葉片泵工況點(diǎn)確定及其調(diào)節(jié)

1、第三章 葉片泵工況點(diǎn)確定及其調(diào)節(jié)本章重點(diǎn)：通過本章的學(xué)習(xí)，要求學(xué)員熟練掌握兩臺(tái)同型號(hào)泵并聯(lián)和串聯(lián)運(yùn)行工況點(diǎn)的確定、一臺(tái)泵向高低不同的出水建筑物供水工況點(diǎn)的確定、高位出水建筑物和水泵聯(lián)合向低位出水建筑物供水工況點(diǎn)的確定、水泵工況點(diǎn)調(diào)節(jié)的方法及其選擇、變速調(diào)節(jié)和變徑調(diào)節(jié)的原理、調(diào)節(jié)后的轉(zhuǎn)速和車削量計(jì)算。掌握揚(yáng)程性能曲線的轉(zhuǎn)繪、功率性能曲線的轉(zhuǎn)繪、效率性能曲線的轉(zhuǎn)繪、并聯(lián)運(yùn)行中調(diào)速泵臺(tái)數(shù)的選定。了解水泵非常情況下工況點(diǎn)的確定等。第一節(jié) 單泵運(yùn)行時(shí)工況點(diǎn)確定前面我們討論了葉片泵的性能曲線，它反映了水泵本身潛在的工作能力。但抽水裝置在實(shí)際運(yùn)行時(shí)，究竟是處于性能曲線上哪一點(diǎn)工作，不是完全由水泵本身所決定的

2、，而是由水泵和抽水裝置共同決定的。若確定水泵的實(shí)際工況點(diǎn)（或工作點(diǎn)），還需要研究抽水裝置。一、管路特性曲線（一）水頭損失曲線由流體力學(xué)中得知，流體在管路中流動(dòng)存在著水頭損失，它包括沿程水頭損失和局部水頭損失。，聯(lián)立各式即得式（311）： （311）圖311 管路損失特性曲線和抽水裝置特性曲線（）管路損失特性曲線 （）抽水裝置特性曲線式中：管道糙率；管道長(zhǎng)度（）；管道直徑（）；管道總的阻力參數(shù)（）；、管道沿程、局部阻力參數(shù)（）；局部阻力系數(shù)，可查閱水力計(jì)算手冊(cè)、流體力學(xué)或水力學(xué)等。對(duì)于給水管道，沿程水頭損失的計(jì)算，可采用帶有比阻（）公式的計(jì)算： （312）式中：比阻（），；修正系數(shù)，對(duì)于鋼管，對(duì)

3、于鑄鐵管值?？刹殚喦浪τ?jì)算表。由式（312）可知，水頭損失與流量的平方成正比，它是一條通過坐標(biāo)原點(diǎn)的二次拋物線，稱為管路損失曲線或水頭損失曲線，以表示，如圖311（）所示。 (二)管路特性曲線在式（214）中，其流速水頭差一般均可以忽略不計(jì)，可并改寫成以下形式： （313）式中: 需要揚(yáng)程（）。圖312 葉片泵工作點(diǎn)的確定曲線的形狀、位置取決于抽水裝置、液體性質(zhì)和流動(dòng)阻力。為了確定水泵裝置的工況點(diǎn)，將上述管路損失曲線與靜揚(yáng)程聯(lián)系起來考慮，即按公式（313）繪制出的曲線，稱為管路特性曲線（或稱為抽水裝置特性曲線，也稱為管路系統(tǒng)特性曲線），如圖311（）所示。該曲線上任意點(diǎn)表示水泵輸送流量為Q

4、，提升凈揚(yáng)程為時(shí)，管路中損失的能量為=，流量不同時(shí)，管路中損失的能量值不同，抽水裝置所需的揚(yáng)程也不相同。二、單泵運(yùn)行時(shí)工況點(diǎn)的確定圖313 葉片泵工作點(diǎn)的確定例圖葉片泵揚(yáng)程性能曲線隨著流量的增大而下降，抽水裝置特性曲線隨著流量的增大而上升。將曲線和曲線畫在同一個(gè)、坐標(biāo)內(nèi)，則兩條曲線的交點(diǎn)（，），即為水泵的工況點(diǎn)，如圖（312）所示。點(diǎn)表明，水泵所能提供的揚(yáng)程與抽水裝置所需要的揚(yáng)程相等。點(diǎn)是流量揚(yáng)程的供需平衡點(diǎn)，即矛盾的統(tǒng)一。從圖312可以看出，若水泵在點(diǎn)工作，則水泵供給的揚(yáng)程大于需要的揚(yáng)程，即 >，供需失去平衡，多余的能量就會(huì)使管道中的流速增大，從而使流量增加，一直增至為止；相反，如果水

5、泵在點(diǎn)工作，則。由于能量不足，管中流速降低，流量隨著減少，直減至為止。第二節(jié) 正常運(yùn)行時(shí)水泵工況點(diǎn)確定已經(jīng)知道：水泵的工況點(diǎn)是水泵的揚(yáng)程性能曲線和抽水裝置特性曲線的交點(diǎn)，水泵的揚(yáng)程性能曲線可以從機(jī)械產(chǎn)品目錄、設(shè)計(jì)手冊(cè)或水泵的性能圖（包括實(shí)驗(yàn)性能曲線、通用性能曲線）等直接查得，也可根據(jù)水泵的性能表，利用水泵揚(yáng)程方程，求得揚(yáng)程式性能曲線的系數(shù)，從而繪制出水泵的揚(yáng)程性能曲線。而抽水裝置特性曲線是根據(jù)抽水裝置的管道材料及其布置、設(shè)計(jì)上下水位，求出其抽水裝置阻力參數(shù)，假設(shè)一個(gè)個(gè)流量，計(jì)算對(duì)應(yīng)的抽水裝置所需要的揚(yáng)程，從而繪制出抽水裝置特性曲線。水泵的聯(lián)合運(yùn)行包括正常運(yùn)行、調(diào)節(jié)泵與非調(diào)節(jié)的聯(lián)合運(yùn)行以及非常工

6、況下的運(yùn)行三類。正常運(yùn)行包括相同和不同型號(hào)水泵的并聯(lián)、相同和不同型號(hào)水泵的串聯(lián)、相同型號(hào)水泵的串并聯(lián)轉(zhuǎn)換運(yùn)行、一臺(tái)水泵向高低不同的出水構(gòu)筑物供水、高位構(gòu)筑物與水泵聯(lián)合向低位構(gòu)筑物供水、多臺(tái)水泵向高低不同的出水構(gòu)筑物供水等7種情況。調(diào)節(jié)泵與非調(diào)節(jié)的聯(lián)合運(yùn)行包括變徑調(diào)節(jié)水泵的工況點(diǎn)、變徑調(diào)節(jié)水泵和非調(diào)節(jié)泵的聯(lián)合運(yùn)行、變速調(diào)節(jié)水泵的工況點(diǎn)、變速調(diào)節(jié)水泵和非調(diào)節(jié)泵的聯(lián)合運(yùn)行、變角調(diào)節(jié)水泵的工況點(diǎn)、變角調(diào)節(jié)水泵和非調(diào)節(jié)泵的聯(lián)合運(yùn)行等6種情況。非常工況下的運(yùn)行包括串聯(lián)和并聯(lián)，它們又都包括全部失去動(dòng)力和部分失去動(dòng)力等4種情況。一、并聯(lián)時(shí)工況點(diǎn)的確定在泵站中，為了適應(yīng)流量的變化，往往裝有多臺(tái)水泵。在這種情況下

