第七節(jié)離心泵裝置定速運行工況

通過對離心泵基本性能曲線分析，可以看出，每一臺水泵在一定的轉(zhuǎn)速下，都有它自己固有的特性曲線，此曲線反映了該水泵本身潛在的工作能力。這種潛在的工作能力，在現(xiàn)實泵站的運行中，就表現(xiàn)為瞬時的實際出水量(Q)、揚程(H)、軸功率(N)以及效率(η)值等。我們把這些值在Q～H曲線、Q—N曲線、以及Q一η曲線上的具體位置，稱為該水泵裝置的瞬時工況點，它表示了該水泵在此瞬時的實際工作能力。泵站中決定離心泵裝置工況點的因素有3個方面：1．水泵本身的型號；2．水泵運行的實際轉(zhuǎn)速；3．輸配水管路系統(tǒng)的布置以及水池、水塔(高地水池)的水位值和變動等邊界條件。下面我們將對水泵在定速運行情況下以及調(diào)節(jié)運行情況下，工況點的確定以及影響工況點的諸因素分別進行討論。

一、管道系統(tǒng)特性曲線

1、管道水頭損失特性曲線在水力學中，我們已經(jīng)知道，水流經(jīng)過管道時，一定存在管道水頭損失。其值為：

Σh=Σhf+Σhl

Σhf—管道中沿程水頭損失之和；

Σhl—管道中局部水頭損失之和。

Σh=SQ2即管道水頭損失特性方程

由該曲線繪出曲線為管道水頭損失特性曲線2、管道系統(tǒng)特性曲線Q～H需將管道水頭損失與水泵靜揚程HsT聯(lián)系考慮，得方程H需=HST+Σh，畫出管道系統(tǒng)特性曲線。管道水頭損失特性曲線管道系統(tǒng)特性曲線二、離心泵裝置工況點的確定有兩種方法：圖解法和數(shù)解法。（一）、圖解法：簡明、直觀，工程中應(yīng)用廣泛。解法：a、繪水泵性能曲線Q～H；b、繪管道系統(tǒng)特性曲線Q～H需；

C、兩曲線相交點M稱為水泵裝置工況點（工作點），此時，M點對應(yīng)橫坐標QA和縱坐標HA分別為水泵裝置的出水量和揚程。（一）圖解法求離心泵裝置工況點數(shù)解法求離心泵裝置的工況點（拋物線法）水泵性能曲線Q～H方程和管道系統(tǒng)特性曲線Q～H需方程聯(lián)合求解可求。即H=f(Q)H=HST+SQ2

一般水泵廠僅提供Q～H曲線的高效段，設(shè)方程為

H=HX-hx=HX-SxQ2

HX—水泵Q=0時的虛揚程由于Q～H曲線的高效段已知，可在曲線上設(shè)兩點（Q1，H1和Q2，H2），求（二）數(shù)解法兩方程聯(lián)合求解，得

（三）離心泵工作點的校核離心泵在此工作點工作是否正常，主要從以下幾點進行校核：1、流量和揚程是否滿足使用要求；2、水泵是否在高效區(qū)工作；3、水泵不超載或空載；4、水泵不發(fā)生汽蝕。三、離心泵工況點的調(diào)節(jié)離心泵裝置的工況點，是建立在水泵和管道系統(tǒng)能量供求關(guān)系平衡上的，只要兩者之一的情況發(fā)生改變，工況點發(fā)生轉(zhuǎn)移。平衡被新的平衡點所代替。這樣的情況，在城市供水中，是隨時都在發(fā)生著的。例如，有前置水塔的城市管網(wǎng)中，在晚上，管網(wǎng)中用水量減少，水輸入水塔，水塔的水箱中水位不斷升高，對水泵裝置而言，靜揚程不斷增高，水泵的工況點將沿Q～H曲線向流量減小側(cè)移動(向左移動，由B點移至C點)，供水量越小。相反地，在白天，城市中用水量增大，管網(wǎng)內(nèi)靜壓下降，水塔出水，水箱中水位下降，水泵裝置的工況點就將自動向流量增大側(cè)移動(向右移動)。因此，泵站在整個工作中，只要城市管網(wǎng)中用水量是變化的，管網(wǎng)壓力就會變化，致使水泵裝置的工況點也作相應(yīng)的變動。水泵的工況點隨水位變動

