1、水泵并聯(lián)變臺數(shù)運行分析,閉式水循環(huán)系統(tǒng)多泵并聯(lián)變臺數(shù)調(diào)節(jié)的流量計算與預(yù)測 梅鋼,水泵并聯(lián)運行的流量增量及相關(guān)問題分析 韓世力,一、閉式水循環(huán)系統(tǒng)多泵并聯(lián)變臺數(shù)調(diào)節(jié)的流量計算與預(yù)測 梅鋼,4,1,2,3,綠色建筑財政政策,綠色建筑評審機構(gòu),綠色建筑評價簡介,1,1,5,綠色建筑技術(shù),5,綠色建筑發(fā)展篇章,6,典型項目,4,2,3,計算方法,流量預(yù)測方法,1,流量調(diào)節(jié)方法,計算實例及分析,頒發(fā)標(biāo)識,1 .流量調(diào)節(jié)方法,隨著節(jié)能和室內(nèi)環(huán)境要求的提高，供暖和空調(diào)系統(tǒng)廣泛采用了變流量技術(shù)，即用改變動力或改變阻力的方式調(diào)節(jié)系統(tǒng)、支路以及末端設(shè)備的流量，使之與經(jīng)常變化的動態(tài)熱(冷)負(fù)荷相匹配。 （1） 利用

2、改變阻力進行調(diào)節(jié)，是傳統(tǒng)的流量調(diào)節(jié)方法，亦即用閥門節(jié)流。 （2） 利用改變動力進行調(diào)節(jié)：泵與風(fēng)機的變速調(diào)節(jié)、采用多臺并聯(lián)通過改變運行臺數(shù)的調(diào)節(jié)、變速與變臺數(shù)相結(jié)合的調(diào)節(jié)等。,2. 計算方法,設(shè)有N0臺相同的水泵在一個閉式水循環(huán)系統(tǒng)中并聯(lián)運行，設(shè)計工況下泵的揚程為H0（m）；單臺流量為q0（m3/h）；系統(tǒng)的總流量為Q0=N0q0（m3/h）。 設(shè)系統(tǒng)特性曲線為： Hs=SQ2 (1) 將設(shè)計工況下系統(tǒng)的阻力損失Hs=H0，系統(tǒng)的總流量Q=Q0代入上式，可得系統(tǒng)阻抗S=H0/Q02，則 系統(tǒng)的特性曲線為： Hs=(H0/Q02)Q2 (2) 當(dāng)需要調(diào)節(jié)流量，減為N臺并聯(lián)運行時，則根據(jù)單臺水泵 的

3、特性曲線H=f(q),可求出N臺并聯(lián)的特性曲線為： H=f(Q/N) (3) 令Hs=H,由(2)(3)式即可解得Q，即N臺泵的流量之和，也是系統(tǒng)的總流量。那么單臺泵的流量為q=Q/N。,為了便于總結(jié)規(guī)律，用無因次量表達計算結(jié)果。 令減臺運行工況單臺泵的流量q與設(shè)計工況單臺泵的流量q0的比值：q=q/q0 (4) 稱為單臺相對流量。 令減臺運行工況系統(tǒng)總流量Q與設(shè)計工況系統(tǒng)總流量Q0的比值： =Q/Q0=Nq/N0q0=(N/N0)(q/q0)= (5) 稱為系統(tǒng)的相對流量。式中 =N/N0，稱為相對臺數(shù)。 根據(jù)給出的泵的特性以及設(shè)計工況（包括系統(tǒng)設(shè)計工況下泵的并聯(lián)運行臺數(shù)及單泵流量和揚程），

4、就可以求出單泵流量q和系統(tǒng)流量Q隨運行臺數(shù)N的變化規(guī)律，進而求出 和 隨 的變化規(guī)律。,3 .計算實例及分析,選取凱泉ISG型單級單吸離心泵，首先對樣本上給出的比轉(zhuǎn)數(shù)ns在66附近的各型號水泵進行計算。水泵的額定工況如表1所示。,圖1是根據(jù)計算結(jié)果繪制的q隨N的變化曲線。可以看到，幾條曲線是相當(dāng)接近的。在 =0.5時， 的的最大差值為0.103。也就是說，在比轉(zhuǎn)數(shù)大體相同的情況下， 隨 的變化規(guī)律也大體相同。如果用幾條曲線的算術(shù)平均所得到的曲線，作為比轉(zhuǎn)數(shù)ns為66左右的代表性曲線(見圖2)，計算表1所列比轉(zhuǎn)數(shù)各型號水泵的 ，在 0.5時誤差不超過5。,用同樣的方法，對比轉(zhuǎn)數(shù)在23、33、47

