水泵与水泵站2(2)

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1、第二章 叶片式水泵n2.1 离心泵的工作原理与基本构造n2.2 离心泵的主要零件n2.3 叶片泵的基本性能参数n2.4 离心泵的基本方程式n2.5 离心泵装置的总扬程 n2.6 离心泵的特性曲线n2.7 离心泵装置定速运行工况n2.8 离心泵装置调速运行工况n2.9 离心泵装置换轮运行工况n2.10 离心泵并联及串联运行工况n2.11 离心泵吸水性能n2.12 离心泵机组的使用及维护n2.13 轴流泵及混流泵n2.14 给水排水工程中常用的叶片泵 2.7 离心泵装置定速运行工况n2.7.1工况点水泵瞬时工况点：水泵运行时，某一瞬时的出 水流量、扬程、轴功率、效率及吸上真空高度等 称水泵瞬时工况

2、点。决定离心泵装置工况点的因素（1）水泵本身型号；（2）水泵实际转速；（3）管路系统及边界条件。管路系统的特性曲线0Qn2.7.2管路系统的特性曲线管路总水头损失MK DHSTHSTQQMHQ-HQ-HHn2.7.3图解法求离心泵装置的工况点 （）直接法离心泵装置的工况点HM K1MHSTQQMHQ-HQ-H（）折引法离心泵装置的工况点Q-HM1HMn2.7.4离心泵装置工况点的改变泵的工作点由两条特性曲线所决定，因而改变其中之一或者同时改变即可实现流量的调节。(1)自动调节 (2)人工调节 调节阀门；调节转速； 调节叶轮；水泵的联合运行优点：调节流量，简便易行，可连续变化缺点：关小阀门时增大

3、了流动阻力，额外消耗了部分能 量，经济上不够合理。QAAHQ QBB改变阀门开度B1n2.7.5数解法求离心泵装置的工况点原理：拟合Q-H曲线，与管道系统特性曲线联 立求解工况点。拟合Q-H曲线 (1) H水泵的实际扬程(MPa)； Hx水泵在Q=0时所产生的虚总扬程(MPa)； hx相应于流量为Q时，泵体内的虚水头损失之和。 hx =SxQmMPa Sx泵体内虚阻耗系数; m指数。 (2) 2.8 离心泵装置调速运行工况n2.8.叶轮相似定律几何相似：两个叶轮主要过流部分一切相对应的尺 寸成一定比例，所有的对应角相等。b2、b2m 实际泵与模型泵叶轮的出口宽度； D2、D2m实际泵与模型泵叶

4、轮的外径；比例。运动相似的条件是：两叶轮对应点上水流的 同名速度方向一致，大小互成比例。也即在 相应点上水流的速度三角形相似。n在几何相似的前题下，运动相似就是工况相 似。n叶轮相似定律有三个方面： 1、第一相似定律确定两台在相似工况下运行水泵的 流量之间的关系。2、第二相似定律确定两台在相似工况下运行水泵的 扬程之间的关系。3、第三相似定律确定两台在相似工况下运行水泵的 轴功率之间的关系。n2.8.2相似定律的特例比例律把相似定律应用于以不同转速运行的同一台叶片泵 ，则可得到比例律：n 1、比例律应用的图解方法(1)已知水泵转速为nl时的(QH)l曲线，但所需的工况点 ，并不在该特性曲线上，

5、而在坐标点A2(Q2，H2)处。现 问；如果需要水泵在A2点工作，其转速n2应是多少?(2)已知水泵nl时的(QH)l曲线，试用比例律翻画转速为 n2时的(QH)2 曲线。问题(1)：求“相似工 况抛物线”求A点：相似工况抛物 线与(QH)l线的交 点。 求n2A1QHQ-HA2(2)在(QH)l线上任取a、b、c、d、e、f点； 利用比例律求(QH)2上的a、b、c、d、e、 f作(QH)2曲线。 同理可求(QN)2曲线。QHQ-HA2a bdc efQ-H求(Q)2曲线。 在利用比例律时，认为相似工况下对应点的效率是相等 的，将已知图中a、b、b、d等点的效率点平移即可。定速运行与高速运行

