流體輸配管網(wǎng)肖益民老師6

1、第第6章章 泵、風(fēng)機(jī)與管網(wǎng)系統(tǒng)的匹配泵、風(fēng)機(jī)與管網(wǎng)系統(tǒng)的匹配 6.1 泵、風(fēng)機(jī)在管網(wǎng)系統(tǒng)中的工作狀態(tài)點(diǎn)泵、風(fēng)機(jī)在管網(wǎng)系統(tǒng)中的工作狀態(tài)點(diǎn) 6.2 泵、風(fēng)機(jī)的工況調(diào)節(jié)泵、風(fēng)機(jī)的工況調(diào)節(jié) 6.3 泵、風(fēng)機(jī)的安裝位置泵、風(fēng)機(jī)的安裝位置 6.4 泵、風(fēng)機(jī)的選用泵、風(fēng)機(jī)的選用6.1泵、風(fēng)機(jī)在管網(wǎng)系統(tǒng)中的工作狀態(tài)點(diǎn)泵、風(fēng)機(jī)在管網(wǎng)系統(tǒng)中的工作狀態(tài)點(diǎn)6.1.1管網(wǎng)特性曲線管網(wǎng)特性曲線1.枝狀管網(wǎng)的阻力特性枝狀管網(wǎng)的阻力特性（1）管段的阻力特性）管段的阻力特性2224224iiiisiiisiLSALRlvRlP2121212121 SSSLLPPP（2）枝狀管網(wǎng)的簡(jiǎn)化）枝狀管網(wǎng)的簡(jiǎn)化1）管段串聯(lián)）管段串聯(lián)兩個(gè)管

2、路兩個(gè)管路構(gòu)成的回路（或虛擬回路）中，重力作構(gòu)成的回路（或虛擬回路）中，重力作用與輸入的全壓動(dòng)力均為零，則它們處于用與輸入的全壓動(dòng)力均為零，則它們處于“水力水力并聯(lián)并聯(lián)”地位，其地位，其阻力相等阻力相等。22122112121 SSSLLLPP2）管路）管路“水力并聯(lián)水力并聯(lián)”2）管路并聯(lián)）管路并聯(lián)221221121221121212122211122222112121; SSSSSSSPLSPLSPLLSLSLSLLLPPP3）枝狀管網(wǎng)逐次簡(jiǎn)化為一個(gè)管路1V2ABAB3mCCnSSSSSNMMNSSSSS123mn（3）枝狀管網(wǎng)的流動(dòng)阻力特性）枝狀管網(wǎng)的流動(dòng)阻力特性2SLP 2Zo11P1Z

3、22Po21工程背景：工程背景：通風(fēng)空調(diào)氣體管網(wǎng)機(jī)械循環(huán)采暖管網(wǎng)室外供熱管網(wǎng)空調(diào)冷凍水管網(wǎng)空調(diào)冷卻水管網(wǎng)（4）管網(wǎng)特性曲線2Zo11P1Z22Po21 22211222211221 )()(;SLHHSLPPSLPPPPgZPgZPPSLPPPPPZZgZZgststeststeaeaPst反映了環(huán)境因素的影響。（4）管網(wǎng)特性曲線枝狀管網(wǎng)需要提供的枝狀管網(wǎng)需要提供的全壓機(jī)械動(dòng)力與流量、全壓機(jī)械動(dòng)力與流量、環(huán)境作用力的關(guān)系。環(huán)境作用力的關(guān)系。（4）管網(wǎng)特性曲線0stP6.1.2管網(wǎng)特性曲線的影響因素管網(wǎng)特性曲線的影響因素 影響管網(wǎng)特性曲線形狀的決定因素是阻抗S 。S值越大，曲線越陡 。1-272

4、m)(kg 24(mkg 24( ARlsARlsiiisMiiiisLiS=f (l,A,De,k,) 對(duì)應(yīng)體積流量對(duì)應(yīng)質(zhì)量流量6.1.2管網(wǎng)特性曲線的影響因素管網(wǎng)特性曲線的影響因素Pst反映了環(huán)境因素對(duì)流動(dòng)的影響。包括重力作用力、環(huán)境與管網(wǎng)交界面的壓力。其值的大小決定了管網(wǎng)特性曲線起點(diǎn)在縱坐標(biāo)上的位置。6.1.3管網(wǎng)系統(tǒng)對(duì)泵、風(fēng)機(jī)性能的影響管網(wǎng)系統(tǒng)對(duì)泵、風(fēng)機(jī)性能的影響 產(chǎn)品技術(shù)樣本給出的某種類(lèi)型、規(guī)格的泵、風(fēng)機(jī)的性能曲線（或性能參數(shù)表），是根據(jù)某種標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)狀態(tài)下測(cè)試得到的數(shù)據(jù)整理繪制而成的。 在實(shí)際使用中，工作流體的密度、轉(zhuǎn)速等參數(shù)可能與試驗(yàn)時(shí)不一致，此時(shí)可根據(jù)相似律換算出新的流體密度、轉(zhuǎn)

5、速等條件下泵與風(fēng)機(jī)的性能曲線。6.1.3管網(wǎng)系統(tǒng)對(duì)泵、風(fēng)機(jī)性能的影響管網(wǎng)系統(tǒng)對(duì)泵、風(fēng)機(jī)性能的影響 由于泵（風(fēng)機(jī)）是在特定管網(wǎng)中工作，其出入口與管網(wǎng)的連接狀況一般與性能試驗(yàn)時(shí)不一致，將導(dǎo)致泵（風(fēng)機(jī)）的性能發(fā)生改變（一般會(huì)下降），這稱(chēng)為 “系統(tǒng)效系統(tǒng)效應(yīng)應(yīng)”。（1）入口系統(tǒng)效應(yīng)(b) 方形彎管(a)圓形彎管管道長(zhǎng)度R(c) 進(jìn)口風(fēng)箱理想理想損失大損失大改善改善（1）入口系統(tǒng)效應(yīng)（2）出口系統(tǒng)效應(yīng)系統(tǒng)效應(yīng)管段長(zhǎng)度）出口系統(tǒng)效應(yīng)系統(tǒng)效應(yīng)管段長(zhǎng)度系統(tǒng)效應(yīng)曲線計(jì)算100%的效應(yīng)管道長(zhǎng)度：如果風(fēng)速是12.5m/s以下取2.5倍管徑為長(zhǎng)度，那么風(fēng)速每增加5m/s， 例： 風(fēng)速為25m/s,取5倍管徑為100%

