离心泵装置定速运行工况.ppt

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1、第七节离心泵装置定速运行工况第七节离心泵装置定速运行工况 通过对离心泵基本性能曲线分析，可以看出，每一台水泵在一定通过对离心泵基本性能曲线分析，可以看出，每一台水泵在一定通过对离心泵基本性能曲线分析，可以看出，每一台水泵在一定通过对离心泵基本性能曲线分析，可以看出，每一台水泵在一定的转速下，都有它自己固有的特性曲线，此曲线反映了该水泵本身潜的转速下，都有它自己固有的特性曲线，此曲线反映了该水泵本身潜的转速下，都有它自己固有的特性曲线，此曲线反映了该水泵本身潜的转速下，都有它自己固有的特性曲线，此曲线反映了该水泵本身潜在的工作能力。这种潜在的工作能力，在现实泵站的运行中，就表现在的工作能力。这种

2、潜在的工作能力，在现实泵站的运行中，就表现在的工作能力。这种潜在的工作能力，在现实泵站的运行中，就表现在的工作能力。这种潜在的工作能力，在现实泵站的运行中，就表现为瞬时的实际出水量为瞬时的实际出水量为瞬时的实际出水量为瞬时的实际出水量(Q)(Q)(Q)(Q)、扬程、扬程、扬程、扬程(H)(H)(H)(H)、轴功率、轴功率、轴功率、轴功率(N)(N)(N)(N)以及效率以及效率以及效率以及效率()值等。我值等。我值等。我值等。我们把这些值在们把这些值在们把这些值在们把这些值在Q Q Q QH H H H曲线、曲线、曲线、曲线、QNQNQNQN曲线、以及曲线、以及曲线、以及曲线、以及Q Q Q Q

3、一一一一曲线上的具体位置，称曲线上的具体位置，称曲线上的具体位置，称曲线上的具体位置，称为该水泵装置的瞬时为该水泵装置的瞬时为该水泵装置的瞬时为该水泵装置的瞬时工况点工况点工况点工况点，它表示了该水泵在此瞬时的实际工作能，它表示了该水泵在此瞬时的实际工作能，它表示了该水泵在此瞬时的实际工作能，它表示了该水泵在此瞬时的实际工作能力力力力 。泵站中决定离心泵装置工况点的因素有泵站中决定离心泵装置工况点的因素有泵站中决定离心泵装置工况点的因素有泵站中决定离心泵装置工况点的因素有3 3 3 3个方面：个方面：个方面：个方面：1 1 1 1水泵本身的型号；水泵本身的型号；水泵本身的型号；水泵本身的型号；

4、2 2 2 2水泵运行的实际转速；水泵运行的实际转速；水泵运行的实际转速；水泵运行的实际转速；3 3 3 3输配水管路系统的布置以及水池、水塔输配水管路系统的布置以及水池、水塔输配水管路系统的布置以及水池、水塔输配水管路系统的布置以及水池、水塔(高地水池高地水池高地水池高地水池)的的的的水位值和变动等边界条件。水位值和变动等边界条件。水位值和变动等边界条件。水位值和变动等边界条件。下面我们将对水泵在定速运行情况下以及调节运行情况下，工况点的下面我们将对水泵在定速运行情况下以及调节运行情况下，工况点的下面我们将对水泵在定速运行情况下以及调节运行情况下，工况点的下面我们将对水泵在定速运行情况下以及

5、调节运行情况下，工况点的确定以及影响工况点的诸因素分别进行讨论。确定以及影响工况点的诸因素分别进行讨论。确定以及影响工况点的诸因素分别进行讨论。确定以及影响工况点的诸因素分别进行讨论。一、管道系统特性曲线一、管道系统特性曲线 n n1 1 1 1、管道水头损失特性曲线、管道水头损失特性曲线、管道水头损失特性曲线、管道水头损失特性曲线n n在水力学中，我们已经知道，水流经过管道时，一定存在管道水头损在水力学中，我们已经知道，水流经过管道时，一定存在管道水头损在水力学中，我们已经知道，水流经过管道时，一定存在管道水头损在水力学中，我们已经知道，水流经过管道时，一定存在管道水头损失。其值为：失。其值

