水泵与水泵站2.8-2.11.ppt
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1、 2.8 离心泵装置调速运行工况n n2.8.2.8.2.8.2.8.叶轮相似定律叶轮相似定律叶轮相似定律叶轮相似定律 几何相似:两个叶轮主要过流部分一切相对应的尺几何相似:两个叶轮主要过流部分一切相对应的尺几何相似:两个叶轮主要过流部分一切相对应的尺几何相似:两个叶轮主要过流部分一切相对应的尺寸成一定比例,所有的对应角相等。寸成一定比例,所有的对应角相等。寸成一定比例,所有的对应角相等。寸成一定比例,所有的对应角相等。b b b b2 2 2 2、b b b b2m2m2m2m 实际泵与模型泵叶轮的出口宽度;实际泵与模型泵叶轮的出口宽度;实际泵与模型泵叶轮的出口宽度;实际泵与模型泵叶轮的出口
2、宽度;D D D D2 2 2 2、D D D D2m2m2m2m实际泵与模型泵叶轮的外径;实际泵与模型泵叶轮的外径;实际泵与模型泵叶轮的外径;实际泵与模型泵叶轮的外径;比例。比例。比例。比例。运动相似的条件是:两叶轮对应点上水流的运动相似的条件是:两叶轮对应点上水流的运动相似的条件是:两叶轮对应点上水流的运动相似的条件是:两叶轮对应点上水流的同名速度方向一致,大小互成比例。也即在相同名速度方向一致,大小互成比例。也即在相同名速度方向一致,大小互成比例。也即在相同名速度方向一致,大小互成比例。也即在相应点上水流的速度三角形相似。应点上水流的速度三角形相似。应点上水流的速度三角形相似。应点上水流
3、的速度三角形相似。n n在几何相似的前题下,运动相似就是工况相似。在几何相似的前题下,运动相似就是工况相似。在几何相似的前题下,运动相似就是工况相似。在几何相似的前题下,运动相似就是工况相似。n n叶轮相似定律有三个方面:叶轮相似定律有三个方面:叶轮相似定律有三个方面:叶轮相似定律有三个方面:1 1 1 1、第一相似定律第一相似定律第一相似定律第一相似定律确定两台在相似工况下运行水泵的确定两台在相似工况下运行水泵的确定两台在相似工况下运行水泵的确定两台在相似工况下运行水泵的流量之间的关系流量之间的关系流量之间的关系流量之间的关系。2 2 2 2、第二相似定律、第二相似定律、第二相似定律、第二相
4、似定律确定两台在相似工况下运行水泵的确定两台在相似工况下运行水泵的确定两台在相似工况下运行水泵的确定两台在相似工况下运行水泵的扬程之间的关系。扬程之间的关系。扬程之间的关系。扬程之间的关系。3 3 3 3、第三相似定律、第三相似定律、第三相似定律、第三相似定律确定两台在相似工况下运行水泵的确定两台在相似工况下运行水泵的确定两台在相似工况下运行水泵的确定两台在相似工况下运行水泵的轴功率之间的关系。轴功率之间的关系。轴功率之间的关系。轴功率之间的关系。n n2.8.22.8.22.8.22.8.2相似定律的特例相似定律的特例相似定律的特例相似定律的特例比例律比例律比例律比例律 把相似定律应用于以不
5、同转速运行的同一台叶片泵,把相似定律应用于以不同转速运行的同一台叶片泵,把相似定律应用于以不同转速运行的同一台叶片泵,把相似定律应用于以不同转速运行的同一台叶片泵,则可得到比例律:则可得到比例律:则可得到比例律:则可得到比例律:n n 1 1 1 1、比例律应用的图解方法、比例律应用的图解方法、比例律应用的图解方法、比例律应用的图解方法(1)(1)(1)(1)已知水泵转速为已知水泵转速为已知水泵转速为已知水泵转速为n n n nl l l l时的时的时的时的(QH)(QH)(QH)(QH)l l l l曲线,但所需的工况点,曲线,但所需的工况点,曲线,但所需的工况点,曲线,但所需的工况点,并不
