第3講 離心泵特性曲線

1、第六節(jié)第六節(jié) 離心泵特性曲線離心泵特性曲線揚(yáng)程、功率、效率隨水流量變化規(guī)律曲線表示方法：試驗(yàn)性能曲線、相對(duì)性能曲線、綜合性能曲線（型譜圖）通用性能曲線（軸流泵）、全面性能曲線等汽蝕曲線第六節(jié)第六節(jié) 離心泵特性曲線離心泵特性曲線 l復(fù)習(xí)：揚(yáng)程表達(dá)式 gCuCuHuuT1122gCCgwwguuHT222212222212122PHHTh1gVVZHHHdv2/ )(2122fsthHH新問題：新問題： l1、實(shí)際工作除對(duì)揚(yáng)程提出要求外，還對(duì)流量提出要求，對(duì)于泵的其他基本參數(shù)在選型和使用時(shí)，也應(yīng)有相關(guān)要求，故需要提出一種能直接反映泵的基本參數(shù)之間關(guān)系的方程特性方程 l2、水泵實(shí)際工作流量和揚(yáng)程往往

2、是在某一個(gè)區(qū)間內(nèi)變化的，當(dāng)實(shí)際工作偏離設(shè)計(jì)工況時(shí)，泵內(nèi)的流態(tài)變得很復(fù)雜，由于理論方法很難得到精確的表達(dá)式，因此采用性能實(shí)驗(yàn)和汽蝕試驗(yàn)繪制經(jīng)驗(yàn)曲線性能曲線，同時(shí)根據(jù)對(duì)試驗(yàn)點(diǎn)回歸得出經(jīng)驗(yàn)方程 l設(shè)計(jì)工況設(shè)計(jì)離心泵時(shí)所采用的工況，此時(shí)離心泵效率最高 一、性能曲線名稱及形式一、性能曲線名稱及形式 l1.1名稱（在轉(zhuǎn)速一定下） 揚(yáng)程曲線： Q-H 功率曲線： Q-N 效率曲線： Q- 氣蝕曲線： Q-Hs )(QfH )(QFN )(Q)(QHs圖3-7 Q與HS的關(guān)系曲線Q-NHsNHQ-H工作范圍QSQ-Q-H一、性能曲線名稱及形式一、性能曲線名稱及形式l1.2 形式 實(shí)驗(yàn)性能曲線：各參數(shù)隨流量的變

3、化規(guī)律 全面性能曲線：反映水泵工況、水泵制動(dòng)工況、水輪機(jī)工況和水輪機(jī)制動(dòng)工況的四象限性能曲線 相對(duì)性能曲線：相似水泵的性能曲線，不同比轉(zhuǎn)速 通用性能曲線：對(duì)離心泵為在不同轉(zhuǎn)速下的各性能曲線，對(duì)軸流泵為在不同葉片安放角下的性能曲線 綜合性能曲線：不同水泵高效區(qū)性能曲線 二、理論性能曲線二、理論性能曲線 （定性分析）（定性分析） l2.1 公式推導(dǎo)（P28）由 得gCuHuT/22TTTBQActgFQuguH)(2222b2b2b2b)QHb2b2b2 D2和b2對(duì)特性的影響a) D2對(duì)性能影響 b) b2對(duì)性能影響D2D2D2Qa)HD2D2D2C 1w1 1速度三角形1 2 2u 1C 2C

4、2uC2mw1u 2理論特性曲線理論特性曲線 試驗(yàn)特性曲線試驗(yàn)特性曲線l2.2 對(duì)理論揚(yáng)程的修正 (1)對(duì)一維流假定的修正：反旋引起揚(yáng)程下降 曲線1 (2)對(duì)理想流體假定的修正： 泵內(nèi)摩阻損失 曲線2，沖擊損失 曲線3 (3)對(duì)泄漏與回流的修正：容積損失 曲線4 注意：由機(jī)械磨損帶來的損失對(duì)揚(yáng)程無影響，對(duì)功率有影響 （軸承、填料軸封、圓盤摩擦損失） qQQT離心泵的理論特性曲線離心泵的理論特性曲線QT-HTB290B2=90B21.2m/s 當(dāng)v1.2m/s 2SQh 3 . 5001735. 0jidlSjjjilQddlS3 . 023 . 5)/681. 01 (00148. 01.2

5、1.2 管路系統(tǒng)特性曲線及方程表達(dá)式管路系統(tǒng)特性曲線及方程表達(dá)式 lP35圖2-29 l物理意義：曲線上任一點(diǎn)K的縱坐標(biāo)H表示水泵輸送流量Q所需提供的靜揚(yáng)程，以及為此而消耗于管路中的水力損失 ，即 fsthHHfhHQQkHsthkQ-hK0二、圖解法求水箱出流工況點(diǎn)二、圖解法求水箱出流工況點(diǎn) lP36圖2-30 l2.1 直接法(a)：能量線與管路系統(tǒng)特性線求交點(diǎn) l物理意義：水箱所提供總比能H與管道所消耗的總比能 數(shù)量相等 l2.2 折引法(b)：從能量線上扣除管路阻力特性曲線后與橫軸求交 l物理意義： 水箱所提供的比能H全部消耗于連接管路的摩阻 上 fhfh 直接法直接法 折引法折引法H