6、为：失。其值为：失。其值为：n n h=h=h=h=h h h hf f f f+h h h hl l l lnn h h h hf f f f管道中沿程水头损失之和；管道中沿程水头损失之和；管道中沿程水头损失之和；管道中沿程水头损失之和；n n h h h hl l l l管道中局部水头损失之和。管道中局部水头损失之和。管道中局部水头损失之和。管道中局部水头损失之和。h=SQ2 即管道水头损失特性方程即管道水头损失特性方程即管道水头损失特性方程即管道水头损失特性方程 由该曲线绘出曲线为管道水头损失特性曲线由该曲线绘出曲线为管道水头损失特性曲线由该曲线绘出曲线为管道水头损失特性曲线由该曲线绘出

7、曲线为管道水头损失特性曲线n n2 2、管道系统特性曲线、管道系统特性曲线Q Q H H需需n n 将管道水头损失与水泵静扬程将管道水头损失与水泵静扬程将管道水头损失与水泵静扬程将管道水头损失与水泵静扬程HsTHsTHsTHsT联系考虑，得方联系考虑，得方联系考虑，得方联系考虑，得方程程程程H H需需=HsT+=HsT+=HsT+=HsT+h h h h，画出管道系统特性曲线。，画出管道系统特性曲线。，画出管道系统特性曲线。，画出管道系统特性曲线。管道水头损失特性曲线管道水头损失特性曲线管道水头损失特性曲线管道水头损失特性曲线 管道系统特性曲线管道系统特性曲线管道系统特性曲线管道系统特性曲线二

8、、离心泵装置工况点的确定二、离心泵装置工况点的确定n n有两种方法：图解法和数解法。有两种方法：图解法和数解法。有两种方法：图解法和数解法。有两种方法：图解法和数解法。n n（一）、（一）、（一）、（一）、图解法：图解法：图解法：图解法：简明、直观，工程中应用广泛。简明、直观，工程中应用广泛。简明、直观，工程中应用广泛。简明、直观，工程中应用广泛。n n解法：解法：解法：解法：a a a a、绘水泵性能曲线、绘水泵性能曲线、绘水泵性能曲线、绘水泵性能曲线Q Q Q QH H；n n b b b b、绘管道系统特性曲线、绘管道系统特性曲线、绘管道系统特性曲线、绘管道系统特性曲线Q Q Q QH

9、H需需；n n C C C C、两曲线相交点、两曲线相交点、两曲线相交点、两曲线相交点M M M M称为水泵装置工况点（工作点），称为水泵装置工况点（工作点），称为水泵装置工况点（工作点），称为水泵装置工况点（工作点），此时，此时，此时，此时，M M M M点对应横坐标点对应横坐标点对应横坐标点对应横坐标Q Q Q QA A A A和纵坐标和纵坐标和纵坐标和纵坐标H H H HA A A A分别为水泵装置的出水量分别为水泵装置的出水量分别为水泵装置的出水量分别为水泵装置的出水量和扬程。和扬程。和扬程。和扬程。（一）图解法求离心泵装置工况点（一）图解法求离心泵装置工况点n n（二）、（二）、（二

10、）、（二）、数解法数解法数解法数解法求离心泵装置的工况点（求离心泵装置的工况点（求离心泵装置的工况点（求离心泵装置的工况点（抛物线法抛物线法抛物线法抛物线法）n n 水泵性能曲线水泵性能曲线水泵性能曲线水泵性能曲线Q Q Q QH H H H方程和管道系统特性曲线方程和管道系统特性曲线方程和管道系统特性曲线方程和管道系统特性曲线Q Q Q QH H H H需需需需方程联方程联方程联方程联合求解可求。合求解可求。合求解可求。合求解可求。n n 即即即即 H=f(Q)H=f(Q)H=f(Q)H=f(Q)n n H=H H=H H=H H=HSTSTSTST+SQ+SQ+SQ+SQ2 2 2 2n

11、n 一般水泵厂仅提供一般水泵厂仅提供一般水泵厂仅提供一般水泵厂仅提供Q Q Q QH H H H曲线的高效段，设方程为曲线的高效段，设方程为曲线的高效段，设方程为曲线的高效段，设方程为H=HH=HH=HH=HX X X X-h-h-h-hx x x x=H H H HX X X X-S-S-S-Sx x x xQ Q Q Q2 2 2 2 H H H HX X X X水泵水泵水泵水泵Q=0Q=0Q=0Q=0时的虚扬程时的虚扬程时的虚扬程时的虚扬程n n由于由于由于由于Q Q Q QH H H H曲线的高效段已知，可在曲线上设两点曲线的高效段已知，可在曲线上设两点曲线的高效段已知，可在曲线上设两