6、在该特性曲线上,而在坐标点并不在该特性曲线上,而在坐标点并不在该特性曲线上,而在坐标点并不在该特性曲线上,而在坐标点A A A A2 2 2 2(Q(Q(Q(Q2 2 2 2,H H H H2 2 2 2)处。现问;处。现问;处。现问;处。现问;如果需要水泵在如果需要水泵在如果需要水泵在如果需要水泵在A A A A2 2 2 2点工作,其转速点工作,其转速点工作,其转速点工作,其转速n n n n2 2 2 2应是多少应是多少应是多少应是多少?(2)(2)(2)(2)已知水泵已知水泵已知水泵已知水泵n n n nl l l l时的时的时的时的(QH)(QH)(QH)(QH)l l l l曲线,
7、试用比例律翻画转速为曲线,试用比例律翻画转速为曲线,试用比例律翻画转速为曲线,试用比例律翻画转速为n n n n2 2 2 2时的时的时的时的(QH)(QH)(QH)(QH)2 2 2 2 曲线。曲线。曲线。曲线。问题问题问题问题(1)(1)(1)(1):求:求:求:求“相似工相似工相似工相似工况抛物线况抛物线况抛物线况抛物线”求求求求A A A A点:相似工况抛物点:相似工况抛物点:相似工况抛物点:相似工况抛物线与线与线与线与(QH)(QH)(QH)(QH)l l l l线的交线的交线的交线的交点。点。点。点。求求求求n n n n2 2 2 2A A1 1Q QH HQ-HQ-HA A2
8、2(2)(2)在在(QH)(QH)l l线上任取线上任取a a、b b、c c、d d、e e、f f点;点;利用比例律求利用比例律求(QH)(QH)2 2上的上的aa、bb、cc、dd、ee、ff作作(QH)(QH)2 2曲线。曲线。同理可求同理可求(QN)(QN)2 2曲线。曲线。Q QH HQ-HQ-HA A2 2a bdcefQ-HQ-H求求(Q)(Q)2 2曲线。曲线。在利用比例律时,认为相似工况下对应点的效率是相等在利用比例律时,认为相似工况下对应点的效率是相等的,将已知图中的,将已知图中a a、b b、b b、d d等点的效率点平移即可。等点的效率点平移即可。定速运行与高速运行比
9、较:定速运行与高速运行比较:定速运行与高速运行比较:定速运行与高速运行比较:泵站调速运行的优点表现于泵站调速运行的优点表现于泵站调速运行的优点表现于泵站调速运行的优点表现于(1)(1)(1)(1)省电耗省电耗省电耗省电耗(即即即即NNNNB2B2B2B2N N N NB2B2B2B2)。(2)(2)(2)(2)保持管网等压供水保持管网等压供水保持管网等压供水保持管网等压供水(即即即即H H H HSTSTSTST基本不变基本不变基本不变基本不变)n n2 2 2 2、比例律应用的数解方法、比例律应用的数解方法、比例律应用的数解方法、比例律应用的数解方法(1)(1)(1)(1)(2)(2)(2)
10、(2)n n2.8.2.8.2.8.2.8.相似准数相似准数相似准数相似准数比转数比转数比转数比转数(n(n(n(ns s s s)、模型泵:在最高效率下,当有效功率模型泵:在最高效率下,当有效功率模型泵:在最高效率下,当有效功率模型泵:在最高效率下,当有效功率N N N Nu u u u735.5 735.5 735.5 735.5 W(1HP)W(1HP)W(1HP)W(1HP),扬程扬程扬程扬程H H H Hm m m m1m1m1m1m,流量流量流量流量 m m m m3 3 3 3s s s s。这时该模型泵的转数,就叫做与它相似的实际泵的比转这时该模型泵的转数,就叫做与它相似的实际