6、效應(yīng)管道長(zhǎng)度。若管道為方型，邊長(zhǎng)分別為 a,b .出口斷面1.00.60.80.90.70.50.4-R-ST-UV-WSPPR-SR-SS-TU-WW-XU直徑可按 d=(4ab/pi)離心式風(fēng)機(jī)長(zhǎng)度增加1倍管徑。計(jì)算。0.5彎鉤接口-U-VW-XX-UUW-X-WW-100%效應(yīng)管道長(zhǎng)度排氣管道當(dāng)量鼓風(fēng)斷面鼓風(fēng)斷面面積 出口斷面面積壓力恢復(fù)無(wú)管道12%效應(yīng)管長(zhǎng)25%效應(yīng)管長(zhǎng) 50%效應(yīng)管長(zhǎng)100%效應(yīng)管長(zhǎng)0 50%100%8090 %從風(fēng)機(jī)出口不規(guī)從風(fēng)機(jī)出口不規(guī)則的速度分布，則的速度分布，到管道內(nèi)氣流速到管道內(nèi)氣流速度規(guī)則分布的截度規(guī)則分布的截面之間的長(zhǎng)度，面之間的長(zhǎng)度，稱(chēng)之為效應(yīng)管道稱(chēng)之

7、為效應(yīng)管道長(zhǎng)度；為避免能長(zhǎng)度；為避免能量損失，不應(yīng)在量損失，不應(yīng)在此長(zhǎng)度內(nèi)安裝形此長(zhǎng)度內(nèi)安裝形狀突變的管件或狀突變的管件或設(shè)備。設(shè)備。（2）出口系統(tǒng)效應(yīng)）出口系統(tǒng)效應(yīng)-出口連接彎管出口連接彎管鼓風(fēng)斷面面積/出口斷面面積出口彎管位置無(wú)出口管道12效應(yīng)管長(zhǎng)25效應(yīng)管長(zhǎng)50效應(yīng)管長(zhǎng)100效應(yīng)管長(zhǎng)0.4ABCDNM-NL-ML-MONMNP-QO-PNNSR-SQQ無(wú) 系 統(tǒng) 效 應(yīng) 因 素0.5ABCDO-PN-OM-NM-NP-QO-PNNRQO-PO-PTS-TR-SR-S0.6ABCDQPN-ON-OQ-RQOOSRQQUTSS0.7ABCDR-SQ-RPPSR-SQQTS-TR-SR-SVU

8、-VTT0.8ABCDSR-SQ-RQ-RS-TSRRT-UTSSWVU-VU-V0.9ABCDTSSRT-US-TSSU-VT-US-TS-TWWVV1.0ABCDTS-TR-SR-ST-US-TSSU-VUTTWWVVSWSI風(fēng)機(jī)系統(tǒng)效應(yīng)曲線列表風(fēng)機(jī)系統(tǒng)效應(yīng)曲線列表（2）出口系統(tǒng)效應(yīng)）出口系統(tǒng)效應(yīng)-系統(tǒng)效應(yīng)曲線系統(tǒng)效應(yīng)曲線W( 1 0 0 ) 0 . 41 5( 7 . 5 )( 5 0 ) 0 . 2( 2 5 ) 0 . 1( 3 . 5 ) ( 4 )( 2 . 5 )567( 3 )( 4 . 5 )891 0( 5 )6 0( 3 0 )3 0( 1 5 )( 1 2 . 5 )

9、2 0( 1 0 )2 54 0( 2 0 )5 0( 2 5 )X( 1 5 0 ) 0 . 6( 2 0 0 ) 0 . 8( 2 5 0 ) 1 . 0( 5 0 0 ) 2 . 0( 7 5 0 ) 3 . 0 ( 1 0 0 0 ) 4 . 0 ( 1 2 5 0 ) 5 . 0UVTSQRP系統(tǒng)效應(yīng)參數(shù)，壓力損失-in.wg(Pa)風(fēng)速-100fpm(m/s) 泵泵(或風(fēng)機(jī)或風(fēng)機(jī))的性能曲線的性能曲線泵或風(fēng)機(jī)在一定轉(zhuǎn)速下，揚(yáng)程H(全壓P)、功率N、效率隨流量Q變化的關(guān)系曲線。其中最重要的是H-Q(或P-Q)曲線。QCQH-QCHCN-Q-QNC6.1.4 泵(風(fēng)機(jī)) 在管網(wǎng)系統(tǒng)中的

10、工作點(diǎn))()(QfPQfH6.1.4 泵(風(fēng)機(jī)) 在管網(wǎng)系統(tǒng)中的工作點(diǎn) 泵(風(fēng)機(jī)) 在管網(wǎng)中工作，其總工作流量即為管網(wǎng)的總流量，泵(風(fēng)機(jī))所提供的能量與管網(wǎng)中流體流動(dòng)所需的能量相等。 2)(SQHQfHst將泵(風(fēng)機(jī)) 的實(shí)際H-Q性能曲線與其所在管網(wǎng)系統(tǒng)的管網(wǎng)特性曲線，用相同的比例尺、相同的單位繪在同一直角坐標(biāo)圖上，兩條曲線的交點(diǎn)，即為該泵（風(fēng)機(jī)）在該管網(wǎng)系統(tǒng)中的工作狀態(tài)點(diǎn)，或稱(chēng)運(yùn)行工況點(diǎn)，如圖中的A點(diǎn)。 工況點(diǎn)A6.1.4 泵(風(fēng)機(jī)) 在管網(wǎng)系統(tǒng)中的工作點(diǎn) 工況點(diǎn)的解析解法22210)(SQHQcQccQfHst工況點(diǎn)上，泵、風(fēng)機(jī)的工作流量即為管網(wǎng)中通過(guò)的流量，提供的壓頭與管網(wǎng)在該流量下流

