泵與泵站第三講

1、第三講 第二章第二章 25 離心泵裝置的總揚(yáng)程離心泵裝置的總揚(yáng)程 26離心泵的特性曲線離心泵的特性曲線 25 離心泵裝置 的總揚(yáng)程 n1、泵“裝置”水泵 配上管路以及一切附 件后的系統(tǒng)稱為“裝 置”，如圖222所示。 n2、離心泵裝置總揚(yáng)程的確 定： 泵前，后的壓力表讀數(shù) 和。 以吸水面00為基準(zhǔn)面。 H=E2-E1 泵揚(yáng)程 進(jìn)口斷面1-1比能 出口斷面2-2比能 da va PPP PPP g VVPP ZZ g V g P Z g VP Z EEH 2 1 2 1 2 212 12 2 11 1 2 22 2 12 2g 222g 設(shè) Pa大氣壓。 Pv11真空表讀數(shù)。 Pd22壓力表讀數(shù)

2、。 g VVPP ZH vd 2g 2 1 2 2 n令：Hd=Pd/g , Hv=Pv/g n實(shí)際工程中 值很小，不計(jì)。 所以，工作揚(yáng)程： H=Hd+Hv ) 1 ( 2 2 1 2 2 Z g VV HHH vd Z g VV 2 2 1 2 2 n揚(yáng)升液位高差及水頭損失和： 列：00至11; 22至33的能量方程： （2 2）公式推導(dǎo)）公式推導(dǎo): : s h g vp z g vp z) 2 ( 2 2 11 1 2 00 0 svss h g v H z H 22 0 2 1 22 2 1 z g v hHH sssv dssdssd hhHHHvHH hHH ST 22 2 2 z

3、g v hHH dsdd 同理：同理： 3、實(shí)際工程中的水泵揚(yáng)程用于兩個(gè)方面： 將水由吸水井提升至水塔。（靜揚(yáng)程HST） 克服管路中阻力的水頭損失。(h) 注：如泵裝置出口是自由出流，應(yīng)加上流速水頭。 n注：本節(jié)中所介紹的求水泵揚(yáng)程公式，對(duì)于注：本節(jié)中所介紹的求水泵揚(yáng)程公式，對(duì)于 其它各種布置形式的水泵裝置也都適用，包其它各種布置形式的水泵裝置也都適用，包 括自灌式。括自灌式。 自灌式水泵的公式推求，請(qǐng)大家自學(xué)。自灌式水泵的公式推求，請(qǐng)大家自學(xué)。 dd HHH hHH ST 例題： n岸邊取水泵房，如圖所示。已知下列 數(shù)據(jù)，求該水泵之揚(yáng)程。 n水泵流量Q=120Ls，吸水管路長(zhǎng)度 l1 = 2

4、0m，壓水管路長(zhǎng)度l2=300m（均 采用鑄管），吸水管徑Ds=350mm， 壓水管徑Dd=300mm。吸水井水面標(biāo) 高為58.00m，泵軸標(biāo)高為60.00m，水 廠混合池水面標(biāo)高為90.00m。 n吸水進(jìn)口采用無(wú)底閥的濾水網(wǎng)，90 彎頭一個(gè)，DN350X300漸縮管一個(gè)。 n 【解】水泵的靜揚(yáng)程：HST=90-58=32m n 吸水管路中沿程損失： h1=il（i可查給 水排水設(shè)計(jì)手冊(cè)),h1 = 0.0065X20=0.13m n DN=350mm時(shí)，管中流速 v1=1.25ms n DN=300mm時(shí)，管中流速v2=1.70ms n 吸水管路中局部損失（h2）： n因此，吸水管中總水頭損

