离心水泵的定速运行工况(2.7)

将管道水头损失与水泵静扬程HsT联系考虑，得方
程H需=HST+
Σh，画出管道系统特性曲线。
管道水头损失特性曲线
管道系统特性曲线
二、离心泵装置工况点的确定

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有两种方法：图解法和数解法。 （一）、图解法：简明、直观，工程中应用广泛。 解法：a、绘水泵性能曲线Q～H； b、绘管道系统特性曲线Q～H需； C、两曲线相交点 M 称为水泵装置工况点（工作点）， 此时，M点对应横坐标QA和纵坐标HA分别为水泵装置的出水量 和扬程。



图
本课教学内容基本要求

1. 离心泵装置定速运行工况：管道特性曲线， 图解法求工况点，数解法求工况点公式。 2.水泵的工况点调节方法：几种 3.作业 P28 第1题 P35 第2题
例题

某离心泵装置，其进出水管直径为200mm，管路全长为 280m，局部水头损失为沿程水头损失的25%，该装置的 净扬程为30m，管路糙率为0.013，计算其运行流量为 150m3/h时的水泵扬程。
3．输配水管路系统的布置以及水池、水塔(高地水池)的 水位值和变动等边界条件。
下面我们将对水泵在定速运行情况下以及调节运行情况下，工况点的 确定以及影响工况点的诸因素分别进行讨论。
一、管道系统特性曲线


1、管道水头损失特性曲线
在水力学中，我们已经知道，水流经过管道时，一定存在管道水头损 失。其值为：
（一）图解法求离心泵装置工况点
（二）数解法


数解法求离心泵装置的工况点（抛物线法）
水泵性能曲线Q～H方程和管道系统特性曲线Q～H需方程联 合求解可求。

即
H=f(Q)
H=HST+SQ2
一般水泵厂仅提供Q～H曲线的高效段，设方程为
H =HX -hx= HX- SxQ2
HX—水泵Q=0时的虚扬程
第七节 离心泵装置定速运行工况
通过对离心泵基本性能曲线分析，可以看出，每一台水泵在一定 的转速下，都有它自己固有的特性曲线，此曲线反映了该水泵本身潜 在的工作能力。这种潜在的工作能力，在现实泵站的运行中，就表现 为瞬时的实际出水量(Q)、扬程(H)、轴功率(N)以及效率(η)值等。我 们把这些值在Q～H曲线、Q—N曲线、以及Q一η曲线上的具体位置，称 为该水泵装置的瞬时工况点，它表示了该水泵在此瞬时的实际工作能 力 。 泵站中决定离心泵装置工况点的因素有3个方面： 1．水泵本身的型号； 2．水泵运行的实际转速；

型号
Ho 72
Qo 0
H1 70
Q1 240
H2 65
Q2 340
14SA--10
图2-31 14SA-10型离心泵的特性曲线
求解过程为：已知的各坐标值代入(2-62b)正则方程， 可得： 288+960A1+317600A2＝267 ｛69120+317600A1+108 X 106A2＝61700
叶轮直径D＝466mm，其Q—H特性曲线如图2-31所示。 试拟合Q—H特性曲线方程。 [解] 由14SA-10型的Q—H特性曲线上，取包括(Q。， H。)在内的任意4点，其值如表2-3所示。上表中H值单位 为m，Q值单位为L／s。
已 知 各 点 的 坐 标 值 待计算值 H3 60 Q3 380 A1 0．0168 A2 -0．00017

