泵的知識

   1、水泵并聯(lián)特性曲線的繪制：
   在繪制水泵并聯(lián)性能曲線時，先把并聯(lián)的各臺水泵的Q-H曲線繪在同一坐標(biāo)圖上，然后把對應(yīng)于同一H值的各個流量加起來。如圖1所示，吧I號泵Q-H曲線上的1、1′、2″各點的流量相加，則得到I、II號水泵并聯(lián)后的流量3、3′、3″，然后連接3、3′、3″各點即得水泵并聯(lián)后的總和(Q-H)1+2曲線。這種等揚程下流量疊加的方法，實際上時將管道水頭損失視為零的情況下來求并聯(lián)后的工況點。因此，同型號的兩臺（或多臺）泵并聯(lián)后的總和流量將等于某揚程下各臺泵流量之和。事實上，管道水頭損失是必須考慮的，所以，尋求并聯(lián)工況點的圖解就沒有那樣簡單。

圖1 水泵并聯(lián)Q-H曲線

   2、同型號、同水位的兩臺水泵的并聯(lián)工作
   (1)繪制兩臺水泵并聯(lián)后的總和(Q-H)1+2曲線。由于兩臺水泵同在一個吸水井中抽水，從吸水口A、B兩點至壓水管交匯點O的管徑相同，長度也相等，故∑hAO=∑hBO，AO與BO管中，通過的流量均為Q/2，由OG管中流進(jìn)水塔的總流量為兩臺泵水量之和。因此，兩臺泵聯(lián)合工作的結(jié)果，是在同一揚程下流量相疊加。為了繪制并聯(lián)后的總和特性曲線，我們可以先不考慮管道水頭的損失，在(Q-H)1,2曲線上任取幾點，然后，在相同坐標(biāo)值上把相應(yīng)的流量加倍，即可得1′,2′,3′，…，m′點，用光滑曲線連接起1′,2′,3′，…，m′點，繪出一條并聯(lián)后的總和特性曲線(Q-H)1+2如圖2所示。圖中所注下角“1,2”，表示單泵1及單泵2的Q-H曲線。下角“1+2”表示兩臺并聯(lián)工作的總和Q-H曲線。上述的這種等揚程下流量疊加的原理稱為橫加法原理。所謂總和(Q-H)1+2曲線的意思，就是把兩臺參加并聯(lián)水泵的Q-H曲線，用一條等值水泵的(Q-H)1+2曲線來表示。此等值水泵的流量，必須具有各臺水泵在同揚程時流量的總和。

圖2 同型號、同水位、對稱布置的兩臺水泵并聯(lián)

   (2)繪制管道系統(tǒng)特性曲線，求出并聯(lián)工況點。由前述知，為了由吸水井輸入水塔，管道中每單位重量的水應(yīng)具有的能量為：

   式中：SAO及SOG分別為管道AO(或BO)及管道OG的阻力系數(shù)。
   因為兩臺泵是同型號，管道中水流是水力對稱，故管道中Q1=1/2Q1+2，代入式(7-1)得

