泵與泵站第六講

1、第六講第二章210離心泵并聯(lián)及串聯(lián)運(yùn)行工況210離心泵并聯(lián)及串聯(lián)運(yùn)行工況n并聯(lián)：多臺(tái)泵聯(lián)合運(yùn)行，通過(guò)聯(lián)絡(luò)管共同向管網(wǎng)或高位水池輸水的設(shè)置形式。n特點(diǎn)： 1、靈活性：可以加、減供水量，輸水干管中的流量等于各臺(tái)并聯(lián)水泵出水量之總和?？梢酝ㄟ^(guò)開(kāi)停水泵的臺(tái)數(shù)來(lái)調(diào)節(jié)泵站的流量和揚(yáng)程。（流量變化大；和揚(yáng)程變化小。） 2、可靠性：當(dāng)并聯(lián)工作的水泵中有損壞時(shí)或例行檢修時(shí)，其水泵房仍可繼續(xù)供水。因此，提高了泵站運(yùn)行的可靠性。 n3、節(jié)能：選擇開(kāi)泵數(shù)量，適應(yīng)各種不同時(shí)段管網(wǎng)中所需水量、水壓的變化。n一一、并聯(lián)工作的圖解：n1、水泵并聯(lián)性能曲線的繪制： H O Q IIII+II2 2、同型號(hào)、同水位的兩臺(tái)水泵的并

2、聯(lián)工作、同型號(hào)、同水位的兩臺(tái)水泵的并聯(lián)工作Q Q(Q-H)(Q-H)1+21+2(Q-H)(Q-H)1,21,2H HQ-HQ-HM MQ Q1+21+2Q Q1,21,2N NH HN N1,21,2NNS SHHQQ步驟：步驟：(1)(1)繪制兩臺(tái)水泵并聯(lián)后的總和繪制兩臺(tái)水泵并聯(lián)后的總和(Q-H)(Q-H)l+2l+2曲線曲線(2)(2)繪制管道系統(tǒng)特性曲線繪制管道系統(tǒng)特性曲線, ,求并聯(lián)工況點(diǎn)求并聯(lián)工況點(diǎn)M M。(3)(3)求每臺(tái)泵的工況點(diǎn)求每臺(tái)泵的工況點(diǎn)N NOGAOSThhHH221)41(QSSHHOGAOSTQ Q(Q-H)(Q-H)1+21+2(Q-H)(Q-H)1,21,2H

3、 HQ-HQ-HM MQ Q1+21+2Q Q1,21,2N NH HN N1,21,2NNS SHHQQn結(jié)論：結(jié)論：(1)N(1)NN N1,21,2，因此，在選配電動(dòng)機(jī)時(shí)，要根據(jù)單條單獨(dú)因此，在選配電動(dòng)機(jī)時(shí)，要根據(jù)單條單獨(dú)工作的功率來(lái)配套。工作的功率來(lái)配套。(2)Q(2)QQ Q1,21,2，2Q2QQ Q1+21+2，即兩臺(tái)泵并聯(lián)工作時(shí)，其流量即兩臺(tái)泵并聯(lián)工作時(shí)，其流量不能比單泵工作時(shí)成倍增加。不能比單泵工作時(shí)成倍增加。Q Q(Q-H)(Q-H)1+21+2(Q-H)(Q-H)1,21,2H HQ-HQ-HM MQ Q1+21+2Q Q1,21,2N NH HN N1,21,2NNS

4、SHHQQ n（5）泵房改造：例如要求增加水量，如不改造管道，不可盲目增加水泵數(shù)量。注意：1）、增泵，水量并不成倍增加，而是沿管道曲線2kQHHST增長(zhǎng)，H有一定的提高使各臺(tái)水泵工況點(diǎn)向小流量Q方向偏移。造成各泵可能在低效范圍內(nèi)工作。應(yīng)求出并聯(lián)各泵工況點(diǎn)，并在高效范圍內(nèi)，工況點(diǎn)應(yīng)偏向高效范圍內(nèi)小流量一側(cè)。 n2）、多臺(tái)泵并聯(lián)，僅有一部分泵工作時(shí)，（要求小流量時(shí)，）各泵的工況點(diǎn)也可能超出高效范圍，并可能造成各泵在很大的軸功率下工作，燒毀電機(jī)。n3、不同型號(hào)的兩臺(tái)泵在相同水位下并聯(lián)工作： 兩泵：I, II (1)、特點(diǎn)：兩臺(tái)水泵的特性曲線不同；自吸水管端A和C至匯集點(diǎn)B的管道中水流的水力條件不同。

