第十二章章 泵、风机与管网系统的匹配

运行阶段常用方法（运行阶段与设计阶段）：
（1） 改变管网中的阀门开启度， 则改变管路的阻力特性，方法
简单，但是不经济。
（2）利用水静压力与流体输送起 始端压力变化的调节。 （3）旁通管调节。
第三节 泵、风机的工况调节
风机与水泵进、出口处利用阀门调节不同特点 • 风机出口设置调节阀，经济性及系统稳定性较差 • 风机进口设置调节阀或进口导叶调节风量 ， 较为经济，改变进口压力，使风机性能发生变
泵、风机与管网系统的合理匹配。流量 和压力匹配。
泵、风机与管网系统匹配的工作状态点
2、泵、风机的稳定工作区和非稳定工作区
大多数泵和风机的Q－H曲线是平缓下降的曲线，这种情况 下运行工况是稳定的. 低比转数、具有驼峰形性能曲线的泵或风机 稳定工作区： 在其压头峰值点的右侧区间运行时，设备的工作状态能 自动地与管网的工作状态保持平衡，稳定工作，这一稳定的 区域称为稳定工作区。 非稳定工作区： 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。
本章为重点章节
第十二章 叶片式泵与风机在管路上的工作分析及调节 第一节 管网的特性曲线
一、管网特性曲线：（模仿泵与风机性能曲线的方法） 以横坐标为流量Q，纵坐标为压头的直角坐标系作出流量与压头的关系 曲线图即为管网特性曲线。
H
Hst
o
o
Q
广义管网水利特性曲线(开式系统p1=p2=pa)
泵、风机与管网系统的匹配
化,以适应流量和压力的特定要求。
• 广泛采用的调节方法 • 水泵调节
•思考题：空调新风系统冬季易出什么问题？
第三节 泵、风机的工况调节（泵与风机性能特性曲线调节）
2、 调节泵、风机性能（特性曲线）的调节方法 常用方法： 变速调节、 入口节流调节、风机的前导叶调节、切削 叶轮调节等 （1）变速调节常用方法 2 2 3 Q n H n P n N n ' ' ' ' ' ' ' ' Q n H n P n N n A、改变交流电线路阻抗 B、变频改变电机转数 C、调换皮带轮 D、采用液力联轴器 E、改变电机级数
H
Hst
o
o
Q
广义管网水利特性曲线(开式系统p1=p2=pa)
思考： 1、广义与狭义特性曲线区别（系统上的区别） 2、闭式、开式系统中，当重力作用不能忽略时，闭式管网的特性类型？
二、管网水力特性曲线的主要影响因素
由式： H H st SQ 2 或：P Pst △P =Pst SL2 e
式中：Pst——管路出人口两端的压力差，Pa。当管网处于稳定运行工况时， Pst与流量无关，是一个常数。
定义：反映管网压能与阻力特点的方程,称为管网特性方程。
泵、风机与管网系统的匹配
（2）管网特性曲线（枝状管网的特性曲线）
枝状管网可以简化为一个管路，管网中流体流动所需的能量与 流量之间的关系。将这一关系在以流量为横坐标、压力为纵坐标的 直角坐标图中描绘成曲线，即为管网特性曲线。
2、管网特性曲线分析 （2）管网特性曲线 根据能量方程，流体从管路进口1-1断 面流至出口2-2断面所需的能量Pe可用下式 表示：
水泵
换个角度分析：
V12 p2 V22 z1 H z2 h1 2 2g 2g p1
当两断面的动压差值与其他项相比较小时，则有：
H H st h 2 =H st SQ 2 1
■
■
两台性能相同
第二节 泵、风机的工况调节
一、泵、风机的工况调节目的： 由于用户需要的流量经常变化，而设备运行时的工况点是由 设备性能曲线和管道性能曲线共同决定的，应采用一定的方法进 行工况调节,来满足流量变化的要求. 二、 工况调节原理及具体调节方法： 泵与风机性能调节与管网系统性能调节两种方法 1、调节管网系统性能调节
■ 联合运行曲线绘制方法
■ 两台相同泵或风机的并联 ■ 多台相同泵或风机的并联
抽井水
■ 不同性能的泵或风机的并联
并联特性曲线绘制
两台相同性能
两台
二、管网系统中泵、风机的联合运行
2、 串联工作
■ ■
第一台设备的出口与第二台设备的吸入口连接 特点： ■ 通过各台设备的流量相同，总压头为各台设备压头的总和 两台设备串联工作时，总压头增大，使管路中流体流速提高， 则流量也有一定增加. 适用情况： ■ 高压的设备制造困难且造价高 ■ 在改建或扩建时，管道阻力加大，需要压头提高
P P △P =P SL2 st st 广义特性曲线方程： e H H st h1 2 =H st SQ 2
狭义特性曲线方程： P △P =SL2 e
H h1 2 =SQ 2
H
Hst
o
o
Q
广义管网水利特性曲线(开式系统p1=p2=pa)
泵、风机与管网系统的匹配
（2）管网特性曲线（枝状管网的特性曲线）