11、動(dòng)所需的壓頭相一致。穩(wěn)定工況點(diǎn)穩(wěn)定工況點(diǎn)6.1.2 泵(風(fēng)機(jī)) 在管網(wǎng)系統(tǒng)中的工作點(diǎn)泵（風(fēng)機(jī)）的流量QB小于管路的流量QA時(shí)，其壓頭HB大于管路的阻力HA，多余的能量將使流體加速，流量加大，工況點(diǎn)將自動(dòng)由B移向A。反之，如在C點(diǎn)工作，流量QC大于管路流量QA，其壓頭小于管路阻力，則流體減速，流量減小，工況點(diǎn)自動(dòng)由C移向A。可見(jiàn)，A點(diǎn)是穩(wěn)定工況點(diǎn)。 非穩(wěn)定工況點(diǎn)非穩(wěn)定工況點(diǎn)6.1.4 泵(風(fēng)機(jī)) 在管網(wǎng)系統(tǒng)中的工作點(diǎn)性能曲線是駝峰形的泵（風(fēng)機(jī)）。E點(diǎn)是不穩(wěn)定工況點(diǎn)。當(dāng)泵（風(fēng)機(jī)）受到干擾時(shí)（如電壓波動(dòng)），如流量由E點(diǎn)向流量增大方向偏離時(shí)，泵（風(fēng)機(jī)）的壓頭大于管路阻力，管路中流速加大，流量增加，工況

12、點(diǎn)繼續(xù)向流量增大的方向移動(dòng)，無(wú)法回到原工作點(diǎn)。反之亦然。應(yīng)通過(guò)工況分析，使泵應(yīng)通過(guò)工況分析，使泵(風(fēng)機(jī)風(fēng)機(jī)) 工作在穩(wěn)定工作工作在穩(wěn)定工作區(qū)！區(qū)！6.1.4 泵(風(fēng)機(jī)) 在管網(wǎng)系統(tǒng)中的工作點(diǎn) 當(dāng)風(fēng)機(jī)在非穩(wěn)定工作區(qū)運(yùn)行時(shí)，可能出現(xiàn)一會(huì)兒由風(fēng)機(jī)輸出流體，一會(huì)兒流體由管網(wǎng)中向風(fēng)機(jī)內(nèi)部倒流的現(xiàn)象，專(zhuān)業(yè)中稱(chēng)之為“喘振”。6.1.4 泵(風(fēng)機(jī)) 在管網(wǎng)系統(tǒng)中的工作點(diǎn) （1）風(fēng)機(jī)出風(fēng)量時(shí)大時(shí)小，產(chǎn)生的風(fēng)壓時(shí)高時(shí)低，系統(tǒng)內(nèi)氣體的壓力和流量也發(fā)生很大的波動(dòng)； （2）風(fēng)機(jī)電動(dòng)機(jī)電流波動(dòng)很大； （3）風(fēng)機(jī)機(jī)體產(chǎn)生強(qiáng)烈的振動(dòng)，風(fēng)機(jī)房地面、墻壁以及房?jī)?nèi)空氣都有明顯的抖動(dòng)； （4）風(fēng)機(jī)發(fā)出“呼嚕、呼?！钡穆曇簦乖肼晞≡?/p>

13、； （5）風(fēng)量、風(fēng)壓、電流、振動(dòng)、噪聲均發(fā)生周期性的明顯變化，持續(xù)一個(gè)周期時(shí)間在8s左右。6.1.4 泵(風(fēng)機(jī)) 在管網(wǎng)系統(tǒng)中的工作點(diǎn) 當(dāng)風(fēng)機(jī)性能曲線峰值左側(cè)較陡，運(yùn)行工況點(diǎn)離峰值較遠(yuǎn)時(shí)，易發(fā)生喘振。一般來(lái)說(shuō)，軸流風(fēng)機(jī)比離心風(fēng)機(jī)易發(fā)生喘振，高壓風(fēng)機(jī)比低壓風(fēng)機(jī)易發(fā)生喘振。喘振現(xiàn)象發(fā)生后，設(shè)備運(yùn)行的聲音發(fā)生突變，流量、壓頭急劇波動(dòng)，并發(fā)生強(qiáng)烈振動(dòng)。如果不及時(shí)停機(jī)或采取措施消除，將會(huì)造成嚴(yán)重破壞。 6.1.4 泵(風(fēng)機(jī)) 在管網(wǎng)系統(tǒng)中的工作點(diǎn) 喘振的內(nèi)因：流量過(guò)小，葉輪內(nèi)部出現(xiàn)嚴(yán)重的脫流現(xiàn)象。 喘振的外因：管路系統(tǒng)特性曲線 陡，阻力大。 高壓風(fēng)機(jī)比低壓風(fēng)機(jī)易發(fā)生；軸流風(fēng)機(jī)比離心風(fēng)機(jī)易發(fā)生。 開(kāi)始發(fā)生

14、喘振的最大流量成為喘振界限，一般為額定流量的50%左右。6.1.2 泵(風(fēng)機(jī)) 在管網(wǎng)系統(tǒng)中的工作點(diǎn)喘振及其防止方法：喘振及其防止方法： 應(yīng)盡量避免設(shè)備在非穩(wěn)定區(qū)工作； 采用旁通或放空法； 增速節(jié)流法。 提高轉(zhuǎn)速，進(jìn)口節(jié)流。4.系統(tǒng)效應(yīng)對(duì)工況點(diǎn)的影響系統(tǒng)效應(yīng)對(duì)工況點(diǎn)的影響 通過(guò)選擇合理的進(jìn)出口連接方式，可以減小或消除系統(tǒng)效應(yīng)對(duì)泵、風(fēng)機(jī)的性能產(chǎn)生的影響。當(dāng)確實(shí)因?qū)嶋H安裝位置限制等原因?qū)е聼o(wú)法避免系統(tǒng)效應(yīng)時(shí)，應(yīng)在設(shè)計(jì)選用泵（風(fēng)機(jī)）時(shí)將系統(tǒng)效應(yīng)的影響考慮在內(nèi)。 設(shè)計(jì)風(fēng)量3 系統(tǒng)效應(yīng)設(shè)計(jì)壓力低效率下的實(shí)際風(fēng)量下的風(fēng)量損失 4設(shè)計(jì)風(fēng)量下系統(tǒng)效應(yīng)損失不考慮系統(tǒng)效應(yīng)的曲線A考慮系統(tǒng)效應(yīng)的假想曲線B12選用的