12、点曲线的高效段已知，可在曲线上设两点（Q Q Q Q1 1 1 1，H H H H1 1 1 1和和和和Q Q Q Q2 2 2 2，H H H H2 2 2 2 ），求），求），求），求（二）数解法（二）数解法（二）数解法（二）数解法n n两方程联合求解，得两方程联合求解，得两方程联合求解，得两方程联合求解，得n n （三）离心泵工作点的校核（三）离心泵工作点的校核n n 离心泵在此工作点工作是否正常，主要从以下几点离心泵在此工作点工作是否正常，主要从以下几点离心泵在此工作点工作是否正常，主要从以下几点离心泵在此工作点工作是否正常，主要从以下几点进行校核：进行校核：进行校核：进行校核：n n

13、1 1、流量和扬程是否满足使用要求；、流量和扬程是否满足使用要求；、流量和扬程是否满足使用要求；、流量和扬程是否满足使用要求；n n2 2、水泵是否在高效区工作；、水泵是否在高效区工作；、水泵是否在高效区工作；、水泵是否在高效区工作；n n3 3、水泵不超载或空载；、水泵不超载或空载；、水泵不超载或空载；、水泵不超载或空载；n n4 4、水泵不发生汽蚀。、水泵不发生汽蚀。、水泵不发生汽蚀。、水泵不发生汽蚀。三、离心泵工况点的调节三、离心泵工况点的调节n n离心泵装置的工况点，是建立在水泵和管道系统能量供求关系平衡上离心泵装置的工况点，是建立在水泵和管道系统能量供求关系平衡上离心泵装置的工况点，

14、是建立在水泵和管道系统能量供求关系平衡上离心泵装置的工况点，是建立在水泵和管道系统能量供求关系平衡上的，只要两者之一的，只要两者之一的，只要两者之一的，只要两者之一 的情况发生改变，工况点发生转移。平衡被新的的情况发生改变，工况点发生转移。平衡被新的的情况发生改变，工况点发生转移。平衡被新的的情况发生改变，工况点发生转移。平衡被新的平衡点所代替。平衡点所代替。平衡点所代替。平衡点所代替。n n 这样的情况，在城市供水中，是随时都在发生着的。例如，有这样的情况，在城市供水中，是随时都在发生着的。例如，有这样的情况，在城市供水中，是随时都在发生着的。例如，有这样的情况，在城市供水中，是随时都在发生

15、着的。例如，有前置水塔的城市管网中，在晚上，管网中用水量减少，水输入水塔，前置水塔的城市管网中，在晚上，管网中用水量减少，水输入水塔，前置水塔的城市管网中，在晚上，管网中用水量减少，水输入水塔，前置水塔的城市管网中，在晚上，管网中用水量减少，水输入水塔，水塔的水箱中水位不断升高，对水泵装置而言，静扬程不断增高，水水塔的水箱中水位不断升高，对水泵装置而言，静扬程不断增高，水水塔的水箱中水位不断升高，对水泵装置而言，静扬程不断增高，水水塔的水箱中水位不断升高，对水泵装置而言，静扬程不断增高，水泵的工况点将沿泵的工况点将沿泵的工况点将沿泵的工况点将沿Q Q Q QH H H H曲线向流量减小侧移动曲

16、线向流量减小侧移动曲线向流量减小侧移动曲线向流量减小侧移动(向左移动，由向左移动，由向左移动，由向左移动，由B B B B点移至点移至点移至点移至C C C C点点点点)，供水量越小。相反地，在白天，城市中用水量增大，管网内静，供水量越小。相反地，在白天，城市中用水量增大，管网内静，供水量越小。相反地，在白天，城市中用水量增大，管网内静，供水量越小。相反地，在白天，城市中用水量增大，管网内静压下降，水塔出水，水箱中水位下降，水泵装置的工况点就将自动向压下降，水塔出水，水箱中水位下降，水泵装置的工况点就将自动向压下降，水塔出水，水箱中水位下降，水泵装置的工况点就将自动向压下降，水塔出水，水箱中水

