第二章叶片式水泵(二)

定速运行与调速运行比较： 定速运行与调速运行比较： 泵站调速运行的优点表现于 (1)省电耗 (1)省电耗(即N’B2＜NB2)。 省电耗( (2)保持管网等压供水 (2)保持管网等压供水(即HST基本不变) 保持管网等压供水( 基本不变)
2.8.３相似准数—比转数(ns) 相似准数—比转数(n 1.模型泵： 模型泵： 在最高效率下，当有效功率N 735. W(1HP)，扬程H 在最高效率下 ， 当有效功率 Nu ＝ 735.5W(1HP) ， 扬程 Hm＝ 1m ， 流量
2
Q n = Qm nm
n H = H m nm
3
2
η N 5 ( m )m =λ Nm (η m )
n nm
n N = N m nm
3
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， 已知水泵转速为n 时的(Q (Q— 曲线，但所需的工况点， 并不在该特性曲线上，而在坐标点A 并不在该特性曲线上，而在坐标点A2(Q2，H2)处。现问；如 现问； 果需要水泵在A 点工作，其转速n 应是多少? 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 已知水泵n 时的(Q (Q— 曲线，试用比例律翻画转速为n 时的(Q 时的(Q—H)2 曲线。 (Q— 曲线。 问题⑴ 问题⑴： 求调速运行时的n 求调速运行时的n2 我们采用相似工况抛物线法求解。 我们采用相似工况抛物线法求解。 等效率曲线
叶轮的切削量控制在一定限度内时， 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。 应的效率可视为不变。 此切削限量与水泵的比转数有关。 此切削限量与水泵的比转数有关。
3
2.8.2切削律的应用 1.切削律应用的两类问题 ⑴已知叶轮的切削量，求切削前后水泵特性曲线的变化。 已知叶轮的切削量，求切削前后水泵特性曲线的变化。 ⑵ 已知要水泵在 B 点工作 ， 流量为 QB ， 扬程为 HB ， B 点位于 已知要水泵在B 点工作， 流量为Q 扬程为H 该泵的(Q H)曲线的下方 现使用切削方法， 该泵的(Q-H)曲线的下方。现使用切削方法，使水泵的新持性 (Q- 曲线的下方。 曲线通过B 曲线通过 B点 ，要求 ：切削后的叶轮直径D’2 是多少 ?需要切 要求：切削后的叶轮直径D’ 是多少? 削百分之几?是否超过切削限量? 削百分之几?是否超过切削限量?
⑶相对性能曲线 越小： 曲线就越平坦； 时的N值就越小。因而， 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， 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测下降得也越和缓。 动电流减小 ； 效率曲线在最高效率点两测下降得也越和缓 。 反之，当越大， 曲线越陡降Q= 时的N Q=0 反之，当越大，Q-H曲线越陡降Q=0时的N值越大效率曲线高效 点的左右下降越剧烈， 点的左右下降越剧烈 ， 这种类型的水泵最好用于稳定的工况 下工作。 下工作。
C2 u2 nD2 n = = =λ C 2 m u 2 m n m D2 m nm
在几何相似的前题下，运动相似就是工况相似。 在几何相似的前题下，运动相似就是工况相似。 C2 C2m W2m C2rm W2 C2r
U2 U2m 相似工况下两叶轮出口速度三角形
叶轮相似定律有三个方面： 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 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。 量之间的关系。
M
D
需要= 需要=供给
HST
离心泵装置的工况点
QM
Q
⑵折引法
Q-H H HM M1 HST M
Q′ − H ′
Q-Σh
离心泵装置的工况点
QM
Q
2.7.4离心泵装置工况点的改变 泵的工作点由两条特性曲线所决定， 泵的工作点由两条特性曲线所决定 ， 因而改变其中之一 或者同时改变即可实现流量的调节。 或者同时改变即可实现流量的调节。 ⑴自动调节 ⑵人工调节：调节阀门；调节转速；调节叶轮。 人工调节：调节阀门；调节转速；调节叶轮。 闸阀调节
1 ∑ Akl + ∑ ξ Q2 ∑h = 2 2 πD 2g 4 = SQ 2
∑h hA 0
Q−∑h
A
Q QA H
管路水头损失特性曲线 水泵的扬程公式
Q−∑h
A
H = H ST + ∑ h = H ST + SQ 2
需要
2.7.2管路系统的特性曲线 2.7.2管路系统的特性曲线
