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1、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 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 为瞬时的实际出水量(Q)、扬程(H)、轴功率(N)以及效率()值等。我 们把这些值在QH曲线、QN曲线、以及Q一曲线上的具体位置，称 为该水泵装置的瞬时工况点，它表示了该水泵在此瞬时的实际工作能 力 。 泵站中决定离心泵装置工况点的因素有3个方面： 1水泵本身的型号； 2水泵运行的实际转速； 3输配水管路系统的布置以及水池、水塔(高地水池)的 水位值和变动等边界条件。 下面我们将对水
2、泵在定速运行情况下以及调节运行情况下，工况点的 确定以及影响工况点的诸因素分别进行讨论。 一、管道系统特性曲线 n1、管道水头损失特性曲线 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 失。其值为： n h= hf+hl n hf管道中沿程水头损失之和； n hl管道中局部水头损失之和。 h=SQ h=SQ2 2 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 n2、管道系统特性曲线 Q H需 n 将管道水头损失与水泵静扬程HsT联系考虑，得方 程H需=HST+ h，画出管道系统特性曲线。 管道水头
3、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 二、离心泵装置工况点的确定 n有两种方法：图解法和数解法。 n（一）、图解法：简明、直观，工程中应用广泛。 n解法：a、绘水泵性能曲线QH； n b、绘管道系统特性曲线QH需； n C、两曲线相交点 M 称为水泵装置工况点（工作点） ，此时，M点对应横坐标QA和纵坐标HA分别为水泵装置的出水 量和扬程。 （一）图解法求离心泵装置工况点 n数解法求离心泵装置的工况点（抛物线法） n 水泵性能曲线QH方程和管道系统特性曲线QH需方程联 合求解可求。 n 即 H=f(Q) n H=HST+SQ2 n 一般水泵厂仅提供QH曲线的高效段
4、，设方程为 H =HX -hx= HX- SxQ2 HX水泵Q=0时的虚扬程 n由于QH曲线的高效段已知，可在曲线上设两点（ Q1，H1和Q2，H2 ），求 （二）数解法 n两方程联合求解，得 n （三）离心泵工作点的校核 n 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： n1、流量和扬程是否满足使用要求； n2、水泵是否在高效区工作； n3、水泵不超载或空载； n4、水泵不发生汽蚀。 三、离心泵工况点的调节 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 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 平衡点所代替。 n 这样的情况，在城市供水中，是
5、随时都在发生着的。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， 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QH曲线向流量减小侧移动(向左移动，由B点移至C 点)，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 流量增大侧移动(向右移动)。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 作相应的变动。 水泵的工况点随水位变动 n(一)水泵的工况点调节方法原理：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
6、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 效区运行时，可以改变水泵的性能曲线或管路系统特性 曲线的方法移动工作点，达到符合经济运行的目的，此 法称为水泵的工况点调节。 n（二）水泵的工况点调节方法有： n1、变速调节； n 实现方法：采用可变电动机或可变速传动设备。 n2、变径调节（车削调节）； n3、闸阀调节； n 改变水泵出水闸阀的开启度来进行调节。缺点： 消耗能量大。但方便易行。 水泵的工况点调节 例题 n例 现有14SA-10型离心泵一台，转速n1450rmin ，叶轮直径D466mm，其QH特性曲线如图2-31所示 。试拟合QH特性曲线方程。 n解 由14SA-10
7、型的QH特性曲线上，取包括(Q。，H 。)在内的任意4点，其值如表2-3所示。上表中H值单位为 m，Q值单位为Ls。 型号 已 知 各 点 的 坐 标 值待计算值 HoQoH1Q1H2Q2H3Q3A1A2 14SA-1072070240653406038000168-000017 图2-31 14SA-10型离心泵的特性曲线 n求解过程为：已知的各坐标值代入(2-62b)正则方程， 可得： n288+960A1+317600A2267 n69120+317600A1+108 X 106A261700 n将上式化简后，解得： n A10.168；A2-0.000117 n将结果且A1 、 A2
8、：值代入(2-62a)式，得出该泵的 nQH特性曲线方程为： nH72+0.0168Q-0.00017Q2 n将上式与该水泵装置的管道特性曲线方程HHST+SQ2 联立，即可求得其工况点的(Q，H)值。 讨论P35思考题 n1.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。 n2.在图241所示的水泵装置上，在出水闸阀前后装A、 B两只压力表，在进水口处装上一只真空表C，并均相应 地接上测压管。现问： n (1)闸阀全开时，A、B压力表的读数及A、B两根测压管 的水面高度是否一样? n(2)闸阀逐渐关小时，A、B压力表的读数以及A、B两根 测压管的水面高度有何变化
9、? n(3)在闸阀逐渐关小时，真空表C的读数以及它的比压管内 水面高度如何变化? 图 n3如图242所示，d点为该水泵装置的极限工作点，其相应的效率 为A。当闸阀关小时工作点由A点移至B点，相应的效率为B 。由图 可知B A ，现问： n(1)关小闸阀是否可以提高效率?此现象如何解释? n(2)如何推求关小闸阀后该泵装置的效率变化公式? n4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243(a)及(b)所示。试问： n(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 泵站所需的扬程是否一样?为什么? n(2)如果将图（a）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？ 图 本课教学内容基本要求 n1. 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。 n2.水泵的工况点调节方法：几种 n3.作业 P28 第1题 P35 第2题 例题 n某离心泵装置，其进出水管直径为200mm，管路全长为 280m，局部水头损失为沿程水头损失的25%，该装置的 净扬程为30m，管路糙率为0.013，计算其运行流量为 150m3/h时的水泵扬程。
