離心風(fēng)機(jī)或泵的管路性能曲線及工作點(diǎn)

1、 一臺(tái)泵或風(fēng)機(jī)，在某一轉(zhuǎn)速下，所提供的流量和揚(yáng)程是密切相關(guān)的，并有無(wú)數(shù)組對(duì)應(yīng)值(Q1，H1)、(Q2，H2)、(Q3，H3) 。 泵或風(fēng)機(jī)實(shí)際的工作點(diǎn)(Q，H)，還取決于它所連接的管路特性。 可以肯定，泵或風(fēng)機(jī)所提供的壓頭一定等于管路所需要的壓頭（流動(dòng)損失），此時(shí)的壓頭所對(duì)應(yīng)的流量就是泵或風(fēng)機(jī)所提供的流量，這也就是泵或風(fēng)機(jī)的“自動(dòng)平衡性”。 一、管路特性曲線 首先寫(xiě)出管路損失與流量的關(guān)系。 通常與泵或風(fēng)機(jī)相連的管路，在流體流動(dòng)時(shí)，有如下能量損失：管路兩端的壓差、管路兩端的高差、整個(gè)管路的流動(dòng)阻力。下面分別討論。離心式風(fēng)機(jī)與泵的管路性能曲線及工作點(diǎn)離心式風(fēng)機(jī)與泵的管路性能曲線及工作點(diǎn) 一、管路特

2、性曲線 管路兩端的壓差與高差 整個(gè)管路的流動(dòng)阻力 包括：沿程損失和局部損失，均為流量的二次函數(shù)。 所以。即：。，兩者之和為損失，高差為：壓差為：Z1211Z12HppHH Hpp22SQH 。管路流動(dòng)特性：2Z1221SQHppHHH 離心式風(fēng)機(jī)與泵的管路性能曲線及工作點(diǎn)離心式風(fēng)機(jī)與泵的管路性能曲線及工作點(diǎn) 一、管路特性曲線 具體地講， SH2/Q2 H2/Q2，“”表示設(shè)計(jì)值，如是算出S。 所以：H(p2p1)/HZ (H2/Q2)Q2 將此關(guān)系繪制在以流 量和壓頭組成的直角 坐標(biāo)圖上，注意到前 兩項(xiàng)為常數(shù)，則得一 條在Y軸上截距等于 （p2p1）/HZ的 拋物線。管路流動(dòng)特性：2Z1221

3、SQHppHHH 離心式風(fēng)機(jī)與泵的管路性能曲線及工作點(diǎn)離心式風(fēng)機(jī)與泵的管路性能曲線及工作點(diǎn)HQp1p22 ,087 . 8 7587 29 . 7 808HZ(p2-p1)/2 ,817. 6 566(p2-p1)/ +HZ 二、泵與風(fēng)機(jī)的工作點(diǎn) 泵或風(fēng)機(jī)的特性與管路的特性兩者相互無(wú)關(guān)，但是泵或風(fēng)機(jī)與管路連接起來(lái)后， 兩者將“服從”同一 個(gè)流量和揚(yáng)程（損 失）。于是將兩者 組成方程組，其解 就是它們共同的 “ 工作點(diǎn)”。 方法是：將兩 條特性曲線繪在一 張圖上，求出交點(diǎn)。 HQp1p22 ,08 7 . 8 7 587 2 9 . 7 8 08HZ(p2-p1)/(p2-p1)/ +HZ管路H

4、Q泵或風(fēng)機(jī)HQ泵或風(fēng)機(jī)NQ泵或風(fēng)機(jī)QAQAHAANA離心式風(fēng)機(jī)與泵的管路性能曲線及工作點(diǎn)離心式風(fēng)機(jī)與泵的管路性能曲線及工作點(diǎn) 例題： 當(dāng)某管路系統(tǒng)風(fēng)量為500m3/h時(shí)，系統(tǒng)阻力為300Pa，今預(yù)選一個(gè)風(fēng)機(jī)的特性曲線如圖。計(jì)算風(fēng)機(jī)實(shí)際工作點(diǎn)；當(dāng)系統(tǒng)阻力增加50時(shí)的工作點(diǎn)；當(dāng)空氣送入有正壓 150Pa 的密封艙時(shí)的工作點(diǎn)。 解：先繪制管網(wǎng)特性曲線。 當(dāng)Q500m3/h，p300Pa； 當(dāng)Q750m3/h，p675Pa； 當(dāng)Q250m3/h，p75Pa； 由此可以繪制出管網(wǎng)特性曲線。0012. 0500300S2離心式風(fēng)機(jī)與泵的管路性能曲線及工作點(diǎn)離心式風(fēng)機(jī)與泵的管路性能曲線及工作點(diǎn)Q（m /h）