S iW l 8 i d i i g 2 d i4 s2 m5
l 8 i d 2 S ia L 而 S ia i 2 4i di
kg m 7
构成S值的参数：
流动处于阻力平方区时：
S = f ( λ, l , d i , Σζ , ρ)
泵、风机与管网系统匹配的工作状态点 4、系统效应对工况点的影响分析 系统效应定义：指泵、风机进出口与管网系统连接 方式对泵、风机的性能产生的影响。 特点：
接入管网系统的风机的风压及流量都不同程度地低于风机 的理论计算值和生产厂给出的风机特性曲线值。 系统效应降低风机的性能，是由风机与管道的连接方式不 同而产生的。
2、管网特性曲线分析 （1）阻力特性
对于枝状管网，按照管段之间的串并联关系，可将管网简化 为一个管路。管网中流体的流动阻力与流量之间的关系可用下式 表示，即： Δ P=SL2
式中：S是管网的总阻抗，与管网几何尺寸、摩擦阻力系数、 局部阻力系数、流体密度有关。当这些网系统的匹配
思考题：1、当管网已安装完毕，流体密度为常数，流动处于阻力平 方区此时S的变化与那些因素有关。 2、毕业设计中如何调节阻力平衡的问题（一个简单问题）。
第一节 管网特性曲线
三、管网系统对泵、风机运行曲线的影响 泵、风机工作点不仅取决于泵、风机本身，也与管网的连 接和特性有关。 系统效应（对风机影响较大）： 泵、风机的性能曲线，是标准实验状态下。 进口与入口的连接方式不同，流向和速度分布与标准实验不同 内部能量损失发生变化，泵、风机的性能下降。
泵与风机
第十二章 叶片式泵与风机在管路上的工作分析及调节 (泵、风机与管网系统的匹配) 中原工学院 能环学院 建环教研室
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第十二章 叶片式泵与风机在管路上的工作分析及调节 第一节 管网（管路）的特性曲线 第二节 泵与风机在管网系统中的工作状态点（工况点） 第三节 泵与风机工况点的调节 第四节 泵与风机的选择
思考：对于风机和水泵进出口处利用阀门调节流量时，调节阀门 位置有区别吗？
1982年提出系统效应的问题。
三、 管网系统对泵、风机运行曲线的影响 （1)泵、风机的入口系统效应 入口的连接方式不同于标准实验状态时，进入机内的流体 流向和速度分布与标准实验则有很大的不同，导致其性能改变。
3d
三、 管网系统对泵、风机运行曲线的影响 （1)泵、风机的入口系统效应
一、泵、风机与管网系统匹配的工作状态点 1、泵或风机的运行工况点
泵或风机运行曲线中的Q－H特性曲线与其接入的管网系统 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。 泵、风机与管网系统的合理匹配，在其特性曲线上稳定工作 的点，称之为工况点。 特点：
泵、风机与管网系统运行的平衡点；
进口导流器
■
进口导流器
■ ■
作用：使气流进入叶轮之前产生预旋 分析： Cu1↑P↓，增加进口的撞击损失；不如变 速调节经济，比阀门调节经济；结构简单， 调节方便、灵活.
切削叶轮调节
■
切削叶轮调节
改变叶轮外径,性能曲线改变,工况点移动,Q、p 改变. ■ 低比转数： Q D H D N D ' b2 b2 D D Q D H N
1、Hst的影响 (1)化工厂利用水静压力高度调节水池补水问题。 (2)锅炉给水系统炉筒压力影响。
二、管网水力特性曲线的主要影响因素
由式： H H st SQ 2 或：P Pst △P =Pst SL2 e
2、阻抗S的影响（S值越大，曲线越陡。由流体力学可知）： 管网是由许多管段、管件（包括三通、弯头、阀门等）及 某些设备组成的。 采用体积流量时管路阻力（液体）： h S Q 2 而 iw iw 采用质量流量时管路阻力（气体）： ΔP =
风机接有吸入管路时， 造成风机吸入口绝对压力降 低，入口流体密度减少，致 使风机的作功能力下降. 密度的改变，Q不变， P和N发生变化
设备的性能曲线将随进 口阻力损失的大小成对 应的变化 在实际中，入口损失很大，可高达45%，注意进入口的合理设计。 泵、风机的进口系统效性能损失值需由实验确定。
三、 管网系统对泵、风机运行曲线的影响 （2)泵、风机的出口系统效应
泵、风机的出口系统效应
泵、风机的出口系统效应
泵、风机的出口系统效应
效应管道长度，自风机出口截面不规则的速 度分布，到管道内气流速度规则分布的截面 之间管段长度 避免能量损失，不在此段安装管件或设备。 即在效应长度内断面的任何改变，均导致风 机性能的降低。
泵、风机的出口系统效应
第二节
泵与风机在管网系统中的工况点
υ ≤ .5 m s 取 2.5d长度 12