论建筑给水系统中水泵并联运行时流量折减

论建筑给水系统中水泵并联运行时流量折减

卢凯

(深圳市同济人建筑设计有限公司,

广东

518057)

摘要：用图解法比较了水泵单台及并联运行时的工况点，分析了水泵并联运行时影响流量的根本因素，求解出流量折减的临界状态，列举了给水系统中常用水泵与管道组合运行时流量折减情况，得出了是否需要引入流量折减系数的一般性结论。

关键词：水泵并联；流量折减；水泵特性曲线；管道系统特性曲线中图分类号：S276

文献标识码：A

文章编号：

0前言

给排水专业设计人员在处理水泵并联运行问题时，一般会有这样的结论：两台同型号的水泵并联运行时，并联出水量不能达到一台泵单独运行时水泵出水量的两倍——这是一个长期已有的观点。但是，各水泵厂家提供的生活变频给水设备机组参数中，机组总流量均取所有主泵流量之和，并未体现出水泵并联时流量折减的因素。在以往的设计中，设计人员一般根据经验引入一流量折减系数，将厂家所提供机组流量乘以该系数同项目计算所需流量作比较，以此作为设备选型的依据。对于此做法是否必要，笔者在此做详细论证。1原有结论的由来

在给排水相关专业书刊中一般都有水泵并联运行的内容。以采用水泵向高位水池供水的情况为例，用图解法求解其工况点。1.1单台水泵运行时工况点的确定

水泵特性曲线(Q-H)可由水泵样本直接查到，形状为一条向下弯曲的抛物线。由《建筑给水排水设计规范》（GB50015-2003，2009版）3.6.10条

85

.187.485.1105Q d C i j

h −−=式中：i ——管道单位长度水头损失（kPa/m）；j d ——管道计算内径（m）；Q ——给水设计流量（m 3/s）

；h C ——海澄—威廉系数。

可得管道系统沿程损失:

f h =iL ＝L Q d C j

h 85

.187.485.1105−−式中：L ——管道AG 长度（m）

将L d C j

h 87

.485.1105−−记为S ，则f h =85.1SQ 局部水头损失相比沿程损失可忽略不计，管道系统特性曲线方程式记为：

85

.1SQ H h H H ST f ST +=+=式中：ST H ——水泵静扬程（m）

其形状为一条向上弯曲的抛物线。

对于单台水泵运行的情况，水泵特性曲线记为(Q-H)1。管道系统特性曲线方程式记为：H=H ST +S AOG Q

1.85

，根据方程式可绘制出管道系统特性曲线Q-H AOG 。曲线(Q-H)1与Q-H AOG 相交于S 点，

即为此时水泵的工况点。此时水泵流量为Q 1，扬程为H 1。如图1。

图1单台水泵运行

1.2同型号、管路布置相同的两台水泵并联运行时工况点的确定

根据水泵特性曲线(Q-H)1，采用等扬程下流量叠加的方法可绘制水泵并联性能曲线(Q-H)1+2。此

时管道系统特性曲线方程式为：

85

.185.1)2(Q S Q

S H H OG AO ST ++=85

.1)28.0(Q S S H OG AO ST ++=实际工程中，管道AO 长度与管道OG 长度相比很小，0.28S AO 与S OG 数值上相比可以忽略不计，此时管道系统特性曲线方程式仍可近似采用H=H ST +S AOG Q

1.85

，管道系统特性曲线亦采用Q-H AOG 。

曲线(Q-H)1+2与Q-H AOG 相交于M 点，M 点记作并联工况点，其横坐标为两台水泵并联运行的总流量为Q 1+2，纵坐标等于两台水泵的扬程为H 1.2。过M 点做横轴平行线与曲线(Q-H)1交于N 点，N 点即为并联工作时单泵的工况点，其流量为Q 1.2,扬程为H 1.2。如图2。