5、0p（Pa）250500750100025050075010003風(fēng)機(jī)特性曲線 例題： 當(dāng)某管路系統(tǒng)風(fēng)量為500m3/h時(shí)，系統(tǒng)阻力為300Pa，今預(yù)選一個(gè)風(fēng)機(jī)的特性曲線如圖。計(jì)算風(fēng)機(jī)實(shí)際工作點(diǎn)；當(dāng)系統(tǒng)阻力增加50時(shí)的工作點(diǎn)；當(dāng)空氣送入有正壓 150Pa 的密封艙時(shí)的工作點(diǎn)。 解：繪制管網(wǎng)特性曲線。 由曲線和曲線的交點(diǎn)得 出，工作點(diǎn)參數(shù)為：p550 Pa，Q690m3/h。 當(dāng)阻力增加50時(shí)， 管網(wǎng)特性曲線將有所改變。0018. 05005 . 1300S2離心式風(fēng)機(jī)與泵的管路性能曲線及工作點(diǎn)離心式風(fēng)機(jī)與泵的管路性能曲線及工作點(diǎn)Q（m /h）0p（Pa）25050075010002505007

6、5010003例題： 當(dāng)某管路系統(tǒng)風(fēng)量為500m3/h時(shí)，系統(tǒng)阻力為300Pa，今預(yù)選一個(gè)風(fēng)機(jī)的特性曲線如圖。計(jì)算風(fēng)機(jī)實(shí)際工作點(diǎn)；當(dāng)系統(tǒng)阻力增加50時(shí)的工作點(diǎn)；當(dāng)空氣送入有正壓 150Pa 的密封艙時(shí)的工作點(diǎn)。 解：當(dāng)阻力增加50時(shí)， 當(dāng)Q500m3/h，p450Pa； 當(dāng)Q750m3/h，p1012Pa； 當(dāng)Q250m3/h，p112Pa； 由此可以繪制管網(wǎng)特性曲線 。 由曲線和曲線的交 點(diǎn)得出，工作點(diǎn)參數(shù)為： p 610Pa，Q570m3/h。Q（m /h）0p（Pa）250500750100025050075010003離心式風(fēng)機(jī)與泵的管路性能曲線及工作點(diǎn)離心式風(fēng)機(jī)與泵的管路性能曲線及工

7、作點(diǎn)例題： 當(dāng)某管路系統(tǒng)風(fēng)量為500m3/h時(shí)，系統(tǒng)阻力為300Pa，今預(yù)選一個(gè)風(fēng)機(jī)的特性曲線如圖。計(jì)算風(fēng)機(jī)實(shí)際工作點(diǎn)；當(dāng)系統(tǒng)阻力增加50時(shí)的工作點(diǎn)；當(dāng)空氣送入有正壓 150Pa 的密封艙時(shí)的工作點(diǎn)。 解：對(duì)第一種情況附加正 壓150Pa，則 p150SQ2。 顯然，該管路特性曲線相 當(dāng)于管網(wǎng)特性曲線向上平 移150Pa。 由曲線和曲線的交 點(diǎn)得出，工作點(diǎn)參數(shù)為： p 590Pa，Q590m3/h。Q（m /h）0p（Pa）250500750100025050075010003150離心式風(fēng)機(jī)與泵的管路性能曲線及工作點(diǎn)離心式風(fēng)機(jī)與泵的管路性能曲線及工作點(diǎn) 例題討論： 1、壓力增加了50，風(fēng)量相

8、應(yīng)減少了(690570)/690=17%。說(shuō)明壓力急劇增加，風(fēng)量的減少與壓力的增加不成比例。也就是說(shuō)當(dāng)管網(wǎng)計(jì)算壓力與實(shí)際應(yīng)耗壓力有某些偏差時(shí)，對(duì)實(shí)際風(fēng)量的影響并不突出。 2、由于管路系統(tǒng)與風(fēng)機(jī)聯(lián)合運(yùn)行，實(shí)際上的工作流量均不能等于500 m3/h。 為了使風(fēng)機(jī)供給的風(fēng)量能夠符合實(shí)際風(fēng)量的要求，可采取以下辦法： 減少或增加管網(wǎng)的阻力 如通過(guò)改變管徑、閥門調(diào)節(jié)，使管網(wǎng)特 性改變，進(jìn)而滿足流量要求。圖中，12， 表示管路阻力損失降低。pQ12Q1Q2離心式風(fēng)機(jī)與泵的管路性能曲線及工作點(diǎn)離心式風(fēng)機(jī)與泵的管路性能曲線及工作點(diǎn) 例題討論： 更換風(fēng)機(jī) 這時(shí)管網(wǎng)特性未改變，風(fēng)機(jī)特性發(fā)生改 變，進(jìn)而滿足流量要求。

