(论文)离心泵并联特性试验分析.docx

2010 年 2 月农 机 化 研 究第 2 期离心泵并联特性试验分析 靳光亚a ，姜家宗b ，杨先亮a ，谢英柏a( 华北电力大学 a. 能源与动力工程学院， 河北 保定071003 ; b. 研究生院， 北京102206 )摘 要: 离心泵并联运行是增大管道流量的重要手段 ，广泛应用于日常生 活 中。 为了确定离心泵实际并联运行 的工作特性 ，搭建了一套离心泵并联试验装置 。 在大量试验的基础上 ，详 细分析得到了实际运行性能曲线 ，并 通 过两种节流调节方式进行了水泵并联运行经济性分析 ，旨在为离心泵并联应用提供参考 。关键词: 离心泵; 并联运行; 性能曲线; 经济性分析中图分类号: TH311文献标识码: A文章编号: 1003 188X(2010)02 0203 04等组成2。并联试验系统原理图如图 1 所示，离心泵2060引言在离心泵的实际应用中，单台泵的流量往往达不 到要求，需要离心泵并联运行。水 泵并联运行时，即 使水泵型号相同，也不能认为单台泵性能完全相 同， 实际运行中负荷有改变，且有时非共用管路的阻力损 失不能忽略，这些都会影响其运行特性1。掌握水泵 实际并联运行特性的变化规律，有着十分重要的现实 意义。本文对两台同型号水泵并联运行进行了试验 研究，得到了水泵并联实际运行性能曲线，分析了 两 台泵并联运行时不同负荷下的经济运行方案，旨在为 离心泵的并联应用提供参考。1试验台及试验方法1. 1试验台简介试验台主要由两台离心水泵、水箱、吸水池、连接 管道、手动控制阀、流量计、压力表以及数据采集系统系统额定转速下的基本参数如表 1 所示。1. 电动机 2. 离心泵 3. 出口压力表 4. 手动控制阀 5. 水箱6. 涡轮流量计 7. 离心泵 8. 入口压力表 9. 吸水池 10. 逆止阀 图 1 离心泵并联试验系统Fig. 1 Testing system of centrifugal pumps in parallel表 1 离心泵及电动机基本参数Tab. 1 Basic parameter of centrifugal pump and electric motor流量扬程型号离心泵轴功率转速叶轮直径电动机功率电压电流转速型号/ m3 h 1/ m/ kW/ rmin 1/ mm/ kW/ V/ A/ rmin2030. 82. 62 900162JO232 2D24. 03808. 072 8902BA 61. 2试验方法通过改变手动控制阀开度的方法来调节水泵流 量，可以使水泵运行在不同的工况点采集数据，通 过 计算和绘图得到水泵特性曲 线3。水 泵各基本性能 参数按以下方法测定和计算。流量 qv 、水泵入口压力 p1 、出口压力 p2 和水泵转矩 M 通过变送器以及数据采集卡在电脑上实时显示，并 采集;水泵转速 n 使用手持式转速表测量。水泵压强测点布置如图 2 所示。因为水泵进出口 管内径相等，由伯努利方程推导4可得:p2p16收稿日期: 2009 04 21作者简介: 靳光亚(1983 ) ，男，河北邯郸人，助理工程师，( E mail)jinguangya 163 . com。扬程 H = h0 + h2 h1 + ( g g ) 10式中h1 进口管中心至真空表中心高度( m) ;(1)h2 出口截面至压力表中心高度( m) ;h0 水泵出口截面中心至入口截面中心的高度 差( m) ;测定条件下水的密度( kg / m3 ) ;p2 水泵出口测压点表压( MPa) ;式中M水泵转矩( Nm) ;n水泵转速( r / min) 。效率 = pE Psh联轴器传动机械效率 tm = 98% 。(4)p1 水泵进口测压点表压( MPa) 。在测定条件下，离心式水泵的转速略有变化。为绘制出额定转速下离心式水泵的性能曲线，应将测试 及计算 结 果 按 下 面 的公式换算成额定转速 n0 = 2 900r / min 下的性能参数。n0 qv0 = qv nn0 2H0 = H( n )p= P ( n0 ) 3sh0sh n(5)图 2 压强测点布置Fig. 2 Layout of pressure stationgqVH式中qv ，H，Psh 实际转速为 n 时的性能参数;qv0 ，H0 ，Psh0 额定转速为 n0 时的性能参数。有效功率 Pe =(2)1 0002试验分析轴功率 psh = 2Mn /60(3)2. 1并联运行性能曲线及工况点的确定对两台水泵进行单泵特性试验，绘制两泵的裸泵5性能曲线，即 H1 qv 和 H2 qv ，如图 3 中所示。图 3 离心泵并联试验工况调节示意图Fig. 3 Testing operating mode regulating schematic diagram of centrifugal pumps in parallel进行并联试验，取总流量最大值发生时的工况点为第 1 个测点，此时两台泵的扬程分别为 H01 和 H02 。由式(1) 可得 H01 = 26. 