《水泵及水泵站》教材总结

《水泵及水泵站》教案

2.10 离心泵并联及串联运行工况

泵站中,在解决水量、水压的供求矛盾时,为了适应各种不同时段管网中所需水量、水压的变化,常常需要设置多台水泵并联工作。水泵并联工作的特点:可以增加水量;可以通过开停水泵的台数来调节泵站的流量和扬程,以达到节能和安全供水的目的;当并联工作的水泵中有一台损坏时,其它的水泵仍可以继续供水。因此,水泵并联输水提高了泵站运行调度的灵活性和供水的可靠性,是泵站中最常见的一种运行方式。 (1)并联工作的图解法

(1.1) 水泵并联性能曲线的绘制

在绘制水泵并联性能曲线时,先把并联的各台水泵的(Q—H)曲线绘制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。这种等扬程下流量叠加的方法,实际上是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么简单。

(1.2) 同型号、同水位的两台水泵的并联工作

同型号、同水位的两台水泵的并联工作的图解法如图16所示:

Σ(η)1、2(()1+2)1、2(N)1、2

图16 同型号、同水位的两台水泵的并联工作图解法 求解步骤如下:

a、 绘制两台水泵并联后的总和(Q-H)1+2曲线。

b、绘制管道系统的特性曲线,H=HST+ΣhAO+ΣhOG= HST+SAOQ12+ SOGQ1+22

求出并联工况点:(Q-H)1+2曲线与Q—ΣhAOG曲线的交点M即为并联水泵的工况点。 c、 求每台泵的工况点:通过M点作横轴的平行线,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Q12,扬程为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,P及q点分别为并联时,各单泵的效率点和轴功率点。 由图16可以看出,N′>N1.2,即单泵工作时的功率大于并联时各单泵的功

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率。另外,Q′>Q1.2, 2Q′>Q1+2,这就是说,一台泵工作单独工作时的流量,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,在多台泵并联时,就很明显。

(1.3) 不同型号的2台水泵在相同水位下的并联工作

不同型号的2台水泵在相同水位下的并联工作的图解法如图17所示:

()ⅠΣ()Ⅰ()1+2((ⅠⅡ)Ⅱ)ⅡⅠⅡⅡⅠΣΣΣ

图17 不同型号、相同水位下两台水泵并联工作图解法

求解步骤如下: a、 应用折引法,将泵Ⅰ和泵Ⅱ的工作点折引到B点。

HB=HⅠ-ΣhAB=HⅠ-ΣSABQⅠ2 HB=HⅡ-ΣhBC=HⅡ-ΣSBCQⅡ2

在水泵Ⅰ和水泵Ⅱ的(Q—H)Ⅰ和(Q—H)Ⅱ曲线上,相应的扣除水头损失

ΣhAB和ΣhBC,得到图中所示的虚线所示的折引特性曲线(Q—H)Ⅰ′和 (Q—H)Ⅱ′,将(Q—H)Ⅰ′和(Q—H)Ⅱ′在等扬程下进行叠加,得到总和折引特性曲线(Q—H)1+2′。

b、画出管段BD的Q—ΣhBD曲线,求得它与总合折引特性曲线(Q—H)1+2′相交于E点,此E点即为两台并联水泵工作的工况点。 c、 过E点作水平线与(Q—H)Ⅰ′和(Q—H)Ⅱ′曲线相交于Ⅰ′和Ⅱ′点,则QⅠ和QⅡ分别为单泵在并联工作时的单独流量。由Ⅰ′和Ⅱ′点向上引垂线,与(Q—H)Ⅰ和(Q—H)Ⅱ曲线相交于Ⅰ和Ⅱ点,此Ⅰ和Ⅱ点是并联工作时,水泵Ⅰ和水泵Ⅱ各自的工况点,其扬程分别为HⅠ和HⅡ。

(1.4)两台同型号并联工作的水泵,其中一台为调速泵Ⅰ调,一台为定速泵

Ⅱ定,已知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。

采用折引法进行求解,如图18所示,求解步骤如下: a、 画出两台同型号水泵的(Q—H)Ⅰ,Ⅱ特性曲线,并按ΣhBD=ΣSBDQ2画出

Q—ΣhBD管道特性曲线,在图中求出P点;

b、P点的纵坐标即为装置图上B点的测压管水头高度HB值;

c、按ΣhBC=ΣSBCQ2画出Q—ΣhBC管道特性曲线,由定速泵的(Q—H)Ⅱ曲线上扣除Q—ΣhBC,得折引(Q—H)Ⅱ′曲线,它与HB高度线相交于H点;