5、、94、132、187附近的ISG型水泵進行計算，結(jié)果如圖2所示。,根據(jù)圖2，得出結(jié)論： 比轉(zhuǎn)數(shù)愈大，曲線愈往下方；比轉(zhuǎn)數(shù)愈小，曲線愈往上方。即比轉(zhuǎn)數(shù)愈大， 相同的情況下，單臺泵的流量相對于設(shè)計工況，增加愈少，不但變臺數(shù)調(diào)節(jié)有較好的效果，而且超載的可能愈小，因而愈適于并聯(lián)運行；反之，比轉(zhuǎn)數(shù)愈小，在 相同的情況下 愈大，愈不適于并聯(lián)運行。,下面根據(jù)圖2的結(jié)果，對 =1/2, =2/3, =3/4這幾種情況進行分析： （1） =1/2，即由設(shè)計工況的2臺并聯(lián)運行減為一臺運行，或由設(shè)計工況的4臺并聯(lián)運行減為2臺并聯(lián)運行，或由設(shè)計工況的6臺并聯(lián)運行減為3臺并聯(lián)運行等。由圖2可知，這種情況下，各種比轉(zhuǎn)數(shù)

6、的泵，q都大于1.5，即單臺泵的流量都將增加50以上，如果泵的電機功率是按照稍大于額定工況的功率配置，就會發(fā)生超載現(xiàn)象，并且比轉(zhuǎn)數(shù)愈小超載愈多。,（2） =2/3，即由設(shè)計工況的3臺并聯(lián)運行減為2臺并聯(lián)運行，或由設(shè)計工況的6臺并聯(lián)運行減為4臺并聯(lián)運行等。由圖2可知，這種情況下的范圍為1.321.47，即單臺泵流量增加的幅度在3247之間。比轉(zhuǎn)數(shù)愈大，增加的幅度愈靠近這個范圍的下限；反之則愈靠近上限。應(yīng)當(dāng)說，這種情況有很大的超載可能，更準(zhǔn)確的判斷應(yīng)當(dāng)是根據(jù)q求出泵的流量，然后由功率與流量的關(guān)系曲線，查出實際功率，與電機的配置功率進行比較。,（3） =3/4，即由設(shè)計工況的4臺并聯(lián)運行減為3臺并聯(lián)

7、運行，或由設(shè)計工況的8臺并聯(lián)運行減為6臺并聯(lián)運行等。由圖2可知，這種情況下q的范圍為1.231.31， 即單臺泵流量增加的幅度在2331之間。顯然，這種情況也是有超載可能的。,圖3是根據(jù)計算結(jié)果繪制出的系統(tǒng)流量 與相對臺數(shù) 的關(guān)系曲線。這個圖的作用是了解臺數(shù)調(diào)節(jié)過程中系統(tǒng)的流量變化，以判定流量是否能夠滿足要求。圖2和圖3所表達的結(jié)果，實質(zhì)上是相同的，由一個可以推出另外一個。式(5)是它們之間的橋梁。,4 .流量預(yù)測方法,對于凱泉ISG型單級單吸離心泵，可直接根據(jù)相對臺數(shù) 和比轉(zhuǎn)數(shù)ns在圖2上查出 ，則單臺泵的流量q=q0 ，系統(tǒng)流量Q=Nq。或者根據(jù)相對臺數(shù) 和比轉(zhuǎn)數(shù)ns, 在圖3上查出 ，則

8、系統(tǒng)流量Q=Qo ，單臺泵的流量q=Q/N。 為了能夠運用計算工具直接計算以及編制軟件的需要，對ns 66，0.5 1范圍內(nèi)的計算結(jié)果，進行擬合得到 與 、ns 的關(guān)系式如下： =-0002766ns 2 +1.109 2 +0.005676ns -3.026 -0.002921ns+2.92 (6) (6)式與(5)式相聯(lián)立，又可求出 0。(6)式的誤差，經(jīng)我們的核算，在8以內(nèi)。,二、水泵并聯(lián)運行的流量增量及相關(guān)問題分析 韓世力,4,1,2,3,綠色建筑財政政策,綠色建筑評審機構(gòu),綠色建筑評價簡介,1,1,5,綠色建筑技術(shù),5,綠色建筑發(fā)展篇章,6,典型項目,4,2,3,水泵并聯(lián)運行的流量增

9、量的相關(guān)影響因素,并聯(lián)水泵的選型及系統(tǒng)設(shè)計中應(yīng)注意的問題,1,水泵并聯(lián)可能出現(xiàn)的問題,采用臺數(shù)調(diào)節(jié)可能出現(xiàn)的超載問題與流量增量,頒發(fā)標(biāo)識,1.水泵并聯(lián)可能出現(xiàn)的問題,水泵并聯(lián)運行的作用：（1）增大系統(tǒng)的流量。（2）通過開啟不同臺數(shù)來進行系統(tǒng)的流量調(diào)節(jié)。 可能出現(xiàn)的問題： 1、對于一個確定的管路系統(tǒng),如果對泵選型不當(dāng),則可能出現(xiàn)開兩臺(或多臺)泵并聯(lián)運行比單臺運行,流量增加很少的情況。 2、減臺運行時的單機流量就會大大增加，使單機工況嚴(yán)重偏離合理工作區(qū)，效率降低，從而使軸功率顯著增大，有可能導(dǎo)致電機超載。,頒發(fā)標(biāo)識,2.水泵并聯(lián)運行的流量增量的相關(guān)影響因素,1）泵的特性對流量增量的影響,泵的特性