11、泵的比转这时该模型泵的转数,就叫做与它相似的实际泵的比转这时该模型泵的转数,就叫做与它相似的实际泵的比转数数数数n n n ns s s s 。将模型泵的将模型泵的将模型泵的将模型泵的H H H Hm m m m1m1m1m1m,Q Q Q Qm m m m0.075m0.075m0.075m0.075m3 3 3 3s s s s代入代入代入代入 注:注:注:注:(1)Q1)Q1)Q1)Q和和和和H H H H是指水泵最高效率时的流量和扬程,也即是指水泵最高效率时的流量和扬程,也即是指水泵最高效率时的流量和扬程,也即是指水泵最高效率时的流量和扬程,也即水泵的设计工况点。水泵的设计工况点。水泵
12、的设计工况点。水泵的设计工况点。(2)(2)(2)(2)比转数比转数比转数比转数n n n ns s s s是根据所抽升液体的容重是根据所抽升液体的容重是根据所抽升液体的容重是根据所抽升液体的容重1000kg1000kg1000kg1000kgm m m m3 3 3 3时得出的。时得出的。时得出的。时得出的。(3)Q(3)Q(3)Q(3)Q和和和和H H H H是指单吸、单级泵的流量和扬程。是指单吸、单级泵的流量和扬程。是指单吸、单级泵的流量和扬程。是指单吸、单级泵的流量和扬程。(4)(4)(4)(4)比转数不是无因次数,它的单位是比转数不是无因次数,它的单位是比转数不是无因次数,它的单位是
13、比转数不是无因次数,它的单位是“r r r rmin”min”min”min”。2 2 2 2、对比转数的讨论、对比转数的讨论、对比转数的讨论、对比转数的讨论 (1)(1)(1)(1)比转数比转数比转数比转数(n(n(n(ns s s s)反映实际水泵的主要性能。反映实际水泵的主要性能。反映实际水泵的主要性能。反映实际水泵的主要性能。当转速当转速当转速当转速n n n n一定时,一定时,一定时,一定时,n n n ns s s s越大,水泵的流量越大,扬程越低。越大,水泵的流量越大,扬程越低。越大,水泵的流量越大,扬程越低。越大,水泵的流量越大,扬程越低。n n n ns s s s越小,水泵
14、的流量越小,扬程越高。越小,水泵的流量越小,扬程越高。越小,水泵的流量越小,扬程越高。越小,水泵的流量越小,扬程越高。(2)(2)叶片泵叶轮的形状、尺寸、性能和效率都随比转叶片泵叶轮的形状、尺寸、性能和效率都随比转数而变的。用比转数数而变的。用比转数n ns s可对叶片泵进行分类。可对叶片泵进行分类。要形成不同比转数要形成不同比转数n ns s,在构造上可改变叶轮的外在构造上可改变叶轮的外径径(D(D2 2)和减小内径和减小内径(D(D0 0)与叶槽宽度与叶槽宽度(b(b2 2)。(3)(3)(3)(3)相对性能曲线相对性能曲线相对性能曲线相对性能曲线n n n ns s s s越小:越小:越
15、小:越小:QHQHQHQH曲线就越平坦;曲线就越平坦;曲线就越平坦;曲线就越平坦;Q Q Q Q0 0 0 0时的时的时的时的N N N N值就越小。因而,比转数低的水泵,值就越小。因而,比转数低的水泵,值就越小。因而,比转数低的水泵,值就越小。因而,比转数低的水泵,采用闭闸起动时,电动机属于轻载起动,起动电流减小;采用闭闸起动时,电动机属于轻载起动,起动电流减小;采用闭闸起动时,电动机属于轻载起动,起动电流减小;采用闭闸起动时,电动机属于轻载起动,起动电流减小;效率曲线在最高效率点两则下降得也越和缓。效率曲线在最高效率点两则下降得也越和缓。效率曲线在最高效率点两则下降得也越和缓。效率曲线在最