5、所以，兩臺(tái)水泵的水頭損失不相等（即：hAB hCB ）。在匯集點(diǎn)B有共同的測(cè)壓管水頭。兩泵流量一般不一樣。 n（2）思路：把AB,CB兩管段的水頭損失，歸在各泵I, II的QH曲線中，形成折引特性曲線（QH)I,(QH)II 。再疊加其兩泵的折引曲線，形成 (QH)I+II曲線。曲線與DB管段QhBD的交點(diǎn)，即為折引工況點(diǎn)。進(jìn)而向回求出各泵的Q,H,N,。及Q I+II ，N I+II ，I+II。 n（3）、圖解步驟：1)作管段AB,CB的損失特性曲線，(Q-hAB， Q-hCB)；兩泵各自的管段為：AB和CB的阻力系數(shù)；管段的阻力系數(shù)；管段CBSABSQShQShCBABIICBCBIAB

6、AB22 2）作各泵的特性曲線(QH)I和(QH)II(抄水泵樣本）再作兩泵的折引曲線(QH)I和(QH)IICBABHHHHHHIIIIIIH)(Q)H(QH)(Q)H(Q3）作兩泵折引曲線的疊加曲線（并聯(lián)曲線）IIIHQ n4)畫(huà)出管段BD的損失特性曲線QHBD。 兩線 與 的交點(diǎn) （偽工況點(diǎn)）n5）求各泵工況點(diǎn)：沿E點(diǎn)，向回作水平線，與 和 相交于F,G，過(guò)F,G作垂線與 和 相交于I, J。I, J即為水泵I, II的工況點(diǎn)。BDHQ)( IIIHQ)(HQEIII，IHQ)(IIHQ)(IHQ)( IIHQ)( n兩垂線與 和 相交可求出NI， NII 。n兩垂線與 和 相交可求出I

7、， II 。n6）求并聯(lián)機(jī)組的總軸功率NI+II及總效率 I+IIINQ)( IINQ)( IQ)(IIQ)( 3、不同吸水水位，向同一高位水池供水：OmHHsmQmkgkWNNNHQHQNNNIIIIIIIIIIIIIIIIII233/)(1000gg；單位：北方開(kāi)采地下水，一井一泵，送到聯(lián)絡(luò)干管將水引到水池，消毒后，再送到用戶(hù)。一般，各井水位都不相同。（動(dòng)水位不同） n可以同一基準(zhǔn)面算起，（象前面提到的方法解題），然后做相應(yīng)調(diào)整。如，以最高水位井的水位為基準(zhǔn)計(jì)入，其余各井泵加上相應(yīng)的水位差，hi后再選泵。 n4、兩臺(tái)同型并聯(lián)泵，一臺(tái)調(diào)速，一臺(tái)定速：（1）特點(diǎn)：兩臺(tái)泵轉(zhuǎn)速（n調(diào)n定）不相同，

8、n調(diào)n定（2）兩種情況：已知：n1,n2 求：工況點(diǎn)。解題方法：與不同型號(hào)兩泵并聯(lián)解題方法相同。 n已知：Qp總供水量，求：n1,調(diào)速泵的轉(zhuǎn)速。n解：未知數(shù)為：QI .HI(調(diào)速泵)；定速泵Q .H；nI.n用折引曲線法解題， 并且n1）.畫(huà)出同型號(hào)兩水泵的特性曲線n按 畫(huà)出 曲線。n及折引曲線 CBABSSIIIHQ,2QShABABABhQ IIHQ)(n2）BD段：按 畫(huà)出 曲線，并已知QP求得點(diǎn)P。P即為引導(dǎo)點(diǎn)。P點(diǎn)的縱坐標(biāo)應(yīng)為B點(diǎn)測(cè)壓管水頭HB 。3）過(guò)P點(diǎn)引水平線與 相交于H點(diǎn)。過(guò)H點(diǎn)作垂線與 相交于J點(diǎn)，即為水泵的工況點(diǎn)。2QShBDBDBDhQ IIHQ)(IIIHQ,)(),