15、風(fēng)機(jī)曲線理想的風(fēng)機(jī)壓力風(fēng)量曲線重點(diǎn)內(nèi)容重點(diǎn)內(nèi)容需要解決的問(wèn)題：需要解決的問(wèn)題： 聯(lián)合運(yùn)行設(shè)備組性能曲線聯(lián)合運(yùn)行設(shè)備組性能曲線 聯(lián)合運(yùn)行時(shí)系統(tǒng)的工況點(diǎn)聯(lián)合運(yùn)行時(shí)系統(tǒng)的工況點(diǎn) 聯(lián)合運(yùn)行時(shí)任一設(shè)備的工況點(diǎn)聯(lián)合運(yùn)行時(shí)任一設(shè)備的工況點(diǎn) 部分設(shè)備工作時(shí)的工況點(diǎn)部分設(shè)備工作時(shí)的工況點(diǎn) 并聯(lián)運(yùn)行的特點(diǎn)與應(yīng)用并聯(lián)運(yùn)行的特點(diǎn)與應(yīng)用 串聯(lián)運(yùn)行的特點(diǎn)與應(yīng)用串聯(lián)運(yùn)行的特點(diǎn)與應(yīng)用6.1.5 管網(wǎng)系統(tǒng)中泵(風(fēng)機(jī)) 的聯(lián)合運(yùn)行何謂聯(lián)合運(yùn)行？何謂聯(lián)合運(yùn)行？?jī)膳_(tái)或兩臺(tái)以上的泵兩臺(tái)或兩臺(tái)以上的泵(或風(fēng)機(jī)或風(fēng)機(jī))在同一管網(wǎng)系統(tǒng)在同一管網(wǎng)系統(tǒng)中共同工作，稱(chēng)為聯(lián)合運(yùn)行。中共同工作，稱(chēng)為聯(lián)合運(yùn)行。聯(lián)合運(yùn)行的目的是什么？聯(lián)合運(yùn)行的目的是什么

16、？增加流量或增加壓頭；增加流量或增加壓頭；便于管網(wǎng)調(diào)節(jié)，適應(yīng)用戶需求的變化便于管網(wǎng)調(diào)節(jié)，適應(yīng)用戶需求的變化聯(lián)合運(yùn)行有哪些方式？聯(lián)合運(yùn)行有哪些方式？并聯(lián)運(yùn)行；并聯(lián)運(yùn)行；串聯(lián)運(yùn)行串聯(lián)運(yùn)行6.1.5管網(wǎng)系統(tǒng)中泵(風(fēng)機(jī)) 的聯(lián)合運(yùn)行1. 泵(風(fēng)機(jī))并聯(lián)運(yùn)行工況分析QQQABCHQ多臺(tái)水泵在同一水池吸水，向同一管路供水。1. 泵(風(fēng)機(jī))并聯(lián)運(yùn)行工況分析QQQABCHQ多臺(tái)水泵(或風(fēng)機(jī))具有共同的吸水(氣)和出水(氣)管路。H=H1=H2Q=Q1+Q2H1H2Q1Q2HQ(1)并聯(lián)運(yùn)行工作的基本特征(2)并聯(lián)運(yùn)行設(shè)備組的性能曲線HQQaQbQa+QbIIIIIIabcHa=Hb=Hc在QH坐標(biāo)系上分別繪出

17、各臺(tái)設(shè)備的QH性能曲線I，II；在縱軸上取壓力值H，做水平線，分別與各設(shè)備性能曲線相交，得到交點(diǎn)a,b,延長(zhǎng)水平線H=Ha=Hb至C，且Qc=Qa+Qb，c應(yīng)為并聯(lián)性能曲線上的點(diǎn)。另取壓力值，按上述方法可得并聯(lián)性能曲線上不同的點(diǎn)。將獲得的點(diǎn)光滑連線，即得兩臺(tái)泵 (風(fēng)機(jī)) 并聯(lián)運(yùn)行的聯(lián)合性能曲線。 A是兩臺(tái)水泵并聯(lián)運(yùn)行時(shí)管網(wǎng)系統(tǒng)的工作點(diǎn)。管網(wǎng)流量為QA。 B是兩臺(tái)水泵并聯(lián)運(yùn)行時(shí)各臺(tái)水泵自身的工作點(diǎn)，流量均是QB。 QA=2QB HA=HB(3)兩臺(tái)相同的泵(或風(fēng)機(jī))并聯(lián)運(yùn)行QBQCAQABCHQBC過(guò)過(guò)A作水平作水平線與線與I交于交于B C是其中一臺(tái)設(shè)備單獨(dú)單獨(dú)運(yùn)行時(shí)的工作點(diǎn)。管網(wǎng)流量為Qc，設(shè)

18、備流量為Qc。 QcQB說(shuō)明設(shè)備單獨(dú)運(yùn)行比參與并聯(lián)運(yùn)行時(shí)的流量大。 QAQc并聯(lián)后總流量增加。 QA-QcHC并聯(lián)后壓頭增加。(3)兩臺(tái)相同的泵(或風(fēng)機(jī))并聯(lián)運(yùn)行QBQCAQABCHQBCI與與III的交的交點(diǎn)點(diǎn)C(4)多臺(tái)相同泵(風(fēng)機(jī))并聯(lián)運(yùn)行BAHCQQ12Q是單機(jī)的性能曲線是兩臺(tái)設(shè)備并聯(lián)時(shí)的性能曲線是三臺(tái)設(shè)備并聯(lián)時(shí)的性能曲線是管網(wǎng)特性曲線 A是單機(jī)運(yùn)行時(shí)系統(tǒng)的工況點(diǎn)B是兩臺(tái)并聯(lián)時(shí)的工況點(diǎn)C是三臺(tái)并聯(lián)時(shí)的工況點(diǎn) Q1是從單機(jī)增加至兩臺(tái)并聯(lián)運(yùn)行時(shí)的流量增量； Q2是從兩臺(tái)增加至三臺(tái)并聯(lián)運(yùn)行時(shí)的流量增量。Q2dQ1管網(wǎng)特性曲線越平緩，設(shè)備并聯(lián)運(yùn)行流管網(wǎng)特性曲線越平緩，設(shè)備并聯(lián)運(yùn)行流量增加越顯著

