水泵并聯(lián)變臺(tái)數(shù)運(yùn)行分析

1、閉式水循環(huán)系統(tǒng)多泵并聯(lián)變臺(tái)數(shù)調(diào)節(jié)的流量計(jì)算與預(yù)測：流量調(diào)節(jié)方法：隨著節(jié)能和室內(nèi)環(huán)境要求的提高，供暖和空調(diào)系統(tǒng)廣泛采用了變流量 技術(shù)，即用改變動(dòng)力或改變阻力的方式調(diào)節(jié)系統(tǒng)、支路以及末端設(shè)備 的流量，使之與經(jīng)常變化的動(dòng)態(tài)熱(冷)負(fù)荷相匹配。利用改變阻力進(jìn)行調(diào)節(jié)，是傳統(tǒng)的流量調(diào)節(jié)方法，亦即用閥門 節(jié)流。利用改變動(dòng)力進(jìn)行調(diào)節(jié)：泵與風(fēng)機(jī)的變速調(diào)節(jié)、采用多臺(tái)并聯(lián) 通過改變運(yùn)行臺(tái)數(shù)的調(diào)節(jié)、變速與變臺(tái)數(shù)相結(jié)合的調(diào)節(jié)等。計(jì)算方法：設(shè)有N0臺(tái)相同的水泵在一個(gè)閉式水循環(huán)系統(tǒng)中并聯(lián)運(yùn)行，設(shè)計(jì)工況 下泵的揚(yáng)程為H0(m)；單臺(tái)流量為q0(m3/h)；系統(tǒng)的總流量為 Q0=N0q0(mh)。設(shè)系統(tǒng)特性曲線為：Hs=SQ2

2、 (1)將設(shè)計(jì)工況下系統(tǒng)的阻力損失Hs=H0，系統(tǒng)的總流量Q=Q0代入上式，可得系統(tǒng)阻抗S=H0/Q02，則系統(tǒng)的特性曲線為：Hs=(H0/Q02)Q2(2)當(dāng)需要調(diào)節(jié)流量，減為N臺(tái)并聯(lián)運(yùn)行時(shí)，則根據(jù)單臺(tái)水泵的特性曲線H=f(q)，可求出N臺(tái)并聯(lián)的特性曲線為：H=f(Q/N) (3)令Hs=H，由(2)(3)式即可解得Q，即N臺(tái)泵的流量之和，也是系統(tǒng)的 總流量。那么單臺(tái)泵的流量為q=Q/N。為了便于總結(jié)規(guī)律，用無因次量表達(dá)計(jì)算結(jié)果。令減臺(tái)運(yùn)行工況單臺(tái)泵的流量q與設(shè)計(jì)工況單臺(tái)泵的流量q0的比值: q=q/q0稱為單臺(tái)相對(duì)流量。令減臺(tái)運(yùn)行工況系統(tǒng)總流量Q與設(shè)計(jì)工況系統(tǒng)總流量Q0的比值：=Q/Q0=

3、Nq/N0q0=(N/N0)(q/q0)=Nq(5)稱為系統(tǒng)的相對(duì)流量。式中N=N/N0，稱為相對(duì)臺(tái)數(shù)。根據(jù)給出的泵的特性以及設(shè)計(jì)工況(包括系統(tǒng)設(shè)計(jì)工況下泵的并聯(lián)運(yùn) 行臺(tái)數(shù)及單泵流量和揚(yáng)程)，就可以求出單泵流量q和系統(tǒng)流量Q 隨運(yùn)行臺(tái)數(shù)N的變化規(guī)律，進(jìn)而求出q和Q隨N的變化規(guī)律。3.計(jì)算實(shí)例及分析選取品牌XX-ISG型單級(jí)單吸離心泵，首先對(duì)樣本上給出的比轉(zhuǎn)數(shù)ns 在66附近的各型號(hào)水泵進(jìn)行計(jì)算。水泵的額定工況如表1所示。表1 ISG型水系(上二66左右)的額定工況型砂流量 mVh)揚(yáng)程轉(zhuǎn)逮 (r/min)出轉(zhuǎn)數(shù)11SG5&-12512.5i 20290065.952 j1SGM-1602552