5、失為 壓水管中的總水頭損失: （式中系數(shù)1.1是表示壓水管路中局部損失按管中沿程 損失的10計(jì)。） 因此，水泵揚(yáng)程為： P107,作業(yè)：14題 26離心泵的特性曲線 n1、在離心泵的6個(gè)基本性能參數(shù)中，把轉(zhuǎn)速（n） 選定為常量，將揚(yáng)程（H）、軸功率（N）、效率 （ ）、以及允許吸上真空高度（Hs）等隨流量 （Q）而變化的函數(shù)關(guān)系。 n例如 如把這些關(guān)系式用曲線的方式來表示，就稱這 些曲線為離心泵的特性曲線。 )();( )();( QQH QFNQfH s n2、理論上偏差較大，我們常用性能實(shí)驗(yàn) 來求特性曲線。 一、理論特性曲線的定性分析： 代人，可得： 輪中通過的水量可用下式表示： 代入上式

6、 理論上，揚(yáng)程與流量的關(guān)系為一條直線。 （即理想條件下，） 2 2 2 2 ctg F Q u g u H T T n式中2 、F2均為常數(shù)。當(dāng)水泵轉(zhuǎn)速一定時(shí)，u2 也為常數(shù)。故上式可以寫成： TT BQAH Q QT T泵理論流量泵理論流量(m(m3 3s)s)。也即不考慮泵體內(nèi)容積損失。也即不考慮泵體內(nèi)容積損失 ( (如漏泄量、回流量等如漏泄量、回流量等) )的水泵流量；的水泵流量； F F2 2葉輪的出口面積葉輪的出口面積(m(m2 2) )； C C2r 2r 葉輪出口處水流絕對(duì)速度的徑向分速葉輪出口處水流絕對(duì)速度的徑向分速(m(ms)s)。 q TT BQAH 1 1、 9090 (

7、1)(1)直線直線Q QT T-H-HT T (2)(2)直線直線I I (3)(3)扣除水頭損失扣除水頭損失() () 摩阻、沖擊摩阻、沖擊 (4)(4)扣除容積損失扣除容積損失(Q-H(Q-H線線) ) g u A 2 2 gp u A )1 ( 2 2 對(duì)假定的修正： n1、葉槽中液流為不均勻： 2、離心泵內(nèi)水頭損失可分為兩類： 摩擦損失：h1水泵內(nèi)部的水頭損失的一部分，在 吸水室、葉槽中和壓水室中產(chǎn)生的摩阻損失。其中 包括轉(zhuǎn)彎處的彎道損失和由流速頭轉(zhuǎn)化為壓頭的損 失?？杀硎緸椋?k1比例系數(shù)。 n沖擊損失 h2：水泵在設(shè)計(jì)工況下運(yùn)行時(shí)， 可認(rèn)為基本上沒有沖擊損失。當(dāng)流量不 同于設(shè)計(jì)流量

8、時(shí)，在葉輪的進(jìn)口導(dǎo)水器、 蝸殼壓水室的進(jìn)口等處就會(huì)發(fā)生沖擊現(xiàn) 象。流量與設(shè)計(jì)值相差越遠(yuǎn)，沖擊損失 也越大，其值可用下式表示 式中Q。設(shè)計(jì)流量（m2s）； k2比例系數(shù)。 n4、水泵效率： n水力效率： H考慮水力損失后的揚(yáng)程。 H=HTh1h2 n容積效率： v 水泵工作過程中存在著泄漏 和回流問題，也就是說水泵的出水量總要比通 過葉輪的流量小。 q是滲漏量， 它是能量損失的一種，稱為容積損失。滲漏量 值大小與揚(yáng)程H有關(guān)。從曲線II的橫坐標(biāo)值中 減去相應(yīng)H值時(shí)的q值，這樣，就可最后求得 揚(yáng)程隨流量而變化的離心泵Q一H特性曲線。 考慮到損失消耗了一部分功率，其值可用容積 效率v來表示： T v