7、，如果出水管路較長(zhǎng)，進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較后，可采用幾臺(tái)(一般24臺(tái))水泵合用一條出水管。幾臺(tái)水泵向一條公共出水管供水，稱為水泵的并聯(lián)運(yùn)行。圖321圖323中繪出了兩臺(tái)水泵的并聯(lián)裝置，其中點(diǎn)稱為并聯(lián)點(diǎn)，從水泵出水接管末端(水泵出口)、到并聯(lián)點(diǎn)的管段稱為壓力支管，并聯(lián)點(diǎn)以后的管段稱為壓力并管，而水泵之前的管道稱為吸水管。1 不同型號(hào)泵的并聯(lián)不同型號(hào)水泵并聯(lián)的工況點(diǎn)，就是把單泵的揚(yáng)程性能曲線橫向疊加，總的揚(yáng)程性能曲線與抽水裝置特性曲線的交點(diǎn)（圖321給出了兩臺(tái)不同型號(hào)并聯(lián)工況點(diǎn)確定示意圖），過該點(diǎn)作水平線與各泵的揚(yáng)程性能曲線的交點(diǎn)，就是各泵的工況點(diǎn)。 (321)多臺(tái)水泵在進(jìn)口有共同的單位總能量，在出口(

8、即點(diǎn))也有共同的，根據(jù)水泵揚(yáng)程的定義，在并聯(lián)點(diǎn)具有共同的壓力 ，也就意味著各個(gè)水泵具有共同的揚(yáng)程。因?yàn)樗鼈兊奶崴叨认嗤?，而壓力并管的水頭損失也相同，故它們的吸水管及壓力支管的損失揚(yáng)程之和也相等： （322）式中：第一個(gè)下標(biāo)水泵的序號(hào)；第二個(gè)下標(biāo)、吸水管、壓力支管；并聯(lián)水泵的臺(tái)數(shù)。由（322）式可得： （323）圖321 不同型號(hào)泵的并聯(lián)根據(jù)管路系統(tǒng)的布置和管道的材料，可以計(jì)算出各個(gè)管道的阻力參數(shù)Sj1、Sj2，按式（323）便可計(jì)算出各個(gè)吸水管及壓力支管的流量比，再根據(jù)r=ST+SQ2，便可繪制出抽水裝置特性曲線，找出它與單泵的揚(yáng)程性能曲線的交點(diǎn)就是多臺(tái)水泵并聯(lián)時(shí)，該泵的工況點(diǎn)，通過該點(diǎn)做水

9、平線，與其它泵的揚(yáng)程性能曲線的交點(diǎn)，就是各個(gè)水泵的工況點(diǎn)、。圖略。 （324）為了便于流量的調(diào)節(jié)，大部分泵站要求用大泵和小泵相互配合，一般是兩大一小，或一大一小，或它們的倍數(shù)。圖322 同型號(hào)泵的并聯(lián)2.同型號(hào)泵的并聯(lián) 基本方法:把單泵的揚(yáng)程性能曲線橫向放大到倍，它與抽水裝置特性曲線的交點(diǎn)，就是臺(tái)同型號(hào)水泵并聯(lián)的工況點(diǎn)，過該點(diǎn)作水平線，與水泵的揚(yáng)程性能曲線的交點(diǎn)，就是臺(tái)水泵并聯(lián)的單泵工況點(diǎn)，過該點(diǎn)作水平線，與水泵的揚(yáng)程性能曲線的交點(diǎn)，就是m臺(tái)水泵的并聯(lián)的單泵工況點(diǎn)（圖322為兩臺(tái)同型號(hào)水泵并聯(lián)時(shí)工況點(diǎn)確定示意圖），其關(guān)系式為： （325） 簡(jiǎn)化法:不難推出:，即: （326） （327）吸水管

10、的阻力參數(shù)： （） （328）壓力支管的阻力參數(shù)： （） （329）壓力并管的阻力參數(shù)： （） （3210）圖323 多臺(tái)同型號(hào)泵的并聯(lián)式中: 、管道的糙率、長(zhǎng)度（）、局部阻力系數(shù)；下標(biāo)壓力并管。根據(jù)（326）（3210），便可繪制出管路系統(tǒng)特性曲線，找出它與水泵的揚(yáng)程性能曲線的交點(diǎn)就是臺(tái)同型號(hào)泵并聯(lián)時(shí)，單泵的工況點(diǎn)，圖（323）給出兩、三、四臺(tái)同型號(hào)泵并聯(lián)運(yùn)行和單泵運(yùn)行四種情況下，單泵工況點(diǎn)確定的簡(jiǎn)化法示意圖，由圖可知： （3211）這樣，我們就可以無需像以前那樣，把單泵的揚(yáng)程性能曲線放大倍了，而直接應(yīng)用單泵的揚(yáng)程性能曲線就可以了。這樣既減少了繪圖的工作量，又減少了繪圖所造成的累計(jì)誤差。如果

11、水泵的吸水管和壓力支管都較短，它們的局部水頭損失可以忽略不計(jì)，實(shí)際上，并聯(lián)管路一般都比較長(zhǎng)，大都按長(zhǎng)管計(jì)算，故上述公式就可簡(jiǎn)化為: （3212） （3213）根據(jù)（3212）、（3213），便可繪制出抽水裝置特性曲線，找出它與水泵的揚(yáng)程性能曲線的交點(diǎn)就是臺(tái)同型號(hào)泵并聯(lián)時(shí)，該單泵的工況點(diǎn)。3.說明.并聯(lián)的目的是為了減少壓力管道的根數(shù)，降低管道的材料用量和安裝費(fèi)，減少占地面積，降低征地費(fèi)用，從而降低整個(gè)工程投資。.雖然并聯(lián)的目的在于增加流量，但隨著并聯(lián)臺(tái)數(shù)的增加，雖然總流量隨著臺(tái)數(shù)的增加而增加，但是單泵流量卻減少，水泵的利用率逐漸降低，從圖323不難看出： （3214）式中:、臺(tái)水泵并聯(lián)時(shí)總流量、

12、單泵流量（）.隨著并聯(lián)臺(tái)數(shù)的增加，水泵的效率一般也下降，故并聯(lián)的臺(tái)數(shù)不能太多，不能超過5臺(tái)，不宜超過3臺(tái)。避免水泵在高效率區(qū)外運(yùn)行，以防引起水泵的汽蝕、動(dòng)力機(jī)的超載或欠載。.對(duì)于城市(鎮(zhèn))給水泵站，在任何不利情況下，供水保證率不應(yīng)低于75%，一般要求要有兩根壓力并管，兩根壓力并管之間最好用連接管相互連通，以平衡水壓和提高泵站的供水保證率。二、串聯(lián)時(shí)工況點(diǎn)的確定 1.不同型號(hào)泵的串聯(lián) （3215）式中:第j級(jí)泵站的阻力參數(shù)（）；串聯(lián)的級(jí)數(shù)。由于只有第一級(jí)水泵才有真正的吸水管而且較短，而串聯(lián)時(shí)實(shí)質(zhì)上的壓力管道比較長(zhǎng)，故吸水管的局部水頭損失可以忽略不計(jì)，一般均按長(zhǎng)管計(jì)算，因此上式就可簡(jiǎn)化為： （32

13、16）式中:第i級(jí)水泵的沿程阻力參數(shù)（）圖324 不同型號(hào)泵的串聯(lián)把水泵的揚(yáng)程性能曲線縱向疊加，與抽水裝置特性曲線的交點(diǎn)，就是z臺(tái)水泵串聯(lián)的工況點(diǎn)，通過該點(diǎn)做鉛垂線，與單泵的揚(yáng)程性能曲線的交點(diǎn)(如圖324中的，)，就是各個(gè)水泵的工況點(diǎn)， （圖323給出兩臺(tái)不同型號(hào)水泵串聯(lián)時(shí)工況點(diǎn)確定示意圖）。 （3217）2.同型號(hào)泵的串聯(lián)如果不僅水泵型號(hào)相同，各水泵的抽水裝置也基本相同，把單泵的揚(yáng)程性能曲線縱向放大到倍，與抽水裝置特性曲線的交點(diǎn)，就是臺(tái)同型號(hào)水泵串聯(lián)的工況點(diǎn)，過該點(diǎn)作鉛垂線，與水泵揚(yáng)程性能曲線的交點(diǎn)，就是臺(tái)同型號(hào)水泵串聯(lián)的工況點(diǎn)（圖325給出了兩臺(tái)同型號(hào)水泵串聯(lián)時(shí)工況點(diǎn)確定示意圖）。則（32