17、位下降，水泵装置的工况点就将自动向流量增大侧移动流量增大侧移动流量增大侧移动流量增大侧移动(向右移动向右移动向右移动向右移动)。因此，泵站在整个工作中，只要城市管。因此，泵站在整个工作中，只要城市管。因此，泵站在整个工作中，只要城市管。因此，泵站在整个工作中，只要城市管网中用水量是变化的，管网压力就会变化，致使水泵装置的工况点也网中用水量是变化的，管网压力就会变化，致使水泵装置的工况点也网中用水量是变化的，管网压力就会变化，致使水泵装置的工况点也网中用水量是变化的，管网压力就会变化，致使水泵装置的工况点也作相应的变动。作相应的变动。作相应的变动。作相应的变动。水泵的工况点随水位变动水泵的工况点

18、随水位变动水泵的工况点随水位变动水泵的工况点随水位变动 n n水泵的工况点调节方法原理：水泵的工况点调节方法原理：水泵的工况点调节方法原理：水泵的工况点调节方法原理：水泵运行工作点，主要是水泵运行工作点，主要是水泵运行工作点，主要是水泵运行工作点，主要是由水泵的性能曲线和管路系统特性曲线的交点确定的。由水泵的性能曲线和管路系统特性曲线的交点确定的。由水泵的性能曲线和管路系统特性曲线的交点确定的。由水泵的性能曲线和管路系统特性曲线的交点确定的。因此，当水泵的工作点不符合流量要求时或不在高效区因此，当水泵的工作点不符合流量要求时或不在高效区因此，当水泵的工作点不符合流量要求时或不在高效区因此，当水

19、泵的工作点不符合流量要求时或不在高效区运行时，可以运行时，可以运行时，可以运行时，可以改变水泵的性能曲线改变水泵的性能曲线改变水泵的性能曲线改变水泵的性能曲线或或或或管路系统特性曲线管路系统特性曲线管路系统特性曲线管路系统特性曲线的方法移动工作点，达到符合经济运行的目的，此法称的方法移动工作点，达到符合经济运行的目的，此法称的方法移动工作点，达到符合经济运行的目的，此法称的方法移动工作点，达到符合经济运行的目的，此法称为水泵的工况点调节。为水泵的工况点调节。为水泵的工况点调节。为水泵的工况点调节。n n水泵的工况点调节方法水泵的工况点调节方法水泵的工况点调节方法水泵的工况点调节方法有：有：有：

20、有：n n1 1 1 1、变速调节；、变速调节；、变速调节；、变速调节；n n 实现方法：采用可变电动机或可变速传动设备。实现方法：采用可变电动机或可变速传动设备。实现方法：采用可变电动机或可变速传动设备。实现方法：采用可变电动机或可变速传动设备。n n2 2 2 2、变径调节（车削调节）；、变径调节（车削调节）；、变径调节（车削调节）；、变径调节（车削调节）；n n3 3 3 3、闸阀调节；、闸阀调节；、闸阀调节；、闸阀调节；n n 改变水泵出水闸阀的开启度来进行调节。缺点：改变水泵出水闸阀的开启度来进行调节。缺点：改变水泵出水闸阀的开启度来进行调节。缺点：改变水泵出水闸阀的开启度来进行调节

21、。缺点：消耗能量大。但方便易行。消耗能量大。但方便易行。消耗能量大。但方便易行。消耗能量大。但方便易行。水泵的工况点调节水泵的工况点调节水泵的工况点调节水泵的工况点调节例题n n 例例 现有现有14SA14SA1010型离心泵一台，转速型离心泵一台，转速n n1450r1450rminmin，叶轮直径，叶轮直径DD466mm466mm，其，其QHQH特性曲线如图特性曲线如图223131所示。试拟合所示。试拟合QQHH特性曲线方程。特性曲线方程。n n(解解 由由14SA1014SA10型的型的QHQH特性曲线上，取包括特性曲线上，取包括(Q(Q。，。，H H。)在内的任意在内的任意4 4点，其

22、值如表点，其值如表2323所示。上表中所示。上表中H H值单值单位为位为mm，QQ值单位为值单位为L Ls s。型号型号已已 知知 各各 点点 的的 坐坐 标标 值值待待计计算算值值HoHoQoQoH1H1Q1Q1H2H2Q2Q2H3H3Q3Q3A1A1A2A214SA-1014SA-1072720 07070240240656534034060603803800 001680168-0-00001700017图2-31 14SA-10型离心泵的特性曲线 n n求解过程为：已知的各坐标值代入求解过程为：已知的各坐标值代入(262b)(262b)正则方程，正则方程，可得：可得：n n288+96