(一)水泵的工況點調(diào)節(jié)方法原理：水泵運行工作點，主要是由水泵的性能曲線和管路系統(tǒng)特性曲線的交點確定的。因此，當水泵的工作點不符合流量要求時或不在高效區(qū)運行時，可以改變水泵的性能曲線或管路系統(tǒng)特性曲線的方法移動工作點，達到符合經(jīng)濟運行的目的，此法稱為水泵的工況點調(diào)節(jié)。（二）水泵的工況點調(diào)節(jié)方法有：1、變速調(diào)節(jié)；實現(xiàn)方法：采用可變電動機或可變速傳動設(shè)備。2、變徑調(diào)節(jié)（車削調(diào)節(jié)）；3、閘閥調(diào)節(jié)；改變水泵出水閘閥的開啟度來進行調(diào)節(jié)。缺點：消耗能量大。但方便易行。水泵的工況點調(diào)節(jié)例題[例]現(xiàn)有14SA-10型離心泵一臺，轉(zhuǎn)速n＝1450r／min，葉輪直徑D＝466mm，其Q—H特性曲線如圖2-31所示。試擬合Q—H特性曲線方程。[解]由14SA-10型的Q—H特性曲線上，取包括(Q。，H。)在內(nèi)的任意4點，其值如表2-3所示。上表中H值單位為m，Q值單位為L／s。

型號已知各點的坐標值待計算值HoQoH1Q1H2Q2H3Q3A1A214SA--107207024065340603800．0168-0．00017圖2-3114SA-10型離心泵的特性曲線

求解過程為：已知的各坐標值代入(2-62b)正則方程，可得：288+960A1+317600A2＝26769120+317600A1+108X106A2＝61700將上式化簡后，解得：

A1＝0.168；A2＝-0.000117將結(jié)果且A1、A2：值代入(2-62a)式，得出該泵的Q—H特性曲線方程為：H＝72+0.0168Q-0.00017Q2將上式與該水泵裝置的管道特性曲線方程H＝HST+SQ2聯(lián)立，即可求得其工況點的(Q，H)值。｛討論P35思考題1.試從概念上區(qū)分水箱自由出流時，測壓管水頭線與管道水頭損失特性曲線間的不同。2.在圖2—41所示的水泵裝置上，在出水閘閥前后裝A、B兩只壓力表，在進水口處裝上一只真空表C，并均相應(yīng)地接上測壓管?，F(xiàn)問：

(1)閘閥全開時，A、B壓力表的讀數(shù)及A、B兩根測壓管的水面高度是否一樣?(2)閘閥逐漸關(guān)小時，A、B壓力表的讀數(shù)以及A、B兩根測壓管的水面高度有何變化?(3)在閘閥逐漸關(guān)小時，真空表C的讀數(shù)以及它的比壓管內(nèi)水面高度如何變化?

圖3．如圖2—42所示，d點為該水泵裝置的極限工作點，其相應(yīng)的效率為ηA。當閘閥關(guān)小時工作點由A點移至B點，相應(yīng)的效率為ηB。由圖可知ηB>ηA，現(xiàn)問：(1)關(guān)小閘閥是否可以提高效率?此現(xiàn)象如何解釋?(2)如何推求關(guān)小閘閥后該泵裝置的效率變化公式?

4．某取水工程進行初步設(shè)計時，水泵的壓水管路可能有兩種走向，如圖2—43(a)及(b)所示。試問：(1)如管道長度、口徑、配件等都認為近似相等，則這兩種布置，對泵站所需的揚程是否一樣?為什么?

(2)如果將圖（a）的布置在最高處管道改為明渠流，對水泵工況有何影響？電耗如何變化？圖本課教學內(nèi)容基本要求1.離心泵裝置定速運行工況：管道特性曲線，圖解法求工況點，數(shù)解法求工況點公式。2.水泵的工況