14、16）式可簡(jiǎn)化為：圖324 同型號(hào)泵的串聯(lián) （3218）不難推出： （3219）3.說明 水泵的串聯(lián)應(yīng)與梯級(jí)泵站區(qū)別開來，水泵的串聯(lián)是指上下級(jí)水泵之間沒有無壓構(gòu)筑物，前一級(jí)水泵的壓力管道就是后一級(jí)水泵的吸水管，上下級(jí)之間直接用管道相連；而梯級(jí)泵站則是指上下級(jí)泵站之間有無壓構(gòu)筑物把管道隔開。 串聯(lián)的目的是為了增加揚(yáng)程，水泵的揚(yáng)程本身就比較高，故第一級(jí)水泵處及附近的壓力管道的壓力都比較大，所以，除非中間無臺(tái)地，不便于泵站布置時(shí)，盡量不要采用串聯(lián)，迫不得已時(shí)串聯(lián)的級(jí)數(shù)不能過多，一般為兩級(jí)，極少采用三級(jí)串聯(lián)。 如果串聯(lián)的水泵型號(hào)不同，要求大泵在下，小泵在上，不能倒置。圖326 兩臺(tái)同型號(hào)泵的串并聯(lián)轉(zhuǎn)換

15、運(yùn)行 無論是水泵的串聯(lián)，還是梯級(jí)泵站，都要求上下級(jí)泵站或水泵之間都必須流量匹配，盡量減少棄水，如果中間沒有分水，要求它們的臺(tái)數(shù)應(yīng)當(dāng)相等，或成倍數(shù)關(guān)系。有分水時(shí)，按流量比例設(shè)定各級(jí)臺(tái)數(shù)。三、兩臺(tái)同型號(hào)泵的串并聯(lián)轉(zhuǎn)換運(yùn)行 把單泵的揚(yáng)程性能曲線（）分別縱、橫向放大一倍，得到兩臺(tái)同型號(hào)泵串、并聯(lián)運(yùn)行的揚(yáng)程性能曲線（）、（）；找出它們的交點(diǎn)其左上方為串聯(lián)區(qū)，右下方為并聯(lián)區(qū)。繪出抽水裝置特性曲線（），若位于點(diǎn)的左上方，則采用串聯(lián)的運(yùn)行方式；若位于點(diǎn)的右下方，則采用并聯(lián)的運(yùn)行方式。在串聯(lián)區(qū)不僅揚(yáng)程高，而且流量大；并聯(lián)區(qū)并聯(lián)不僅比串聯(lián)的流量大，而且揚(yáng)程也高（見圖3-2-6）。表321給出了兩臺(tái)同型號(hào)泵的串并聯(lián)

16、轉(zhuǎn)換運(yùn)行方式。表321 兩臺(tái)同型號(hào)泵的串并聯(lián)轉(zhuǎn)換運(yùn)行方式表 運(yùn)行方式閘閥開關(guān)方式閘閥號(hào)泵單獨(dú)運(yùn)行號(hào)泵單獨(dú)運(yùn)行并聯(lián)運(yùn)行串聯(lián)運(yùn)行1開關(guān)開關(guān)2關(guān)關(guān)關(guān)開3關(guān)開開開4開開開開 圖327 水泵向高低出水建筑物供水四、一臺(tái)水泵向高低出水建筑物供水時(shí)工況點(diǎn)的確定為了節(jié)約能源，在山丘區(qū)的灌溉泵站及城市的分區(qū)供水的給水泵站中，可同時(shí)向高低不同的出水構(gòu)筑物供水。水泵在此情況下運(yùn)行，其工況點(diǎn)的確定方法，如圖327所示。若速度水頭忽略不計(jì)，則：（3220）由式（3219）可分別繪出管路、的管路系統(tǒng)特性曲線、。這兩條管路特性曲線橫向疊加得總的抽水裝置特性曲線和（Q）曲線相交于點(diǎn)，即為一臺(tái)水泵同時(shí)向高低出水構(gòu)筑物供水的工況

17、點(diǎn)。從點(diǎn)向左作水平線，與、曲線分別相交于、兩點(diǎn)，所得和則為水泵分別向低出水構(gòu)筑物和高出水構(gòu)筑物供水的流量，其關(guān)系為： （3221）五、水泵與高位水池的聯(lián)合供水圖328 水泵與高位水池的聯(lián)合供水把高位水池的供水曲線()，與單泵的揚(yáng)程性能曲線()橫向疊加，得到水泵與高位水池聯(lián)合運(yùn)行的供水曲線()，它與低位水池的需水曲線 ()的交點(diǎn)，就是水泵與高位水池的聯(lián)合供水的工況點(diǎn)。見圖328。 （3222）六、多臺(tái)同型號(hào)水泵向高低出水建筑物供水如圖329所示，左側(cè)為兩同型號(hào)向高低不同的兩個(gè)出水池供水的抽水裝置示意圖，右側(cè)為兩、三、四臺(tái)同型號(hào)水泵并聯(lián)以單泵運(yùn)行時(shí)，向高低不同的兩個(gè)出水池供水的工況點(diǎn)確定示意圖。不

18、難得出：圖329多臺(tái)同型號(hào)水泵向高低出水建筑物供水 （3223）第三節(jié) 非常運(yùn)行時(shí)水泵工況點(diǎn)確定一、水泵并聯(lián)運(yùn)行兩臺(tái)水泵并聯(lián)運(yùn)行時(shí)，其中一臺(tái)水泵突然失去動(dòng)力，而另一臺(tái)水泵繼續(xù)工作，在這種運(yùn)轉(zhuǎn)條件下必須解決以下有關(guān)問題: 繼續(xù)運(yùn)行的水泵工況點(diǎn)如何確定?泵軸所受的轉(zhuǎn)矩是多少?其電動(dòng)機(jī)是否超載? 流入抽水裝置的流量和經(jīng)倒轉(zhuǎn)泵流回進(jìn)水建筑物的流量各為多少? 倒轉(zhuǎn)泵反轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)速是多少?圖3210兩泵并聯(lián)一臺(tái)停泵運(yùn)行（飛逸旋轉(zhuǎn)）1 .兩臺(tái)水泵并聯(lián)運(yùn)行時(shí)一臺(tái)停泵運(yùn)行（飛逸旋轉(zhuǎn)）為了說明解決這類問題的方法，我們分析兩臺(tái)10 9型水泵并聯(lián)運(yùn)行的情況。該泵的比轉(zhuǎn)數(shù)=90，其全面特性曲線，將水泵在額定轉(zhuǎn)速下的曲線在相

19、同揚(yáng)程值進(jìn)行流量疊加，求得并聯(lián)水泵的并聯(lián)性能曲線 (圖3210)，該曲線與裝置實(shí)際需要的揚(yáng)程曲線的交點(diǎn)，即為水泵并聯(lián)正常運(yùn)行的工況點(diǎn)，其揚(yáng)程=100%，流量=200%，兩水泵均在最高效率點(diǎn)工作。表322 兩臺(tái)109水泵并聯(lián)運(yùn)行一臺(tái)失去動(dòng)力（飛逸旋轉(zhuǎn)）時(shí)水頭與流量關(guān)系表 00.100.200.300.400.500.751.00q0-0.20-0.30-0.38-0.42-0.47-0.56-0.67圖3211兩泵并聯(lián)一臺(tái)失電運(yùn)行（固定轉(zhuǎn)子）當(dāng)一臺(tái)水泵動(dòng)力中斷以后，另一臺(tái)水泵繼續(xù)工作，第一臺(tái)泵在反向水流作用下最終將象水輪機(jī)甩負(fù)荷的情況一樣，在飛逸轉(zhuǎn)速下運(yùn)行，其轉(zhuǎn)矩=0，運(yùn)行特性由水輪機(jī)工況(區(qū))