19、。量增加越顯著。(6)不同性能設(shè)備并聯(lián)運(yùn)行ABCHQQCAEQBAQD+HF、分別是兩臺(tái)設(shè)備的性能曲線是兩臺(tái)設(shè)備并聯(lián)的性能曲線。是管網(wǎng)特性曲線A點(diǎn)是兩臺(tái)設(shè)備并聯(lián)工作的工況點(diǎn)，C、B分別是其中設(shè)備I和設(shè)備II的工作點(diǎn)E、D分別是設(shè)備I和設(shè)備II單獨(dú)在管網(wǎng)中運(yùn)行的工作點(diǎn)QAQD+QE！當(dāng)并聯(lián)工況點(diǎn)移至當(dāng)并聯(lián)工況點(diǎn)移至F F點(diǎn)時(shí)，由于設(shè)備點(diǎn)時(shí)，由于設(shè)備的壓頭不的壓頭不能大于能大于H HF F，因而不能輸出流量，此時(shí)應(yīng)停開(kāi)設(shè)備，因而不能輸出流量，此時(shí)應(yīng)停開(kāi)設(shè)備 工程中一般采用相同工程中一般采用相同的設(shè)備并聯(lián)運(yùn)行。的設(shè)備并聯(lián)運(yùn)行。 多臺(tái)設(shè)備并聯(lián)工作的總流量等于各設(shè)備流量之和，總壓頭與各設(shè)備壓頭相等。 多

20、臺(tái)設(shè)備并聯(lián)工作的總流量小于并聯(lián)前各設(shè)備單獨(dú)工作的流量之和。 在同一管網(wǎng)系統(tǒng)中，任一設(shè)備參與并聯(lián)運(yùn)行時(shí)的流量小于其單獨(dú)運(yùn)行時(shí)的流量，壓頭則大于其單獨(dú)運(yùn)行時(shí)的壓頭。 并聯(lián)臺(tái)數(shù)增多，每并聯(lián)上一臺(tái)設(shè)備所增加的流量愈小。不宜采用過(guò)多設(shè)備并聯(lián)運(yùn)行的方式。 管網(wǎng)特性曲線越陡，并聯(lián)運(yùn)行流量增加越少。 設(shè)備性能曲線越陡，并聯(lián)運(yùn)行流量增加越多。(7) 泵(風(fēng)機(jī))并聯(lián)運(yùn)行特點(diǎn)小結(jié)(8) 泵(風(fēng)機(jī))并聯(lián)運(yùn)行的應(yīng)用當(dāng)用戶需要流量大，而大流量的泵或風(fēng)機(jī)制造困難或造價(jià)太高時(shí)；流量需求變化幅度大，通過(guò)停開(kāi)設(shè)備臺(tái)數(shù)以調(diào)節(jié)流量時(shí)；當(dāng)有一臺(tái)設(shè)備損壞，仍需保證供液（氣），做為檢修及事故備用時(shí)。 2. 泵泵(風(fēng)機(jī)風(fēng)機(jī))串聯(lián)運(yùn)行工況分析

21、串聯(lián)運(yùn)行工況分析串聯(lián)：第一臺(tái)設(shè)備出口與第二臺(tái)設(shè)備吸入口連接。QQ2Q1H1H2H=H1+H2H=H1+H2Q=Q1=Q2(1)串聯(lián)運(yùn)行工作的基本特征cIIIQc=Qa=QbQHI,IIa,bHa,HbHc=Ha+Hb=2Hb(2)串聯(lián)運(yùn)行設(shè)備組的性能曲線(2)串聯(lián)運(yùn)行工況分析曲線是一臺(tái)設(shè)備的性能曲線曲線是兩臺(tái)設(shè)備串聯(lián)運(yùn)行的性能曲線曲線是管網(wǎng)特性曲線A點(diǎn)是串聯(lián)工作的工況點(diǎn)，流量為QA，壓頭為HAB點(diǎn)是串聯(lián)工作時(shí)其中一臺(tái)設(shè)備的工況點(diǎn)，流量為QB=QA，壓頭為HB；HA=2HB2HCC點(diǎn)是其中一臺(tái)設(shè)備單獨(dú)工作時(shí)的工況點(diǎn)，流量為QC，壓頭為HC；HCHA，QcQA過(guò)過(guò)A作垂線作垂線線與線與I交于交于B

22、 串聯(lián)運(yùn)行的總流量和壓頭都比串聯(lián)前高。 表面上看，增加壓頭是串聯(lián)的目的。但最終目的一般還是為了滿足更大的流量需求。流量大，管網(wǎng)的阻力大，需要更大的動(dòng)力。 泵(風(fēng)機(jī))的性能曲線越平坦，串聯(lián)后增加的流量和壓頭越大，越適合串聯(lián)工作。(3) 泵(風(fēng)機(jī))串聯(lián)運(yùn)行特點(diǎn)小結(jié) 一臺(tái)高壓的泵或風(fēng)機(jī)制造困難或造價(jià)太高； 在管網(wǎng)改建或擴(kuò)建時(shí)，管網(wǎng)阻力加大，需要的壓頭提高； 一般應(yīng)采用性能相同的泵串聯(lián)工作； 下游水泵承受壓力較高，應(yīng)注意泵的強(qiáng)度； 風(fēng)機(jī)串聯(lián)工作的操作可靠性差，一般不推薦采用。(4) 泵(風(fēng)機(jī))串聯(lián)運(yùn)行的應(yīng)用例：某管網(wǎng)使用水泵一臺(tái)。工作流量為 200m3/h時(shí)，管網(wǎng)計(jì)算流動(dòng)阻力是10mH2O；管網(wǎng)進(jìn)出口

