水泵的并联曲线图.docx
《水泵的并联曲线图.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《水泵的并联曲线图.docx(11页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
![水泵的并联曲线图.docx](https://file1.bdocx.com/fileroot1/2023-7/25/5d160ea6-382d-4903-bab9-890a8078887f/5d160ea6-382d-4903-bab9-890a8078887f1.gif)
水泵的并联曲线图
图文分析水泵的并联曲线图
本文前面是简单说明,后面是用公式计算,大部分朋友看前面部分即可,后面公式计算部分在义维科技开发的软件系统中已有此功能.
简单图文分析 泵的运行状态
泵的状态参数
泵的基本参数
泵的状态参数
1. 由流量扬程曲线图看出,两台水泵并联工作时的总流量并不等于单台泵工作时流量的两倍。
管路特性曲线越陡,增加的流量越少。
根据工作中总结:
两台泵并联时流量减少5%—10%,三台泵并联时流量减少20%左右。
2. 水泵并联工作不仅能增加流量,扬程也有少量增加。
3. 一台水泵单独工作时的功率要远远大于并联工作时单台泵的功率,所以选配电动机时应根据一台水泵单独工作时的功率来进行选择。
软件辅助分析
并联特性曲线的绘制(动画)
装置曲线的绘制(动画)
公式计算分析
并联特性曲线的绘制
在绘制水泵并联性能曲线时,先把并联的各台水泵的Q-H曲线绘在同一坐标图上,然后把对应于同一H值的各个流量加起来。
如图1所示,吧I号泵Q-H曲线上的1、1′、2″各点的流量相加,则得到I、II号水泵并联后的流量3、3′、3″,然后连接3、3′、3″各点即得水泵并联后的总和(Q-H)12曲线。
这种等扬程下流量叠加的方法,实际上时将管道水头损失视为零的情况下来求并联后的工况点。
因此,同型号的两台(或多台)泵并联后的总和流量将等于某扬程下各台泵流量之和。
事实上,管道水头损失是必须考虑的,所以,寻求并联工况点的图解就没有那样简单。
水泵并联Q-H曲线
同型号、同水位的两台水泵的并联工作
(1)绘制两台水泵并联后的总和(Q-H)12曲线。
由于两台水泵同在一个吸水井中抽水,从吸水口A、B两点至压水管交汇点O的管径相同,长度也相等,故∑hAO=∑hBO,AO与BO管中,通过的流量均为Q/2,由OG管中流进水塔的总流量为两台泵水量之和。
因此,两台泵联合工作的结果,是在同一扬程下流量相叠加。
为了绘制并联后的总和特性曲线,我们可以先不考虑管道水头的损失,在(Q-H)1,2曲线上任取几点,然后,在相同坐标值上把相应的流量加倍,即可得1′,2′,3′,…,m′点,用光滑曲线连接起1′,2′,3′,…,m′点,绘出一条并联后的总和特性曲线(Q-H)12如图2所示。
图中所注下角“1,2”,表示单泵1及单泵2的Q-H曲线。
下角“12”表示两台并联工作的总和Q-H曲线。
上述的这种等扬程下流量叠加的原理称为横加法原理。
所谓总和(Q-H)12曲线的意思,就是把两台参加并联水泵的Q-H曲线,用一条等值水泵的(Q-H)12曲线来表示。
此等值水泵的流量,必须具有各台水泵在同扬程时流量的总和。
同型号、同水位、对称布置的两台水泵并联
(2)绘制管道系统特性曲线,求出并联工况点。
由前述知,为了由吸水井输入水塔,管道中每单位重量的水应具有的能量为:
式中:
SAO及SOG分别为管道AO(或BO)及管道OG的阻力系数。
因为两台泵是同型号,管道中水流是水力对称,故管道中Q1=1/2Q12,代入式(7-1)得