管路总水头损失 比阻A是单位流量通过单位长度管道所需水头 ∑ h 比阻 h f + ∑ h j = ∑ 是单位流量通过单位长度管道所需水头 水力坡度i是一定流量 是一定流量Q通过单位长度管道所需 水力坡度 是一定流量 通过单位长度管道所需 对于管道系统布置已经确定的管路，其管长l、管径D、 对于管道系统布置已经确定的管路，其管长 、管径 、比 要的作用水头 都相应确定。 阻A、水力坡降 、局部阻力系数 都相应确定。 、水力坡降i、局部阻力系数ξ都相应确定
将模型泵的H 将模型泵的Hm＝1m，Qm＝0.075m3／s代入 1m，
ns =
3.62 n Q H
3 4
⑴Q和H是指最高效率时流量和扬程，也即水泵的设计工况点。 是指最高效率时流量和扬程，也即水泵的设计工况点。 ⑵比转数ns是根据所抽升液体容重γ＝1000kg／m3时得出的。 比转数n 是根据所抽升液体容重γ 1000kg／ 时得出的。 ⑶Q和H是指单吸、单级泵的流量和扬程。 是指单吸、单级泵的流量和扬程。 ⑷比转数不是无因次数，它的单位是“r／min”。 比转数不是无因次数，它的单位是“ min”。
HST 0 QA 管道系统特性曲线 Q
此时H表示流量为 此时 表示流量为QA时将单位质 表示流量为 量的水提升到H 需要的能量 的能量。 量的水提升到 A所需要的能量。
2.7.3图解法求离心泵装置的工况点 2.7.3图解法求离心泵装置的工况点
⑴直接法
H HM
Q-H
K
∆h ΣH K1 Q-ΣH
HST
H
A2
A1 Q-H
H 1 Q1 = =k H 2 Q2
2
H = kQ
2
Q2 n2 = n1 Q1
Q
线上任取a、 、 、 、 、 点 ⑵在(Q—H)l线上任取 、b、c、d、e、f点； 利用比例律求(Q—H)2上的 、b ′、c ′ 、d ′、e ′、f ′…… 上的a′、 、 利用比例律求 、 、 曲线。 作(Q—H)2曲线。 同理可求(Q—N)2曲线。 曲线。 同理可求
2.对比转数的讨论 ⑴比转数(ns) 反映实际水泵的主要性能。 比转数(n 反映实际水泵的主要性能。 当转速n一定时， 越大，水泵的流量越大，扬程越低。 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。 水泵的流量越小，扬程越高。 ⑵ 叶片泵叶轮的形状 、 尺寸 、 性能和效率都随比转数而变的 。 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n 可对叶片泵进行分类。 用比转数ns可对叶片泵进行分类。 要形成不同比转数n 在构造上可改变叶轮的外径(D 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(D 与叶槽宽度(b 内径(D0)与叶槽宽度(b2)。
75 。 N u = 0.075 m 3 / s Qm =
这时该模型泵的转数，就叫做与它相似实际泵的比转数n 这时该模型泵的转数，就叫做与它相似实际泵的比转数ns 。
γ Hm
Q 3 n =λ Qm nm
消去λ可得。 消去λ可得。
1 2 3 4
H 2 n =λ Hm nm
2
Q H ns = n Qm H m
§ 2.8 离心泵装置换轮运行工况
2.8.1切削律 2.8.1切削律
′ Q ′ D2 = Q D2
′ H ′ D2 = H D2
2
′ N ′ D2 = N D2 注意：切削律是建于大量感性试验资料的基础上。 注意：切削律是建于大量感性试验资料的基础上。如果
H C
优点：调节流量 ， 简便易行 ， 优点 ： 调节流量，简便易行， 可连续变化 缺点：关小阀门时增大了流 缺点 ： 动阻力， 动阻力 ， 额外消耗了部分能 量，经济上不够合理。 经济上不够合理。
0
B A
QC
QB
QA离心泵装置调速运行工况
2.8.１叶轮相似定律 几何相似： 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。 定比例，所有的对应角相等。
功率相对性能曲线
图2—4—7效率相对性能曲线 4 7
2.8.4调速途径及调速范围
1.调速途径 ⑴电机转速不变，通过中间偶合器以达到改变转速的目的。 电机转速不变，通过中间偶合器以达到改变转速的目的。 ⑵电机本身的转速可变。 电机本身的转速可变。 2.在确定水泵调速范围时，应注意如下几点： 在确定水泵调速范围时，应注意如下几点： ⑴ 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。 速重合、接近或成倍数。 ⑵水泵的调速一般不轻易地调高转速。 水泵的调速一般不轻易地调高转速。 ⑶合理配置调速泵与定速泵台数的比例。 合理配置调速泵与定速泵台数的比例。 ⑷ 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。 的高效段内。
第二章 叶片式水泵
2.7 离心泵装置定速运行工况 2.8 离心泵装置调速运行工况 2.9 离心泵装置换轮运行工况 2.10 离心泵并联及串联运行工况