6、比较： 泵站调速运行的优点表现于 (1)省电耗(即NB2NB2)。 (2)保持管网等压供水(即HST基本不变)n2、比例律应用的数解方法 (1)(2)n2.8.相似准数比转数(ns)、模型泵：在最高效率下，当有效功率Nu735.5 W(1HP)，扬程Hm1m，流量 m3s。这时该模型泵的转数，就叫做与它相似的实际泵的比转 数ns 。将模型泵的Hm1m，Qm0.075m3s代入注：(1)Q和H是指水泵最高效率时的流量和扬程，也即 水泵的设计工况点。(2)比转数ns是根据所抽升液体的容重1000kgm3 时得出的。(3)Q和H是指单吸、单级泵的流量和扬程。(4)比转数不是无因次数，它的单位是“rm

7、in”。2、对比转数的讨论(1)比转数(ns) 反映实际水泵的主要性能。当转速n一定时，ns越大，水泵的流量越大，扬程越低 。ns越小，水泵的流量越小，扬程越高。(2)叶片泵叶轮的形状、尺寸、性能和效率都随比转 数而变的。用比转数ns可对叶片泵进行分类。要形成不同比转数ns，在构造上可改变叶轮的外 径(D2)和减小内径(D0)与叶槽宽度(b2)。(3)相对性能曲线ns越小：QH曲线就越平坦；Q0时的N值就越小。因而，比转数低的水泵， 采用闭闸起动时，电动机属于轻载起动，起动电流减小；效率曲线在最高效率点两则下降得也越和缓。n2.8.4调速途径及调速范围 1、调速途径(1)电机转速不变，通过中间

8、偶合器以达到改变转速的目 的。采用液力偶合器对叶片泵机组可进行无级调运，可以 大量节约电能，并可使电动机空载(或轻载)启动 ，热 能损耗多。 (2)电机本身的转速可变。改变电机定子电压调速，改变电机定子极数调速，改 变电机转子电阻调速，串级调速以及变频调速等多种 。2、在确定水泵调速范围时，应注意如下几点： (1)调速水泵安全运行的前提是调速后的转速不能与其临 界转速重合、接近或成倍数。 (2)水泵的调速一般不轻易地调高转速。 (3)合理配置调速泵与定速泵台数的比例。 (4)水泵调速的合理范围应使调速泵与定速泵均能运行于 各自的高效段内。 2.8 离心泵装置换轮运行工况n 2.8.1切削律注意

9、：切削律是建于大量感性试验资料的基础上。如 果叶轮的切削量控制在一定限度内时，则切削前后水 泵相应的效率可视为不变。 此切削限量与水泵的比转数有关。n2.8.2切削律的应用1、切削律应用的两类问题(1)已知叶轮的切削量，求切削前后水泵特性曲线的变化 。(2)已知要水泵在B点工作，流量为QB，扬程为HB，B点位 于该泵的(Q-H)曲线的下方。现使用切削方法，使水泵 的新持性曲线通过B点，要求：切削后的叶轮直径D2 是多少?需要切削百分之几?是否超过切削限量?(1)解决这一类问题的方法归纳为“选点、计算、立 点、连线”四个步骤。QH Q-H1 243 56Q- HQ-N Q-NQ-Q- 0(2)