20、 =0的零轉(zhuǎn)矩曲線表示，由圖2512查得，區(qū)零轉(zhuǎn)矩曲線對(duì)應(yīng)的流量揚(yáng)程關(guān)系如表322所示，繪于圖3210中的曲線。將工作泵的曲線與倒轉(zhuǎn)泵的曲線在同揚(yáng)程下進(jìn)行流量的疊加，即得其并聯(lián)性能曲線，該線與抽水裝置的需要揚(yáng)程曲線的交點(diǎn)即為這種反常運(yùn)行條件下的工況點(diǎn)。過作水平線，與工作泵的曲線交于點(diǎn)(=130%，=74%)，與倒轉(zhuǎn)泵的曲線交于點(diǎn)(=-58%，=74%)。由此可知，工作泵的流量為其額定值的130%，其中經(jīng)倒轉(zhuǎn)泵流回進(jìn)水建筑物58%，繼續(xù)向管道供水72%由圖2512的全面特性曲線中的I區(qū)，查得對(duì)應(yīng)于=100%，=74%，=130%的軸轉(zhuǎn)矩為110%；由水輪機(jī)工況(區(qū))零轉(zhuǎn)矩=0曲線，查得對(duì)應(yīng)于=7

21、4%，=-58%的反轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速為額定轉(zhuǎn)速的-99%。2兩臺(tái)水泵并聯(lián)運(yùn)行時(shí)一臺(tái)停泵運(yùn)行（固定轉(zhuǎn)子）若將動(dòng)力中斷泵的轉(zhuǎn)子固定，即=0，此時(shí)該泵的特性曲線可根據(jù)圖2512中為負(fù)的橫坐標(biāo)（即=0）所對(duì)應(yīng)的和求得。其對(duì)應(yīng)的關(guān)系如表323所示。表323 兩臺(tái)109泵（固定轉(zhuǎn)子）時(shí)水頭與流量關(guān)系表00.100.200.300.400.500.751.000-0.39-0.52-0.65-0.74-0.82-1.02-1.19將上述關(guān)系繪于圖3211中，得到的曲線即為轉(zhuǎn)子固定、水倒流時(shí)水泵的阻力特性曲線。再用與前面所述相同的方法繪制兩臺(tái)泵綜合特性曲線，求得在這種特殊運(yùn)行條件下工作泵和固定轉(zhuǎn)子泵的工作狀態(tài)，其中工作

22、泵的工況點(diǎn)為點(diǎn)(=132%，=70%)，轉(zhuǎn)子固定泵的工況點(diǎn)為點(diǎn)(=-97%，=70%)，由此可以看出，離心泵固定轉(zhuǎn)子比轉(zhuǎn)子飛逸時(shí)的阻力要小，其倒泄流量比轉(zhuǎn)子飛逸情況要大。應(yīng)該特別說明的是，與離心泵完全相反，混流泵及軸流泵由于全面特性曲線的差異，其轉(zhuǎn)子飛逸情況的摩擦阻力比固定轉(zhuǎn)子小，因此，流回進(jìn)水建筑物的流量較大，這是因?yàn)檫@類泵不產(chǎn)生（或產(chǎn)生很?。┯捎陔x心力引起的揚(yáng)程，葉輪的旋轉(zhuǎn)促使水流質(zhì)點(diǎn)在絕對(duì)運(yùn)動(dòng)中的距離縮短，所以流量增加。3.兩泵并聯(lián)，同時(shí)失電運(yùn)行 圖3212兩泵并聯(lián)運(yùn)行時(shí)同時(shí)失電運(yùn)行 兩臺(tái)泵并聯(lián)運(yùn)行，同時(shí)事故失電，都在靜水頭作用下，最終將在飛逸情況下反轉(zhuǎn)，其運(yùn)行特性如圖3212所示。將兩

23、臺(tái)泵=0時(shí)水輪機(jī)工況的曲線在相同揚(yáng)程下進(jìn)行流量疊加。得到兩臺(tái)泵飛逸反轉(zhuǎn)的特性曲線，而這時(shí)管道摩擦阻力隨著倒泄流量的增加而增加，其作用與靜水頭的作用相反，如曲線所示，曲線與的交點(diǎn)即為兩臺(tái)泵在這種條件下并聯(lián)運(yùn)行的工況點(diǎn)，其對(duì)應(yīng)于一臺(tái)泵的倒泄流量=-53%，阻力損失=60%，再由圖2512求得其倒轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速=90%。上述方法可推廣到若干臺(tái)同型號(hào)及不同型號(hào)水泵并聯(lián)運(yùn)行的計(jì)算分析中。二、水泵串聯(lián)運(yùn)行串聯(lián)運(yùn)行中的水泵當(dāng)一臺(tái)泵動(dòng)力中斷后，另一臺(tái)泵繼續(xù)工作，其揚(yáng)程、流量、轉(zhuǎn)距各為多少?是否會(huì)產(chǎn)生危險(xiǎn)的過載?第一臺(tái)泵在水流的作用下，在倒轉(zhuǎn)水輪機(jī)工況(區(qū))以飛逸轉(zhuǎn)速繼續(xù)旋轉(zhuǎn)，其轉(zhuǎn)速為多少?兩臺(tái)水泵同時(shí)失電而事故停泵，

24、其倒轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速應(yīng)如何確定？圖3213為兩臺(tái)l09型離心泵串聯(lián)工作時(shí)的計(jì)算實(shí)例。為兩臺(tái)泵串聯(lián)正常運(yùn)行的合成特性曲線， 為管道系統(tǒng)需要的揚(yáng)程流量曲線，交點(diǎn)為兩臺(tái)水泵串聯(lián)正常運(yùn)行的工況點(diǎn)(=100%， =200%)1. 兩泵串聯(lián) 一臺(tái)失電運(yùn)行 第一臺(tái)泵以飛逸轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，該泵在倒轉(zhuǎn)水輪機(jī)工況(區(qū))零轉(zhuǎn)矩(=0)曲線上工作。由圖2515查得=0曲線對(duì)應(yīng)的關(guān)系如表324所示。表32 4 兩臺(tái)水泵串聯(lián)一臺(tái)泵動(dòng)力中斷后另一臺(tái)泵繼續(xù)工作流量揚(yáng)程關(guān)系表0-0.10-0.20-0.30-0.40-0.50-0.750-1.0000.60.891.101.251.451.802.10圖3213兩泵串聯(lián)一臺(tái)泵式電后的運(yùn)行狀態(tài)

25、在圖3213中，為空轉(zhuǎn)泵的性能曲線，將與作相同流量值的揚(yáng)程縱向疊加，得到這種非正常運(yùn)行工況的性能曲線，曲線與裝置需要揚(yáng)程曲線交于點(diǎn)，過引垂線分別交曲線于點(diǎn)，交曲線于點(diǎn)， 點(diǎn)為正常運(yùn)行泵的工況點(diǎn)(=32%，=126%)，點(diǎn)為空轉(zhuǎn)泵的工況點(diǎn)(q=32%，=-5%)。根據(jù)圖2515區(qū)倒轉(zhuǎn)水輪機(jī)工況=0曲線對(duì)應(yīng)的關(guān)系可求得空轉(zhuǎn)泵的轉(zhuǎn)速=11%。2. 兩泵串聯(lián) 同時(shí)失電運(yùn)行 在凈水頭作用下反轉(zhuǎn)，確定其工況點(diǎn)的方法與串聯(lián)情況相似，即在同一流量值情況下作揚(yáng)程縱向疊加，如圖3214所示。由圖中可以看出，其倒泄流量為=40%，阻力損失=77%。圖3214兩泵串聯(lián)同時(shí)失電運(yùn)行3. 兩泵串聯(lián) 一臺(tái)停電運(yùn)行圖3215

