水力计算在供水工作中的应用_secret

水力计算在供水工作中的应用
对于特定的给水泵站和供水系统，经常能利用在线仪表显示水泵机组的各种参数，如压力、水泵工作电流、水位等仪表显示数据来反映水泵的工作状态，以此作为负责系统运行状态的技术人员对水泵机组工作状态的调整及系统运行状态的分析依据，并能使我们通过一定的水力计算确定系统运行状态是否正常，水泵是否在工作点上工作。

根据水泵运行的实际运行状态来评价我们供水系统日常能够遇到的相关问题，并提供相应解决依据。

结合我公司供水系统情况，对以下几个方面应用用途进行探讨：
1.评价水泵实际运行工况点是否在设计工作点上，实际运行效率的情况；
2.校核管道输水能力，是否处于经济流速范围，为以后长远规划提供依据等；
3.突发性系统故障状态分析，故障点的大致区段估算；
下面以我公司厂区水泵房厂区生活给水泵及系统为例就以上问题进行分析说明：我公司厂区水泵房厂区生活给水泵共有两台水泵，承担生产区的日常生活、消防和生产辅助性供水工作，结构形式为分段式多级离心泵，共计两台，工作模式为一开一备，主要参数如下：
①设备型号：DA1----150*6
水泵流量：126-162-180m3/h
扬程：182-164-148m
转数：2950r/min
轴功率：91.2-94.4-94.3KW
电机功率：110 KW
效率：68.6-76.6-76.8%
②给水系统主要参数：
管网形式：网前输水设置高位调节水池，与水泵房水池高程差约为65米；
输水管径：DN150
输水管最长：约1850延长米
一、评价水泵实际运行工况点是否在设计工作点上
列举一个一般工况：某日抄得生产班组日报表情况
水泵出口压力：1.45Mpa
当日工作电流：158A
当日工作电压：400V
当日功率因数：0.92
依据上述生产日报表数据我们先计算水泵的实际流量：
根据电功率计算公式：
P=1.732*UICOS ①式
该工作状态电机的实际输出功率为
Pj=1.732*UICOS =1.732*400*158*0.92= 100.705.KW<110KW，未超出额定负载现在通过水泵的轴功率计算水泵的工作流量：
水泵轴功率查资料1计算公式：
N=KγQH/102η②式
γ-----水的容重（kg/m3）
Q------水泵的流量（m3/s）
H------水泵的总扬程（m）
η------水泵的效率（本例差水泵样本取76.8）
K------动力机的超负荷安全系数(本例取1.08)
我们可以推得水泵的实际工作流量为：
设定电机输出有效轴功全部传给泵轴，即Pj=Nj= 100.705KW，忽略泵吸水管阻力损失，认为压力读数约等于水泵的实际工作总扬程，选定水泵样本性能曲线最高效率点η推定工作点流量。

Q=102Nη/KγH=102* 100.705*0.768/1.08*1000*145=0.05m3/s=180m3/h 通过计算，该泵的实际运行工况基本处于水泵样本性能曲线推荐的流量范围内，实际运行工况符合设计要求。

二、管道的输水能力校核
通过对工作流量的校核计算，我们可以利用水利计算公式评价管道的输水能力及流速范围是否符合国家推荐的经济流速范围。

依据公式Q=πD2V/4得到
Vj=4Q/πD2 ③式
Vj=4*0.05/3.14*0.152 =2.83m/s
查资料2管道直径D=100∽350mm时，经济流速Ve取0.5∽1.1 m/s；Vj远大于Ve，说明该管道输水能力不符合经济流速范围，应考虑远期进行加大增容。

三、突发性系统故障状态分析，推断故障点的大致区段
应用水利计算我们还可以推断事故运行状态，为排除故障点提供依据。

水泵工作扬程与管道阻力关系计算查资料1可知：
Hp=H0+KAQ2L ④式
Hp-------水泵工作总扬程
H0--------高位水池与水泵房水池地形标高差
ε------管网沿程、局部水头阻力组合系数，取1.1
A-------管网沿程损失比阻（A=0.001736/D5.3，本例A=40.39）
Q-------管网输送流量
L-------管道总延长长度
假定某日，管道在L1段发生泄露，引起泵房压力表指示下降为Hp，同时水泵工作电流上升至I1。

为便于计算，忽略假定条件同上，我们可以大致推断出L1的位置。

这里L1为故障段漏水点距水泵房的管段距离，Q1为故障段漏水点泄漏量；L2为故障段漏水点距高位水池的管段距离，Q2泄漏后进入高位水池的剩余水量，于是，推理过程如下：
通过①式、②式计算出事故状态下水泵的工作流量Qp
Qp=102Nη/KγH p ⑤式
则，事故状态下管段的水利关系式为：
Hp=H0+εAQ12L1+εAQ22 L2 ⑥式
由⑥式我们可以解出L1
L1=（Hp- H0）/εA （Q12 —Q22）—Q22 L/ （Q12 —Q22）⑦式
在这里，Qp= Q1+ Q2，L= L1+L2，于是，我们可以推得以下结果：
L1=（Hp- H0）/εA(2 Qp Q1—Qp2)—(Qp-Q1)2L/（2 Qp Q1—Qp2 ）⑧式
泄漏后进入高位水池的剩余水量Q2，我们可以通过高位水池的水位变化，利用秒表间接计算出，这样，利用⑧式我们就可以推算出泄漏点的大体位置及泄漏量Q1，结
果算出来，就可以指导安排维修人员进行巡找泄漏点，缩短查找难度，及时组织修理和故障排除故障。

例如某日输水管段发生异常工况，故障扬程Hp=130m，流量计算得Qp=220 m3/h==0.061 m3/s，进入高位水池的剩余水量间接计算出Q2=160m3/h=0.044 m3/s，则，Q1=0.017m3/s，推算出泄漏点的大体位置L1值，利用⑧式算得：
L2=（130-65）/1.1*40.39*/(0.0172—0.0442)—0.0442*1850/(0.0172—0.0442)= 1286m。