4、2MX)&5一563 ,1SCS0-200i 50501 2900部.3441SG100-25010080290065.955IS(；15(MOO20050145066.34圖1是根據(jù)計(jì)算結(jié)果繪制的q隨N的變化曲線?？梢钥吹?，幾條曲 線是相當(dāng)接近的。在N=0.5時(shí)，的的最大差值為0.103。也就是說， 在比轉(zhuǎn)數(shù)大體相同的情況下，q隨N的變化規(guī)律也大體相同。如果用 幾條曲線的算術(shù)平均所得到的曲線，作為比轉(zhuǎn)數(shù)ns為66左右的代表性曲線（見圖2）,計(jì)算表1所列比轉(zhuǎn)數(shù)各型號(hào)水泵的q,在NN0.5時(shí) 誤差不超過5%。用同樣的方法，對(duì)比轉(zhuǎn)數(shù)在23、33、47、94、132、187附近的ISG型水泵進(jìn)行計(jì)算

5、，結(jié)果如圖2所示。N圖2 不同比轉(zhuǎn)致隨阿的孌化根據(jù)圖2,得出結(jié)論： 比轉(zhuǎn)數(shù)愈大，曲線愈往下方；比轉(zhuǎn)數(shù)愈小，曲線愈往上方。即比轉(zhuǎn)數(shù) 愈大，N相同的情況下，單臺(tái)泵的流量相對(duì)于設(shè)計(jì)工況，增加愈少， 不但變臺(tái)數(shù)調(diào)節(jié)有較好的效果，而且超載的可能愈小，因而愈適于并 聯(lián)運(yùn)行；反之，比轉(zhuǎn)數(shù)愈小，在N相同的情況下q愈大，愈不適于 并聯(lián)運(yùn)行。下面根據(jù)圖2的結(jié)果，對(duì)N=1/2，N=2/3，N=3/4這幾種情況進(jìn)行分析:(1)N=1/2，即由設(shè)計(jì)工況的2臺(tái)并聯(lián)運(yùn)行減為一臺(tái)運(yùn)行，或由設(shè)計(jì) 工況的4臺(tái)并聯(lián)運(yùn)行減為2臺(tái)并聯(lián)運(yùn)行，或由設(shè)計(jì)工況的6臺(tái)并聯(lián)運(yùn) 行減為3臺(tái)并聯(lián)運(yùn)行等。由圖2可知，這種情況下，各種比轉(zhuǎn)數(shù)的泵， q都大

6、于1.5，即單臺(tái)泵的流量都將增加50%以上，如果泵的電機(jī)功 率是按照稍大于額定工況的功率配置，就會(huì)發(fā)生超載現(xiàn)象，并且比轉(zhuǎn) 數(shù)愈小超載愈多。(2) N=2/3，即由設(shè)計(jì)工況的3臺(tái)并聯(lián)運(yùn)行減為2臺(tái)并聯(lián)運(yùn)行，或由 設(shè)計(jì)工況的6臺(tái)并聯(lián)運(yùn)行減為4臺(tái)并聯(lián)運(yùn)行等。由圖2可知，這種情 況下的范圍為1.321.47,即單臺(tái)泵流量增加的幅度在32%47%之 間。比轉(zhuǎn)數(shù)愈大，增加的幅度愈靠近這個(gè)范圍的下限；反之則愈靠近上限。應(yīng)當(dāng)說，這種情況有很大的超載可能，更準(zhǔn)確的判斷應(yīng)當(dāng)是根 據(jù)q求出泵的流量，然后由功率與流量的關(guān)系曲線，查出實(shí)際功率， 與電機(jī)的配置功率進(jìn)行比較。1.21L9 k 8 L 1.21L9 k 8 L

7、 7Q 7O .門辜=23 33 4 * ”=47。導(dǎo)=66* %O nfr=132 + - ns=i87NN=3/4，即由設(shè)計(jì)工況的4臺(tái)并聯(lián)運(yùn)行減為3臺(tái)并聯(lián)運(yùn)行，或由設(shè)計(jì)工況的8臺(tái)并聯(lián)運(yùn)行減為6臺(tái)并聯(lián)運(yùn)行等。由圖2可知，這種情 況下q的范圍為1.231.31,即單臺(tái)泵流量增加的幅度在23%31% 之間。顯然，這種情況也是有超載可能的。q1.50.50,6070.80.9._ 。盤 23 ons=33 也=47 * 1 ns =66 Xq1.50.50,6070.80.9o /7$ 二 132 + ns=i87圖3是根據(jù)計(jì)算結(jié)果繪制出的系統(tǒng)流量Q與相對(duì)臺(tái)數(shù)N的關(guān)系曲線。hJ a的關(guān)摩曲代這個(gè)圖