23、高差10m?，F(xiàn)需將管網(wǎng)總流量增加50%，若增加一臺(tái)相同的水泵，問(wèn)新增加的水泵是并聯(lián)運(yùn)行好，還是串聯(lián)運(yùn)行好？1臺(tái)水泵的性能參數(shù)表H（m）32.52011Q（m3/h）150200220解：作圖進(jìn)行工況分析。根據(jù)工況分析圖可知，串解：作圖進(jìn)行工況分析。根據(jù)工況分析圖可知，串聯(lián)一臺(tái)后管網(wǎng)的流量為聯(lián)一臺(tái)后管網(wǎng)的流量為220m3/h，不滿足要求；并，不滿足要求；并聯(lián)一臺(tái)后流量為聯(lián)一臺(tái)后流量為300m3/h，滿足要求。，滿足要求。HstH=Hst+SQ2 S=H/Q2HQ10m200 220300IIIVIIIIabc2032.5思考： 有人說(shuō)，相同的兩臺(tái)水泵并聯(lián)運(yùn)行，其流量應(yīng)等于任意一臺(tái)水泵單獨(dú)工作時(shí)流

24、量的2倍，這種說(shuō)法對(duì)嗎？ 某管網(wǎng)需要的流量是200t/h，選擇兩臺(tái)額定流量為100t/h的水泵是否能夠滿足要求？試進(jìn)行分析。IQHII1I 一臺(tái)泵的性能曲線II兩臺(tái)泵并聯(lián)的性能曲線1管網(wǎng)特性曲線2001006.2 泵、風(fēng)機(jī)的工況調(diào)節(jié)泵、風(fēng)機(jī)的工況調(diào)節(jié) 6.2.1 調(diào)節(jié)管網(wǎng)系統(tǒng)特性調(diào)節(jié)管網(wǎng)系統(tǒng)特性 1. 液體管網(wǎng)系統(tǒng)特性調(diào)節(jié)液體管網(wǎng)系統(tǒng)特性調(diào)節(jié)HQQQQDABC4132HHHH(Q )QQQQHHH132213CABB分析：采用增大阻抗減小流量的代價(jià)。BBHQN2. 氣體管網(wǎng)系統(tǒng)特性調(diào)節(jié)氣體管網(wǎng)系統(tǒng)特性調(diào)節(jié) 吸入管閥門(mén)調(diào)節(jié)，改變了風(fēng)機(jī)的性能，B點(diǎn)和B點(diǎn)比較，所需功率減小。HQQQQDABC413

25、2HHHH(Q )QQQQHHH132213CABB6.2.2 調(diào)節(jié)泵、風(fēng)機(jī)的性能調(diào)節(jié)泵、風(fēng)機(jī)的性能 1.變速調(diào)節(jié)變速調(diào)節(jié) 雷諾自模區(qū)內(nèi)，同一泵或風(fēng)機(jī)在不同轉(zhuǎn)數(shù)下的性能曲線上存在一一對(duì)應(yīng)的相似工況點(diǎn)。在相似工在相似工況點(diǎn)之間，性能參數(shù)服從相似律的關(guān)系。況點(diǎn)之間，性能參數(shù)服從相似律的關(guān)系。 322)()()(nnNNnnppnnHHnnQQ2222)(;)()()(QQHHQQPPPPnnQQ22222)()(kQQQHQQHH相似工況曲線：分析：不改變管網(wǎng)，減小轉(zhuǎn)速，將流量從QA調(diào)節(jié)到QB。(a)廣義特性曲線管網(wǎng)的情況 （b）狹義特性曲線管網(wǎng)的情況I0QHHHcIIBACABHBQCQQAIV

26、IIIQ0QBBHAHHBIAQIIIII(IV)AstH相似工況曲線相似工況曲線;管網(wǎng)特性曲線管網(wǎng)特性曲線結(jié)論（1） ： 具有狹義管網(wǎng)特性曲線的管網(wǎng)，當(dāng)其特性（總阻抗S）不變時(shí)，泵或風(fēng)機(jī)在不同轉(zhuǎn)速運(yùn)行時(shí)的工況點(diǎn)是相似工況點(diǎn)，流量比值與轉(zhuǎn)速比值成正比，壓力比值與轉(zhuǎn)速比值平方成正比，功率比值與轉(zhuǎn)速比值三次方成正比； 若變轉(zhuǎn)速的同時(shí)，S值也發(fā)生變化，則不同轉(zhuǎn)速的工況不是相似工況，上述關(guān)系不成立； 對(duì)于具有廣義特性曲線的管網(wǎng)，上述關(guān)系亦不成立。結(jié)論（2） ： 用降低轉(zhuǎn)速來(lái)調(diào)小流量，節(jié)能效果非常顯著；用增加轉(zhuǎn)速來(lái)增大流量，能耗增加劇烈。 在理論上可以用增加轉(zhuǎn)數(shù)的方法來(lái)提高流量，但轉(zhuǎn)數(shù)增加后，使葉輪圓周

27、速度增大，因而可能增大振動(dòng)和噪聲，且可能發(fā)生機(jī)械強(qiáng)度和電機(jī)超載問(wèn)題，所以一般不采用增速方法來(lái)調(diào)節(jié)工況。實(shí)際應(yīng)用問(wèn)題：（1）不改變管網(wǎng)，減小轉(zhuǎn)速，將流量從QA（對(duì)應(yīng)轉(zhuǎn)速n），調(diào)節(jié)到QB，轉(zhuǎn)速應(yīng)為多少？解：求流量為QB時(shí)要求的工況點(diǎn)（B點(diǎn)） ；過(guò)B點(diǎn)作相似工況曲線，與轉(zhuǎn)速為n時(shí)的泵或風(fēng)機(jī)的性能曲線的交點(diǎn)，是B點(diǎn)的相似工況點(diǎn)；在此兩點(diǎn)間依據(jù)相似律求應(yīng)有的轉(zhuǎn)速。實(shí)際應(yīng)用問(wèn)題：（2）轉(zhuǎn)速n時(shí)流量為QA，不改變管網(wǎng)，轉(zhuǎn)速減小為n，流量為多少？解：求轉(zhuǎn)速為n時(shí)的水泵（風(fēng)機(jī)）性能曲線，其與管網(wǎng)特性曲線的交點(diǎn)即為新的工況點(diǎn)，從而求出新的管網(wǎng)流量。復(fù)習(xí)： 已知轉(zhuǎn)速n時(shí)水泵的性能曲線，求轉(zhuǎn)速減小為n時(shí)的性能曲線。解