9、(IIIIHQ n4）.總流量Qp、水泵流量為Q，則調(diào)速泵的流量為 在圖上量得QI作垂線與過(guò)P點(diǎn)水平線相交于N點(diǎn)。調(diào)速泵的揚(yáng)程為： 求得M點(diǎn)。及 ，即為水泵I的工況點(diǎn)。IIPIQQQ2IABPIQSHH),(MMHQ n5）. 根據(jù)比例律：n并作等效率曲線交 曲線于T點(diǎn)。 得 點(diǎn)。22MMQHkkQH6）.按比例律：TMIIQQnnnnQQ02121求出nI,（應(yīng)調(diào)得的轉(zhuǎn)速）IIIHQ,)(),(TTHQ n5.一臺(tái)水泵向兩個(gè)并聯(lián)工作的高位水池輸水。n在B點(diǎn)安裝一測(cè)壓管n(1)可能出現(xiàn)三種情況：n1）測(cè)壓管水面高于高水池水面D。 HBZD 。泵向兩水池輸水。2）測(cè)壓管水面低于高水池水面D；高于

10、低水池C水面。 。水泵與高水池并聯(lián)工作向水池C輸水。3) 測(cè)壓管水位與高水池水面D相等 泵僅向低水池C輸水。（工程上無(wú)意義） DBCZHZ)(DBHH n(2) 水泵向兩水池輸水 n思路：管段BD和BC有相同的測(cè)壓管水頭（流速水頭比較小，我們?cè)谧鲌D時(shí)忽略不計(jì)） 流量不同，兩管流量疊加后為水泵流量。 利用兩管道的特性曲線的兩流量相加，與水泵折引曲線的交點(diǎn)為工況基點(diǎn)。分析問(wèn)題。BCBDQQQDBHH n作法：n.作管度AB的特性n.抄水泵性能曲線，并作折引曲線（即H-hAB）n.分別以D和C水池的水面為準(zhǔn)，作BD段和BC管段的特性曲線， 和n.是流量橫向相疊加得到（Q-h）BC+BD疊加并求出與水

11、泵折引曲線的交點(diǎn)M。n.過(guò)M點(diǎn)作垂線與水泵原特性曲線相交于M。M即為水泵的工況點(diǎn)。n過(guò)M點(diǎn)作水平線與Q-hBD和Q-hBC相交兩點(diǎn)，即是各管段的工況。 ABhQBChQ DBhQ n（3）ZDHBZC水泵和高水池聯(lián)合向低水池輸水n 特點(diǎn)： B點(diǎn)測(cè)壓管水頭，是BD與AB的同測(cè)點(diǎn)。B點(diǎn)的比能 （忽略流速頭）n思路：類(lèi)似兩泵并聯(lián)，關(guān)鍵是求出到B點(diǎn)相同比能時(shí)的兩流量。n解：n.畫(huà)出管段AB的特性曲線n.畫(huà)出水泵特性曲線 及折引特性曲線n.畫(huà)出管段DB的性能曲線 ，起點(diǎn)D池上水面，因?yàn)槭菗p失，畫(huà)出應(yīng)向下。DBBCQQQ泵DBABOBhhHEABhQHQ)(HQBDhQn.畫(huà)出 和 的水量疊加曲線，總合n