由式(7-2)可绘出AOG(或BOG)管道系统的特性曲线Q-∑hAOG,此曲线与(Q-H)12曲线相交于M点。
M点的横坐标为两台水泵并联工作的总流量Q12,纵坐标等于两台水泵的扬程H0,M点称为并联工况点。
(3)求每台泵的工况点。
通过M点作横轴平行线,交单泵的特性曲线于N点,此N点即为并联工作时各单泵的工况点。
其流量为Q1,2,扬程H1=H2=H0。
自N点引垂线交Q-η曲线于P点,交Q-N曲线于q点分别为并联时各单泵的效率点和轴功率点。
如果将第二台泵停车,只开一台泵时,则图2中的S点可以近似地视作单泵的工况点。
这时的水泵流量为Q′,扬程为H′,轴功率为P′。
由图2可看出,P′>P1,2,即单泵工作时的功率大于并联工作时各单泵的功率。
因此,在选配电动机时,要根据单泵单独工作时的功率来配套。
另外,Q′>Q1,2,2Q′>Q12,这就是说,一台泵单独工作时的流量,大于并联工作时每一台泵的出水量。
也即两台泵并联工作时,其流量不能比单泵工作时成倍增加。
这种现象,在多泵并联时就很明显(当管道系统特性曲线较陡时,就更显突出)。
五台同型号水泵并联
例如,上图为五台同型号水泵并联工作的情况。
由图可知,以一台泵工作时的流量Q1为100,两台泵并联的总流量Q2为190,比单泵工作时增加了90;三台泵并联时的总流量Q3为251,比两台泵时增加了61;四台泵并联的总流量Q4为284,比三台时增加了33;五台泵并联的总流量Q5为300,比四台泵时只增加了16。
由此可见,再增加并联水泵的台数,其效果就不大了。
每台泵的工况点随着并联台数的增多,而向扬程高的一侧移动。
台数过多,就可能使工况点移出高效段的范围。
因此,对旧泵房挖潜、扩建时,就不能简单地理解增加1倍并联水泵的台数,流量就会增加1倍。
必须要同时考虑管道的过水能力,经过并联工况的计算和分析后才能下结论。
没经工况分析,就随便增加水泵的台数是不可靠的(公众号:
泵管家),造成这种错觉的原因,常常是将并联后的工况点,与绘制水泵总和Q-H曲线时所采用的等扬程下流量叠加的概念混为一谈。
关键是忽略了管道系统特性曲线对并联工作的影响。
最后,对于泵站设计开始考虑问题时,就应注意到:
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。
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。
不同型号的两台水泵在相同的水位下并联工作
这种情况不同于上面所述情况的主要原因是:
两台水泵的特性曲线不同,管道中水力不对称。
所以,自吸水管端A和C至汇集点B的水头损失不相等(即∑hAB≠∑hBC)。
两台水泵并联后,每台泵的工况点的扬程也不相等(即H1≠H2)。
因此,欲绘制并联后的总和Q-H曲线,一开始就不能使用等扬程下流量叠加的原理。
现在我们只知道,泵I与泵II之所以能够并联工作在管路汇集点B处,就只可能有一个共同的测压管水头(见下图中HB),则测压管水面与吸水井水面之高度差为
式中:
H1为表示水泵I在相应流量为Q1时的总扬程(m);
SAB为AB管段得阻力系数。
不同型号、相同水位下两台水泵并联
式(7-3)表示水泵I的总扬程H1,扣除了AB管段,在相应流量Q1下的水头损失∑hAB后,就等于汇集点B处得测压管水面与吸水面高差HB,此HB值相当于将水泵折引至B点工作时的扬程,也即扣除了管段AB水头损失的因素,水泵I可视为移到了B点在工作。
同理,
式中:
HII为表示水泵II在相应流量为QII时的总扬程(m);
SBC为BC管段的阻力系数。