23、0A288+960A1 1+317600A+317600A2 2267 267 69120+317600A69120+317600A1 1+108 X 10+108 X 106 6A A2 26170061700n n将上式化简后，解得：将上式化简后，解得：n n A A1 10.1680.168；A2A2-0.000117-0.000117n n将结果且将结果且A A1 1 、A2 A2：值代入：值代入(262a)(262a)式，得出该泵的式，得出该泵的n nQHQH特性曲线方程为：特性曲线方程为：n nH H2 2n n将上式与该水泵装置的管道特性曲线方程将上式与该水泵装置的管道特性曲线方

24、程H HH HSTST+SQ+SQ2 2联立，即可求得其工况点的联立，即可求得其工况点的(Q(Q，H)H)值。值。讨论P35思考题n n1.1.试从概念上区分水箱自由出流时，测压管水头线与管道试从概念上区分水箱自由出流时，测压管水头线与管道水头损失特性曲线间的不同。水头损失特性曲线间的不同。n n2.2.在图在图241241所示的水泵装置上，在出水闸阀前后装所示的水泵装置上，在出水闸阀前后装A A、B B两只压力表，在进水口处装上一只真空表两只压力表，在进水口处装上一只真空表C C，并均相应，并均相应地接上测压管。现问：地接上测压管。现问：n n(1)(1)闸阀全开时，闸阀全开时，A A、B

25、B压力表的读数及压力表的读数及A A、B B两根测压管两根测压管的水面高度是否一样的水面高度是否一样?n n(2)(2)闸阀逐渐关小时，闸阀逐渐关小时，A A、B B压力表的读数以及压力表的读数以及A A、B B两根测两根测压管的水面高度有何变化压管的水面高度有何变化?n n(3)(3)在闸阀逐渐关小时，真空表在闸阀逐渐关小时，真空表C C的读数以及它的比压管内的读数以及它的比压管内水面高度如何变化水面高度如何变化?图图n n3 3如图如图242242所示，所示，d d点为该水泵装置的极限工作点，其相应的效率点为该水泵装置的极限工作点，其相应的效率为为 A A。当闸阀关小时工作点由。当闸阀关小

26、时工作点由A A点移至点移至B B点，相应的效率为点，相应的效率为 B B 。由图。由图可知可知 B B A A ，现问：，现问：n n(1)(1)关小闸阀是否可以提高效率关小闸阀是否可以提高效率?此现象如何解释此现象如何解释?n n(2)(2)如何推求关小闸阀后该泵装置的效率变化公式如何推求关小闸阀后该泵装置的效率变化公式?n n4 4某取水工程进行初步设计时，水泵的压水管路可能有两种走向，某取水工程进行初步设计时，水泵的压水管路可能有两种走向，如图如图243(a)243(a)及及(b)(b)所示。试问：所示。试问：n n(1)(1)如管道长度、口径、配件等都认为近似相等，则这两种布置，对如

27、管道长度、口径、配件等都认为近似相等，则这两种布置，对泵站所需的扬程是否一样泵站所需的扬程是否一样?为什么为什么?n n(2)(2)如果将图（如果将图（a a）的布置在最高处管道改为明渠流，对水泵工况有何）的布置在最高处管道改为明渠流，对水泵工况有何影响？电耗如何变化？影响？电耗如何变化？图本课教学内容基本要求本课教学内容基本要求n n1.1.离心泵装置定速运行工况：管道特性曲线，离心泵装置定速运行工况：管道特性曲线，图解法求工况点，数解法求工况点公式。图解法求工况点，数解法求工况点公式。n n2.2.离心泵装置调速运行工况点：相似工况概念，离心泵装置调速运行工况点：相似工况概念，相似律的推导与形式，比例律应用，调速运行节相似律的推导与形式，比例律应用，调速运行节能意义，叶轮相似准数概念及含义，能意义，叶轮相似准数概念及含义，调速途径及范围。例题n n某离心泵装置，其进出水管直径为某离心泵装置，其进出水管直径为200mm200mm，管路全长为，管路全长为280m280m，局部水头损失为沿程水头损失的，局部水头损失为沿程水头损失的25%25%，该装置的，该装置的净扬程为净扬程为30m30m，管路糙率为，管路糙率为0.0130.013，计算其运行流量为，计算其运行流量为150m150m3 3/h/h时的水泵扬程。时的水泵扬程。