6、QkH=Hk=hkH0QkQkHH0QkH=Hk=hkQh(Qh)IKKQQh水箱出流工況圖(a)(b) 三、圖解法求離心泵裝置的工況點(diǎn)三、圖解法求離心泵裝置的工況點(diǎn) l3.1 工況點(diǎn)求解步驟 P37 圖2-31（直接法） 圖2-32（折引法） l直接法步驟：繪制水泵特性曲線（樣本提供）；公式計(jì)算管路阻力特性曲線；結(jié)合進(jìn)出水池水位差（凈揚(yáng)程）繪出管路系統(tǒng)特性線；交點(diǎn)M為水泵裝置工況平衡點(diǎn) 直直接接法法求求解解步步驟驟HQ0MHSTQMHST直接法求工況l繪制水泵特性曲線（樣本提供）；公式計(jì)算管路阻力特性曲線；結(jié)合進(jìn)出水池水位差（凈揚(yáng)程）繪出管路系統(tǒng)特性線；交點(diǎn)M為水泵裝置工況平衡點(diǎn)折折引引法法

7、求求解解步步驟驟HQHSTHMQM hQ H(Q H)MM1圖2 37 折 引 法 求 工 況0l繪制水泵特性曲線（樣本提供）；公式計(jì)算管路阻力特性曲線；從泵特性曲線上扣除管路特性線所對(duì)應(yīng)的阻力損失，靜揚(yáng)程對(duì)應(yīng)的高度所求交點(diǎn)，在加上扣除的損失，即為對(duì)應(yīng)的泵流量和揚(yáng)程。3.2 3.2 動(dòng)態(tài)平衡分析動(dòng)態(tài)平衡分析 lP32圖2-36l小于工況點(diǎn)流量點(diǎn)K：泵提供比能大于管路所需能耗，多余能量使流量增加，工況點(diǎn)右移直至M l大于工況點(diǎn)流量點(diǎn)D：泵提供比能小于管路所需能耗，不足能量（抽力不夠）使流量減少，工況點(diǎn)左移直至M 0HSTHQMHSTMQKD3.3 極限工況點(diǎn)極限工況點(diǎn) l定義：管道上所有閘閥全開

8、時(shí)水泵的工況點(diǎn)。l注意：管路特性線隨閘閥開度不止一條 l討論觀點(diǎn)：l管路特性曲線是不同閥門開度對(duì)應(yīng)管路曲線上不同的點(diǎn) ,對(duì)于固定管路無論閥門開度如何 ,管路特線曲線僅一條l錯(cuò)誤觀點(diǎn)：將管路特性線定義為不同閥門開度對(duì)應(yīng)的最大流量與管路所需耗能的關(guān)系線。l正確觀點(diǎn)：管路特性線隨閘閥開度不止一條，對(duì)于同一開度，管路特性先反映了不同流量下，管路阻力特征。極限工況點(diǎn)為閘閥全開時(shí)水泵及管路特性線的交點(diǎn)。討論討論四、離心泵工況點(diǎn)的改變四、離心泵工況點(diǎn)的改變 lP38 圖2-33 離心泵工況點(diǎn)隨水位變化 l4.1 工況點(diǎn)變化（客觀上）：管路特性線的改變 例如：水位的變化、用水流量的變化、管路特性（管道堵塞或破

9、裂、閘閥開度改變）的變化等0ABCQHQCQBQAHSTHSTHST圖238 離心泵工況點(diǎn)隨水位變化工況點(diǎn)變化的結(jié)果可能是水泵工況偏工況點(diǎn)變化的結(jié)果可能是水泵工況偏離高效區(qū)，對(duì)此需進(jìn)行調(diào)節(jié)離高效區(qū)，對(duì)此需進(jìn)行調(diào)節(jié)l4.2 工況點(diǎn)的調(diào)節(jié)（主觀上）：為使水泵裝置高效運(yùn)行， 例如： 閘閥調(diào)節(jié)通過改變管路特性改變能量供求平衡關(guān)系 變速調(diào)節(jié)通過改變水泵轉(zhuǎn)速的方法改變水泵特性線 變徑調(diào)節(jié)切削調(diào)節(jié)，通過改變?nèi)~輪外徑的方法改變 水泵特性線 變角調(diào)節(jié)軸流泵通過改變?nèi)~片安放角改變水泵特性線 五、數(shù)解法求離心泵裝置工況點(diǎn)五、數(shù)解法求離心泵裝置工況點(diǎn) l實(shí)質(zhì)：聯(lián)立水泵特性線方程、管路特性線方程，方程組的根即為水泵工況點(diǎn) l5.1 水泵特性線方程 用待定系數(shù)法或多項(xiàng)式系數(shù)求解的最小二乘法求解 一般： 離心泵高效區(qū)： 、 分別為