离心泵装置调速运行工况

第八节离心泵装置调速运行工况调速运行：指水泵在可调速的电机驱动下运行，通过改变转速来改变水泵装置的工况点。如果说对定速运行工况，考虑的是离心泵在固定的单一转速条件下，如何充分利用其Q-H曲线上的高效工作“段〞，那么，对调速运行工况，将着眼于在城市管网用水量逐时变动的情况下，如何充分利用通过变速而形成的离心泵Q-H曲线的高效工作“区〞。因此，调速运行大大地扩展了离心泵的有效工作范围，是泵站运行中十分合理的调节方式。为了对调速运行工况进行讨论，下面将对离心泵叶轮的相似律、比例律以及其具体应用等问题分述于后。一、叶轮相似定律

由于水泵内部液体流动的复杂性，单凭借理论不能准确地算出叶片泵的性能。根据流体力学中的相似理论，并运用实验模拟的手段，可依水泵叶轮在某一转速下的性能换算出它在其它转速下的性能。水泵叶轮的相似定律是基于几何相似和运动相似的根底上的。但凡两台水泵能满足几何相似和运动相似的条件，称为工况相似水泵。几何相似条件是：两个叶轮主要过流局部一切相对应的尺寸成一定比例，所有的对应角相等。现设有两台几何相似水泵的叶轮，一个为模型水泵的叶轮，其符号以下角标m表示；另一个为实际水泵的叶轮，其符号不带下角标m。〔一〕相似条件

1、几何相似运动相似是在几何相似的前提下的工况相似。即两叶轮相应点上水流的同名速度方向一致，大小成比例。即相应点上水流速度三角形相似。2、运动相似相似速度三角形1、第一相似律(确定两台相似工况运行水泵的流量之间关系)水泵出水量Q=πD2b2ψ2Cm2η容。因此，相似工况下运行两台水泵的流量之间的关系为：〔二〕相似律公式1、第一相似律由水泵的扬程公式2、第二相似律

(确定两台相似工况运行水泵的扬程之间关系)3、第三相似律

(确定两台相似工况运行水泵的轴功率之间关系)水泵的轴功率公式:N=γQH/(1000η)(KW)相似律的简化实用中，如实际水泵与模型水泵的尺寸相差不太大，且工况相似时，可近似地认为三种局部效率都不随尺寸而变，那么相似定律可写为：二、比例律把相似定律应用于以不同转速运行的同一台叶片泵，就可以得到下式：比例律应用上述三个公式表示同一台叶片泵，当转速n变更时，其它性能参数将按上述比例关系而变，上面这三个式子为相似定律的一个特殊形式，称为比例律。对于水泵的使用者而言，比例律是很有用处的。它反映出转速改变时，水泵主要性能变化的规律。在后述的关于离心泵装置的变速调节工况内容就是应用此比例律来换算的。1、比例律应用的图解方法比例律在泵站设计与运行中的应用，最常遇到的情形有二种：(1)水泵转速为n1时的(Q～H)1曲线如下图，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d点工作，其转速n2应是多少?(2)水泵n1时的(Q～H)1曲线，试用比例律翻画转速为n2时的(Q～H)2曲线。比例律应用的图解图求n2相似工况抛物线比例律应用的图解法采用“相似工况抛物线〞方法来求解n2：方法：1、求“相似工况抛物线〞方程：由比例律得H=KQ22、将A2(Q2，H2)代入H=KQ2得K值，作H=KQ2方程曲线，与转速为n1的(Q—H)曲线相交得点A1(Q1,H1)，A1与A2相似。3、由比例律一得：2、翻画转速为n2时的(Q～H)2曲线求出转速n2后，再利用比例律，可翻画出n2时的(Q～H)曲线。由于n1和n2均为值。利用迭代法，在n1的(Q～H)曲线上任意取(Q1,H1)点，利用比例律得出相应的(Q2,H2)点…，重复可得n2曲线的其它点，用光滑曲线连结可得出n2(Q～H)曲线。三、相似准数——比转数〔ns〕目前，叶片泵的叶轮构造和水力性能及尺寸大小是多种多样的，需要一个综合性的指标，即比转数(又叫比速)来对叶片泵进行分类和比较，将同类型的泵组成一个系列，以利于水泵的设计和生产。消去三、相似准数——比转数〔ns〕将模型泵的Hm＝lm，Qm＝0.075m3／s代入可得下式

注意以下几点(1)Q和H是指水泵最高效率时的流量和扬程，也即水泵的设计工况点。(2)比转数n，是根据所抽升液体的容重r＝1000kg／m3时得出的，也即根据抽升20℃左右的清水时得出的。(3)Q和H是指单吸、单级泵的流量和扬程。如果是双吸式水泵，那么公式中的Q值，应该采用水泵设计流量的一半也即采用(Q/2)。假设是多级泵，H应采用每级叶轮的扬程。(4)对于任一台水泵而言，比转数不是无因次数，它的单位是“r／min〞。可是，由于它并不是一个实际的转速，它只是用来比较各种水泵性能的一个共同标准。因此，它本身的单

位含义，无多大用处，一般在书本中均略去不写。比转数讨论(1)当转速n一定时，ns越大，表示这种水泵的流量越大，扬程越低，反之，比转数越小，表示这种泵的流量小，扬程高。(2)叶片泵叶轮的形状、尺寸、性能和效率都随比转数而变的。因此，使用比转数ns公式，可对叶片泵进行分类。比转数分类图例题1、一台SH型水泵流量为45L/S，扬程为78m，额定转速2900r/min，计算其比转速？〔ns=60.5〕2、某水泵流量为360m3/h，扬程为10m，额定转速1450r/min，试判别其水泵的类型？〔ns=297.6〕调速途径及范围实现变速调节的途径一般有两种方式。一种方式是电机转速不变，用中间偶合器〔变速箱〕以到达改变转速的目的。属于这种调速方式的常见有液力偶合器，它是用油作为传递力矩的介质，是属于滑差传动的一种。另一种方式是电机本身的转速可变。属于这种调速方式的有改变电机定子电压调速，改变电机定子极数调速，改变电机转子电阻调速，串级调速以及变频调速等多种。〔变频电机或变频水