9、Q Q n機(jī)械效率: m除此以外，軸承內(nèi)的摩擦損失、 填料軸封裝置內(nèi)的摩擦損失以及葉輪蓋板旋轉(zhuǎn) 時(shí)與水的摩擦損失（稱為四盤損失）等，這些 機(jī)械性的摩擦損失同樣消耗了一部分功率，使 水泵的總效率下降。其值可用機(jī)械效率m來度 量： Nh葉輪傳給水的全部功率，稱為水功率 （ Nh=gQTHT）。也即是：泵軸上輸入的功率 只有在克服了機(jī)械摩阻以后，才把剩下的功率 傳給了液體。 n水泵的總效率： = h v m n2、(9090) ) 從上式可看出，水泵的揚(yáng)程將隨流量的增大而增從上式可看出，水泵的揚(yáng)程將隨流量的增大而增 大，并且，它的軸功率也將隨之增大。對(duì)于這樣大，并且，它的軸功率也將隨之增大。對(duì)于這樣

10、 的離心泵，如使用于城市給水管網(wǎng)中，將發(fā)現(xiàn)它的離心泵，如使用于城市給水管網(wǎng)中，將發(fā)現(xiàn)它 對(duì)電動(dòng)機(jī)的工作是不利的。對(duì)電動(dòng)機(jī)的工作是不利的。 TT BQAH n結(jié)論：目前離心泵的葉輪幾乎一律采用后彎式葉片結(jié)論：目前離心泵的葉輪幾乎一律采用后彎式葉片( 2020-30-30左右左右) )。這種形式葉片的特點(diǎn)是隨揚(yáng)程增。這種形式葉片的特點(diǎn)是隨揚(yáng)程增 大，水泵的流量減小，因此，其相應(yīng)的流量大，水泵的流量減小，因此，其相應(yīng)的流量Q Q與軸功率與軸功率 N N關(guān)系曲線關(guān)系曲線(Q-H(Q-H曲線曲線) )，也將是一條比較平緩上升的曲，也將是一條比較平緩上升的曲 線，這對(duì)電動(dòng)機(jī)來講，可以穩(wěn)定在一個(gè)功率變化不大

11、線，這對(duì)電動(dòng)機(jī)來講，可以穩(wěn)定在一個(gè)功率變化不大 的范圍內(nèi)有效地工作。的范圍內(nèi)有效地工作。 二、實(shí)測(cè)特性曲線 n通過離心泵性能試驗(yàn)和汽蝕試驗(yàn)來繪制的。如圖： 圖231。條件：轉(zhuǎn)速（n）一定。 1、 QH曲線： n是一條不規(guī)則的曲線。相應(yīng)于效率最高值的 （Q。，H。）點(diǎn)的各參數(shù)，為水泵銘牌上所 列出的各數(shù)據(jù)（見圖中A點(diǎn)所示）。 n它將是該水泵最經(jīng)濟(jì)工作的一個(gè)工況點(diǎn)。 n高效段：在該點(diǎn)左右的一定范圍內(nèi)（一般不低 于最高效率點(diǎn)的10左右）都是屬于效率較高 的段。在水泵樣本中，用兩條波形線“ ” 標(biāo)出，稱為水泵的高效段。 2、 QN曲線： n在QN曲線上各點(diǎn)的縱坐標(biāo)，表示水泵 在各不同流量Q時(shí)的軸功率值

12、。 上升型(離心泵） 平坦型（混流泵） 下降型（軸流泵） Q N n在選擇與水泵配套的電動(dòng)機(jī)的輸出功率時(shí)，必 須根據(jù)水泵的工況選擇比水泵軸功率稍大的功 率，以免在實(shí)際運(yùn)行中，出現(xiàn)小機(jī)拖大泵而使 電機(jī)過載、甚至燒毀等事故。但亦應(yīng)避免選配 過大功率的電機(jī)，造成機(jī)大泵小使電機(jī)容量不 能得到充分的利用，從而降低了電機(jī)的效率和 功率因數(shù)cos。電動(dòng)機(jī)的配套功率（Np）可按 下式計(jì)算: N kN P n式中: k考慮可能超載的安全系數(shù)， 可參考下表； n ”傳動(dòng)效率。 考慮電動(dòng)機(jī)的功率傳給水泵時(shí)，在傳 動(dòng)過程中 也將損失部分功率。傳動(dòng)方式不同，功率損失值 也不同。采用撓性聯(lián)軸器傳動(dòng)時(shí)：” 95， 采用皮帶

