離心泵裝置調(diào)速運(yùn)行工況

第八節(jié)離心泵裝置調(diào)速運(yùn)行工況調(diào)速運(yùn)行：指水泵在可調(diào)速的電機(jī)驅(qū)動(dòng)下運(yùn)行，通過(guò)改變轉(zhuǎn)速來(lái)改變水泵裝置的工況點(diǎn)。如果說(shuō)對(duì)定速運(yùn)行工況，考慮的是離心泵在固定的單一轉(zhuǎn)速條件下，如何充分利用其Q-H曲線上的高效工作“段〞，那么，對(duì)調(diào)速運(yùn)行工況，將著眼于在城市管網(wǎng)用水量逐時(shí)變動(dòng)的情況下，如何充分利用通過(guò)變速而形成的離心泵Q-H曲線的高效工作“區(qū)〞。因此，調(diào)速運(yùn)行大大地?cái)U(kuò)展了離心泵的有效工作范圍，是泵站運(yùn)行中十分合理的調(diào)節(jié)方式。為了對(duì)調(diào)速運(yùn)行工況進(jìn)行討論，下面將對(duì)離心泵葉輪的相似律、比例律以及其具體應(yīng)用等問(wèn)題分述于后。一、葉輪相似定律

由于水泵內(nèi)部液體流動(dòng)的復(fù)雜性，單憑借理論不能準(zhǔn)確地算出葉片泵的性能。根據(jù)流體力學(xué)中的相似理論，并運(yùn)用實(shí)驗(yàn)?zāi)M的手段，可依水泵葉輪在某一轉(zhuǎn)速下的性能換算出它在其它轉(zhuǎn)速下的性能。水泵葉輪的相似定律是基于幾何相似和運(yùn)動(dòng)相似的根底上的。但凡兩臺(tái)水泵能滿足幾何相似和運(yùn)動(dòng)相似的條件，稱為工況相似水泵。幾何相似條件是：兩個(gè)葉輪主要過(guò)流局部一切相對(duì)應(yīng)的尺寸成一定比例，所有的對(duì)應(yīng)角相等?，F(xiàn)設(shè)有兩臺(tái)幾何相似水泵的葉輪，一個(gè)為模型水泵的葉輪，其符號(hào)以下角標(biāo)m表示；另一個(gè)為實(shí)際水泵的葉輪，其符號(hào)不帶下角標(biāo)m?！惨弧诚嗨茥l件

1、幾何相似運(yùn)動(dòng)相似是在幾何相似的前提下的工況相似。即兩葉輪相應(yīng)點(diǎn)上水流的同名速度方向一致，大小成比例。即相應(yīng)點(diǎn)上水流速度三角形相似。2、運(yùn)動(dòng)相似相似速度三角形1、第一相似律(確定兩臺(tái)相似工況運(yùn)行水泵的流量之間關(guān)系)水泵出水量Q=πD2b2ψ2Cm2η容。因此，相似工況下運(yùn)行兩臺(tái)水泵的流量之間的關(guān)系為：〔二〕相似律公式1、第一相似律由水泵的揚(yáng)程公式2、第二相似律