10、曲線越陡(比轉(zhuǎn)數(shù)越大)，G（流量增量）越大，越適宜于并聯(lián)工作。反之，泵的特性曲線越平坦(比轉(zhuǎn)數(shù)越小)，G越小，越不適宜于并聯(lián)工作。,：泵1特性曲線 ：泵2特性曲線 ：泵1兩臺并聯(lián)特性曲線 ：泵2兩臺并聯(lián)特性曲線 ：管路特性曲線,2）管路阻抗對流量增量的影響,管路阻抗S越大，并聯(lián)的流量增量G越小；反之，S越小G越大。減小管路系統(tǒng)的阻抗,可以提高水泵并聯(lián)的流量增量。 管路阻抗越小(特性曲線越平坦),越適宜于水泵的并聯(lián)工作。管路阻抗越大(特性曲線越陡),越不適宜于水泵的并聯(lián)工作。,、分別為三條管路特性曲 線,管路阻抗S1S2S3。 ：泵的特性曲線, ：兩臺泵并聯(lián)的特性曲線,頒發(fā)標(biāo)識,3）泵的特性與管

11、路阻抗對流量增量的綜合影響,泵曲線的陡降型與管路曲線的緩升型結(jié)合， G較大(圖3a)；泵曲線的平坦型與管路曲線的陡升型結(jié)合(圖3d)，G較??；其它兩種組合， G居中。,4）同型號，同水位水泵并聯(lián)臺數(shù)對流量增量的影響 同型號同型號水泵并聯(lián)，可以通過改變開啟水泵臺數(shù)的不同，來達到進行系統(tǒng)流量調(diào)節(jié)的目的，因此在設(shè)計中被廣泛采用，但是，對于一個確定的管路系統(tǒng)來說，不能簡單的理解為并聯(lián)的水泵臺數(shù)增加一倍流量就會增加一倍。 如兩臺同型號水泵在一個吸水池中抽水，兩處吸口到交匯處的管徑相同，各泵通過的流量為Q2，因此兩臺泵并聯(lián)的結(jié)果是，在同一揚程下流量的疊加。,用等揚程下流量疊加的方法繪制兩臺水泵并聯(lián)后的特性

12、曲線B。同型號、同水位水泵三臺并聯(lián)原理與兩臺水泵相同，特性曲線可用一條等值水泵的C曲線來表示。,A、B、C分別為單臺、兩 臺、三臺并聯(lián)運行時的特性曲 線。曲線h為管路特性曲線,曲線A、B、C與曲線h相交于A，B，C，兩臺水泵運行時，Q不等于2Q，三臺水泵運行時Q也不等于3Q，同時三臺水泵并聯(lián)時的流量增量小于兩臺水泵并聯(lián)時的流量增量即Q3Q2。如果在繼續(xù)增加并聯(lián)水泵的臺數(shù)量，則可能出現(xiàn)多臺并聯(lián)運行與單臺運行相比，流量增加很少的情況。,3.采用臺數(shù)調(diào)節(jié)可能出現(xiàn)的超載問題與流量增量,如果水泵的并聯(lián)流量增量G過小,改變開啟臺數(shù)時有可能造成水泵電機的超載。,：泵單臺運行特性曲線 ：并聯(lián)運行特性曲線 ：管

13、路特性曲線 A：并聯(lián)運行工況 B：并聯(lián)運行時單臺泵工況 C：單臺運行工況,并聯(lián)工況是設(shè)計工況，并聯(lián)運行時的單臺泵工況B應(yīng)在合理工作區(qū)（高效區(qū)），而單臺運行工況C往往偏離合理工作區(qū)，效率降低。 G越小，C與B就相距越遠,兩工況的效率差也就越大。因此，G的過小，將使C工況的軸功率大大超出B工況，在單臺運行時就有可能發(fā)生超載現(xiàn)象。,實例：采用KQL125/300一11/4型水泵,流量推薦區(qū)間為55110m/h,B點參數(shù)：81m/h，27m C點參數(shù)：151m/h，22m,GC比GB增大86.4%，且C工況嚴(yán)重偏離推薦工作區(qū)，效率一定低于B工況，所以C工況所需要的功率將大大超過B工況。如果水泵電機是按流量推薦區(qū)域配置，單臺運行時一定會超載。,4.并聯(lián)水泵的選型及系統(tǒng)設(shè)計中應(yīng)注意的幾個問題,1