叶片泵工况点确定及其调节.doc

第三章叶片泵工况点确定及其调节

本章重点：通过本章的学习，要求学员熟练掌握两台同型号泵并联和串联运行工况点的确定、一台泵向高低不同的出水建筑物供水工况点的确定、高位出水建筑物和水泵联合向低位出水建筑物供水工况点的确定、水泵工况点调节的方法及其选择、变速调节和变径调节的原理、调节后的转速和车削量计算。掌握扬程性能曲线的转绘、功率性能曲线的转绘、效率性能曲线的转绘、并联运行中调速泵台数的选定。了解水泵非常情况下工况点的确定等。

第一节单泵运行时工况点确定

前面我们讨论了叶片泵的性能曲线，它反映了水泵本身潜在的工作能力。但抽水装置在实际运行时，究竟是处于性能曲线上哪一点工作，不是完全由水泵本身所决定的，而是由水泵和抽水装置共同决定的。若确定水泵的实际工况点（或工作点），还需要研究抽水装置。
一、管路特性曲线
（一）水头损失曲线
由《流体力学》中得知，流体在管路中流动存在着水头损失，它包括沿程水头损失和局部水头损失。
，，，，，联立各式即得式（3—1—1）：
（3—1—1）
图3—1—1管路损失特性曲线和抽水装置特性曲线
（）管路损失特性曲线（）抽水装置特性曲线
式中：——管道糙率；
——管道长度（）；
——管道直径（）；
——管道总的阻力参数（）；
、——管道沿程、局部阻力参数（）；
——局部阻力系数，可查阅《水力计算手册》、《流体力学》或《水力学》等。
对于给水管道，沿程水头损失的计算，可采用带有比阻（）公式的计算：
（3—1—2）
式中：——比阻（），；
——修正系数，对于钢管，对于铸铁管值。
可查阅渠道水力计算表。
由式（3—1—2）可知，水头损失与流量的平方成正比，它是一条通过坐标原点的二次抛物线，称为管路损失曲线或水头损失曲线，以—表示，如图3—1—1（）所示。
(二)管路特性曲线
在式（2—1—4）中，其流速水头差一般均可以忽略不计，可并改写成以下形式：
（3—1—3）
式中:——需要扬程（）。
图3—1—2叶片泵工作点的确定
曲线的形状、位置取决于抽水装置、液体性质和流动阻力。为了确定水泵装置的工况点，将上述管路损失曲线与静扬程联系起来考虑，即按公式（3—1—3）绘制出的曲线，称为管路特性曲线（或称为抽水装置特性曲线，也称为管路系统特性曲线），如图3—1—1（）所示。该曲线上任意点表示水泵输送流量为Q，提升净扬程为时，管路中损失的能量为=，流量不同时，管路中损失的能量值不同，抽水装置所需的扬程也不相同。
二、单泵运行时工况点的确定
图3—1—3叶片泵工作点的确定例图
叶片泵扬程性能曲线～随着流量的增大而下降，抽水装置特性曲线～随着流量的增大而上升。将～曲线和～曲线画在同一个、坐标内，则两条曲线的交点（，），即为水泵的工况点，如图（3—1—2）所示。点表明，水泵所能提供的扬程与抽水装置所需要的扬程相等。点是流量扬程的供需平衡点，即矛盾的统一。
从图3—1—2可以看出，若水泵在点工作，则水泵供给的扬程大于需要的扬程，即>，供需失去平衡，多余的能量就会使管道中的流速增大，从而使流量增加，一直增至为止；相反，如果水泵在点工作，则。由于能量不足，管中流速降低，流量随着减少，直减至为止。

正常运行时水泵工况点确定

已经知道：水泵的工况点是水泵的扬程性能曲线和抽水装置特性曲线的交点，水泵的扬程性能曲线可以从机械产品目录、设计手册或水泵的性能图（包括实验性能曲线、通用性能曲线）等直接查得，也可根据水泵的性能表，利用水泵扬程方程，求得扬程式性能曲线的系数，从而绘制出水泵的扬程性能曲线。
而抽水装置特性曲线是根据抽水装置的管道材料及其布置、设计上下水位，求出其抽水装置阻力参数，假设一个个流量，计算对应的抽水装置所需要的扬程，从而绘制出抽水装置特性曲线。
水泵的联合运行包括正常运行、调节泵与非调节的联合运行以及非常工况下的运行三类。
正常运行包括相同和不同型号水泵的并联、相同和不同型号水泵的串联、相同型号水泵的串并联转换运行、一台水泵向高低不同的出水构筑物供水、高位构筑物与水泵联合向低位构筑物供水、多台水泵向高低不同的出水构筑物供水等7种情况。
调节泵与非调节的联合运行包括变径调节水泵的工况点、变径调节水泵和非调节泵的联合运行、变速调节水泵的工况点、变速调节水泵和非调节泵的联合运行、变角调节水泵的工况点、变角调节水泵和非调节泵的联合运行等6种情况。
非常工况下的运行包括串联和并联，它们又都包括全部失去动力和部分失去动力等4种情况。
一、并联时工况点的确定
在泵站中，为了适应流量的变化，往往装有多台水泵。在这种情况下，如果出水管路较长，进行技术经济比较后，可采用几台(一般2～4台)水泵合用一条出水管。几台水泵向一条公共出水管供水，称为水泵的并联运行。图3—2—1～图3—2—3中绘出了两台水泵的并联装置，其中点称为并联点，从