同型水泵并联

1第十节离心泵并联及串联运行工况要点：同（不同）型号水泵并联运行工况、并联运行时单泵工况2复习1、工况点调节方法优缺点的比较（1）闸阀：简单易行，耗能调节，不经济；（2）变速：在60%的额定转速内降速调节可实现多种转速的调速，且保证泵的高效运行，但需变频器等附加设备（变频），价格高；（3）变径：调节范围有限，切削叶轮需专业技术人员加工,调节时需换轮，不方便。2、上述方法的局限性：改变水泵特性线的方法仅在一定范围内可保泵的高效运行，对流量成倍变化的情况不适用（大中型水厂中，为了适应各种不同时段管网中所需水量变化，常需进行多泵并联调节措施）3一、并联工作1、定义：多台水泵的流量通过联络管汇集，共同向管网或高地水池输水的情况。2、优点：通过不同台数水泵的并联实现分级供水（提高运行调度的灵活性）并联水泵互为备用（提高供水可靠性）3、图解法求工况点（对照单泵运行工况点求解过程进行）泵并联运行特性曲线（横加法——在同一扬程下将各泵流量相加）4二、并联工作点图解方法0H1H''1H'1H水泵并联Q─H曲线Q2Q1Q'1Q3Q'2Q''1Q''2Q'3Q''3QⅠ11'21''2''Ⅱ2'33''Ⅰ+Ⅱ3'思路：同型号水泵可直接横加；不同型号水泵需采用折引法先从泵特性线上扣除并联点前各泵对应支路的水损得到各折引特性线，然后横加求并联特性线；5二、并联工作点图解方法并联管路系统特性线（并联管路阻力特性线——从进水池至出水池任选一条管路，将各段水损相加）a、同型号的水泵并联，各泵进、出水池水位相等b、不同型号水泵，管路不对称布置，进、出水池水位相等，由于各泵已经折引了并联点前的管路损失，并联管路阻力特性线即为并联点后干管的阻力特性线，并联管路特性线为：2iistQSHHOGAOSThhHH22122121)4/(QSSHQSQSHOGAOSTOGAOSTBDSThHH6三、并联工作点求解并联工况点：两条曲线的交点；并联工作单泵工况点：并联工况点（Q，H）等扬程下a、水平线与各泵特性线的交点（），b、若单泵特性线为折引过的，则需将该交点向上作垂直线与原特性线相交得到单泵工况点（）并联机组总轴功率、效率HQi,HQi,71、同型号水泵的并联—横加法直接求交0H0HSTHH'N(Q─N)1,2Q1,2Q1+2N1,2N'Q(Q─H)1,2PqQ'(Q─η)1,212N1'S2'Mη(%)(Q─H)1+2Q─∑hAOG图2─59同型号、同水位、对称分布的两台水泵并联BA2QQ2QOG82、不同型号水泵的并联—折引法的使用ⅡⅡ'∑h0HSTH(Q─N)QⅡQ─∑hBCQⅠⅡ''Q─∑hABQEQⅡ(Q─N)(Q─H)'Ⅱ(Q─H)Ⅱ(Q─H)'ⅠⅠ'Ⅰ'''Ⅰ''Ⅱ(Q─η)Ⅱ'''(Q─η)Ⅰ(Q─H)ⅠⅠEⅠQ─∑hBD图2─61不同型号、相同水位下两台水泵并联ACⅠⅡBHBQDHⅡ9图解法小结：1、并联工况点求解的关键是对并联点的理解，对不同型号管路不对称的泵，将公共段视为管路，非公共段损失并入泵特性曲线（折引成出水口延伸至并联点的当量水泵）2、管路对称与否应从工程角度考虑。103、并联泵运行注意事项：（1）高效区的扬程大致相等，以便并联时各点水泵在高效区运行，且防止制动工况或大泵正转小泵反转情况发生；例如：需要扬程较高时，小泵处于关死状态，甚至倒流，小泵低效大泵不能有效利用。需要扬程较低时，大泵低效运行（大马拉小车）QH113、并联泵运行注意事项：（2）并联工作点应偏向高效区左边；（3）由于单泵运行时流量较之在并联工况运行时大，故应按单泵运行配套电机功率；（4）每台泵出口安装闸阀，联络管上闸阀应考虑检修要求。