26、兩泵串聯(lián)一臺(tái)停電運(yùn)行兩臺(tái)泵串聯(lián)運(yùn)行，若管道系統(tǒng)的摩擦阻力較小，其凈揚(yáng)程大于一臺(tái)泵的流量為零點(diǎn)揚(yáng)程（如圖3215），則當(dāng)一臺(tái)泵失電后，在凈水頭的作用下，工作泵將在制動(dòng)工況（區(qū)）內(nèi)以的轉(zhuǎn)速繼續(xù)旋轉(zhuǎn)，而第一臺(tái)泵在反向水的作用下，在水輪機(jī)工況（區(qū)）內(nèi)飛逸旋轉(zhuǎn)（），其運(yùn)行特性如表325所示。工作泵在制動(dòng)工況，轉(zhuǎn)速的 特性，可由全特性曲線區(qū)引水平線，與等揚(yáng)程曲線 的交點(diǎn)及與之對(duì)應(yīng)的負(fù)流量，列表325和作圖3215曲線表示。將兩臺(tái)泵的曲線在相同流量情況下進(jìn)行揚(yáng)程縱向疊加，得到串聯(lián)特性曲線，與系統(tǒng)需要揚(yáng)程曲線交于點(diǎn)，即為兩臺(tái)水泵在這種特殊運(yùn)行條件下的工作點(diǎn)。由圖3215可以看出，在這種情況下，工作泵有可能出現(xiàn)

27、危險(xiǎn)的過載，也可能由于過負(fù)荷保護(hù)動(dòng)作機(jī)。 表325 1.271.311.501.752.002.252.500-0.3-0.68-0.9-1.05-1.2-1.34三、水泵水輪機(jī)運(yùn)行工況經(jīng)驗(yàn)表明，性能良好的水泵常?？梢宰鳛樗啓C(jī)運(yùn)行，稱為水泵水輪機(jī)，且效果良好。但是很多良好水輪機(jī)在作為水泵運(yùn)行時(shí)其效率顯著降低，其原因是:在水輪機(jī)內(nèi)，水流是收縮的，其速度是加速的；而在泵內(nèi)，水流是擴(kuò)散的，其速度是減速的。在良好的水泵內(nèi)，其減速度很小，因此當(dāng)其水流反向作水輪機(jī)運(yùn)行時(shí)，其水流變成收縮而加速運(yùn)行，并不會(huì)產(chǎn)生較大的損失，兩個(gè)方向流動(dòng)的效率比較相近。而在水輪機(jī)中，當(dāng)水流反向流動(dòng)時(shí)，會(huì)產(chǎn)生很大的減速度，存在較

28、大的擴(kuò)散損失，因此效率顯著降低。由于水泵的系列比水輪機(jī)的系列產(chǎn)品規(guī)格齊全，價(jià)格較低，對(duì)于山區(qū)小水電的建設(shè)，在無法找到合適的水輪機(jī)時(shí)，可以考慮用水泵作水輪機(jī)使用。20世紀(jì)90年代以來，隨著節(jié)能研究的深入，已經(jīng)開始研究用水泵作水輪機(jī)運(yùn)行進(jìn)行能量回收，節(jié)約能源。另外，用于抽水蓄能調(diào)節(jié)電力系統(tǒng)日峰荷的水泵水輪機(jī)也主要是按照泵的設(shè)計(jì)理論來設(shè)計(jì)的。因此，研究水泵全面特性中的正轉(zhuǎn)水輪機(jī)工況的運(yùn)行特性，以解決這種特殊運(yùn)行方式中存在的問題，是一項(xiàng)既有意義又有實(shí)用價(jià)值的工作。在同樣的轉(zhuǎn)速下，由理論分析可以得出以下關(guān)系。 （3223）式中：下標(biāo)T表示水輪機(jī)工況， 無下標(biāo)表示水泵工況，由于不知道水輪機(jī)水力效率的精確值

29、，可近似地取為水泵的水力效率。由于1，由式（3223）的關(guān)系可以看出，對(duì)于同一臺(tái)水力機(jī)械，其最高效率點(diǎn)的流量和水頭，作為水輪機(jī)運(yùn)行的值比作為水泵運(yùn)行的值要大；其比轉(zhuǎn)數(shù)按水輪機(jī)工況最高效率點(diǎn)的參數(shù)計(jì)算的結(jié)果，要比按水泵工況最高效率點(diǎn)的參數(shù)計(jì)算要小。也就是說，在相同的水頭和流量情況下，水輪機(jī)的幾何尺寸要比水泵小。由水泵全面性能曲線圖水泵工況區(qū)和水輪機(jī)工況區(qū)中的轉(zhuǎn)矩、水頭、流量和轉(zhuǎn)速，很容易計(jì)算出各工況點(diǎn)的效率。應(yīng)當(dāng)注意的是，圖中的所有參數(shù)，都是用水泵最高效率點(diǎn)的相對(duì)值來表示的，因此計(jì)算的效率也是相對(duì)效率。實(shí)際的效率，對(duì)于水泵工況，任意點(diǎn)的效率可由以下關(guān)系得到 （3224）式中：水泵最高效率；全面性

30、能曲線圖中相對(duì)值計(jì)算的實(shí)際工況點(diǎn)處的水泵效率。對(duì)于水輪機(jī)工況，任意工況點(diǎn)的效率為： （3225）式中： 全面性能曲線圖中相對(duì)值計(jì)算的實(shí)際工況點(diǎn)處的水輪機(jī)效率。圖3214 恒速下水泵工況及正轉(zhuǎn)水輪機(jī)工況的揚(yáng)程和效率曲線圖因而，取自圖中的無量綱參量計(jì)算得到的水輪機(jī)效率要比水泵效率低得多，但該值并非水輪機(jī)的真正效率。水輪機(jī)的實(shí)際效率應(yīng)為取自圖中參量計(jì)算的效率除以水泵最高效率點(diǎn)的效率。圖3214為比轉(zhuǎn)速的離心泵工況和水輪機(jī)工況下以額定轉(zhuǎn)速運(yùn)行時(shí)的流量揚(yáng)程關(guān)系曲線及流量效率關(guān)系曲線。對(duì)兩種工況進(jìn)行比較，其無量綱流量和揚(yáng)程均取正值，且繪在同一坐標(biāo)系上。水泵工況的特性曲線由水泵全面特性曲線圖I區(qū)中=100%

31、所對(duì)應(yīng)的關(guān)系和由式(3224)計(jì)算得到。水輪機(jī)工況的特性曲線由水輪機(jī)工況(區(qū)) =100%所對(duì)應(yīng)的關(guān)系和由式(3225)計(jì)算得到。由圖中可以看出，當(dāng)轉(zhuǎn)速為額定轉(zhuǎn)速的一100%時(shí)，水輪機(jī)工況最高效率點(diǎn)的流量為水泵工況最高效率點(diǎn)流量的142%，水頭為水泵額定揚(yáng)程的148%，這時(shí)水輪機(jī)的相對(duì)效率=59%。第四節(jié) 水泵工況點(diǎn)的調(diào)節(jié)在第一節(jié)中已經(jīng)闡明，葉片泵的工況點(diǎn)是由水泵性能曲線和抽水裝置特性曲線的交點(diǎn)來決定的，在選擇和使用水泵時(shí)，水泵工況點(diǎn)的性能參數(shù)往往會(huì)偏離最高效率點(diǎn)，不符合實(shí)際需要，以致引起工作效率降低、動(dòng)力機(jī)嚴(yán)重超載或負(fù)荷不足、水泵的出水量過大或過小、揚(yáng)程過高或過低、產(chǎn)生汽蝕等，這時(shí)就必須通過