8、的作用是了解臺(tái)數(shù)調(diào)節(jié)過程中系統(tǒng)的流量變化，以判定流量是 否能夠滿足要求。圖2和圖3所表達(dá)的結(jié)果，實(shí)質(zhì)上是相同的，由一 個(gè)可以推出另外一個(gè)。式(5)是它們之間的橋梁。hJ a的關(guān)摩曲代4.流量預(yù)測方法對(duì)于凱泉ISG型單級(jí)單吸離心泵，可直接根據(jù)相對(duì)臺(tái)數(shù)N和比轉(zhuǎn)數(shù) ns在圖2上查出q，則單臺(tái)泵的流量q=q0q，系統(tǒng)流量Q=Nq。或者 根據(jù)相對(duì)臺(tái)數(shù)N和比轉(zhuǎn)數(shù)ns,在圖3上查出Q，則系統(tǒng)流量Q=QoQ， 單臺(tái)泵的流量q=Q/N。為了能夠運(yùn)用計(jì)算工具直接計(jì)算以及編制軟件的需要，對(duì)nsN66， 0.5WNW1范圍內(nèi)的計(jì)算結(jié)果，進(jìn)行擬合得到q與N、ns的關(guān)系式如 下：q=-0.002766ns N2 +1.1

9、09N2+0.005676nsN-3.026N-0.002921ns+2.92 （6）（6）式與（5）式相聯(lián)立，又可求出Q0。（6）式的誤差，經(jīng)我們的核算，在8%以內(nèi)。水泵并聯(lián)運(yùn)行的流量增量及相關(guān)問題分析：水泵并聯(lián)可能出現(xiàn)的問題水泵并聯(lián)運(yùn)行的作用：（1）增大系統(tǒng)的流量。（2）通過開啟不同臺(tái) 數(shù)來進(jìn)行系統(tǒng)的流量調(diào)節(jié)?？赡艹霈F(xiàn)的問題：1）對(duì)于一個(gè)確定的管路系統(tǒng)，如果對(duì)泵選型不當(dāng)，則可能出現(xiàn)開兩臺(tái) （或多臺(tái)）泵并聯(lián)運(yùn)行比單臺(tái)運(yùn)行，流量增加很少的情況。2）減臺(tái)運(yùn)行時(shí)的單機(jī)流量就會(huì)大大增加，使單機(jī)工況嚴(yán)重偏離合理 工作區(qū)，效率降低，從而使軸功率顯著增大，有可能導(dǎo)致電機(jī)超載。水泵并聯(lián)運(yùn)行的流量增量的相關(guān)影

10、響因素1）泵的特性對(duì)流量增量的影響Hr泵1特性曲線泵2特性曲線泵1兩臺(tái)井聯(lián)特性曲線泵2兩臺(tái)并聯(lián)特性曲線管路特性曲線泵的特性曲線越陡（比轉(zhuǎn)數(shù)越大）Hr泵1特性曲線泵2特性曲線泵1兩臺(tái)井聯(lián)特性曲線泵2兩臺(tái)并聯(lián)特性曲線管路特性曲線2）管路阻抗對(duì)流量增量的影響2 管路特性時(shí)3G2）管路阻抗對(duì)流量增量的影響2 管路特性時(shí)3G的影響踐，管蹈阻抗鬲圣鴻3，；某的特性曲線：兩臺(tái)泵井聯(lián)的特性曲線管路阻抗S越大，并聯(lián)的流量增量AG越??；反之，S越小AG越大。減小管路系統(tǒng)的阻抗，可以提高水泵并聯(lián)的流量增量。管路阻抗越?。ㄌ匦郧€越平坦），越適宜于水泵的并聯(lián)工作。管路阻抗越大（特性曲線越陡），越不適宜于水泵的并聯(lián)工作