28、：在轉(zhuǎn)速n的水泵性能曲線上找若干點(diǎn)。利用相似律，求對(duì)應(yīng)的相似工況點(diǎn)的性能參數(shù)，連接起來(lái)可獲得新轉(zhuǎn)速下的性能曲線。改變泵或風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)的方法有：改變泵或風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)的方法有： （1）改變電機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)。）改變電機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)。常用：變頻調(diào)節(jié)常用：變頻調(diào)節(jié) （2）調(diào)換皮帶輪。）調(diào)換皮帶輪。 （3）采用液力聯(lián)軸器）采用液力聯(lián)軸器)1 (60spfn2.進(jìn)口導(dǎo)流器調(diào)節(jié)進(jìn)口導(dǎo)流器調(diào)節(jié)(a)(b)PBQCQAQQCBA導(dǎo)流器的作用是使氣流進(jìn)入葉輪之前產(chǎn)生預(yù)旋。當(dāng)導(dǎo)流器全開(kāi)時(shí)，氣流無(wú)旋進(jìn)入葉輪，此時(shí)葉輪進(jìn)口切向速度vu10，所得風(fēng)壓最大。向旋轉(zhuǎn)方向轉(zhuǎn)動(dòng)導(dǎo)流器葉片，氣流產(chǎn)生預(yù)旋，使切向分速vu1加大，從而風(fēng)壓降低。導(dǎo)流器葉片轉(zhuǎn)動(dòng)角

29、度越大，產(chǎn)生預(yù)旋越強(qiáng)烈，風(fēng)壓p越低。 3.切削葉輪調(diào)節(jié)切削葉輪調(diào)節(jié) 泵或風(fēng)機(jī)的葉輪經(jīng)過(guò)切削，外徑改變，其性能隨之改變。泵或風(fēng)機(jī)的性能曲線改變，則工況點(diǎn)移動(dòng)，系統(tǒng)的流量和壓頭改變，達(dá)到節(jié)能的目的。 葉輪經(jīng)過(guò)切削后與原來(lái)葉輪不符合幾何相似條件。HD222D22cuc22u22CDBA(D )(D )2Q2DDvvvv22222222rruuuu出口安裝角不變，出口速度三角形相似。第一切削律：QQHHDDNNDDHHDDQQbbgvuHvbDQuTrT004222222222222222 第一切削曲線：，則有第一切削律低比轉(zhuǎn)數(shù)時(shí)，；第二切削律：220032222222222222222 QQHHDD

30、NNDDHHDDQQbDbDgvuHvbDQuTrT第二切削曲線：，則有第二切削律中高比轉(zhuǎn)數(shù)時(shí)，；應(yīng)用1：已知水泵葉輪外徑D2時(shí)的性能曲線，求D2時(shí)的性能。 解：在外徑D2時(shí)的性能曲線上選取若干點(diǎn)，應(yīng)用切削律，計(jì)算外徑為D2時(shí)對(duì)應(yīng)的各個(gè)點(diǎn)的參數(shù)值，并連成曲線。應(yīng)用2：已知水泵葉輪外徑D2時(shí)的性能曲線和管網(wǎng)特性曲線，水泵輸出流量是Qa，要求通過(guò)改變?nèi)~輪直徑，將流量調(diào)整為Qb，求此時(shí)的直徑D2。HD222D22cuc22u22CDBA(D )(D )2Q2解：1）找到所要求的新的工況點(diǎn)B；2）過(guò)新工況點(diǎn)作切削曲線，找到與外徑D2的水泵性能曲線的交點(diǎn)C（或D）；在B點(diǎn)和C點(diǎn)（或D點(diǎn)）之間利用切削律，

31、求出D2。注意： 切削會(huì)帶來(lái)效率下降，對(duì)切削量有限制。比轉(zhuǎn)數(shù)越大，允許切削量越??； 使用中通常是提供幾套葉輪經(jīng)過(guò)切削的葉輪在需要時(shí)進(jìn)行更換。表表6-2-1 葉輪最大切削量葉輪最大切削量泵的比轉(zhuǎn)數(shù)ns60120200300350350以上允許最大切削量201511970效率下降值每切削10下降1每切削4下降1 【例61】 已知水泵性能曲線如下圖。管路阻抗S76000mH2O/(m3/s)2，靜揚(yáng)程Hst19m，轉(zhuǎn)速n2900r/min。試求： 水泵的流量Q、揚(yáng)程H、效率及軸功率N； 用閥門(mén)調(diào)節(jié)方法使流量減少25，求此時(shí)水泵的流量、揚(yáng)程、軸功率和閥門(mén)消耗的功率。 用變速調(diào)節(jié)方法使流量減少25，轉(zhuǎn)速

32、應(yīng)調(diào)至多少？024681012 Q(10 m /s)162024283236H(m)CADBQ-Q-H70605040(%)-336.3 泵與風(fēng)機(jī)的安裝位置泵與風(fēng)機(jī)的安裝位置6.3.1水泵的氣穴和氣蝕現(xiàn)象水泵的氣穴和氣蝕現(xiàn)象 引起原因：水泵內(nèi)部低壓區(qū)，液體汽化。引起原因：水泵內(nèi)部低壓區(qū)，液體汽化。 后果：引起局部水錘，破壞水泵葉片。后果：引起局部水錘，破壞水泵葉片。 避免氣蝕的技術(shù)原理：使水泵內(nèi)部最低點(diǎn)的壓避免氣蝕的技術(shù)原理：使水泵內(nèi)部最低點(diǎn)的壓力高于工作溫度下的汽化壓力，且有一定的富力高于工作溫度下的汽化壓力，且有一定的富余值。余值。 避免氣蝕的技術(shù)手段避免氣蝕的技術(shù)手段：通常：通常要控制水