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d、由H点向上引垂线与(Q—H)Ⅰ,Ⅱ特性曲线相交于J点,此J点为调速运行时定速泵的工况点(即QⅡ与HⅡ); e、 调速泵的流量QⅠ=Qp- QⅡ,调速泵的扬程HⅠ=HB+ΣSABQⅠ2,在图中得M点;

2

f、 按HⅠ/ QⅠ=k,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特性曲线相交于T点;

g、由图上按nⅠ=n10(Q1/QT)式求得调速后的转速nⅠ值。

等效率曲线Σ((ⅡⅠ)ⅠⅡ)ⅡⅠ调Ⅱ定ⅠⅡΣΣ

图18 一定一调水泵并联工作图解法

(1.5)一台水泵向两个并联工作的高位水池供水 采用折引法进行求解,如图19所示。

ΣΣ)(())ΣΣΣ

图19 一台水泵向两个并联工作的高位水池供水图解法

求解步骤如下: a、 水泵的扬程为H0,水在B点所具有的比能EB=H0-ΣhAB。作出Q—ΣhAB

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曲线,从水泵(Q—H)Ⅰ,Ⅱ曲线的纵坐标上,减去管道AB内相应流量下的水头损失,得到将水泵折引到B点处的折引(Q—H)′特性曲线。 b、分别画出BC及BD的管道特性曲线Q—ΣhBC及Q—ΣhBD曲线。由于QAB=QBC+QBD,所以,将两条管道系统特性曲线相叠加得(Q—Σh)BC+BD,与水泵在B点的折引特性曲线(Q—H)′相交于M点。此M点的横坐标为通过B点的总流量。 c、 由M点向上引垂线与(Q—H)曲线相交于M′点,则此M′点即为水泵的工况点,其纵坐标为水泵的扬程。

d、由M点向左引水平线与Q—ΣhBC及Q—ΣhBD分别相交于P、K两点,P、点的横坐标即为QBC ,K点的横坐标即为QBD。 (2)定速运行下并联工作的数解法 n台同型号的水泵并联工作时,其总和(Q—H)曲线上各点的流量Q=n Q′,Q′为已知扬程时一台泵的流量。此时,并联工作水泵的总虚扬程(Hx)等于每台水泵的虚扬程(Hx′)。因此,n台同型号的水泵并联工作时,水泵的总扬程 H为: H= Hx-(n Q′)mSx

式中 Sx—并联工作时,水泵的总虚阻耗,其值可由下式求得:

??Ha?Hb Sx??m?m(nQb)?(nQa)式中Ha′Hb′—并联总和(Q—H)曲线高效段上任取的两点扬程;

Qa′Qb′—扬程为Ha′Hb′的情况下,各水泵的流量。 对于两台不同型号水泵进行并联工作时:

Sx?Ha?Hb

??m??m(Qb?Qb)?(Qa?Qa)式中Qa″、Qa″—在扬程为Ha时,第一台与第二台水泵的流量;

Qb″、Qb″—在扬程为Hb时,第一台与第二台水泵的流量。 因此,两台不同型号水泵并联工作时:

Hx=Ha+(Qa′+ Qa″)m.Sx= Hb+(Qb′+ Qb″)m.Sx (3)单泵多塔供水系统数解算例

问题如下: 已知:清水池的水位H0,水泵型号,各水塔的水位标高H1 、H2 、H3 ?HJ,输水干管及各分支管的管长(Lj)、管径(Dj),如图20所示,求:水泵的工况点(Q、H)和各支管中流量(Qj)。

该问题的求解,采用计算机编程,应用Excel结合VBA的宏命令进行求解,具有编程工作量小,运算快捷的优点。

计算步骤如下:

a、 设定节点A的压力Ha,计算干管流量Q Q?b、由海曾—威廉斯公式列出J个方程即:

J J

ΣQJ=Σ0.27853CD2.63L-0.54(Ha-HJ)0.54

1 1

Hx?H0?Ha

Sx?S0 28

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