10、求“切削抛物线”求A点坐标：切削抛物 线与(QH) 线的交 点。 求D2：切削量百分数AQHQ-HB2、应用切削律注意点 (1)切削限量(1)对于不同构造的叶轮切削时，应采取不同的方式。(3)沿叶片弧面在一定的长度内铿掉一层，则可改善叶 轮的工作性能。(4)叶轮切削使水泵的使用范围扩大。水泵的高效率方框图离心泵性能曲线型谱图2.10 离心泵并联及串联运行工况n水泵并联工作： (1) 增加供水量； (2) 通过开停水泵的台数调节泵站的流量和扬程 ，以达到节能和安全供水； (3) 水泵并联扬水提高泵站运行调度的灵活性和 供水的可靠性。n2.10.1 并联工作的图解法1、同型号的两台(或多台)泵并联

11、后的总和流量，将等 于某场程下各台泵流量之和。Q0H2、同型号、同水位的两台水泵的并联工作Q(Q-H)1+2(Q-H)1,2H Q-HMQ1+2Q1,2NHN1,2NS H Q 步骤：(1)绘制两台水泵并联后的总和(Q-H)l+2曲线(2)绘制管道系统特性曲线,求并联工况点M。(3)求每台泵的工况点NQ(Q-H)1+2(Q-H)1,2HQ-HMQ1+2Q1,2NHN1,2NSH Q n结论： (1)NN1,2，因此，在选配电动机时，要根据单条单独 工作的功率来配套。 (2)QQ1,2，2QQ1+2，即两台泵并联工作时，其流量 不能比单泵工作时成倍增加。Q(Q-H)1+2(Q-H)1,2HQ-H

12、MQ1+2Q1,2NHN1,2NSH Q 5台同型号水泵并联n注意：(1)如果所选的水泵是以经常单独运行为主的，那么 ，并联工作时，要考虑到各单泵的流量是会减少的， 扬程是会提高的。(2)如果选泵时是着眼于各泵经常并联运行的，则应 注意到，各泵单独运行时，相应的流量将会增大，轴 功率也会增大。 n3、不同型号的2台水泵在相同水位下的并联工作Q HH(Q-H) (Q-H) Q-HAB Q-HBCQHQ(Q-H)+ Q-HBDE步骤：(1)绘制两台水泵折引至B点的(Q-H)、(Q-H) 曲线(2)绘制两台水泵折引至B点的(Q-H) 曲线(3)绘制BD段管道系统特性曲线,求并联工况点E(4)求每台泵

13、的工况点QHH(Q-H)(Q-H) Q-HABQ-HBCQHQ(Q-H)+ Q-HBDE并联机组的总轴功率及总效率：QHH(Q-H)(Q-H) Q-HABQ-HBCQHQ(Q-H)+ Q-HBDEn 4、如果两台同型号并联工作的水泵，其中一 台为调速泵，另一台是定速泵。在调速运行中可能会遇到两类问题：(1) 调速泵的转速n1与定速泵的转速n2均为已知，试 求二台并联运行时的工况点。其工况点的求解可按不 同型号的2台水泵在相同水位下的并联工作所述求得 。(2)只知道调速后两台泵的总供水量为QP(HP为未知值 )，试求调运泵的转速n1值(即求调速值)。n5、一台水泵向两个并联工作的高地水池输水 （

14、1）水泵向两个高地水池输水n（2）水泵与高水池D并联工作，共同向低水池C输水n2.10.2 定速运行下并联工作的数解法n2.10.3 调速运行下并联工作的数解法n2.10.4 并联工作中调速泵台数的选定调速泵与定速泵配置台数比例的选定，应以充分发 挥每台调速泵在调速运行时仍能在较高效率范围内运 行为原则。例 调速泵(Q-H) 曲线要求：使每单台调速泵的流量由1/2定速泵 流量到满额定速泵供水量之间变化n2.10.5 水泵串联工作各水泵串联工作时， 其总和（Q-H）性能 曲线等于同一流量下 扬程的叠加。注： 多级泵，实质上就是n级水泵的串联运行。随着水泵制 造工艺的提高，目前生产的各种型号水泵的扬程，基 本上已能满足给水徘水工程的要求，所以，一般水厂 中已很少采用串联工作的形式。