11、。3）泵的特性與管路阻抗對(duì)流量增量的綜合影響緩升主的威谷待性曲我陸升型的結(jié)合CD-為St特件:Ettr凌 C4J 為Tt痛特怔 院繾圖 3 茉特性曲戢與曾鬲特，哇曲戲省種炬含下的 4G 示奩圖泵曲線的陡降型與管路曲線的緩升型結(jié)合，AG較大（圖3a）；泵曲線 的平坦型與管路曲線的陡升型結(jié)合（圖3d），AG較??；其它兩種組合， G居中。4）同型號(hào)，同水位水泵并聯(lián)臺(tái)數(shù)對(duì)流量增量的影響同型號(hào)同型號(hào)水泵并聯(lián)，可以通過改變開啟水泵臺(tái)數(shù)的不同，來達(dá)到 進(jìn)行系統(tǒng)流量調(diào)節(jié)的目的，因此在設(shè)計(jì)中被廣泛采用，但是，對(duì)于- 個(gè)確定的管路系統(tǒng)來說，不能簡單的理解為并聯(lián)的水泵臺(tái)數(shù)增加一倍 流量就會(huì)增加一倍。如兩臺(tái)同型號(hào)水泵

12、在一個(gè)吸水池中抽水，兩處吸口到交匯處的管徑相 同，各泵通過的流量為Q/2，因此兩臺(tái)泵并聯(lián)的結(jié)果是，在同一揚(yáng) 程下流量的疊加。用等揚(yáng)程下流量疊加的方法繪制兩臺(tái)水泵并聯(lián)后的特性曲線B。同型 號(hào)、同水位水泵三臺(tái)并聯(lián)原理與兩臺(tái)水泵相同，特性曲線可用一條等 值水泵的C曲線來表示。4 MU 心2 亦： 201 A、4 MU 心2 亦： 2015網(wǎng) 1000BOO 2U0Q 2500 30皿3,擁網(wǎng)伽 4S005伽0 5i00 6000曲線A、B、C與曲線h相交于A，B，C，兩臺(tái)水泵運(yùn)行時(shí)，Q不等于2Q,三臺(tái)水泵運(yùn)行時(shí)Q也不等于3Q,同時(shí)三臺(tái)水泵并聯(lián)時(shí) 的流量增量小于兩臺(tái)水泵并聯(lián)時(shí)的流量增量即 Q3AQ2O

13、如果在繼 續(xù)增加并聯(lián)水泵的臺(tái)數(shù)量，則可能出現(xiàn)多臺(tái)并聯(lián)運(yùn)行與單臺(tái)運(yùn)行相 比，流量增加很少的情況。采用臺(tái)數(shù)調(diào)節(jié)可能出現(xiàn)的超載問題與流量增量如果水泵的并聯(lián)流量增量AG過小，改變開啟臺(tái)數(shù)時(shí)有可能造成水泵圖4超載同題與圖4超載同題與AG的關(guān)系分析示意圖泵單臺(tái)運(yùn)行特性曲線 并聯(lián)運(yùn)行特性曲線 管路特性曲踐并聯(lián)運(yùn)行工況并聯(lián)運(yùn)行時(shí)單臺(tái)泵工況 單臺(tái)運(yùn)行工況并聯(lián)工況是設(shè)計(jì)工況，并聯(lián)運(yùn)行時(shí)的單臺(tái)泵工況B應(yīng)在合理工作區(qū)（高效區(qū)），而單臺(tái)運(yùn)行工況C往往偏離合理工作區(qū)，效率降低。G越小，C與B就相距越遠(yuǎn)，兩工況的效率差也就越大。因此，線的過小，將使C工況的軸功率大大超出B工況，在單臺(tái)運(yùn)行時(shí)就有可能發(fā)生超載現(xiàn)象。圖5計(jì)算實(shí)例示意圖實(shí)例：采用KQL125300 11/4型水泵，流量推薦區(qū)間為55110m3/h圖5計(jì)算實(shí)例示意圖B點(diǎn)參數(shù) 81ma/h, 27mC點(diǎn)參數(shù)，151m7h, 2加GC比GB增大86.4%，且C工況嚴(yán)重偏離推薦工作區(qū)，效率一定低于B工況，所以C工況所需要的功率將大大超過B工況。如果水泵電機(jī)是按流量推薦區(qū)域配置，單臺(tái)運(yùn)行時(shí)一定會(huì)超載。并聯(lián)水泵