0H0HSTHH'N(Q─N)1,2Q1,2Q1+2N1,2N'Q(Q─H)1,2PqQ'(Q─η)1,212N1'S2'Mη(%)(Q─H)1+2Q─∑hAOG高效段范围12（5）合理确定并联泵台数（P56举例图2-63）重点：每台泵的工况点，随并联台数的增多向高扬程方向移动，台数过多将使工况点移出高效区；并联运行不等于成倍地增加流量，必须同时考虑管道过水能力0QH1台2台3台4台5台Q1Q2Q3Q4Q5图2─63五台同型号水泵并联12453135、工程实例——意外工况下并联运行特性分析流量不足时启用备用泵特性分析泵的并联运行，极端情况是，并联运行相当于扬程高的泵单独运行，扬程低的泵不能出料，处于关死状态，并引起过热，若该泵无单向阀或单向阀关不严可能会引起泵的反转，造成事故。例如：某装置废热锅炉系统的两台给水泵，一台泵运行中由于轴向力过大，引起平衡盘、口环密封圈磨损，使泵性能下降，流量下降40%，锅炉液位急剧下降，为避免发生干锅事故，紧急启动备用泵，恢复给水正常后，由于原泵出力不够，并联后处于关死状态，很快引起泵过热，造成叶轮磨损、泵轴弯曲事故。应关闭该泵闸阀，改为单泵运行。145、工程实例——意外工况下并联运行特性分析管路不畅或堵塞时启用备用泵的特性分析某装置污水处理系统的两台排污泵，工艺上互为备用。由于装置外排水系统堵塞严重，6t/h降至0.5t/h，启用备用泵并联运行，其中一台泵体过热，介质倒流，改为单泵操作，并对管路紧急疏通，避免事故发生。15并联运行工程实例：课题：同型号水泵并联，一台为调速泵，水位同、管路对称求解：规定定速泵及调速泵的供水量，求调速泵转速一调一定水泵并联工作CAⅠ调∑hⅡ定0HBHⅠDBHⅡQ─hBCQPQⅠQⅡMPNT(Q─H)'Ⅰ,Ⅱ(Q─H)Ⅰ,ⅡQ─hBD相似抛物线HQHJ16解题关键：（1）求并联点工况：P点一定在并联管路特性线上，故将代入方程可求得；（2）求定速泵工况：按等扬程作平行线交折引至并联点B的定速泵特性线于H点，等流量向上交原泵特性线于J（，）；BDsthHHpQpH定Q定Q定Q定H一调一定水泵并联工作CAⅠ调∑hⅡ定0HBHⅠDBHⅡQ─hBCQPQⅠQⅡMPNT(Q─H)'Ⅰ,Ⅱ(Q─H)Ⅰ,ⅡQ─hBD相似抛物线HQHJ17解题关键：（3）求调速泵工况：调速泵流量，据此先求调速泵实际扬程；（4）求调速泵转速：由M（，），利用比例律求得相似抛物线，与定速泵特性线相交得T，由比例律得调速泵转速：习题：1、P11020、21；2、描述上面例题作图过程定调QQQpABphHH调调Q调H2/调调QHk定调调nQQnT一调一定水泵并联工作CAⅠ调∑hⅡ定0HBHⅠDBHⅡQ─hBCQPQⅠQⅡMPNT(Q─H)'Ⅰ,Ⅱ(Q─H)Ⅰ,ⅡQ─hBD相似抛物线HQHJ18第十节离心泵的并串联运行要点：复杂装置求解并联工况点的图解法和数解法19一、一台水泵与两个并联工作的高地水池联合运行（并联工作点图解法）图解解题关键：根据高水池液位与泵折引至并联点B的扬程的大小关系进行，注意扩展泵（当量泵）的内涵（提供能量），并将各支路的损失归入能量特性线：当时，单泵A向两个水池供水，支管路的并联特性线做法参照两泵并联特性线的作法→等需要扬程下流量横加当时，将高水池当作D泵与A泵并联运行（做法同不同型号泵并联工况）当=时，单泵向低水池供水（最简单的一种）DHDHBHBHDHBHDHBH201、一台水泵向两个并联工作的高地水池输水∑hABQ-∑hAB∑h测压管Q-∑hBCQ-∑hBD(Q-∑h)BC+BD212、水泵与高地水池联合向低位水池输水∑hBDQ-∑hAB∑hQ-∑hBC总和(Q-H)'测压管22二、并联工作的数解法图解法特点：直观，但对复杂系统，图形复杂、速度慢、精度差数解法特点：速度快、精度高，但不直观并联泵工作数解并联泵特性方程：并联管路特性方程：同型水泵并联：式中：2SQHHst2)(QnSHHxx2nSSxxxxHH2xxHHSQ23二、并联工作的数解法不同型号水泵并联：式中：注：不同型号泵特性线为折引特性线:2)(QQSHHxx21122221)()(QQQQHHSxxxHH2()xxHHSSQ241、单泵多塔供水系统(注意：水位、静扬程的计算P70图2-58）未知数：Q、H、→共J+2个方程：水泵工况点方程、J条管路水阻方程、A节点流量连续方程→共J+2个要点：根据节点水压尤其是并联点水压建立相邻节点间水压公式并进行节点流量平衡，首先将研究范围缩小至并联点前关键：引入并联点A的水压(A点测压管液位)作为中间变量(1)泵流量：A点：则AH2002QSHHQSHAxx00SSHHHQxAxjQ25(2)J条管路流量：海威公式或水力坡度公式：(3)节点A的连续方程：牛顿迭代法求(P62)54.054.063.2)(278.0jAjjjjHHlDCQ0jQQ0nFAHAnAnAHHH)()1(AnnAHFFH图2－68（a）单泵多塔供水系统HSl1DHHHlQl3D3DQH26单泵多塔供水步骤：（1）设初值（2）计算各项流量和节点A方程，判断结点平衡精度:若满足，则HA、Q、H、Qj为近似解（3）否则，计算△HA，并修正HA，以修正值作为初始值返回第二步计算直至满足精度。习题1：（答案：P69-70例题）根据解题步骤绘制程序框图，并编程上机，得出结果进行以下分析：假设Qj0，说明水塔处于供水状态，反之水泵向水塔供水。expjQQ图2－68（b）计算框图|Q-∑Qj|ζ？计算Q；∑Qj读入：水位、管路参数结束打印结果开始△HAFn/HA值否HA=HA+△HA272、多泵多塔供水系统（自学）（P713.算例：水泵型号同，P71图2－60）注意：单节点、多泵、多塔：与单泵多塔情况类似，但水泵需求出其并联运行特性线，如果管路不对称，必须先折引再并联。283、多泵多塔多节点供水系统（P71图2-60）特点：属于供水系统节点间水力平衡课题关键：将水泵节点视为特殊点与系统节点统一编号（节点水压由水泵相对扬程代入），并参与节点间的水力平衡29未知数：公共节点水压值（I个），水池流量（J个）泵扬程（2个）方程数：公共节点流量平衡方程（I个），管段阻力特性方程（J个），泵扬程特性方程（2个）步骤：（1）管段中阻力特性方程；（2）代入节点流量连续方程（以I个节点水压值为假定初值的水压方程）；（3）用牛顿得代法求水压修正值，并修正公共节点水压；（4）判断精度并作相应处理，以公共节点方程是否趋于零为标准。习题2：供水系统水力平衡计算程序的编制与调试习题3：P832（图解法和数解法解之）iHjQ304、调速运行下并联工作数解（重点自学P69～72）取水泵站调速运行求为满足均匀供水的调速泵转速解（2－127）式求n输出水泵工况及调速泵转速n值迭代计算各水泵实际工况取n＝nminn≥nmin结束是否按（2－124）式求公共节点水压读入原始数据开始图2－72取水泵站调速计算框图31送水泵站调速运行求为满足等压配水目标的调速泵转速n≥nmin否输出水泵工况及管网工况结束管网水力计算取n＝nmin是否Ht＝Hct寻找控制点t按（2-135）式求出调速泵供水量按（2-133）式求出调速泵供水量按（2-132）式求出定速泵供水量按（2-131）式计算水厂出场压力是管网水力计算取调速泵n＝n读入原始数据开始图2－74送水泵站调速计算框图4、调速运行下并联工作数解（重点自学P69～72）32三、并联工作中调速泵台数的选定确定原则：控制调速范围，尽量使每台泵高效运行，权衡调速设备造价和运行费投资与满足供水要求间的关系假设：4台水泵并联或单独运行的定速泵流量为Q1，调速运行流量为Q01、考虑供水要求枚举法：33枚举法一调三定（可调出8种流量）：三调一定：（可调出13种流量）二调二定：（可调出11种流量）1101101101043+32+2+QQQQQQQQQQQ、；，；、；、110101011010011001043+2+2+3+22QQQQQQQQQQQQ