泵、风机与管网的配置

通过以上的分析，可以得出有重要工程 意义的结论：
（2）用降低转速来调小流量，节能效果非常 显著；用增加转速来增大流量，能耗增加 剧烈。在理论上可以用增加转数的方法来 提高流量，但是转数增加后，使叶轮圆周 速度增大，因而可能增大振动和噪声，且 可能发生机械强度和电机超载问题，所以 一般不采用增速方法来调节工况。
2
（2）枝状管网的简化 1）管段串联 P 1 2 P 1 P 2 S1 2 S1 S 2
L1 L2
2）管段并联（包括“水力并联”）
两个管路构成的回路（或虚拟回路）中，重力作用 与输入的全压动力均为零，则它们处于 “水力并联” 地 位，其阻力相等。
P 1 P 2
影响管网特性曲线形状的决定因素是阻抗S 。 S值越大，曲线越陡 。
l ( i i 4 Rs 7 s Li kg m 2 2 Ai l ( i 4 Rs -1 s Mi (kg m ) 2 2 Ai i
S=f (l，d，k，ζ，)
6.1.3 管网系统对泵、风机性能的影响
6.1.4 泵、风机在管网系统中的工作状态点
1. 泵、风机在管网系统中的工作状态点的 概念与求取方法
泵、风机运行的Q－H 特性曲线与 接入的管网系统的Q－H 特性曲线，用 相同的比例尺和单位绘制在同一直角坐 标图上，两条曲线的交点，即工作状态 点，或称运行工况点。
2. 泵、风机的稳定工作区和非稳定工作区
驼峰形性能曲线
■
泵、风机的非稳定工作区
■
低比转数、具有驼峰形性能曲线的泵或风机 在压头特性曲线峰值的左侧区域运行 时,泵、风机的工作状态不能稳定,此 区称为非稳定工作区.
■
■
非稳定工作区产生的主要原因
■
泵和风机具有驼峰形的性能曲线
泵、风机的不稳定工况
■
解决的方法
■
应使其工况点保持在Q－H曲线的下降段。
■
采用旁通或放空法
■
增速节流法
■
提高风机的转速并采用进口节流
增速节流法防止喘振
措施改变风机的性能曲线，使工作 点在稳定区
4. 系统效应对工况点的影响


通过选择合理的进出口 连接方式，可以减小或 消除系统效应对泵、风 机的性能产生的影响。 当确实因实际安装位置 限制等原因导致无法避 免系统效应时，应在设 计选用泵（风机）时将 系统效应的影响考虑在 内。
两台相同的泵或风机的并联
多台设备并联运行;不同性能设备并联的工况分析
H
ⅣHLeabharlann HFⅣH C
F
B A
B C Ⅱ Q2
Ⅲ
A
Ⅲ
B C Ⅲ
E Ⅰ Q
H
D Ⅱ
C E Ⅰ +Ⅱ Ⅰ
Q
B
Ⅱ Ⅰ Q1 Q2
Q
Q Q
Q
Q
Q
并联工作：
多台设备并联工作的总流量小于并联前各设 备单独工作的流量之和。 并联台数增多，每并联上一台设备所增加的 流量愈小，效果越差。 管网特性曲线越陡，并联运行流量增加越少。 设备（泵或风机）性能曲线越陡，并联运行 流量增加越多。
3.切削叶轮调节


泵或风机的叶轮经过切削，外径改变，其性能随之改变。 泵或风机的性能曲线改变，则工况点移动，系统的流量和 Ⅴ 压头改变，达到节能的目的。 Ⅳ H 叶轮经过切削后与原来叶轮不符合几何相似条件。 Ⅱ
DC ω2 D2 ω 2' β2 u' u2 2 Q c2 c' 2 B A Ⅰ(D 2 ) Ⅲ(D'2 )
相对压力零线
1 1
0
绝对压力零线
d
6.3.2吸升式水泵的安装高度
1
相对压力零线
1
P 0/r
6.4
泵、风机的选用
常用的泵、风机性能及使用范围；泵、风机的选用原则。
6.1 泵、风机在管网系统中的工作状态点
6.1.1 管网特性曲线 1. 枝状管网的阻力特性 （1）管段的阻力特性
l i vi2 L i l 2 P S L i i i 4R A 4 R 2 2 i s s i i
第六章 泵、风机与管网系统的匹配
主要内容：
6.1 泵、风机在管网系统中的工作状态点
管网特性曲线；对泵、风机性能曲线的影响；泵、风机与管网系统 匹配的工作状态点；管网系统中泵、风机的联合运行。
6.2 6.3
泵、风机的工况调节 泵、风机的安装位置
调节管网系统性能；调节泵、风机性能。
不同结构形式泵、风机的安装高度；泵与管网的连接；风机的进出 口合理布置与连接。
泵、风机的性能曲线：
流量－－压头曲线 流量－－功率曲线 流量－－效率曲线
在标准实验状态下 测试的数据绘制的
泵性能测试：GB3216-82 风机性能测试：GB1236-85
6.1.3 管网系统对泵、风机性能的影响
在实际使用中，由于泵、风机是在特定管网中工 作，其入口、出口与管网的连接状况一般与性能 试验时不一致，将导致泵、风机的性能发生改变 （一般会下降），这称为 “系统效应”。
解：求转速为n‘时的水泵（风机）性能曲线，其与管网特性曲线的交
点即为新的工况点，从而求出新的管网流量。
（3) 已知转速n时水泵的性能曲线，求转速减小为n’时的性能曲线？ 解：在转速n的水泵性能曲线上找若干点。利用相似律，求对应的相 似工况点的性能参数，连接起来可获得新转速下的性能曲线。
6.3 泵与风机的安装位置
L L1 L2
S S
1 2 1
S
1 2 2
2