32、改變水泵性能曲線或抽水裝置特性曲線的方法，移動(dòng)工況點(diǎn)，使之符合要求。這種方法稱為水泵工況點(diǎn)的調(diào)節(jié)。常用的調(diào)節(jié)方法有變速調(diào)節(jié)、變徑調(diào)節(jié)、變角調(diào)節(jié)、變調(diào)調(diào)節(jié)和分流調(diào)節(jié)等5種。圖331變速前后的Q曲線和相似工況拋物線一、 變速調(diào)節(jié)改變水泵的轉(zhuǎn)速，可以改變水泵的性能，從而達(dá)到調(diào)節(jié)水泵工況點(diǎn)的目的，這種調(diào)節(jié)方法稱變速調(diào)節(jié)。改變水泵轉(zhuǎn)速的方法有兩種，一種是采用可變速的動(dòng)力機(jī)，另一種是采用可變速的傳動(dòng)設(shè)備。內(nèi)燃機(jī)的轉(zhuǎn)速可以根據(jù)所帶負(fù)荷的大小自動(dòng)調(diào)節(jié)；電動(dòng)機(jī)變速的方法主要有變頻、變阻、變壓、變?nèi)菡{(diào)節(jié)等。（一）轉(zhuǎn)速確定 改變水泵的轉(zhuǎn)速，可使水泵性能曲線改變，達(dá)到調(diào)節(jié)水泵工況點(diǎn)的目的。最常遇到的情況是已有轉(zhuǎn)速為的

33、線，但所需的工況點(diǎn)并不位于該曲線上(圖331)。為了使水泵能在新的工況點(diǎn)工作，必須求出所需的轉(zhuǎn)速。把與值代入相似工況拋物線式(257) ，求出K值 （331）然后按式（331）畫出相似工況拋物線，它與原有的Q曲線相交于點(diǎn)，并據(jù)此查出點(diǎn)的坐標(biāo)與，點(diǎn)與點(diǎn)的工況相似，應(yīng)用比例律公式(257)，即可按式（332）或式（333）求出n1值。 （332）或 （333）必須指出，提高轉(zhuǎn)速不僅可能引起過載和汽蝕，而且會(huì)增加水泵零件中的應(yīng)力，因此，不能任意提高轉(zhuǎn)速。為了變速調(diào)節(jié)，需要采用可以變速的動(dòng)力機(jī)或可以變速的傳動(dòng)設(shè)備。（二）進(jìn)出水建筑物的水位發(fā)生變化時(shí)能量確定 圖332水位變化時(shí)的工況點(diǎn)當(dāng)進(jìn)出水建筑物的水

34、位發(fā)生變化時(shí)，利用水泵揚(yáng)程方程式(2710)中的水頭常數(shù)0，可以用數(shù)解法求出轉(zhuǎn)速n1值。當(dāng)水泵轉(zhuǎn)速?gòu)脑龃蠡驕p小為時(shí)，可以認(rèn)為水泵的曲線向上或向下移動(dòng)了一個(gè)距離(圖332)，因此，可在=0時(shí)的兩條曲線上的與兩點(diǎn)，運(yùn)用比例律公式(249)得到 （334）當(dāng)進(jìn)出水建筑物的水位發(fā)生變化時(shí)，數(shù)解法還可以用來確定變速后的工況點(diǎn)。需要揚(yáng)程方程可根據(jù)式（313）計(jì)算。而變速后的水泵揚(yáng)程，可仿照式(2710)列出為 （335）解聯(lián)立方程（313）與(335)，并代入式(333)，就可以算出工作流量 （336）（三）性能曲線的轉(zhuǎn)繪 1.揚(yáng)程性能曲線的轉(zhuǎn)繪比例律在泵站設(shè)計(jì)與運(yùn)行中的應(yīng)用，最常遇到的情形有二種：圖33

35、3 QH曲線轉(zhuǎn)繪圖（1）已知水泵轉(zhuǎn)速為n1時(shí)的()1曲線如圖333所示，但所需的工況點(diǎn)，并不在該特性曲線上，而在坐標(biāo)點(diǎn)處。如果需要水泵在點(diǎn)工作，其轉(zhuǎn)速應(yīng)是多少？（2）已知水泵nl時(shí)的()1曲線，試用比例律轉(zhuǎn)繪轉(zhuǎn)速為時(shí)的()2曲線。應(yīng)用比例律的前提是工況相似。采用圖解法求轉(zhuǎn)速n1值時(shí)，必須在轉(zhuǎn)速的(Q)1曲線上，找出與點(diǎn)工況相似的點(diǎn)，其坐標(biāo)為下面采用“相似工況拋物線”方法來求點(diǎn)。由(249)式，消去其轉(zhuǎn)速后可得：= (337) 即 = (338) (339)由(256)式可看出，凡是符合比例律關(guān)系的工況點(diǎn)，均分布在一條以坐標(biāo)原點(diǎn)為頂點(diǎn)的二次拋物線上。此拋物線稱為相似工況拋物線(也稱等效率曲線)。

36、將點(diǎn)的坐標(biāo)值(，)代入(256)式，可求出值，再按(256)式，寫出與點(diǎn)工況相似的普遍式。則此方程式即代表一條與點(diǎn)工況相似的拋物線(K為常數(shù))。它和轉(zhuǎn)速為n1的()1曲線相交于點(diǎn)，此點(diǎn)就是所要求的與點(diǎn)工況相似的點(diǎn)。把點(diǎn)和點(diǎn)的坐標(biāo)值和代入(249)式，可得：n2=·n1 (3310)求出轉(zhuǎn)速n2后，再利用比例律，可翻畫出n2時(shí)的(Q)2曲線。此時(shí)，(249)式中n1和n2均為己知值。利用迭代法，在n1的(Q)1曲線上任意取點(diǎn)、點(diǎn)及點(diǎn)代入(249)、(249)式，得出相應(yīng)的點(diǎn)、點(diǎn)及點(diǎn) 。(一般67點(diǎn)為好)，用光滑曲線連結(jié)可得出()2曲線，如圖333虛線所示。此曲線即為圖解法求得的轉(zhuǎn)速為時(shí)

37、的()2曲線。 采用同樣的方法，可以轉(zhuǎn)繪出變徑調(diào)節(jié)的揚(yáng)程性能曲線，只是把比例律換作車削定徑，把變速前后的轉(zhuǎn)速、對(duì)應(yīng)地?fù)Q作車削前后的葉輪直徑、而已，故略。而變角調(diào)節(jié)不同葉片安裝角下的揚(yáng)程性能曲線，一般由實(shí)驗(yàn)取得。圖334 效率曲線轉(zhuǎn)繪圖 2.效率性能曲線的轉(zhuǎn)繪轉(zhuǎn)繪揚(yáng)程性能曲線后，根據(jù)比例律，對(duì)應(yīng)的各點(diǎn)效率相等，由額定轉(zhuǎn)速下的效率性能曲線，舊可以繪制出其它不同轉(zhuǎn)速下的效率性能曲線，在高效區(qū)任意假設(shè)一效率，作水平線，找出與各個(gè)效率性能曲線的交點(diǎn)，過這些點(diǎn)分別作鉛垂線，并找與其對(duì)應(yīng)的揚(yáng)程性能曲線的交點(diǎn)，把它們依次相連，就得到所假設(shè)效率值的等效率曲線，同樣方法可得出其它效率值的等效率曲線，這就是變速調(diào)節(jié)

