第四章水泵運(yùn)行工況及工況調(diào)節(jié)第二講

第四章水泵運(yùn)行工況及工況調(diào)節(jié)內(nèi)容:水泵裝置的總揚(yáng)程、運(yùn)行工況及工況調(diào)節(jié)（調(diào)速調(diào)節(jié)、變徑調(diào)節(jié)、變角調(diào)節(jié)、閘閥節(jié)流調(diào)節(jié)）、離心泵的并聯(lián)及串聯(lián)運(yùn)行。重點(diǎn)及難點(diǎn)：水泵運(yùn)行工況及確定、離心泵的并聯(lián)及串聯(lián)運(yùn)行。要求：要求學(xué)生熟練掌握運(yùn)行工況是如何確定的、離心泵并聯(lián)運(yùn)行的圖解法。掌握裝置總揚(yáng)程、變速運(yùn)行、變徑運(yùn)行、節(jié)流調(diào)節(jié)。4.1水泵運(yùn)行工況的確定1、裝置需要揚(yáng)程與管路特性曲線2、水泵運(yùn)行工況點(diǎn)的確定4.2水泵并聯(lián)及串聯(lián)運(yùn)行工況1、水泵并聯(lián)運(yùn)行工況2、水泵串聯(lián)運(yùn)行工況4.3水泵工況調(diào)節(jié)1、變速調(diào)節(jié)2、變徑調(diào)節(jié)3、變角調(diào)節(jié)4、節(jié)流調(diào)節(jié)5、調(diào)節(jié)方法的比較第四章水泵運(yùn)行工況及工況調(diào)節(jié)

并聯(lián)：多臺(tái)水泵聯(lián)合運(yùn)行，通過聯(lián)絡(luò)管共同向管網(wǎng)輸水。串聯(lián)：如果第一臺(tái)水泵的壓水管作為第二臺(tái)水泵的吸入管，水由第一臺(tái)水泵壓入第二臺(tái)水泵，水以同一流量依次通過各水泵。4.2.1水泵的并聯(lián)運(yùn)行

并聯(lián)運(yùn)行的優(yōu)點(diǎn)：

1）可以增加供水量，輸水干管中的流量等于各臺(tái)并聯(lián)水泵出水量之總和；2）水泵并聯(lián)運(yùn)行提高了泵站供水的安全性和運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性，可以通過開停泵的臺(tái)數(shù)來調(diào)節(jié)泵站的流量和揚(yáng)程；3）水泵并聯(lián)輸水提高了泵站調(diào)度的靈活性和供水的可靠性。

4.2水泵并聯(lián)及串聯(lián)運(yùn)行工況QHOQ1Q2Q3Q1123H1ⅠⅡⅢ水泵并聯(lián)運(yùn)行性能曲線的繪制1）把并聯(lián)的各臺(tái)水泵的（Q-H）曲線繪制在同一坐標(biāo)圖上。2）不考慮與管路的聯(lián)接、外部條件（即不考慮管路上的水頭損失），把對(duì)應(yīng)于同一H值的各個(gè)流量加起來，即采用等揚(yáng)程下流量疊加的方法（稱橫加法）。如當(dāng)水泵的揚(yáng)程H=H1時(shí)，流量：Q3=Q1+Q2。4.2.1水泵并聯(lián)運(yùn)行工況

1.同型號(hào)、同水位對(duì)稱布置的兩臺(tái)水泵并聯(lián)運(yùn)行。

（1）繪制兩臺(tái)水泵并聯(lián)后揚(yáng)程(Q-H)1+2性能曲線4.2.1水泵并聯(lián)運(yùn)行工況

一、水泵并聯(lián)運(yùn)行,工況點(diǎn)的圖解法MQ,E

由于管道對(duì)稱布置，則

∑hDF=∑hEF，采用橫加法原理繪制兩臺(tái)水泵并聯(lián)工作的總和(Q-H)1+2曲線，如圖所示。(2)繪制需能曲線H=HST+SDFQI2+SFGQ=HST+SDF(Q/2)2+SFGQ2=HST+(1/4SDF+SFG)Q2點(diǎn)繪DFG管（或EFG）管道的特性曲線。

（3）求工況點(diǎn)