16、高效率点两则下降得也越和缓。n n2.8.42.8.42.8.42.8.4调速途径及调速范围调速途径及调速范围调速途径及调速范围调速途径及调速范围1 1 1 1、调速途径、调速途径、调速途径、调速途径 (1)(1)(1)(1)电机转速不变,通过中间偶合器以达到改变转速的目电机转速不变,通过中间偶合器以达到改变转速的目电机转速不变,通过中间偶合器以达到改变转速的目电机转速不变,通过中间偶合器以达到改变转速的目的。的。的。的。采用液力偶合器对叶片泵机组可进行无级调运,可以采用液力偶合器对叶片泵机组可进行无级调运,可以采用液力偶合器对叶片泵机组可进行无级调运,可以采用液力偶合器对叶片泵机组可进行无级
17、调运,可以大量节约电能,并可使电动机空载大量节约电能,并可使电动机空载大量节约电能,并可使电动机空载大量节约电能,并可使电动机空载(或轻载或轻载或轻载或轻载)启动启动启动启动 ,热,热,热,热能损耗多。能损耗多。能损耗多。能损耗多。(2)(2)(2)(2)电机本身的转速可变。电机本身的转速可变。电机本身的转速可变。电机本身的转速可变。改变电机定子电压调速,改变电机定子极数调速,改改变电机定子电压调速,改变电机定子极数调速,改改变电机定子电压调速,改变电机定子极数调速,改改变电机定子电压调速,改变电机定子极数调速,改变电机转子电阻调速,串级调速以及变频调速等多种。变电机转子电阻调速,串级调速以及
18、变频调速等多种。变电机转子电阻调速,串级调速以及变频调速等多种。变电机转子电阻调速,串级调速以及变频调速等多种。2 2 2 2、在确定水泵调速范围时,应注意如下几点:、在确定水泵调速范围时,应注意如下几点:、在确定水泵调速范围时,应注意如下几点:、在确定水泵调速范围时,应注意如下几点:(1)(1)(1)(1)调速水泵安全运行的前提是调速后的转速不能与其临调速水泵安全运行的前提是调速后的转速不能与其临调速水泵安全运行的前提是调速后的转速不能与其临调速水泵安全运行的前提是调速后的转速不能与其临界转速重合、接近或成倍数。界转速重合、接近或成倍数。界转速重合、接近或成倍数。界转速重合、接近或成倍数。(
19、2)(2)(2)(2)水泵的调速一般不轻易地调高转速。水泵的调速一般不轻易地调高转速。水泵的调速一般不轻易地调高转速。水泵的调速一般不轻易地调高转速。(3)(3)(3)(3)合理配置调速泵与定速泵台数的比例。合理配置调速泵与定速泵台数的比例。合理配置调速泵与定速泵台数的比例。合理配置调速泵与定速泵台数的比例。(4)(4)(4)(4)水泵调速的合理范围应使调速泵与定速泵均能运行于水泵调速的合理范围应使调速泵与定速泵均能运行于水泵调速的合理范围应使调速泵与定速泵均能运行于水泵调速的合理范围应使调速泵与定速泵均能运行于各自的高效段内。各自的高效段内。各自的高效段内。各自的高效段内。1、同一台水泵,运
20、行中转速由n1变为n2,试问其比转数ns是否发生相应变化?点解?ns1/ns2=?2、产品试制中,一台模型泵的尺寸是实际泵的1/4,并在转速为n=730r/min时进行试验。此时量出模型泵设计工况 Qm=11L/s,扬程Hm=0.8m。如果模型泵与实际泵效率相等,求实际泵在n=960r/min时的设计工况流量和扬程。3、仓库中找出一台旧泵,从它的铭牌上看出:Q=32L/s,H=50m,n=2900r/min,N=22.9kW,=68.5%,如何绘制Q-H,Q-N,Q-曲线?ns=?2.8 离心泵装置换轮运行工况n n 2.8.12.8.12.8.12.8.1切削律切削律切削律切削律 注意:切削