12、.畫(huà)管段 的特性曲線 與總合 的交點(diǎn) 。 n.過(guò)M點(diǎn)水平引線與 相交于K點(diǎn)， 即為管段BD的工況點(diǎn)。n.水平引線與 相交于P點(diǎn)，過(guò)P點(diǎn)引垂線與 曲線交于P點(diǎn)，P（Q.H）即為水泵的工況點(diǎn)。 )(HQABhQ)(HQCBABhQ)(HQ),(MMHQMBDhQ),(KKHQK)(HQ)(HQ n二、定速運(yùn)行下，并聯(lián)工作的數(shù)解法：n1. 并聯(lián)時(shí)，先求出： 曲線的數(shù)解式。n（1）型號(hào)相同的n臺(tái)泵并聯(lián) 每臺(tái)泵的虛揚(yáng)程Hx與總虛揚(yáng)程Hx相同 各泵流量Q的總合為總流量Q（l/s） 即： 并聯(lián)時(shí)水泵揚(yáng)程H。 Sx（并聯(lián)工作時(shí)）水泵的總虛阻耗。 m指數(shù)。接近2，一般，m=21.84HQXXHHQnQmXXQn

13、SHH)( n求：Sx 在 （泵特性曲線）的高效段中取a、b兩點(diǎn)，則有 、mambmbaabbaQQnHHQnQnHHmmxSxmambbaSQQHH）（）（Sx每臺(tái)水泵的阻耗系數(shù)。 mxxnSSHQ),(aaHQ),(bbHQ n解方程：2SQHHQnSHHQnQSTmxx）（管道特性方程如果是兩臺(tái)不同型號(hào)的泵。則在兩泵的高效段內(nèi)，取兩個(gè)不相同的揚(yáng)程Ha、Hb。則有兩個(gè)揚(yáng)程的四個(gè)工況點(diǎn)。泵泵),();,(bbaaHQHQI),();,(bbaaHQHQII n其總虛阻耗SxmaambbbaQQQQHHSx）（）（ 求：Hx也可由式： 解方程： 2SQHHSQHHQQSTXmX）（管道特性方程

14、XmaaaXSQQHH )(XmbbbXSQQHH )( 2、單泵多塔供水系統(tǒng)工況的數(shù)解例：可用計(jì)算機(jī)編制程序進(jìn)行計(jì)算。書(shū)上有例及程序框圖和程序。（有興趣的自己看，不講）三、調(diào)速運(yùn)行下并聯(lián)工作的數(shù)解法：1.取水泵站調(diào)速運(yùn)行的數(shù)解法：（1）原因：由于水源水位的漲落引起水泵工況變化。（2）調(diào)速目的：為使水廠凈水構(gòu)筑物負(fù)荷均勻。要求取水泵站均勻供水，還應(yīng)節(jié)能。（3）數(shù)解法： n已知：1#泵為定速泵，泵高效段方程 2#泵為變速泵，額定轉(zhuǎn)速no時(shí)，高效段 Si為管路1.2.3阻耗系數(shù)。（4）計(jì)算步驟： 求公共接點(diǎn)（3）的總水壓值H3 （忽略流速水頭） 定速泵（1#）水量 管段（1）： 泵 ： 11311

15、XXSSHZHQ21111QSHHXX22222oXXoQSHH2111QSHHST13ZHHST233TOQSZH21111QSHHXX n 2#調(diào)速泵流量方程： 由比例律 n管段（2）特性曲線： （2） （3）n泵特性曲線： (4) 把變速后下移了一段，歸在這個(gè)數(shù)上。n由（1）可得： n可得：22121nnHH（1）22222QSHHxx2022nnHHxx2202xxHnnH（5）2222QSHHST23ZHHST n（5）代入（4）得：22322202xxSSHZHnnQ2222202QSHnnHxXiv21QQQT解上面兩方程即可求出n值。即調(diào)速值n*。n*n0是一個(gè)范圍，即調(diào)速泵的