13、傳動(dòng)時(shí)： ” =9095。 n N水泵裝置在運(yùn)行中可能達(dá)到的最大的 軸功率。 3、Q曲線： n由式： N QH 1000 g 高效范圍：在最高效率點(diǎn)兩側(cè)效率下降10%左右 的范圍。 在水泵樣本中，用兩條波形線“ ”標(biāo)出， 稱為水泵的高效段。 4、HsQ曲線： n表示水泵在相應(yīng)流量下工作時(shí)，水泵所 允許的最大限度的吸上真空高度值。 n它并不表示水泵在某（Q、H）點(diǎn)工作時(shí) 的實(shí)際吸水真空值。水泵的實(shí)際吸水真 空值必須小于小于QHs曲線上的相應(yīng)值，否 則，水泵將會(huì)產(chǎn)生氣蝕現(xiàn)象。 n曲線是試驗(yàn)測(cè)出的。 三、實(shí)際應(yīng)用要注意的問題： n1、離心泵的閉閘啟動(dòng)： 水泵正常啟動(dòng)時(shí)，Q=0的情況，相當(dāng)于閘閥全 閉

14、，此時(shí)泵的軸功率僅為設(shè)計(jì)軸功率的30 40左右，而揚(yáng)程值又是最大，完全符合了電 動(dòng)機(jī)輕載啟動(dòng)的要求。因此，在給水排水泵站 中，凡是使用離心泵離心泵的，通常采用“閉閘啟動(dòng)” 的方式。所謂“閉閘啟動(dòng)”就是：水泵啟動(dòng)前， 壓水管上閘閥是全閉的，待電動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)正常后， 壓力表讀數(shù)達(dá)到預(yù)定數(shù)值時(shí)，再逐步打開閘閥， 使水泵作正常運(yùn)行。 n2、由圖231可見，在流量Q=0時(shí)，相 應(yīng)的軸功率N0，而是N=100kw。此功 率主要消耗于水泵的機(jī)械損失上。其結(jié) 果將使泵殼內(nèi)水的溫度上升，泵殼、軸 承會(huì)發(fā)熱，嚴(yán)重時(shí)可能導(dǎo)致泵殼的熱力 變形。因此，在實(shí)際運(yùn)行中，水泵在 Q=0的情況下，只允許作短時(shí)間的運(yùn)行。 n3其他液

15、體的抽升： 水泵樣本中所給出的QN曲線，指的是 水或者是某種特定液體時(shí)的軸功率與流 量之間的關(guān)系，如果，所抽升的液體容 重（）不同時(shí)，則樣本中的QN曲線 就不能適用，此時(shí)，泵的軸功率要按 （24）式進(jìn)行計(jì)算： 1000 gQH N n4、粘稠度大的液體的抽升： 水泵所輸送液體的粘度愈大，泵體內(nèi)部 的能量損失愈大，水泵的揚(yáng)程（H）和流 量（Q）都要減小，效率要下降，而軸功 率卻增大，也即水泵特性曲線將發(fā)生改 變。 n在輸送粘度大的液體（如石油、化工粘 液等）時(shí)，泵的特性曲線要經(jīng)過專門的 換算后才能使用，不能直接套用輸水時(shí) 的特性曲線。 四、小結(jié)： n1、從能量傳遞角度來看，對(duì)于水泵特性 曲線中任意一點(diǎn)A的各項(xiàng)縱坐標(biāo)值，見圖 231所示，可作如下的歸納： n(