由于Q～H曲线的高效段已知，可在曲线上设两点 H1 H 2 （Q1，H1和Q2，H2 ），求 SX
Q 2 Q1
2 2
HX H1 SXQ1
2


两方程联合求解，得
HX SXQ HST SQ
2
2
Q
HX HST SX S
2
H HST SQ
（三）离心泵工作点的校核

水泵的工况点随水位变动
水泵的工况点调节

(一)水泵的工况点调节方法原理：水泵运行工作点， 主要是由水泵的性能曲线和管路系统特性曲线的交点 确定的。因此，当水泵的工作点不符合流量要求时或 不在高效区运行时，可以改变水泵的性能曲线或管路 系统特性曲线的方法移动工作点，达到符合经济运行 的目的，此法称为水泵的工况点调节。
这样的情况，在城市供水中，是随时都在发生着的。例如，有 前置水塔的城市管网中，在晚上，管网中用水量减少，水输入水塔， 水塔的水箱中水位不断升高，对水泵装置而言，静扬程不断增高， 水泵的工况点将沿Q～H曲线向流量减小侧移动(向左移动，由B点移 至C点)，供水量越小。相反地，在白天，城市中用水量增大，管网 内静压下降，水塔出水，水箱中水位下降，水泵装置的工况点就将 自动向流量增大侧移动(向右移动)。因此，泵站在整个工作中，只 要城市管网中用水量是变化的，管网压力就会变化，致使水泵装置 的工况点也作相应的变动。
（二）水泵的工况点调节方法有： 1、变速调节； 实现方法：采用可变电动机或可变速传动设备。 2、变径调节（车削调节）； 3、闸阀调节； 改变水泵出水闸阀的开启度来进行调节。缺点： 消耗能量大。但方便易行。

例题

[例] 现有14SA-10型离心泵一台，转速n＝1450r／min，


将上式化简后，解得： A1＝0.168；A2＝-0.000117 将结果且A1 、 A2 ：值代入(2-62a)式，得出该泵的 Q—H特性曲线方程为： H＝72+0.0168Q-0.00017Q2 将上式与该水泵装置的管道特性曲线方程H＝HST+SQ2 联立，即可求得其工况点的(Q，H)值。
讨论P35思考题





1.试从概念上区分水箱自由出流时，测压管水头线与管道 水头损失特性曲线间的不同。 2.在图2—41所示的水泵装置上，在出水闸阀前后装A、 B两只压力表，在进水口处装上一只真空表C，并均相应 地接上测压管。现问： (1)闸阀全开时，A、B压力表的读数及A、B两根测压管 的水面高度是否一样? (2)闸阀逐渐关小时，A、B压力表的读数以及A、B两根 测压管的水面高度有何变化? (3)在闸阀逐渐关小时，真空表C的读数以及它的比压管内 水面高度如何变化?




离心泵在此工作点工作是否正常，主要从以下几点 进行校核： 1、流量和扬程是否满足使用要求； 2、水泵是否在高效区工作； 3、水泵不超载或空载； 4、水泵不发生汽蚀。
三、离心泵工况点的调节

离心泵装置的工况点，是建立在水泵和管道系统能量供求关系平衡 上的，只要两者之一 的情况发生改变，工况点发生转移。平衡被新 的平衡点所代替。
图


3．如图2—42所示，d点为该水泵装置的极限工作点，其相应的效率 为ηA。当闸阀关小时工作点由A点移至B点，相应的效率为ηB 。由图 可知ηB > ηA ，现问： (1)关小闸阀是否可以提高效率?此现象如何解释? (2)如何推求关小闸阀后该泵装置的效率变化公式? 4．某取水工程进行初步设计时，水泵的压水管路可能有两种走向， 如图2—43(a)及(b)所示。试问： (1)如管道长度、口径、配件等都认为近似相等，则这两种布置，对 泵站所需的扬程是否一样?为什么? (2)如果将图（a）的布置在最高处管道改为明渠流，对水泵工况有何 影响？电耗如何变化？

Σ h= Σ hf+Σ hl
Σ hf—管道中沿程水头损失之和； Σ hl—管道中局部水头损失之和。

hf il 10.29n hl v
2
2
d
2
Q S沿Q 5.33
2
l
2
S局Q
2g
Σ h=SQ2
即管道水头损失特性方程
由该曲线绘出曲线为管道水头损失特性曲线


2、管道系统特性曲线 Q～ H需