第四章水泵运行工况及工况调节第二讲

第四章水泵运行工况及工况调节内容:水泵装置的总扬程、运行工况及工况调节（调速调节、变径调节、变角调节、闸阀节流调节）、离心泵的并联及串联运行。重点及难点：水泵运行工况及确定、离心泵的并联及串联运行。要求：要求学生熟练掌握运行工况是如何确定的、离心泵并联运行的图解法。掌握装置总扬程、变速运行、变径运行、节流调节。4.1水泵运行工况的确定1、装置需要扬程与管路特性曲线2、水泵运行工况点的确定4.2水泵并联及串联运行工况1、水泵并联运行工况2、水泵串联运行工况4.3水泵工况调节1、变速调节2、变径调节3、变角调节4、节流调节5、调节方法的比较第四章水泵运行工况及工况调节

并联：多台水泵联合运行，通过联络管共同向管网输水。串联：如果第一台水泵的压水管作为第二台水泵的吸入管，水由第一台水泵压入第二台水泵，水以同一流量依次通过各水泵。4.2.1水泵的并联运行

并联运行的优点：

1）可以增加供水量，输水干管中的流量等于各台并联水泵出水量之总和；2）水泵并联运行提高了泵站供水的安全性和运行的经济性，可以通过开停泵的台数来调节泵站的流量和扬程；3）水泵并联输水提高了泵站调度的灵活性和供水的可靠性。

4.2水泵并联及串联运行工况QHOQ1Q2Q3Q1123H1ⅠⅡⅢ水泵并联运行性能曲线的绘制1）把并联的各台水泵的（Q-H）曲线绘制在同一坐标图上。2）不考虑与管路的联接、外部条件（即不考虑管路上的水头损失），把对应于同一H值的各个流量加起来，即采用等扬程下流量叠加的方法（称横加法）。如当水泵的扬程H=H1时，流量：Q3=Q1+Q2。4.2.1水泵并联运行工况

1.同型号、同水位对称布置的两台水泵并联运行。

（1）绘制两台水泵并联后扬程(Q-H)1+2性能曲线4.2.1水泵并联运行工况

一、水泵并联运行,工况点的图解法MQ,E

由于管道对称布置，则

∑hDF=∑hEF，采用横加法原理绘制两台水泵并联工作的总和(Q-H)1+2曲线，如图所示。(2)绘制需能曲线H=HST+SDFQI2+SFGQ=HST+SDF(Q/2)2+SFGQ2=HST+(1/4SDF+SFG)Q2点绘DFG管（或EFG）管道的特性曲线。

（3）求工况点

(Q-H)1+2与H=HsT+(1/4)SDF+SFG)Q2的交点E,即为并联工作的工况点,过E点作Q轴的平行线，与单泵性能曲线的交点于R点，即为并联运行时水泵的工况点。QHPη工况点EQEHE2PqrQEHE/2Pq

并联单泵QRHR=HMPq

ηP独立单泵Qs(近似）Hs(近似）Ps（近似）

ηs(近似）

（4）分析由图可知：1）QE<2Qs2）Pq<Ps

多泵并联运行选泵时，配套电机额定功率应按独立单泵轴功率选取。水泵独立工作时的流量大于并联工作时每一台泵的出水量。

举例：如图所示为五台泵并联工作的情况。HQO管道特性曲线1Q1100Q2190Q4284Q3251Q530023451台2台3台4台5台

注意：在泵站设计中，如果所选水泵是以经常单独运行为主的，并联工作时，要考虑到各单泵的流量会减少的，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，各单泵单独运行时，相应的流量将会增大，轴功率也会增大。

2.同水位管路非对称布置不同型号的两台水泵泵联运行

型号不同，两台水泵的特性曲线也不相同，管路中水流的水力不对称，水头损失不相等。两台水泵并联工作时,每台水泵工况点扬程也不相等。

步骤与方法：

（1）绘制单泵的性能曲线，作出折引泵的性能曲线。等扬程下绘制折引泵并联运行的总和（等值泵的）特性曲线(Q-H)

)′Ⅰ+Ⅱ。

（2）绘制需能Q-∑hFG曲线。

（3）求工况点。(Q-H)′Ⅰ+Ⅱ与Q-∑hFG交点M，即为所求同水位、不同型号的两泵并联工作的工况点。M点的流量即为并联工作的两台水泵的总出水量。I

并联水泵机组的总轴功率P1+2及总效率η1+2分别为：

P1+2=

P1+P2

η1+2=

管道布置是否对称的工程处理：

（1）从工程实际看，只有两泵离汇流点的距离相差较大，而又并联工作时，才作不对称处理。（2）北方井群系统，从水泵工况来说：相当于几台水泵在管道不对称的情况下并联工作，应作不对称处理。一般来说是各井间的吸水动水位不同，可以选取一个共同的基准面，在静扬程计算时，做相应的修正。