4m，H02 = 27m。v总 3 310 3 m3 / s，由 q= qv+ qv2得，qvc2= 0. 4 10 3 m3 / s。由 H01 和 H02 在图 3 上读出 qv1 = 6. 15 10m / s，根据并联运行的特点可做出 2 # 泵对应的工况点 C2qv2 = 4. 85 10 3 m3/ s，由 qv总 = qv1 + qv2 ，求得最大流量点。由 C1 和 C2 点做横轴的垂线，可分别找出对应 qvmax = 11 10 3 m3/ s。裸泵性能曲线 H1 qv和 H2 qv上的实际工作点 C1图 3 还给出了共用管路特性曲线 HC qv 。曲线方程为2和 C2 。从图 3 中可读出 Hc1 = 17. 6m，Hc2 = 33. 4m。由以上各点参数可求出HC = Hst + q V(6)式中HC 管路所需压头;Hst 压出池和吸水池间的位压头差与静压头 差之和，实测得到 Hst = 1. 725m。Psh1 Psh2gqvC1 HC1C1= 1000gqvC2 HC2C2= 1000= 2. 68kW= 1. 96kW该管路 包 括 1 个 弯 头，1 = 1. 0; 两 个 三 通 2 = 3. 0，3 = 1. 0;两个阀门 4 = 5 = 0. 5;出口局部损失系Psh非 = Psh1 + Psh2 = 4. 64kW2) 调节共用管路出口阀门，此时 H qv 不变，且数 6 = 1;沿程损失系数 = 0. 022;油任和涡轮流量计6H qv 与直线 qv = 8. 25 10 3 m3/ s 的交点 Q 点即为，同理可得7 = 5. 4。管路综合阻力系数为此时的运行工况点。由上面分析步骤n = 1 ( lmi2 +j1 )(7)qvD1 = qvD1 = 5 103 m33 3/ s，HD1 = 29m;i2g i = 1di AIj = 1AjqvD2 = qvD2 = 3. 3 10m / s，HD2 = 29. 5m;2式中，管长 l = 4. 89m，管径 d = 50mm，截面积 A =0. 001 96m2 。代入数据可得 = 193 122s2 / m5 ，由以上 数据可做出并联管路特性曲线 HC qv 。过 qvmax 点做横轴的垂线与 HC qv 线交于 M 点， 该点即为两泵并联后的运行工况点。过 M 点做纵轴Psh总 = Psh1 + Psh2 = 4. 97kW。比较可以看出，在 75% 负荷时，采用非共用管路 调节方式更为经济。2. 2. 250% 负荷时采用上述分析方法并结合曲线图得出，在 50% 负 33的垂线，分 别 与 两 直 线 qv1 = 6. 15 10m/ s，qv2 =荷时，只有一台泵单独工作，已不是并联运行，但通过4. 85 10 3 m3 / s 交于 A ，A ，为两泵考虑管路 损失调节共用管路的阀门达到 50% 负荷时，两台泵仍处于12的工况点。从图 3 上可读出:H1 = H2 = 23. 8m。两台泵的管路损失分别为w10111 vh= H H = k q 22(8)并联状态，此时两泵的实际工况点为图 3 中 E1 和 E2点，具体过程不再赘述。3结论hw2 = H02 H2 = k2 qv2将上述数据代入可求得 k1 = 0. 068 7s/ m5 ，k =1) 用实验的方法获得的并联运行曲线，因分别考20. 136s2 / m5 ，由此可绘出两泵分别考虑管路损失后的 性能曲线 H1 qv 和 H2 qv ;根据 H1 qv 和 H2 qv 可绘出两泵并联运行的性能曲线 H1 qv 和 H2 qv ， 与 Hc qv 交于 M 点。2. 2经济性分析实验采用两种节流调节方式，分别为通过非共用 管路 2#泵出口阀门调节流量和通过两泵共用管路出 口阀门调节流量，以 75% 负荷和 50% 负荷为例，进行 水泵并联运行经济性分析。2. 2. 175% 负荷时虑了各台泵的性能差别及管路损失，所以更能客观地反映水泵并联运行后的实际情况。2) 工况分析表明，在 75% 负荷时，通过非共用管 路出口阀门调节流量更经济;50% 负荷下，单 泵调节 更经济。因此，负荷变化时应通过分析计算采用较为 经济的调节方式。3) 从实验结果来看，并联运行后所能增加的流量 减少，即每台泵输送的流量减少，扬程却要升高一些， 这是由于并联后共用管路流量增大，阻 力 也 相 应 增 大，需要提高扬程来克服阻力损失。 因此，从 并联数qv = 0. 75qvmax = 8. 25 10 3 m3 / s量来看，并联台数过多并不经济。参考文献:1) 调节非共用管路阀门。共用管路性能曲线 HC qv 与 1#泵性能曲线 H1 qv 均不变，过点 qv = 8. 251 安连锁. 泵与风机M. 北京:中国电力出版社，2001.2 全国标准化技术委员会. GB5660 1985，轴向吸入离心C 10 3 m3 / s 做横轴垂线，交 H qv于 P 点，过 P 点做泵底座尺寸和安装尺 寸S .北 京:中国标准出版社，纵轴的垂线，交 H1 qv 于 C1 点;可读出 q = 7. 