16、調(diào)速范圍。書(shū)上有計(jì)算程序，自己看一下。 n2.送水泵站調(diào)速運(yùn)行數(shù)解法：（1）調(diào)速目的：調(diào)速目的：求最高效率運(yùn)行工況下的調(diào)速泵轉(zhuǎn)速，以達(dá)到節(jié)省能源的目的。 調(diào)速方法調(diào)速方法：（等壓配水）控制水廠送水泵站的出水壓力使管網(wǎng)控制點(diǎn)的自由水壓能滿(mǎn)足用戶(hù)所需的服務(wù)水壓，并能夠使兩者接近。 （2）數(shù)解法：已知：水廠出水點(diǎn)：標(biāo)高ZA，壓力HA管網(wǎng)控制點(diǎn)：標(biāo)高Zt，要求水壓Hct 。水廠至控制點(diǎn)管段水頭損失為hi ，總水量QT 。 n求出：t臺(tái)定速泵并聯(lián)的QH特性曲線方程。 和管道特性曲線方程 求交點(diǎn)：等于 式中：令S=Sj j Q=Qj j 代入上式 H 0 Qj j Q QT jxjAAtxjjSSZHZH

17、Q*2QSHHXjXj2QSHHST22QSHQSHSTXjXjtAASTZZHH* n求：調(diào)速泵的供水量Q 調(diào)速泵的揚(yáng)程Hn設(shè)調(diào)速泵吸水管和壓水管 的值為Sn設(shè)調(diào)速泵吸水水位標(biāo)高為ZPn調(diào)速泵在額定轉(zhuǎn)速n0時(shí)的Q-H曲線方程為 (1)n據(jù)已知要求的工況點(diǎn)，求k值。 2*QSZZHHPAA22*2QQSZZHQHkPAAH=kQ2 QH Q H （2）jTQQQ2QSHHXX n據(jù)比例律:1212QQnnQQnnO*可得： （3） 由（1）（2）式可得：交點(diǎn)方程KSHQkQQSHHXXXX22將（4）代入（3）式：XXOHkSQnn*（4） 要求：n*nmin (水泵下限轉(zhuǎn)速)若： n*nmi

18、n 差的較多時(shí)，則應(yīng)采用多臺(tái)調(diào)速泵。n四、多臺(tái)調(diào)速泵： 兩臺(tái)調(diào)速泵時(shí)每臺(tái)調(diào)速泵的流量為2QQJQQQQQjj2轉(zhuǎn)速n*可以提高一些?？s小了單泵調(diào)速的調(diào)速量。若選用多臺(tái)調(diào)速泵，則應(yīng)把泵控制在高效范圍內(nèi)。 五、水泵串聯(lián)工作： n1.特點(diǎn)：一臺(tái)水泵的出口接入另一臺(tái)水泵的入口，（多級(jí)泵就是串聯(lián)）n（1）各臺(tái)水泵的流量相同（質(zhì)量守恒定律） Q1=Q2=Qn（2）水流所獲得的能量是各泵所供能量之和。n2. 圖解法：n按樣本，繪出兩泵的Q-H曲線 (Q-H)1，(Q-H) 2n疊加兩泵Q-H曲線得 (Q-H)1+2 （垂直疊加）n繪制管道Q-h曲線,與(Q-H)1+2交于A點(diǎn)(QAHA)。n過(guò)A點(diǎn)引垂線交(Q-H)1于B點(diǎn)，交(Q-H)2于C點(diǎn)。 B點(diǎn)C點(diǎn)即為兩泵的工況點(diǎn)。 n3. 數(shù)解法：n（1）n臺(tái)同型號(hào)泵串聯(lián)。 H單臺(tái)泵揚(yáng)程n水泵總虛揚(yáng)程： Hx單泵虛揚(yáng)程。n水泵總虛阻耗： 單泵虛阻耗n流量： HnHHHHn21xxHnHxxSnSxSnQQQQ21 n總揚(yáng)程：管道特性曲線：解上述兩方程可求出總工況點(diǎn)。 再求各泵工況點(diǎn)。mxxmxxQSnHnQSHHmxxQSHnHmSTSQHHnQQQQnHHHnH21 n（2）不同型號(hào)泵串聯(lián)n若兩臺(tái)泵。n總虛揚(yáng)程：n總虛阻耗：21xxxHHHmmxQQHHHHS211122 ）（