图2同型号、管路对称布置的两台水泵并联运行

由图2可知，Q 1.2＜Q 1，Q 1＜Q 1+2＜2Q 1，即两台水泵并联以后的单泵出水量比单独一台泵工作时的出水量小，并联出水量不能达到一台泵单独运行时水泵出水量的2倍。2水泵并联运行的特殊情况

当两台同型号水泵设置独立的压水管路互不干扰同时运行时，可以认为是一种特殊的并联运行情况，如图3所示（图1、图2、图3中水泵与管道均相同）。

图3同型号、管路独立布置的两台水泵并联运行

显然，此种情况下水泵并联出水量为一台泵单独运行时水泵出水量的2倍，这与之前的结论看似矛盾。这是因为之前的结论有一个必需的前提被忽略了，那就是：管路系统特性曲线不

变。而实际当中，当水泵数量增加，我们会根据各台水泵流量之和重新选择合适的管径，以确保水流流速在经济流速范围之内。在管材确定的情况下，管径直接决定S OG 值。比较图3与图2所示两种情况，水泵并联性能曲线仍为(Q-H)1+2。管道系统特性曲线方程式为:

85

.185.128.02

(Q S H Q

S H H AOG ST AOG ST +=+=对应曲线为Q-H AOG/BOG ，两种情况之下的管道系统特性曲线完全不同。曲线(Q-H)1+2与曲线Q-H AOG/BOG 相交于P 点，P 点即为两台水泵并联运行的工况点，其流量为2Q 1,扬程为H 1。3临界条件分析

图2与图3所示的两种运行情况中，水泵没有区别，区别在于系统压水管路，即管道系统特性曲线。当图3中两条压水管路无限靠近直至汇合成一根管道，同时放大管径保证其管道系统特性曲线方程式为H=H ST +0.28S AOG Q

1.85

，这时便达到了两台同型号水泵并联运行时并联出水

量等于一台泵单独运行时水泵出水量2倍的情况。由上述分析可知，单台水泵运行时，管道系统特性曲线方程式记为H=H ST +S 1Q

1.85

，系统出流量为Q 1；当两台同型号水泵并联运行时，管道系统特性曲线方程式记为H=H ST +S 2Q

1.85

，系统出流量为Q 2。Q 2=2Q 1时需满足条件：S 2/S 1=（1/2）

1.85

=0.28。

当S 2/S 1＞0.28时，Q 2＜2Q 1；当S 2/S 1=0.28时，Q 2=2Q 1；当S 2/S 1＜0.28时，Q 2＞2Q 1。

同理：当三台同型号水泵并联运行时，管道系统特性曲线方程式记为H=H ST +S 3Q

1.85

，系统

出流量为Q 3。Q 3=3Q 1时需满足条件：S 3/S 1=（1/3）

1.85

=0.13。

当S 3/S 1＞0.13时，Q 3＜3Q 1；当S 2/S 1=0.13时，Q 3=3Q 1；当S 2/S 1＜0.13时，Q 3＞3Q 1。

当更多台同型号水泵并联运行时，类似的结论也是成立的。4结论

实际工程中采用变频机组供水时，在顶层要求服务水头确定的情况下，仍可近似为向屋顶水箱供水的情况。虽然已经明确了流量直接叠加的临界条件，但对于不同型号的变频水泵机组，仍不能直观地判断是否需要考虑流量折减，更不能确定折减系数的具体数值，必须针对不同机组具体计算确定。举例如下：

全自动变频供水设备BPS-24-87-21D 所采用主泵为BYL12/12.5×7-50，2台。其性能参数为：Q=12m 3

/h ,H=87.5m,P=7.5kw/台。该主泵单独运行时（流量取12m 3

/h）最合适的管径为DN65（钢塑复合管，d j =0.065），流速1.004m/s；两台水泵并联运行时考虑出水管管径为DN80（钢塑复合管，d j =0.0765）与DN100（钢塑复合管，d j =0.1020）两种情况。

因S＝L d C j

h 87

.485.1105−−DN80与DN65管路对应S 值比值为：S 2/S 1=（0.0765/0.065）

-4.87

=0.45＞0.28，可知两台水