21、律是建于大量感性试验资料的基础上。如注意:切削律是建于大量感性试验资料的基础上。如果叶轮的切削量控制在一定限度内时,则切削前后水果叶轮的切削量控制在一定限度内时,则切削前后水泵相应的效率可视为不变。泵相应的效率可视为不变。此切削限量与水泵的比转数有关。此切削限量与水泵的比转数有关。比转数ns60120200300350350以上最大允许切削量(%)201511970效率下降值每切削10%,效率下降1%每切削4%,效率下降1%n ns s越大,外径越小,可切削限量越小越大,外径越小,可切削限量越小n ns s越小,外径越大,可切削限量越大越小,外径越大,可切削限量越大n n2.8.22.8.22
22、.8.22.8.2切削律的应用切削律的应用切削律的应用切削律的应用 1 1 1 1、切削律应用的两类问题、切削律应用的两类问题、切削律应用的两类问题、切削律应用的两类问题 (1)(1)(1)(1)已知叶轮的切削量,求切削前后水泵特性曲线的变化。已知叶轮的切削量,求切削前后水泵特性曲线的变化。已知叶轮的切削量,求切削前后水泵特性曲线的变化。已知叶轮的切削量,求切削前后水泵特性曲线的变化。(2)(2)(2)(2)已知要水泵在已知要水泵在已知要水泵在已知要水泵在B B B B点工作,流量为点工作,流量为点工作,流量为点工作,流量为Q Q Q QB B B B,扬程为扬程为扬程为扬程为H H H HB
23、 B B B,B B B B点位点位点位点位于该泵的于该泵的于该泵的于该泵的(Q-H)(Q-H)(Q-H)(Q-H)曲线的下方。现使用切削方法,使水泵的曲线的下方。现使用切削方法,使水泵的曲线的下方。现使用切削方法,使水泵的曲线的下方。现使用切削方法,使水泵的新持性曲线通过新持性曲线通过新持性曲线通过新持性曲线通过B B B B点,要求:切削后的叶轮直径点,要求:切削后的叶轮直径点,要求:切削后的叶轮直径点,要求:切削后的叶轮直径DDDD2 2 2 2 是是是是多少多少多少多少?需要切削百分之几需要切削百分之几需要切削百分之几需要切削百分之几?是否超过切削限量是否超过切削限量是否超过切削限量是
24、否超过切削限量?(1)(1)(1)(1)解决这一类问题的方法归纳为解决这一类问题的方法归纳为解决这一类问题的方法归纳为解决这一类问题的方法归纳为“选点、计算、立选点、计算、立选点、计算、立选点、计算、立点、连线点、连线点、连线点、连线”四个步骤。四个步骤。四个步骤。四个步骤。Q QH HQ-HQ-H1 1 2 24 43 35 56 6Q-Q-HHQ-NQ-NQ Q-N NQ-Q-Q-Q-0 0(2)(2)(2)(2)求求求求“切削抛物线切削抛物线切削抛物线切削抛物线”求求求求A A A A点坐标:切削抛物点坐标:切削抛物点坐标:切削抛物点坐标:切削抛物线与线与线与线与(QH)(QH)(QH)
25、(QH)线的交线的交线的交线的交点。点。点。点。求求求求DDDD2 2 2 2:切削量百分数切削量百分数切削量百分数切削量百分数A AQ QH HQ-HQ-HB B2 2 2 2、应用切削律注意点、应用切削律注意点、应用切削律注意点、应用切削律注意点(1)(1)(1)(1)切削限量切削限量切削限量切削限量(1)(1)(1)(1)对于不同构造的叶轮切削时,应采取不同的方式对于不同构造的叶轮切削时,应采取不同的方式对于不同构造的叶轮切削时,应采取不同的方式对于不同构造的叶轮切削时,应采取不同的方式。(3)(3)(3)(3)沿叶片弧面在一定的长度内铿掉一层,则可改善叶沿叶片弧面在一定的长度内铿掉一层
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