38、下的等效率曲線的轉(zhuǎn)繪。同理，可轉(zhuǎn)繪出變徑調(diào)節(jié)、變角調(diào)節(jié)的等效率曲線。3.功率性能曲線的轉(zhuǎn)繪圖335轉(zhuǎn)速下降時(shí)離心泵工況點(diǎn)的移動(dòng)圖根據(jù)=采用等效曲線轉(zhuǎn)繪的方法，可以轉(zhuǎn)繪出變速、變徑和變角調(diào)節(jié)的等功曲線。轉(zhuǎn)繪前后的揚(yáng)程、等功率、等效率曲線組成了通用性能曲線。圖略。（四）內(nèi)燃機(jī)水泵機(jī)組的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)圖335為一臺(tái)柴油機(jī)的速度特性曲線。如果在這張圖中繪上這臺(tái)柴油機(jī)所拖帶的水泵在變速時(shí)的功率曲線，那么兩種曲線的交點(diǎn)就是機(jī)組的工況點(diǎn)(圖335中、點(diǎn))。圖336轉(zhuǎn)速下降時(shí)離心泵工況點(diǎn)的移動(dòng)圖柴油機(jī)通常具有全程式調(diào)速器，它能根據(jù)負(fù)荷控制供油量，維持一定的轉(zhuǎn)速。在這種情況下，柴油機(jī)的某一部分特性曲線在一定的轉(zhuǎn)速下和

39、水泵變速功率曲線相交（點(diǎn)）。如果把轉(zhuǎn)速定得太低，就會(huì)使柴油機(jī)負(fù)載不足(點(diǎn))，耗油率太高。此外，從圖336可以看出，如果較大，則轉(zhuǎn)速太低時(shí)離心泵出水很少，甚至停止出水。這時(shí)必須提高柴油機(jī)的轉(zhuǎn)速，以改變機(jī)組和水泵的工況點(diǎn)，獲得較有利的運(yùn)行狀況。如果柴油機(jī)的轉(zhuǎn)速原來定得適當(dāng)，但后來有較大變化，以致水泵工況點(diǎn)離開設(shè)計(jì)點(diǎn)較遠(yuǎn)，這時(shí)也可以通過調(diào)節(jié)柴油機(jī)轉(zhuǎn)速，來改變水泵工作狀況。從圖337可以看出，在相當(dāng)寬的轉(zhuǎn)速變化范圍內(nèi)，柴油機(jī)耗油率的變化是不大的。若內(nèi)燃機(jī)具有兩極式調(diào)速器，則這種調(diào)速器只能控制最高和最低轉(zhuǎn)速，在中間轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)，需用手動(dòng)來改變內(nèi)燃機(jī)的速度特性曲線，達(dá)到調(diào)速之目的。對(duì)于給頂?shù)臋C(jī)組來說，在管路

40、特性曲線不變（即水泵變速功率曲線不變）的情況下，兩極式的手動(dòng)調(diào)速原理和全程式完全相同。但是，在中間轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)，當(dāng)管路特性曲線發(fā)生改變時(shí)，水泵變速功率曲線也改變，由于調(diào)速器不發(fā)生作用，速度特性曲線不變，機(jī)組工況點(diǎn)移動(dòng)，機(jī)組轉(zhuǎn)速發(fā)生變化，如圖337所示。圖337內(nèi)燃機(jī)離心泵機(jī)組變速運(yùn)行時(shí)工況點(diǎn)的移動(dòng)圖圖338內(nèi)燃機(jī)離心泵機(jī)組變速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)工況點(diǎn)的移動(dòng)圖（二）對(duì)于離心泵來說，在同一轉(zhuǎn)速下，當(dāng)水泵工況點(diǎn)向左移時(shí)，水泵功率變??；當(dāng)工況點(diǎn)向右移時(shí)，水泵功率變大；軸流泵的情況相反。對(duì)于離心泵當(dāng)管路水頭曲線上升、工況點(diǎn)左移時(shí)，機(jī)組自動(dòng)加速，到機(jī)、泵功率平衡為止；當(dāng)管路特性曲線下降、工況點(diǎn)向右移時(shí)，機(jī)組自動(dòng)減速，也

41、到機(jī)、泵功率平衡為止。軸流泵的變化相反。所以，離心泵在變速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的揚(yáng)程曲線比轉(zhuǎn)速恒定時(shí)陡峻(圖338)，而軸流泵在變速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的揚(yáng)程曲線則比轉(zhuǎn)速恒定的平緩。和定速運(yùn)轉(zhuǎn)比起來，變速運(yùn)轉(zhuǎn)能使水泵保持比較有利的工作狀況，特別是對(duì)于值較大的離心泵來說，變速運(yùn)轉(zhuǎn)能夠有效地防止水泵出水太少或停止抽水。綜上所述，內(nèi)燃機(jī)的手動(dòng)調(diào)速，操作簡(jiǎn)便，也比較經(jīng)濟(jì)，很適用于水泵工作狀況的變速調(diào)節(jié)。但是手動(dòng)調(diào)速需要配備測(cè)量水泵工作參數(shù)(流量、揚(yáng)程)的儀表，并且要求抽水機(jī)手掌握調(diào)節(jié)方法，一時(shí)不易推廣。具有全程式調(diào)速器的內(nèi)燃機(jī)抽水機(jī)組能夠通過自動(dòng)調(diào)速在一定程度上調(diào)節(jié)水泵的工作狀況。因此，怎樣配套這種機(jī)組，以達(dá)到比較有利的變速調(diào)節(jié)

42、，值得進(jìn)一步研究和探討。二、 變徑調(diào)節(jié)將離心泵或混流泵葉輪外徑車削，可以改變水泵的性能，從而調(diào)節(jié)水泵的工況點(diǎn)，擴(kuò)大水泵的使用范圍，這種調(diào)節(jié)方法稱變徑調(diào)節(jié)，又稱車削調(diào)節(jié)或切削調(diào)節(jié)。車削調(diào)節(jié)在水泵的生產(chǎn)制造中已大量應(yīng)用。為了擴(kuò)大水泵的使用范圍，我國(guó)制造的單級(jí)單吸懸臂式離心泵與雙吸式離心泵，除了標(biāo)準(zhǔn)直徑的葉輪外，大多還有葉輪車小的一種或兩種變型（、）。必要時(shí)使用單位也可以自行車削葉輪，達(dá)到調(diào)節(jié)水泵工況點(diǎn)的目的。聯(lián)立式(259)、 (2510)、 (2511)，該式對(duì)車削的葉輪可寫成下式： (3311)由車削換算公式(338)可推導(dǎo)出相似工況拋物線方程 (2513) 。這個(gè)方程式所表示的是頂點(diǎn)在坐標(biāo)原

43、點(diǎn)的二次拋物線。凡滿足切割定律的任何工況點(diǎn)，都分布在這條拋物線上，通常稱此線為車削拋物線或稱為相似工況拋物線或稱為等效率曲線。注意到這些類似點(diǎn)，不但可以幫助記憶，而且使我們能夠采用類似變速換算的方法，來解決車削調(diào)節(jié)的換算問題。車削換算公式來自相似理論，但車削前后的葉輪和工況并不保持相似，車削后實(shí)測(cè)性能與按車削定律換算的性能并不完全相同，車削后最高效率點(diǎn)的數(shù)值和流量均減少。為了修正誤差，實(shí)際車削量可按下列公式計(jì)算。 (3312)式中：一車削系數(shù)。值與比轉(zhuǎn)數(shù)有關(guān)。國(guó)產(chǎn)低比轉(zhuǎn)數(shù)泵可根據(jù)水泵樣本中給出的性能參數(shù)和實(shí)際車削量反算出來。也可用下式計(jì)算 =（0.81451.2013） (3313)水泵葉輪的

44、車削量應(yīng)有一定限度，否則原設(shè)計(jì)的構(gòu)造被破壞，使水泵效率降低太多。葉輪的車削限度與其比轉(zhuǎn)數(shù)有關(guān)。一般比轉(zhuǎn)數(shù)低的葉輪，允許車削量較大。比轉(zhuǎn)數(shù)高的葉輪，允許車削量較小。車削調(diào)節(jié)通常只適用于比轉(zhuǎn)數(shù)不超過450的葉片泵。對(duì)于軸流泵來說，車小葉輪就需要換泵殼或者在泵殼內(nèi)壁加襯里，這是不合算的。葉片泵葉輪的允許車削量如表3一31所列。表331 葉片泵葉輪的允許車削量 比轉(zhuǎn)數(shù)<6060120200250350450>450允許車削量（%）20151197640葉輪車削時(shí)，對(duì)不同類型的葉輪，應(yīng)采用不同的方式。如圖339所示。低比轉(zhuǎn)數(shù)離心泵葉輪的車削量，在前后兩蓋板和葉片上都是相等的，中、高比轉(zhuǎn)數(shù)離心