3）枝状管网，可经过逐次简化为一个管路
V
SⅠ SⅡ SⅢ SM SN
A
1 2
B
3
C
m n Sm M N Sn
S1
A
B
S2
C
S3
（3）枝状管网的阻力特性
P SL
2
S：管网的总阻抗，与管网的几何尺寸、摩擦阻力 系数、局部阻力系数、流体密度有关。
（4）管网特性曲线
2
P2
2
所谓管网特性曲线：管网中流 体流动所需要的能量与流量之 间的关系。
P1
1
Z2
1
Z1
o o
P e (P 2 2 gZ2 ) ( P 1 1 gZ1 ) P P st P P st SL
2
（4）管网特性曲线
（4）管网特性曲线
6.1.2 管网特性曲线的影响因素
Hc HA HB H st
C B A
II
HA HB I
III
0
QB QC QA
Q
0
QB QA
Q
(a)广义特性曲线管网的情况
（b）狭义特性曲线管网的情况
通过以上的分析，可以得出有重要工程意义 的结论： （1）具有狭义管网特性曲线的管网，当其特 性（总阻抗S）不变时，泵或风机在不同转 速运行时的工况点是相似工况点，流量比 值与转速比值成正比，压力比值与转速比 值平方成正比，功率比值与转速比值三次 方成正比。若变转速的同时，S值也发生变 化，则不同转速的工况不是相似工况，上 述关系不成立；对于具有广义特性曲线的 管网，上述关系亦不成立。

6.2 泵、风机的工况调节
6.2.1 调节管网系统特性
1. 液体管网系统特性调节
分析：采用增大 阻抗减小流量的 代价。
2. 气体管网系统特性调节

吸入管阀门调 节，改变了风 机的性能，B点 和B’点比较， 所需功率减小。
6.2.2 调节泵、风机的性能
1.变速调节
在雷诺自模区内，同一泵或风机在不同转数下的 流体流动是相似的；即泵或风机不同转速时的性 能曲线上存在一一对应的相似工况点。在相似工 况点之间，性能参数服从相似律的关系。
（1）入口系统效应
管道长度
R
(a)圆形弯管
(b) 方形弯管
(c) 进口风箱
（1）入口系统效应
（2）出口系统效应
• 效应管段长度：风机出口截面不规则的速度分布 至管道内气流速度规则分布的截 面之间管段长度。
（2）出口系统效应
• 效应管段长度：风机出口截面不规则的速度分布 至管道内气流速度规则分布的截 面之间管段长度。 在效应管道长度范围内断面的任何改变，均导致 风机性能降低。
υ≤ 12.5 m s 取 2.5d长度
（2）出口系统效应
• 效应管段长度：风机出口截面不规则的速度分布 至管道内气流速度规则分布的截 面之间管段长度。 在效应管道长度范围内断面的任何改变，均导致 风机性能降低。
υ≤ 12.5 m s 取 2.5d长度

出口连接弯管
（2）出口系统效应－－出口连接弯管
改变泵或风机转数的方法有：
（1）改变电机转数。常用：变频调节 （2）调换皮带轮。 （3）采用液力联轴器
2.进口导流器调节
导流器的作用是使气流进入叶轮之前产生预旋。当导流器全开时，气流无旋 进入叶轮，此时叶轮进口切向速度vu1＝0，所得风压最大。向旋转方向转动 导流器叶片，气流产生预旋，使切向分速vu1加大，从而风压降低。导流器 叶片转动角度越大，产生预旋越强烈，风压p越低。
D' 2
【 例 6 － 1】 已 知 水 泵 性 能 曲 线 如 下 图 。 管 路 阻 抗 S ＝ 76000mH2O/(m3/s)2 ，静扬程 Hst ＝ 19m ，转速 n ＝ 2900r/min 。试 求： ⑴水泵的流量Q、扬程H、效率η 及轴功率N； ⑵用阀门调节方法使流量减少25％，求此时水泵的流量、扬程、 轴功率和阀门消耗的功率。 ⑶用变速调节方法使流量减少25％，转速应调至多少？