33、泵距離吸要控制水泵距離吸水面的安裝高度。水面的安裝高度。HssdPa/0P1/Hs絕對(duì)壓力零線d01相對(duì)壓力零線1P /r1P /r0PgvPPk)2(211PPgvPk22116.3.2吸升式水泵的安裝高度吸升式水泵的安裝高度吸上真空高度sHHssdPa/0P1/Hs絕對(duì)壓力零線d01相對(duì)壓力零線1P /r1P /r0shgvrPZgvrPZ2221112000 22110sssshgvHHrPPHss(Hs)HsHsmaxP1minPkPV時(shí)，泵內(nèi)開(kāi)始發(fā)生汽時(shí)，泵內(nèi)開(kāi)始發(fā)生汽蝕。蝕。Hsmax值由制造廠值由制造廠。一定流量下：6.3.2吸升式水泵的安裝高度吸升式水泵的安裝高度最大允許吸上真

34、空高度ssHH HssdPa/0P1/Hs絕對(duì)壓力零線d01相對(duì)壓力零線1P /r1P /r0 221ssssssssHHhgvHH，最大允許安裝高度 在實(shí)際應(yīng)用中，Hs的確定應(yīng)注意如下兩點(diǎn)： 當(dāng)泵的流量增加時(shí)，11斷面至葉輪進(jìn)口附近的流體流動(dòng)損失和速度頭都增加了，所以Hs應(yīng)隨流量增加而有所降低。水泵廠一般在產(chǎn)品樣本中，用QHs曲線來(lái)表示該水泵的吸水性能。圖6-3-2為14SA型離心泵的QHs曲線。 泵的產(chǎn)品樣本給出的QHs曲線是在大氣壓強(qiáng)為10.33mH2O，水溫為20的清水條件下試驗(yàn)得出的。當(dāng)泵的使用條件與上述條件不相符時(shí)，應(yīng)對(duì)Hs值按下式進(jìn)行修正： Hs =Hs-(10.33-ha)+（

35、0.24-hv） 8400Q(10 m /s)80160240320Hs400Hs(m)-33圖圖6-3-2 14SA型離心泵型離心泵QHS曲線曲線 【例6-3】 12Sh19A型離心泵，流量為0.22m3/s時(shí)，由水泵樣本中的QHs曲線中查得，其允許吸上真空高度Hs4.5m，泵進(jìn)水口直徑為300mm，從吸水管進(jìn)入口到泵進(jìn)口的水頭損失為1.0m，當(dāng)?shù)睾０螢?000m，水溫為40，試計(jì)算其最大允許安裝高度Hss。 【解】查表6-3-2當(dāng)海拔為1000m時(shí)，Pa=0.092KPa，則ha9.2m；查表6-3-1水溫為40時(shí)，Pv=7.5KPa，則hv0.75m。根據(jù)（6-3-5）式： Hs4.5-

36、(10.33-9.2)-(0.75-0.24)=2.86m mHmhmgvsmDQvhgvHHsssssss37.1)149.0(86.21;49.02; /11.3)3.0(785.022.04)2(21221216.3.3灌注式水泵的安裝高度灌注式水泵的安裝高度 對(duì)于有些軸流泵，或管網(wǎng)系統(tǒng)中輸送的是溫度較高的液體（例如供熱管網(wǎng)、鍋爐給水和蒸汽管網(wǎng)的凝結(jié)水等管網(wǎng)系統(tǒng)，對(duì)應(yīng)溫度下的液體汽化壓力較高），或吸液池面壓力低于大氣壓而具有一定的真空度，此時(shí)，葉輪往往需要安裝在最低水面以下，對(duì)于這類(lèi)泵常采用“氣蝕余量氣蝕余量”來(lái)衡量它們的吸水性能，確定它們的安裝位置。 臨界氣蝕余量hmin安全余量必須氣

37、蝕余量 實(shí)際氣蝕余量應(yīng)大于必須氣蝕余量實(shí)際氣蝕余量應(yīng)大于必須氣蝕余量稱(chēng)為臨界氣蝕余量，發(fā)生氣蝕，則有若泵內(nèi)的壓力損失實(shí)際氣蝕余量為：PPPPPgvPPPgvPVkV)2()2(211V211hrPgvrPv2211sghgvrPHrP22110svghhrPPH0當(dāng)水箱中液面壓強(qiáng)P0等于液體溫度對(duì)應(yīng)的飽和汽化壓力Pv時(shí)，則有：sghhH實(shí)際吸上真空高度和實(shí)際氣蝕余量之間存在如下聯(lián)系：用允許吸上真空高度和必須氣蝕余量來(lái)控制水泵的安裝位置，在本質(zhì)上是一致的。gvPPHhvas2216.3.4泵與管網(wǎng)的連接泵與管網(wǎng)的連接 1.吸水管路的連接不漏氣、不積氣、不吸氣2.壓出管路的連接止回閥減振：柔性接頭6.3.5風(fēng)機(jī)與管網(wǎng)的連接風(fēng)機(jī)與管網(wǎng)的連接 1.風(fēng)機(jī)進(jìn)口裝置風(fēng)機(jī)進(jìn)口裝置 2.風(fēng)機(jī)出口裝置風(fēng)機(jī)出口裝置 采用正確的連接方式，減小“系統(tǒng)效應(yīng)”。6.4 泵、風(fēng)機(jī)的選用泵、風(fēng)機(jī)的選用 泵的綜合性能圖 將同一型號(hào)、不同規(guī)格的泵的性能曲線，在高效區(qū)（0.9max）的部分，繪在一張圖上，形成某一類(lèi)型泵的綜合性能圖，圖中的每一個(gè)方框是一種規(guī)格泵的高效工作區(qū)。其上邊是標(biāo)準(zhǔn)葉輪高效區(qū)的QH曲線，中邊及下邊是切削兩次的高效區(qū)QH曲線（或只有切削一次的下邊