9、圖中，12，表示 風(fēng)機(jī)改變。 改變風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)數(shù) 改變風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)以改變風(fēng)機(jī)特性曲線，進(jìn) 而滿足流量要求。改變風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)的方法很多， 例如：變速電機(jī)、改變供電頻率、改變皮帶 輪傳動(dòng)比等。圖中，12，表示風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)降 低。pQ12Q1Q2pQ12Q1Q2離心式風(fēng)機(jī)與泵的管路性能曲線及工作點(diǎn)離心式風(fēng)機(jī)與泵的管路性能曲線及工作點(diǎn) 三、泵與風(fēng)機(jī)運(yùn)行工況的穩(wěn)定性 泵與風(fēng)機(jī)運(yùn)行工況的穩(wěn)定性，包含兩層含義：是機(jī)器輸出流量剛好等于管路系統(tǒng)所需要的流量；機(jī)器所提供的壓頭或揚(yáng)程恰好滿足管路在該流量下之所需。即具有“工作點(diǎn)”。泵與風(fēng)機(jī)運(yùn)行工況稍微偏離“工作點(diǎn)”，泵與風(fēng)機(jī)有自動(dòng)向“工作點(diǎn)”回歸的能力。 如圖，具有工作點(diǎn)D；當(dāng)由于某

10、種 擾動(dòng)，系統(tǒng)流量由QD變?yōu)镼1 ，工作點(diǎn) 向左偏移至1點(diǎn)時(shí)，泵或風(fēng)機(jī)所提供的 揚(yáng)程或壓頭變大為 p1 ，管路阻力卻為 p1 ，于是流體因能量 “過(guò)?！?而加速 ， 導(dǎo)致流量向增大的方向變化 ， 一直到 由Q1變化為QD為止。反之，亦然。pQ12Q1Q2DQD1p1P1離心式風(fēng)機(jī)與泵的管路性能曲線及工作點(diǎn)離心式風(fēng)機(jī)與泵的管路性能曲線及工作點(diǎn) 四、泵與風(fēng)機(jī)運(yùn)行的不穩(wěn)定工況 1、低比轉(zhuǎn)數(shù)的泵與風(fēng)機(jī)的性能曲線有時(shí)是駝峰型，易產(chǎn)生不穩(wěn)定運(yùn)行工況 如圖，駝峰型的性能曲線有可能與 管路特性曲線具有兩個(gè)交點(diǎn)，K 和 D。 其中 D 點(diǎn)為穩(wěn)定工作點(diǎn)，K 點(diǎn)為不穩(wěn)定 工作點(diǎn)。 D 點(diǎn)為穩(wěn)定工作點(diǎn)的分析同上。K

11、點(diǎn)為不穩(wěn)定工作點(diǎn)的分析如下：當(dāng)由于 某種擾動(dòng)，工作點(diǎn)向左偏移至1點(diǎn)時(shí)，泵或風(fēng)機(jī)所提供的揚(yáng)程或壓頭小于管路阻力， 于是流體因能量 “不足” 而減速 ，導(dǎo)致流量向減小的方向變化 ， 一直到流量變化為零為止。反之，當(dāng)由于某種擾動(dòng)，工作點(diǎn)向右偏移至2點(diǎn)時(shí)，工作點(diǎn)將一直滑向D點(diǎn)。pQ12DKQH離心式風(fēng)機(jī)與泵的管路性能曲線及工作點(diǎn)離心式風(fēng)機(jī)與泵的管路性能曲線及工作點(diǎn) 四、泵與風(fēng)機(jī)運(yùn)行的不穩(wěn)定工況 2、工況穩(wěn)定與否的判斷 如果，兩條性能曲線在某個(gè)交點(diǎn)的斜率有： 則此點(diǎn)為穩(wěn)定工作點(diǎn)， 反之為不穩(wěn)定工作點(diǎn)。 pQDKQHdQdHdQdH機(jī)管dQdHdQdH機(jī)管dQdHdQdH機(jī)管離心式風(fēng)機(jī)與泵的管路性能曲線及工作點(diǎn)離心式風(fēng)機(jī)與泵的管路性能曲線及工作點(diǎn) 四、泵與風(fēng)機(jī)運(yùn)行的不穩(wěn)定工況 3、管路特性造成的不穩(wěn)定工作舉例 開(kāi)始時(shí)i，QCQ1。 ij ， QBQ1。 jk ， QA。 如果QAQ1，曲線 繼續(xù)上升，兩條曲線脫 離，Q 0。 水池水面下降，兩曲 線又開(kāi)始相交，但流量 為零，工作點(diǎn)在最左端。 直至k j ，工作點(diǎn)B。HQ管路HQ水泵HQAQAQ1BCjki離心式風(fēng)機(jī)與泵的管路性能曲線及工作點(diǎn)離心式風(fēng)機(jī)與泵的管路性能曲線及工作點(diǎn) 四、