风机水泵压缩机变频调速节能技术讲座(六)第二讲 水泵的并联运行分析Word

风机水泵压缩机变频调速节能技术讲座（六）/第二讲水泵的并联运行

分析（2）

作者：国家电力公司热工研究院自动化所徐甫荣

2.1 水泵并联运行的一般情况

水泵并联运行的主要目的是增大所输送的流量。但流量增加的幅度大小与管路性能曲线的特性及并联台数有关。图2-4所示为两台及三台性能相同的20sh-13型离心泵并联时，在不同陡度管路性能曲线下流量增加幅度的情况，从图5可见，当管路性能曲线方程为hc=20+10q2时(q的单位为m3/s)，从图中查得：

一台泵单独运行时：q1=730l/s (100%)

两台泵关联运行时：q2=1160l/s (159%)

三台泵并联运行时：q3=1360l/s (186%)

但当管路性能曲线方程为hc=20+100q2时(q的单位为m3/s)，从图2-4可查出：

一台泵单独运行时：q1=450l/s (100%)

二台泵并联运行时：q2=520l/s (116%)

三台泵并联运行时：q3=540l/s (120%)

图2-4 不同陡度管路性能曲线对泵并联效果的影响

比较两组数据可以看出：管路性能曲线越陡，并联的台数越多，流量增加的幅度就越小。因此，并联运行方式适用于管路性能曲线不十分陡的场合，且并联的台数不宜过多。若实际并联管路性能曲线很陡时，则应采取措施，如增大管径、减少局部阻力等，使管路性能曲线变得平坦些，以获得好的并联效果。

一般的供水系统都采用多台泵并联运行的方式，并且采用大小泵搭配使用，目的是为了灵活的根据流量决定开泵的台数，降低供水的能耗。供水高峰时，几台大泵同时运行，以保证供水流量；当供水负荷减小时，采用大小泵搭配使用，合理控制流量，晚上或用水低谷时，开一台小泵维持供水压力。

多台并联运行的水泵，一般采用关死点扬程(或最大扬程)相同，而流量不同的水泵。这些泵并联运行时，每台泵的出口压力即为母管压力，且一定大于每一台泵单泵运时的出口压力(或扬程)：(管道系统不变)

hn=ha2=hb2=hc2……＞ha1、hb1、hc1……

并联运行泵的总出口流量为每台泵出口流量之和，且每台泵的流量一定小于该泵单泵运行时的流量：(管道系统不变)

qn=qa2＋qb2＋qc2……＜qa1＋qb1＋qc1＋……

若并联运行的泵的扬程不同，而且流量也不同时，则在并联运行时扬程低的泵的供水流量会比单泵运行时减小很多。当管网阻力曲线变化时，容易发生不出水和汽蚀现象。母管制运行的水泵群的母管压力可由下式求出：

图2-5 两泵并联及并联性能曲线(h-qv)并

2.2如何作出并联运行水泵的性能曲线(h-qv)或(p-qv)

两台或两台以上风机(水泵)向同一压出管路压送流体的运行方式称为并联运行，如图2-5(a)所示。

水泵并联运行的基本规律是：并联后的总流量应等于并联各泵流量之和；并联后产生的扬程与各泵产生的扬程都相等(母管压力)。因此，水泵并联合成后的性能曲线(h-qv)并或(p-qv)并的作法是：把并联各泵(或风机)的(h-qv)或(p-qv)曲线上同一扬程(或全压)点上流量值相加，以图2-5(a)两台泵并联为例，先把这两台泵的性能曲线(h-qv)i和(h-qv)a以相同的比例尺绘在同一坐标图上，然后把各个同一扬程值的流量分别相加，如图2-5(b)所示，取扬程值为h、h＇、h〃、……，对应于(h-qv)i和(h-qv)a，上分别为1、1＇、1〃

……和2、2′、2″……取qv1+ qv2、qv＇1+ qv＇2、qv〃1+ qv〃2……得3、3′、3″……连接3、3′、3″……各点即得合成后泵并联性能曲线(h-q)并，同法可得风机并联性能曲线。

2.3当并联水泵中的一台进行变速调节时，如何确定并联运行工况点

如图2-6 所示，i、ii两台性能相同的泵并联运行。但泵i与泵ii有一台为变速泵，另一台为定速泵。当变速泵与定速泵以相同的额定转速运行时，i和ii的并联性能曲线(h-q)并为iii，并联运行工况点为m。但当变速泵的转速降低时，并联性能曲线变为如图2-6中的虚线所示，其并联运行工况点也相应地变为m′、m″、……

从图2-6 可以看出，当变速泵的转速降低时，变速泵的流量减小，但定速泵的流量却增大。当变速泵的转速降低到某一转速值时，其输出流量为零，这时并联运行实际上相当于一台定速泵单独运行。若变速泵转速进一步降低，且变速泵出口管路又未设置逆止阀时，就会出现定速泵部分流量向变速泵倒灌，这种现象在实际上是不容许产生的。从图2-6可见，当变速泵的转速由额定转速降低到该泵输出流量为零的转速时，定速泵的流量将由qn增大到qb，而扬程将由hn减小到hb，这可能会导致定速泵产生过载或泵内汽蚀。为防止定速泵的过载和汽蚀，可在定速泵出口管路设置调节阀，必要时控制其流量。

如图2-6所示，当静扬程约为额定扬程的20%左右时，qb约为额定流量的70%，hb约为额定扬程的60%，工频泵超载约20%；此时变频泵的转速约为额定转速的78%(频率为39hz)左右，则其中心调节转速(50%流量)约为额定转速的86%(频率为43hz)，节电率大约为25%左右。

图2-6 两泵并联其中一台转速降低时并联运行工况点的变化

变速泵在b点运行，虽然已经不出水了，但是还要消耗空载功率，很不经济；此时的转速nb只是最低转速，不能在节能计算时作为调节转速使用，而应以不同流量时的转速为依据，或者以中心调节频率(50%流量时的转速)为依据，注意：由于水泵系统静扬程的存在，中心调节频率(转速)不是最低转速与额定转速的平均值，而应取50%流量时的频率(转速)。如图2-7所示，当静扬程约为额定扬程的20%左右时，qb约为额定流量的70%，hb约为额定扬程

的60%，；此时变频泵的最低转速约为额定转速的78%(频率为39hz)左右，而其中心调节转速(50%流量)约为额定转速的86%(频率为43hz)。