水泵与水泵站28-211课件

§2.8离心泵装置调速运行工况2.8.１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。在几何相似的前题下，运动相似就是工况相似。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。

1、比例律应用的图解方法(1)已知水泵转速为nl时的(Q—H)l曲线，但所需的工况点，并不在该特性曲线上，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(Q—H)l曲线，试用比例律翻画转速为n2时的(Q—H)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(Q—H)l线的交点。求n2A1QHQ-HA2(2)在(Q—H)l线上任取a、b、c、d、e、f点；利用比例律求(Q—H)2上的a’、b’、c’、d’、e’、f’……作(Q—H)2曲线。同理可求(Q—N)2曲线。QHQ-HA2abdcefQ-H定速运行与高速运行比较：泵站调速运行的优点表现于(1)省电耗(即N’B2＜NB2)。(2)保持管网等压供水(即HST基本不变)2、比例律应用的数解方法(1)(2)2.8.３相似准数—比转数(ns)１、模型泵：在最高效率下，当有效功率Nu＝735.5W(1HP)，扬程Hm＝1m，流量m3／s。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。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：Q—H曲线就越平坦；Q＝0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。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、产品试制中，一台模型泵的尺寸是实际泵的1/4，并在转速为n=730r/min时进行试验。此时量出模型泵设计工况Qm=11L/s，扬程Hm=0.8m。如果模型泵与实际泵效率相等，求实际泵在n=960r/min时的设计工况流量和扬程。3、仓库中找出一台旧泵，从它的铭牌上看出：Q=32L/s，H=50m，n=2900r/min，N=22.9kW,η=68.5%，如何绘制Q-H，Q-N，Q-Η曲线？ns=？§2.8离心泵装置换轮运行工况2.8.1切削律

注意：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。2.8.2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D’2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。QHQ-H124356Q’-H’Q-NQ’-N’Q-ηQ’-η’0(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1、某循环泵站，夏季为一台12sh-19型水泵，泵叶轮直径D2=290mm，管路中阻力系数S=225s2/m5，静扬程HST=14m。到了冬季，用水量减少，该泵站需减少12%的供水量，为了节电，到冬季拟将另一备用叶轮切削后装上使用。问：该备用泵应切削外径的百分之几？§2.10离心泵并联及串联运行工况水泵并联工作：(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。给排水工程中的泵站一般都采用并联运行2.10.1并联工作的图解法1、同型号的两台(或多台)泵并联后的总和流量，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)1,2HQ-ΣHMQ1+2Q1,2NHN1,2N’SH’Q’(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N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-ΣHMQ1+2Q1,2NHN1,2N’SH’Q’结论：(1)N’＞N1,2，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)Q’＞Q1,2，2Q’＞Q1+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-ΣHMQ1+2Q1,2NHN1,2N’SH’Q’5台同型号水泵并联注意：(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。

3、不同型号的2台水泵在相同水位下的并联工作QΣHH(Q-H)Ⅰ(Q-H)ⅡⅡ’Ⅰ’Q-ΣHABQ-ΣHBCQⅡHⅡQⅠ(Q-H)'Ⅰ+ⅡQ-ΣHBDEⅡ’’Ⅰ’’步骤：(1)绘制两台水泵折引至B点的(Q-H)Ⅱ、(Q-H)Ⅰ曲线(2)绘制两台水泵折引至B点的(Q-H)’Ⅰ＋Ⅱ曲线(3)绘制BD段管道系统特性曲线,求并联工况点E(4)求每台泵的工况点步骤：(1)绘制两台水泵折引至B点的(Q-H)Ⅱ、(Q-H)Ⅰ曲线(2)绘制两台水泵折引至B点的(Q-H)’Ⅰ＋Ⅱ曲线(3)绘制BD段管道系统特性曲线,求并联工况点E(4)求每台泵的工况点QΣHH(Q-H)Ⅰ(Q-H)ⅡⅡ’Ⅰ’Q-ΣHABQ-ΣHBCQⅡHⅡQⅠ(Q-H)'Ⅰ+ⅡQ-ΣHBDEⅡ’’Ⅰ’’并联机组的总轴功率及总效率：QΣHH(Q-H)Ⅰ(Q-H)ⅡⅡ’Ⅰ’Q-ΣHABQ-ΣHBCQⅡHⅡQⅠ(Q-H)'Ⅰ+ⅡQ-ΣHBDEⅡ’’Ⅰ’’