45、泵葉輪，后蓋板的車削量大于前蓋板。混流泵葉輪在前蓋板的外緣處車削得多，而在輪彀處則很少車削或不車削，計(jì)算時(shí)用有效平均直徑代替外緣直徑。 (3314) 圖339 葉輪的車削方式圖（）低比轉(zhuǎn)數(shù)離心泵，()中、高比轉(zhuǎn)數(shù)離心泵，（）混流泵圖330 下銼葉片出口端圖離心泵葉輪葉片的出口端因車削而變厚，若在葉片背面出口部分的一定長(zhǎng)度范圍內(nèi)進(jìn)行修銼，會(huì)使性能得到改善。如圖3310所示。葉輪被車削后不能恢復(fù)原有的尺寸和性能，這是車削調(diào)節(jié)不如變速調(diào)節(jié)的地方。但是，離心泵的葉輪被車小后，進(jìn)水側(cè)的構(gòu)造不變，所以，汽蝕性能曲線()不變，這是車削調(diào)節(jié)優(yōu)越于變速調(diào)節(jié)的地方。由于具有這個(gè)優(yōu)點(diǎn)，車削調(diào)節(jié)在某些場(chǎng)合，特別適用于

46、防止或減輕汽蝕，例如對(duì)于中、高比轉(zhuǎn)數(shù)離心泵，采用車削調(diào)節(jié)，有時(shí)可以有效地防止汽蝕，在很大程度上減小功率的消耗。但對(duì)于大型離心泵來說，車削調(diào)節(jié)所引起的效率下降不容忽視，如果能夠改用更換葉輪的方法，就可以在相似工況下使水泵效率幾乎保持同一水平，這對(duì)大型離心泵站具有重大的經(jīng)濟(jì)意義。三、變角調(diào)節(jié)（一）變角調(diào)節(jié)的性能分析圖3311 安裝角加大對(duì)出口三角形的影響圖軸流泵揚(yáng)程低、高效區(qū)窄，其工作揚(yáng)程稍有變化就會(huì)引起工作效率的大幅度下降。節(jié)流調(diào)節(jié)和車削調(diào)節(jié)均不適用于軸流泵。但是軸流泵具有巨大的輪彀，便于安裝可以調(diào)節(jié)的葉片。利用改變軸流泵葉片安裝角的方法來調(diào)節(jié)其工況點(diǎn)就稱為變角調(diào)節(jié)。如圖3311中虛線所示，安裝

47、角增大時(shí)，在同一流量下，變大為，因而揚(yáng)程增高。但調(diào)角后葉輪的出口速度的方向偏離導(dǎo)葉進(jìn)水端的方向，以致產(chǎn)生漩渦，引起效率下降。在圖337中延長(zhǎng)和使之相交，就可以看出，葉片安裝角加大后，要在流量較大的情況下，出口速度的方向才與設(shè)計(jì)方向一致。以上分析說明，當(dāng)軸流泵的安裝角加大時(shí)，同一流量下的揚(yáng)程與功率增加，最高效率點(diǎn)則以幾乎不變的數(shù)值向右移動(dòng)(圖337)。為了方便說明，根據(jù)圖339畫出其通用性能曲線圖(圖2510)，并在圖中畫出三條假定的管路特性曲線，中間一條是設(shè)計(jì)情況下的，上面的一條和下面的一條分別是和。假如葉片固定在安裝角=0°的位置。從圖中可以看出:當(dāng)水位發(fā)生變化時(shí)，應(yīng)當(dāng)適當(dāng)?shù)卣{(diào)節(jié)葉

48、片的安裝角，當(dāng)上下游水位差變大時(shí)，把角度變小，在維持相當(dāng)高效率情況下，適當(dāng)?shù)販p小出水量，使電動(dòng)機(jī)不致過載；上下游水位變小時(shí)，把角度加大，使電動(dòng)機(jī)滿載，更多地抽水?？傊?，采用可以改變?nèi)~片角度的軸流泵，就能使它在最有利的工作狀態(tài)下運(yùn)行，達(dá)到效率高，抽水多，電機(jī)長(zhǎng)期保持或接近滿載提高電機(jī)效率和功率因數(shù)。另外，在起動(dòng)時(shí)，將葉片安裝角調(diào)至最小，可以減輕動(dòng)力機(jī)的起動(dòng)負(fù)荷(安裝角最小時(shí)，大約只有額定功率的1/4)；在停車前，先把葉片安裝角度調(diào)小，可以降低停車時(shí)的倒流速度。圖3312 軸流泵工作參數(shù)隨葉片安裝角變化圖（二）調(diào)節(jié)方式1. 調(diào)節(jié)條件軸流泵葉片按其安裝角的調(diào)節(jié)條件可分為下列三種型式，見圖3312。.

49、固定式葉片在中、小型軸流泵中，葉片和輪彀鑄成一體；在大型軸流泵中，葉片借螺紋或固定螺釘固緊于輪彀上。.半調(diào)節(jié)式葉片葉片借螺紋和定位釘固緊在輪彀上，在調(diào)節(jié)時(shí)，首先停機(jī)，然后打開泵蓋，在手工調(diào)節(jié)葉片安裝角，最后安裝泵蓋。.全調(diào)節(jié)式葉片葉片角度可以在不停機(jī)或停機(jī)時(shí)，采用機(jī)械的或油壓的方式調(diào)節(jié)葉片安裝角，其中機(jī)械式又分為齒輪式、蝸輪蝸桿式和杠桿式三種。圖3313葉片調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)原理示意圖2. 葉片轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的組成油壓式調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，是采用油壓接力器，通過曲柄連桿機(jī)構(gòu)來轉(zhuǎn)動(dòng)葉片。它由葉片飛轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)和控制機(jī)構(gòu)兩部分組成：. 葉片轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)如圖3313所示，接力器活塞與操作架以及操作架與耳柄之間均為剛性連接，耳柄與連桿

50、之間和連桿與轉(zhuǎn)臂之間為絞接，轉(zhuǎn)臂與葉片樞軸是剛性連接。當(dāng)接力器活塞在工作油壓的作用下向上或向下運(yùn)動(dòng)時(shí)，操作架、耳柄、連桿跟著一起運(yùn)動(dòng)，由于葉片的樞軸放置在輪彀體內(nèi)，因此，轉(zhuǎn)臂和葉片不能上下移動(dòng)，只能轉(zhuǎn)動(dòng)，從而達(dá)到調(diào)節(jié)葉片安裝角的目的。.油壓控制機(jī)構(gòu)油壓控制機(jī)構(gòu)是由受油器、配壓閥和操作機(jī)構(gòu)(調(diào)節(jié)器)幾部分組成。油壓控制機(jī)構(gòu)安裝在電動(dòng)機(jī)的頂部，作用在接力器活塞上的壓力油，由受油器通過隨軸一起轉(zhuǎn)動(dòng)的操作油管供給，操作油管為單管式，它和接力器活塞下腔相通，操作油管與泵的軸孔之間的環(huán)狀空間及接力器活塞的上腔相通。在需要調(diào)節(jié)時(shí)，首先轉(zhuǎn)動(dòng)調(diào)節(jié)器的手輪，使調(diào)節(jié)桿上下移動(dòng)，一直到角度指針在某一要求的角度位置時(shí)止。這時(shí)由于受油器和配油閥不通，沒有壓力進(jìn)入，而且接力器活塞的阻力很大，所以點(diǎn)不動(dòng)。而配壓閥的閥體和閥座之間的阻力很小，故閥桿和調(diào)節(jié)桿一起以為支點(diǎn)上下轉(zhuǎn)