3.一台水泵向两个不同高程的水池供水。DEFG

如果在等压点E点装一测压管，根据测压管中水面高度可知系统存在3种供水情况：（1）测压管水面高于F池的水面，水泵向两水池供水；（2）测压管低于F池的水面，而高于G池水面，F池和泵共同向G池供水（3）测压管水面正好与F池水面平齐时，水泵向G池供水（无实际意义）。测压管对于（1）种工况：1)：绘制等值泵特性曲线将（Q-H)曲线与(Q-∑hDE)曲线叠加得等值泵特性曲线(Q-H)′。2)：绘制等值管道系统特性将H=HST1+SEFQ2与H=HST2+SEGQ2用叠加法得等值管道系统特性（Q-∑h)EF+EG。3)：工况点

(Q-H)′与（Q-∑h)EF+EG的交点，M即为系统工况点。水泵工况：Q=QM=QB+QC

H=H‘MF池工况：QF=QC(进水）G池工况：QG=QB(进水）H‘M对于（2）种工况：1）绘制泵与F池并联的等值特性曲线绘制水泵的（Q－H）曲线及管道特性曲线Q－∑hDE，得水泵的等值特性曲线（Q－H)’，绘制F池出流特性曲线H=ZF-SEFQ2（即Q－∑hEF曲线），采用横加法与（Q-H)’曲线进行叠加，得到F池与水泵并联后总的特性曲线（Q－H)’’；2）EG管道系统特性曲线可用H=ZG-SEGQ2计算，即Q－∑hEG3）工况点：M为工况点：水泵工况：Q=Qp,H=H’pF池工况：Q=QkG池工况：Q=Qp+Qk=QM（进水）（Q-H）总MKPP’OQHQpQk∑hDEGF(Q-H)‘Q-HEFQ-HZGZFQ-∑hDE

4.同型号的两泵并联运行，其中一定一调。

（1）已知定速泵转速n2，调速泵转速n1，求两泵并联运行的出水量等参数。（2）已知定速泵转速n2,用户需要的供水量为Qp，求调速泵的转速。

第一个问题较简单，不在详细的求解。下面我们主要介绍第二个问题的求解方法：

步骤和方法如下：

（1）绘制两泵特性曲线：(Q-H)Ⅰ、Ⅱ，并做出等值泵的特性曲线(Q-H)‘Ⅱ。（2）绘制H=HST+SFG∑hFGQ2(曲线记为Q-∑hFG),并由Qp找到并联等值泵工况点P(Qp,Hp)。（3）过p点作Q轴平行线交(Q-H)′Ⅱ于H，过H点作垂线交(Q-H)Ⅰ,Ⅱ于J点,J(QⅡ,HⅡ)即为定速泵工况点。

（4)调速泵工况点：QⅠ=Qp-QⅡ,在Q轴上取：QⅠ与过QⅠ点作垂线与Hp线交于N,调速泵的扬程应为：HI=HN(即Hp)+SDFQ2I=HM

由此得到M点即调速泵工况(QI,HI)已求得。

（5）调速工况相似抛物线H=kQ2，kQ2曲线与(Q-H)I、II曲线交于T，T为M点的工况相似点。

n1=n

2[例]

已知：集水井水面高度H0为0，各水池（塔）水面至集水井水面的几何高度分别为H1,H2…Hj，如图所示。由水泵性能曲线已知水泵虚扬程Hx及虚阻耗Sx。输水干管的摩阻为S0，各分支管的管长L1,L2…Lj，管径D1,D2…Dj，管材已知即常数C。

（1）水泵的工况点（Q，H）；（2）各支管中流量Q1，Q2…QjHAH2H1HjH0S0Q1Q2QjAn台水泵依次连接，第一台泵的压力管作为第二台水泵的吸水管，水由第一台泵压入第二台泵，水以同一流量依次通过各泵，称离心泵的串联运行。

特点：各台水泵通过的流量相等，水流获得的能量为各台水泵的能量之和。如图：

4.2.2水泵的串联运行QOHAQABCⅠⅡQAQAQAHST（Q-H）Ⅰ+Ⅱ（Q-H）Ⅰ（Q-H）Ⅱ（Q-H）管道