式(7-4)中的HB相当于将水泵II折引到B点工作时尚存的扬程。
这样,就可先分别绘出Q-∑hAB和Q-∑hBC曲线,然后,采用上一章中所介绍的折引特性曲线法,在水泵I、II的(Q-H)I和(Q-H)II曲线上相应地扣除水头损失∑hAB和∑hBC的影响,得到如图4中虚线所示的(Q-H)′I折引特性曲线和(Q-H)′II折引特性曲线。
此两条曲线排除了泵I与泵II在扬程上造成差异的那部分因素。
它们表示了将两台水泵都折引到B点工作时的性能。
这样,就可以采用等扬程下流量叠加的原理,绘出总和(Q-H)12折引特性曲线。
此总和(Q-H)12曲线犹如一台等值水泵的性能曲线。
因此,再下一步就要考虑此等值水泵与管段BD联合工作向水塔输水的工况。
先画出管段BD的Q-∑hBD曲线,求得它与总和折引(Q-H)12曲线相交于E点,此时E点的流量QE,即为两台水泵并联工作的总出水量。
通过E点,引水平线与(Q-H)′I及(Q-H)′II曲线相交于I′及II′两点,则QI及QII即为水泵I及水泵II在并联时的单泵流量,QE=QIQII;再由I′、II′两点各引垂线向上,与(Q-P)I及(Q-P)II相交于I″、II″点,此两点的P1及P2就是两台水泵并联工作时,各单泵的功率值,同样,其效率点分别为I′″及II′″点,其值分别为η1及η2并联机组的总轴功率P12及总效率η12分别为:
在我国北方地区,常见以井群采集地下水。
一井一泵,井群以联络管相连以后,以一根或多根干管输送至水厂,再集中消毒后由泵站加压输入管网。
这种情况,从水泵工况来分析,相当于几台水泵在管道布置不对称的情况下并联工作。
与上述例子所差别的,往往只是各井间的吸水动水位的不同。
在进行工况计算时,只需在计算净扬程HST时,以一共同基准面算起,然后作相应的修正即可,其他算法都是相似的。
另外,衡量管道布置的对称与否,应从工程来考虑,一般在管道布置差异较大的情况下才认为是不对称布置。
例如,在两台离干管汇集点距离不一而并联工作等场合下,就应按上述方法进行计算。
同型号的两台水泵一调一定并联工作
如果两台同型并联工作的水泵,其中一台为调速泵(见图5中泵I调),另一台定速泵(见下图中泵II定)。
则在调速运行中可能会遇到两类问题:
其一是调速泵的转速n1与定速泵n2均为已知试求两台并联运行时的工况点。
这类问题如图4所述,比较简单。
调速运行的过程,实际上是调速泵与定速泵的(Q-H)I,II特性曲线由完全并联转化为不完全并联的工程,其工况点的求解可按图4所述求得。
其二是只知道调速后两台泵的总供水量为QP(HP为未知值),试求调速泵的转速n1值(即求解调速值)。
一调一定水泵并联工作
这类问题比较复杂,存在调速泵的工况点值(QI,HI)、定速泵的工况点值(QII,HII)及调速泵的转速n1等五个未知数。
直接求解比较困难,我们仍可采用折引法来求解。
解题步骤:
(1)画出两台同型号水泵的(Q-H)I,II特性曲线,并按
画出Q-∑hBD管道特性曲线,由图5上得出P点。
(2)P点的纵坐标即为装置图上B点的测管水头高度HB值。
(3)按
画出Q-∑hBC曲线,由定速泵的(Q-H)II曲线上扣除Q-∑hBC曲线,得折引(Q-H)′II曲线,它与HB的高度线相交于H点(见图5)。
(4)由H点向上引线得J点,此J点为调速运行时定速泵的工况点(即QII与HII值)。
(5)由QP-QII=QI,调速泵的扬程为
,在图上得M点。
(6)按
求得k值。
画出通过(QI,HI)点的等效率曲线与原定速泵(Q-H)I,II曲线交于T点。
(7)由图上按n1=n2(Q1/Q2)求得调速后的转速n1值。