(確定兩臺(tái)相似工況運(yùn)行水泵的揚(yáng)程之間關(guān)系)3、第三相似律

(確定兩臺(tái)相似工況運(yùn)行水泵的軸功率之間關(guān)系)水泵的軸功率公式:N=γQH/(1000η)(KW)相似律的簡(jiǎn)化實(shí)用中，如實(shí)際水泵與模型水泵的尺寸相差不太大，且工況相似時(shí)，可近似地認(rèn)為三種局部效率都不隨尺寸而變，那么相似定律可寫為：二、比例律把相似定律應(yīng)用于以不同轉(zhuǎn)速運(yùn)行的同一臺(tái)葉片泵，就可以得到下式：比例律應(yīng)用上述三個(gè)公式表示同一臺(tái)葉片泵，當(dāng)轉(zhuǎn)速n變更時(shí)，其它性能參數(shù)將按上述比例關(guān)系而變，上面這三個(gè)式子為相似定律的一個(gè)特殊形式，稱為比例律。對(duì)于水泵的使用者而言，比例律是很有用處的。它反映出轉(zhuǎn)速改變時(shí)，水泵主要性能變化的規(guī)律。在后述的關(guān)于離心泵裝置的變速調(diào)節(jié)工況內(nèi)容就是應(yīng)用此比例律來(lái)?yè)Q算的。1、比例律應(yīng)用的圖解方法比例律在泵站設(shè)計(jì)與運(yùn)行中的應(yīng)用，最常遇到的情形有二種：(1)水泵轉(zhuǎn)速為n1時(shí)的(Q～H)1曲線如下圖，但所需的工況點(diǎn)，并不在該特性曲線上，而在坐標(biāo)點(diǎn)A2(Q2，H2)處?，F(xiàn)問(wèn)：如果需要水泵在d點(diǎn)工作，其轉(zhuǎn)速n2應(yīng)是多少?(2)水泵n1時(shí)的(Q～H)1曲線，試用比例律翻畫轉(zhuǎn)速為n2時(shí)的(Q～H)2曲線。比例律應(yīng)用的圖解圖求n2相似工況拋物線比例律應(yīng)用的圖解法采用“相似工況拋物線〞方法來(lái)求解n2：方法：1、求“相似工況拋物線〞方程：由比例律得H=KQ22、將A2(Q2，H2)代入H=KQ2得K值，作H=KQ2方程曲線，與轉(zhuǎn)速為n1的(Q—H)曲線相交得點(diǎn)A1(Q1,H1)，A1與A2相似。3、由比例律一得：2、翻畫轉(zhuǎn)速為n2時(shí)的(Q～H)2曲線求出轉(zhuǎn)速n2后，再利用比例律，可翻畫出n2時(shí)的(Q～H)曲線。由于n1和n2均為值。利用迭代法，在n1的(Q～H)曲線上任意取(Q1,H1)點(diǎn)，利用比例律得出相應(yīng)的(Q2,H2)點(diǎn)…，重復(fù)可得n2曲線的其它點(diǎn)，用光滑曲線連結(jié)可得出n2(Q～H)曲線。三、相似準(zhǔn)數(shù)——比轉(zhuǎn)數(shù)〔ns〕目前，葉片泵的葉輪構(gòu)造和水力性能及尺寸大小是多種多樣的，需要一個(gè)綜合性的指標(biāo)，即比轉(zhuǎn)數(shù)(又叫比速)來(lái)對(duì)葉片泵進(jìn)行分類和比較，將同類型的泵組成一個(gè)系列，以利于水泵的設(shè)計(jì)和生產(chǎn)。消去三、相似準(zhǔn)數(shù)——比轉(zhuǎn)數(shù)〔ns〕將模型泵的Hm＝lm，Qm＝0.075m3／s代入可得下式

注意以下幾點(diǎn)(1)Q和H是指水泵最高效率時(shí)的流量和揚(yáng)程，也即水泵的設(shè)計(jì)工況點(diǎn)。(2)比轉(zhuǎn)數(shù)n，是根據(jù)所抽升液體的容重r＝1000kg／m3時(shí)得出的，也即根據(jù)抽升20℃左右的清水時(shí)得出的。(3)Q和H是指單吸、單級(jí)泵的流量和揚(yáng)程。如果是雙吸式水泵，那么公式中的Q值，應(yīng)該采用水泵設(shè)計(jì)流量的一半也即采用(Q/2)。假設(shè)是多級(jí)泵，H應(yīng)采用每級(jí)葉輪的揚(yáng)程。(4)對(duì)于任一臺(tái)水泵而言，比轉(zhuǎn)數(shù)不是無(wú)因次數(shù)，它的單位是“r／min〞?？墒牵捎谒⒉皇且粋€(gè)實(shí)際的轉(zhuǎn)速，它只是用來(lái)比較各種水泵性能的一個(gè)共同標(biāo)準(zhǔn)。因此，它本身的單

位含義，無(wú)多大用處，一般在書本中均略去不寫。比轉(zhuǎn)數(shù)討論(1)當(dāng)轉(zhuǎn)速n一定時(shí)，ns越大，表示這種水泵的流量越大，揚(yáng)程越低，反之，比轉(zhuǎn)數(shù)越小，表示這種泵的流量小，揚(yáng)程高。(2)葉片泵葉輪的形狀、尺寸、性能和效率都隨比轉(zhuǎn)數(shù)而變的。因此，使用比轉(zhuǎn)數(shù)ns公式，可對(duì)葉片泵進(jìn)行分類。比轉(zhuǎn)數(shù)分類圖例題1、一臺(tái)SH型水泵流量為45L/S，揚(yáng)程為78m，額定轉(zhuǎn)速2900r/min，計(jì)算其比轉(zhuǎn)速？〔ns=60.5〕2、某水泵流量為360m3/h，揚(yáng)程為10m，額定轉(zhuǎn)速1450r/min，試判別其水泵的類型？〔ns=297.6〕調(diào)速途徑及范圍實(shí)現(xiàn)變速調(diào)節(jié)的途徑一般有兩種方式。一種方式是電機(jī)轉(zhuǎn)速不變，用中間偶合器〔變速箱〕以到達(dá)改變轉(zhuǎn)速的目的。屬于這種調(diào)速方式的常見(jiàn)有液力偶合器，它是用油作為傳遞力矩的介質(zhì)，是屬于滑差傳動(dòng)的一種。另一種方式是電機(jī)本身的轉(zhuǎn)速可變。屬于這種調(diào)速方式的有改變電機(jī)定子電壓調(diào)速，改變電機(jī)定子極數(shù)調(diào)速，改變電機(jī)轉(zhuǎn)子電阻調(diào)速，串級(jí)調(diào)速以及變頻調(diào)速等多種?！沧冾l電機(jī)或變頻水