(Q-H)1+2與H=HsT+(1/4)SDF+SFG)Q2的交點(diǎn)E,即為并聯(lián)工作的工況點(diǎn),過E點(diǎn)作Q軸的平行線，與單泵性能曲線的交點(diǎn)于R點(diǎn)，即為并聯(lián)運(yùn)行時(shí)水泵的工況點(diǎn)。QHPη工況點(diǎn)EQEHE2PqrQEHE/2Pq

并聯(lián)單泵QRHR=HMPq

ηP獨(dú)立單泵Qs(近似）Hs(近似）Ps（近似）

ηs(近似）

（4）分析由圖可知：1）QE<2Qs2）Pq<Ps

多泵并聯(lián)運(yùn)行選泵時(shí)，配套電機(jī)額定功率應(yīng)按獨(dú)立單泵軸功率選取。水泵獨(dú)立工作時(shí)的流量大于并聯(lián)工作時(shí)每一臺(tái)泵的出水量。

舉例：如圖所示為五臺(tái)泵并聯(lián)工作的情況。HQO管道特性曲線1Q1100Q2190Q4284Q3251Q530023451臺(tái)2臺(tái)3臺(tái)4臺(tái)5臺(tái)

注意：在泵站設(shè)計(jì)中，如果所選水泵是以經(jīng)常單獨(dú)運(yùn)行為主的，并聯(lián)工作時(shí)，要考慮到各單泵的流量會(huì)減少的，揚(yáng)程是會(huì)提高的。如果選泵時(shí)是著眼于各泵經(jīng)常并聯(lián)運(yùn)行的，各單泵單獨(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。

2.同水位管路非對(duì)稱布置不同型號(hào)的兩臺(tái)水泵泵聯(lián)運(yùn)行

型號(hào)不同，兩臺(tái)水泵的特性曲線也不相同，管路中水流的水力不對(duì)稱，水頭損失不相等。兩臺(tái)水泵并聯(lián)工作時(shí),每臺(tái)水泵工況點(diǎn)揚(yáng)程也不相等。

步驟與方法：

（1）繪制單泵的性能曲線，作出折引泵的性能曲線。等揚(yáng)程下繪制折引泵并聯(lián)運(yùn)行的總和（等值泵的）特性曲線(Q-H)

)′Ⅰ+Ⅱ。

（2）繪制需能Q-∑hFG曲線。

（3）求工況點(diǎn)。(Q-H)′Ⅰ+Ⅱ與Q-∑hFG交點(diǎn)M，即為所求同水位、不同型號(hào)的兩泵并聯(lián)工作的工況點(diǎn)。M點(diǎn)的流量即為并聯(lián)工作的兩臺(tái)水泵的總出水量。I

并聯(lián)水泵機(jī)組的總軸功率P1+2及總效率η1+2分別為：

P1+2=

P1+P2

η1+2=

管道布置是否對(duì)稱的工程處理：

（1）從工程實(shí)際看，只有兩泵離匯流點(diǎn)的距離相差較大，而又并聯(lián)工作時(shí)，才作不對(duì)稱處理。（2）北方井群系統(tǒng)，從水泵工況來說：相當(dāng)于幾臺(tái)水泵在管道不對(duì)稱的情況下并聯(lián)工作，應(yīng)作不對(duì)稱處理。一般來說是各井間的吸水動(dòng)水位不同，可以選取一個(gè)共同的基準(zhǔn)面，在靜揚(yáng)程計(jì)算時(shí)，做相應(yīng)的修正。

3.一臺(tái)水泵向兩個(gè)不同高程的水池供水。DEFG

如果在等壓點(diǎn)E點(diǎn)裝一測(cè)壓管，根據(jù)測(cè)壓管中水面高度可知系統(tǒng)存在3種供水情況：（1）測(cè)壓管水面高于F池的水面，水泵向兩水池供水；（2）測(cè)壓管低于F池的水面，而高于G池水面，F(xiàn)池和泵共同向G池供水（3）測(cè)壓管水面正好與F池水面平齊時(shí)，水泵向G池供水（無實(shí)際意義）。測(cè)壓管對(duì)于（1）種工況：1)：繪制等值泵特性曲線將（Q-H)曲線與(Q-∑hDE)曲線疊加得等值泵特性曲線(Q-H)′。2)：繪制等值管道系統(tǒng)特性將H=HST1+SEFQ2與H=HST2+SEGQ2用疊加法得等值管道系統(tǒng)特性（Q-∑h)EF+EG。3)：工況點(diǎn)