85 1986.3 全国标准化技术委员会. GB / T3216 2005 回转动力泵 水力性能验收试验 1 级和 2 级S. 北京:中国标准出版 社，2006.4 王松岭. 流体力学M. 北京:中国电力出版社，2007.5 Centrifugal Pump Academy: The risks of parallel operationJ. World Pumps，1997(1) :34 37.6 蔡增基，龙天渝. 流体力学泵与风机(4 版) M. 北京: 中国建筑工业出版社，1999.Experiment Analysis of Centrifugal Pumps in Parallel OperationJin Guangyaa ，Jiang Jiazongb ，Yang Xianlianga ，Xie Yingbaia( North China Electric Power University a. College of Energy and Power Engineering，Baoding 071003 ，China; b. Graduate School，Beijing 102206，China)Abstract: Centrifugal Pumps in parallel operation has been an important means to increase pipe flow and widely used in our daily life. In this paper，a suit of testing equipments was established for confirming the actual performance charac- teristics of centrifugal pumps in parallel operation. On the basis of abundant tests，the actual performance curve was ana- lyzed and gained，and economical analysis of centrifugal pumps in parallel operation was carried out by means of two throttle regulation modes. It can provide reasonable and beneficial reference to operate centrifugal pumps in parallel.Key words: centrifugal pump; parallel operation; performance curve; economical analysis( 上接第 202 页)Abstract ID:1003 188X(2010)02 0199 EASubstation Locating and Sizing for Rural Power SystemBased on GIS and Hybrid Genetic AlgorithmLiu Qinghai1 ，Yang Jianhua1 ，Yang Pu2 ，Yan Jian3( 1. College of Information and Electric Engineering，China Agricultural University，Beijing 100083 ，China; 2. The Department of Rural Electric Power，the Company of Electric Power Supply，Handan，Handan 056000，China; 3. The Department of Product and Technology，the Company of Electric Power Supply，Handan County，Handan 056000，China) Abstract: This paper takes the Geographical Information System as data source and introduces the LA GA Algorithm in- to substation planning for rural power system to study the substation locating and sizing with considering the existing sub- stations. It refines the model and fitness function of algorithm by setting the power supply radius constraint according to load density in the sup