)而變的。用比轉(zhuǎn)數(shù)ns可對(duì)葉片泵進(jìn)行分類。 要形成不同比轉(zhuǎn)數(shù)ns，在構(gòu)造上可改變?nèi)~輪的外徑(D2)和減小內(nèi)徑(D0)與葉槽寬度(b2,相對(duì)性能曲線 ns越?。篞H曲線就越平坦；Q0時(shí)的N值就越小。因而，比轉(zhuǎn)數(shù)低的水泵，采用閉閘起動(dòng)時(shí)，電動(dòng)機(jī)屬于輕載起動(dòng)，起動(dòng)電流減小；效率曲線在最高效率點(diǎn)兩測下降得也越和緩。反之，當(dāng)越大，Q-H曲線越陡降Q=0時(shí)的N值越大效率曲線高效點(diǎn)的左右下降越劇烈，這種類型的水泵最好用

7、于穩(wěn)定的工況下工作,功率相對(duì)性能曲線,圖247效率相對(duì)性能曲線,2.8.4調(diào)速途徑及調(diào)速范圍 1.調(diào)速途徑 電機(jī)轉(zhuǎn)速不變，通過中間偶合器以達(dá)到改變轉(zhuǎn)速的目的。 電機(jī)本身的轉(zhuǎn)速可變。 2.在確定水泵調(diào)速范圍時(shí)，應(yīng)注意如下幾點(diǎn)： 調(diào)速水泵安全運(yùn)行的前提是調(diào)速后的轉(zhuǎn)速不能與其臨界轉(zhuǎn)速重合、接近或成倍數(shù)。 水泵的調(diào)速一般不輕易地調(diào)高轉(zhuǎn)速。 合理配置調(diào)速泵與定速泵臺(tái)數(shù)的比例。 水泵調(diào)速的合理范圍應(yīng)使調(diào)速泵與定速泵均能運(yùn)行于各自的高效段內(nèi),2.9 離心泵裝置換輪運(yùn)行工況,注意：切削律是建于大量感性試驗(yàn)資料的基礎(chǔ)上。如果葉輪的切削量控制在一定限度內(nèi)時(shí)，則切削前后水泵相應(yīng)的效率可視為不變。 此切削限量與水泵的

8、比轉(zhuǎn)數(shù)有關(guān),2.9.1切削律,2.9.2切削律的應(yīng)用 1.切削律應(yīng)用的兩類問題 已知葉輪的切削量，求切削前后水泵特性曲線的變化。 已知要水泵在B點(diǎn)工作，流量為QB，揚(yáng)程為HB，B點(diǎn)位于該泵的(Q-H)曲線的下方?，F(xiàn)使用切削方法，使水泵的新持性曲線通過B點(diǎn)，要求：切削后的葉輪直徑D2 是多少?需要切削百分之幾?是否超過切削限量,解決這一類問題的方法歸納為“選點(diǎn)、計(jì)算、立點(diǎn)、連線”四個(gè)步驟,求“切削拋物線,求A點(diǎn)坐標(biāo)：切削拋物線與(QH) 線的交點(diǎn)。 求D2,切削量百分?jǐn)?shù),相似工況拋物線,2.應(yīng)用切削律注意點(diǎn) 切削限量 對(duì)于不同構(gòu)造的葉輪切削時(shí)，應(yīng)采取不同的方式,沿葉片弧面在一定的長度內(nèi)鏗掉一層，

9、則可改善葉輪的工作性能,水泵的高效率方框圖,葉輪切削使水泵的使用范圍擴(kuò)大,離心泵性能曲線型譜圖,2.10 離心泵并聯(lián)及串聯(lián)運(yùn)行工況,水泵并聯(lián)工作： 增加供水量； 通過開停水泵的臺(tái)數(shù)調(diào)節(jié)泵站的流量和揚(yáng)程，以達(dá)到節(jié)能和安全供水； 水泵并聯(lián)揚(yáng)水提高泵站運(yùn)行調(diào)度的靈活性和供水的可靠性,2.10.1 并聯(lián)工作的圖解法 1.同型號(hào)的兩臺(tái)(或多臺(tái))泵并聯(lián)后的總和流量，將等于某場程下各臺(tái)泵流量之和,等揚(yáng)程流量疊加,2.同型號(hào)、同水位的兩臺(tái)水泵的并聯(lián)工作,步驟： (1)繪制兩臺(tái)水泵并聯(lián)后的總和(Q-H)l+2曲線 (2)繪制管道系統(tǒng)特性曲線,求并聯(lián)工況點(diǎn)M。 (3)求每臺(tái)泵的工況點(diǎn)N,結(jié)論： NN1、2，因此，

10、在選配電動(dòng)機(jī)時(shí)，要根據(jù)單條單獨(dú)工作的功率來配套。 Q Q1、2，2Q Q1+2，即兩臺(tái)泵并聯(lián)工作時(shí)，其流量不能比單泵工作時(shí)成倍增加,5臺(tái)同型號(hào)水泵并聯(lián),注意： 如果所選的水泵是以經(jīng)常單獨(dú)運(yùn)行為主的，那么，并聯(lián)工作時(shí)，要考慮到各單泵的流量會(huì)減少，揚(yáng)程會(huì)提高。 如果選泵時(shí)是著眼于各泵經(jīng)常并聯(lián)運(yùn)行的，則應(yīng)注意到，各泵單獨(dú)運(yùn)行時(shí)，相應(yīng)的流量將會(huì)增大，軸功率也會(huì)增大,3.不同型號(hào)的2臺(tái)水泵在相同水位下的并聯(lián)工作,步驟： (1)繪制兩臺(tái)水泵折引至B點(diǎn)的(Q-H) 、(Q-H) 曲線 (2)繪制兩臺(tái)水泵折引至B點(diǎn)的(Q-H) 曲線 (3)繪制BD段管道系統(tǒng)特性曲線,求并聯(lián)工況點(diǎn)E (4)求每臺(tái)泵的工況點(diǎn),Q-HBC,并聯(lián)機(jī)組的總軸功率及總效率,4.如果兩臺(tái)同型號(hào)并聯(lián)工作的水泵，其中一臺(tái)為調(diào)速泵，另一臺(tái)是定速泵。 在調(diào)速運(yùn)行中可能會(huì)遇到兩類問題： 調(diào)速泵的轉(zhuǎn)速n1與定速泵的轉(zhuǎn)速n2均為已知，試求二臺(tái)并聯(lián)運(yùn)行時(shí)的工況點(diǎn)。其工況點(diǎn)的求解可按不同型號(hào)的2臺(tái)水泵在相同水位下的并聯(lián)工作所述求得。 只知道調(diào)速后兩臺(tái)泵的總供水量為QP(HP為未知值)，試求調(diào)運(yùn)泵的轉(zhuǎn)速n1值(即求調(diào)速值)。如下圖所示,5.一臺(tái)水泵向兩個(gè)并聯(lián)工作的