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)。5、一台水泵向两个并联工作的高地水池输水（1）水泵向两个高地水池输水（2）水泵与高水池D并联工作，共同向低水池C输水2.10.2定速运行下并联工作的数解法2.10.3调速运行下并联工作的数解法2.10.4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2.10.5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。§2.11离心泵吸水性能2.11.1吸水管中压力的变化及计算吸水池水面上的压头和泵壳内最低压头之差用来支付：(1)把液体提升Hss高度(2)克服吸水管中水头损失；(3)流速水头(4)产生流速水头差值(5)供应叶片背面足点压力下降值。表示吸水井中能量余裕值;是泵壳进口外部的压力下降值;()反映了泵壳进口内部的压力下降值，此值中是叶轮进口和进口附近叶片背面(背水面)的压头差，通常不小于3m,由水泵的构造和工况而定的。2.11.2气穴和气蚀1、气穴现象：当叶轮进口低压区的压力Pk≤Pva时，水就大量汽化，同时，原先溶解在水里的气体也自动逸出，出现“冷沸”现象，形成的汽泡中充满蒸汽和逸出的气体。汽泡随水流带入叶轮中压力升高的区域时，汽泡突然被四周水压压破，水流因惯性以高速冲向汽泡中心，在汽泡闭合区内产生强烈的局部水锤现象，其瞬间的局部压力，可以达到几十兆帕。此时，可以听到汽泡冲破时炸裂的噪音，这种现象称为气穴现象。2、气蚀(1)气蚀现象：一般气穴区域发生在叶片进口的壁面，金属表面承受着局部水锤作用，经过一段时期后，金属就产生疲劳，金属表面开始呈蜂窝状，随之，应力更加集中，叶片出现裂缝和剥落。在这同时，由于水和蜂窝表面间歇接触之下，蜂窝的侧壁与底之间产生电位差，引起电化腐蚀，使裂缝加宽，最后，几条裂缝互相贯穿，达到完全蚀坏的程度。水泵叶轮进口端产生的这种效应称为“气蚀”。(2)气蚀两个阶段：气蚀第一阶段，表现在水泵外部的是轻微噪音、振动和水泵扬程、功率开始有些下降。气蚀第二阶段，气穴区就会突然扩大，这时，水泵的H、N、η就将到达临界值而急剧下降，最后终于停止出水。(3)气蚀的危害水泵性能恶化甚至停止出水；水泵过流部件发生破坏；产生噪音和振动；(4)气蚀影响对不同类型的水泵不同ns较高ns较低2.11.3水泵最大安装高度

1、水泵最大安装高度2、允许吸上真空高度Hs(1)水泵铭牌或样本中，对于各种水泵都给定了一个允许吸上真空高度Hs，此Hs即为Hv的最大极限值。在实用中，水泵的Hv超过样本规定的Hs值时，就意味着水泵将会遭受气蚀。水泵厂一般在样本中，用Q-Hs曲线来表示该水泵的吸水性能。此曲线是在大气压为l0.33mH20，水温为20℃时，由专门的气蚀试验求得的。它是该水泵吸水性能的一条限度曲线。Hs与当地大气压(Pa)及抽升水的温度(t)有关:当地大气压越低，水泵的Hs值就将越小水温越高，水泵的Hs值也将越小。(2)水泵厂所给定的Hs值修正：H’s——修正后采用的允许吸上真空高度(m)HS——水泵厂给定的允许吸上真空高度(m)ha——安装地点的大气压(即)(mH20)；hav——实际水温下的饱和蒸汽压力(表2—8)。2.11.4气蚀余量(NPSH)对轴流泵、热水锅炉给水泵等，其安装高度通常是负值，叶轮常须安在最低水面下，对于这类泵常采用“气蚀余量”这名称来衡量它们的吸水性能。总气蚀余量。也即水泵进口处单位重量的水，所具有超过汽化压力的余裕能量再加上。其大小通常换算到泵轴的基准面上；ha：吸水井表面的大气压力(mH20)；hva：该水温下的汽化压力(mH20)；Σhs：吸水管道的水头损失之和(m)；Hss：水泵吸水地形高度，即安装高度(m)。2、（NPSH）r和（NPSH）a

(1)必要气蚀余量（NPSH）r

样本中所提供的蚀余量：由Δh和避免气蚀