(Q-H)′與（Q-∑h)EF+EG的交點(diǎn)，M即為系統(tǒng)工況點(diǎn)。水泵工況：Q=QM=QB+QC

H=H‘MF池工況：QF=QC(進(jìn)水）G池工況：QG=QB(進(jìn)水）H‘M對(duì)于（2）種工況：1）繪制泵與F池并聯(lián)的等值特性曲線繪制水泵的（Q－H）曲線及管道特性曲線Q－∑hDE，得水泵的等值特性曲線（Q－H)’，繪制F池出流特性曲線H=ZF-SEFQ2（即Q－∑hEF曲線），采用橫加法與（Q-H)’曲線進(jìn)行疊加，得到F池與水泵并聯(lián)后總的特性曲線（Q－H)’’；2）EG管道系統(tǒng)特性曲線可用H=ZG-SEGQ2計(jì)算，即Q－∑hEG3）工況點(diǎn)：M為工況點(diǎn)：水泵工況：Q=Qp,H=H’pF池工況：Q=QkG池工況：Q=Qp+Qk=QM（進(jìn)水）（Q-H）總MKPP’OQHQpQk∑hDEGF(Q-H)‘Q-HEFQ-HZGZFQ-∑hDE

4.同型號(hào)的兩泵并聯(lián)運(yùn)行，其中一定一調(diào)。

（1）已知定速泵轉(zhuǎn)速n2，調(diào)速泵轉(zhuǎn)速n1，求兩泵并聯(lián)運(yùn)行的出水量等參數(shù)。（2）已知定速泵轉(zhuǎn)速n2,用戶需要的供水量為Qp，求調(diào)速泵的轉(zhuǎn)速。

第一個(gè)問題較簡單，不在詳細(xì)的求解。下面我們主要介紹第二個(gè)問題的求解方法：

步驟和方法如下：

（1）繪制兩泵特性曲線：(Q-H)Ⅰ、Ⅱ，并做出等值泵的特性曲線(Q-H)‘Ⅱ。（2）繪制H=HST+SFG∑hFGQ2(曲線記為Q-∑hFG),并由Qp找到并聯(lián)等值泵工況點(diǎn)P(Qp,Hp)。（3）過p點(diǎn)作Q軸平行線交(Q-H)′Ⅱ于H，過H點(diǎn)作垂線交(Q-H)Ⅰ,Ⅱ于J點(diǎn),J(QⅡ,HⅡ)即為定速泵工況點(diǎn)。

（4)調(diào)速泵工況點(diǎn)：QⅠ=Qp-QⅡ,在Q軸上?。篞Ⅰ與過QⅠ點(diǎn)作垂線與Hp線交于N,調(diào)速泵的揚(yáng)程應(yīng)為：HI=HN(即Hp)+SDFQ2I=HM

由此得到M點(diǎn)即調(diào)速泵工況(QI,HI)已求得。

（5）調(diào)速工況相似拋物線H=kQ2，kQ2曲線與(Q-H)I、II曲線交于T，T為M點(diǎn)的工況相似點(diǎn)。

n1=n

2[例]

已知：集水井水面高度H0為0，各水池（塔）水面至集水井水面的幾何高度分別為H1,H2…Hj，如圖所示。由水泵性能曲線已知水泵虛揚(yáng)程Hx及虛阻耗Sx。輸水干管的摩阻為S0，各分支管的管長L1,L2…Lj，管徑D1,D2…Dj，管材已知即常數(shù)C。

（1）水泵的工況點(diǎn)（Q，H）；（2）各支管中流量Q1，Q2…QjHAH2H1HjH0S0Q1Q2QjAn臺(tái)水泵依次連接，第一臺(tái)泵的壓力管作為第二臺(tái)水泵的吸水管，水由第一臺(tái)泵壓入第二臺(tái)泵，水以同一流量依次通過各泵，稱離心泵的串聯(lián)運(yùn)行。

特點(diǎn)：各臺(tái)水泵通過的流量相等，水流獲得的能量為各臺(tái)水泵的能量之和。如圖：

4.2.2水泵的串聯(lián)運(yùn)行QOHAQABCⅠⅡQAQAQAHST（Q-H）Ⅰ+Ⅱ（Q-H）Ⅰ（Q-H）Ⅱ（Q-H）管道