   由式(7-2)可繪出AOG(或BOG)管道系統(tǒng)的特性曲線Q-∑hAOG，此曲線與(Q-H)1+2曲線相交于M點。M點的橫坐標(biāo)為兩臺水泵并聯(lián)工作的總流量Q1+2，縱坐標(biāo)等于兩臺水泵的揚程H0，M點稱為并聯(lián)工況點。
   (3)求每臺泵的工況點。通過M點作橫軸平行線，交單泵的特性曲線于N點，此N點即為并聯(lián)工作時各單泵的工況點。其流量為Q1,2，揚程H1=H2=H0。自N點引垂線交Q-η曲線于P點，交Q-N曲線于q點分別為并聯(lián)時各單泵的效率點和軸功率點。如果將第二臺泵停車，只開一臺泵時，則圖2中的S點可以近似地視作單泵的工況點。這時的水泵流量為Q′，揚程為H′，軸功率為P′。
   由圖2可看出，P′＞P1,2，即單泵工作時的功率大于并聯(lián)工作時各單泵的功率。因此，在選配電動機(jī)時，要根據(jù)單泵單獨工作時的功率來配套。另外，Q′＞Q1,2，2Q′＞Q1+2，這就是說，一臺泵單獨工作時的流量，大于并聯(lián)工作時每一臺泵的出水量。也即兩臺泵并聯(lián)工作時，其流量不能比單泵工作時成倍增加。這種現(xiàn)象，在多泵并聯(lián)時就很明顯（當(dāng)管道系統(tǒng)特性曲線較陡時，就更顯突出）。
   例如，圖3為五臺同型號水泵并聯(lián)工作的情況。由圖可知，以一臺泵工作時的流量Q1為100，兩臺泵并聯(lián)的總流量Q2為190，比單泵工作時增加了90；三臺泵并聯(lián)時的總流量Q3為251，比兩臺泵時增加了61；四臺泵并聯(lián)的總流量Q4為284，比三臺時增加了33；五臺泵并聯(lián)的總流量Q5為300，比四臺泵時只增加了16。由此可見，再增加并聯(lián)水泵的臺數(shù)，其效果就不大了。每臺泵的工況點隨著并聯(lián)臺數(shù)的增多，而向揚程高的一側(cè)移動。臺數(shù)過多，就可能使工況點移出高效段的范圍。因此，對舊泵房挖潛、擴(kuò)建時，就不能簡單地理解增加1倍并聯(lián)水泵的臺數(shù)，流量就會增加1倍。必須要同時考慮管道的過水能力，經(jīng)過并聯(lián)工況的計算和分析后才能下結(jié)論。沒經(jīng)工況分析，就隨便增加水泵的臺數(shù)是不可靠的，造成這種錯覺的原因，常常是將并聯(lián)后的工況點，與繪制水泵總和Q-H曲線時所采用的等揚程下流量疊加的概念混為一談。關(guān)鍵是忽略了管道系統(tǒng)特性曲線對并聯(lián)工作的影響。后，對于泵站設(shè)計開始考慮問題時，就應(yīng)注意到：如果所選的水泵是以經(jīng)常單獨運行為主的，那么，并聯(lián)工作時要考慮到各單泵的流量是會減少的，揚程是會提高的。如果選泵時是著眼于各泵經(jīng)常并聯(lián)運行的，則應(yīng)注意到各泵單獨運行時，相應(yīng)的流量將會增大，軸功率也會增大。

圖3 五臺同型號水泵并聯(lián)

   3、不同型號的兩臺水泵在相同的水位下并聯(lián)工作
   這種情況不同于上面所述情況的主要原因是：兩臺水泵的特性曲線不同，管道中水力不對稱。所以，自吸水管端A和C至匯集點B的水頭損失不相等（即∑hAB≠∑hBC）。兩臺水泵并聯(lián)后，每臺泵的工況點的揚程也不相等（即H1≠H2）。因此，欲繪制并聯(lián)后的總和Q-H曲線，一開始就不能使用等揚程下流量疊加的原理。
   現(xiàn)在我們只知道，泵I與泵II之所以能夠并聯(lián)工作在管路匯集點B處，就只可能有一個共同的測壓管水頭（見圖4中HB），則測壓管水面與吸水井水面之高度差為

式中：H1為表示水泵I在相應(yīng)流量為Q1時的總揚程(m)；
   SAB為AB管段得阻力系數(shù)。

圖4 不同型號、相同水位下兩臺水泵并聯(lián)

   式(7-3)表示水泵I的總揚程H1，扣除了AB管段，在相應(yīng)流量Q1下的水頭損失∑hAB后，就等于匯集點B處得測壓管水面與吸水面高差HB，此HB值相當(dāng)于將水泵折引至B點工作時的揚程，也即扣除了管段AB水頭損失的因素，水泵I可視為移到了B點在工作。
   同理，

式中：HII為表示水泵II在相應(yīng)流量為QII時的總揚程(m)；
   SBC為BC管段的阻力系數(shù)。
   式（7-4）中的HB相當(dāng)于將水泵II折引到B點工作時尚存的揚程。這樣，就可先分別繪出Q-∑hAB和Q-∑hBC曲線，然后，采用上一章中所介紹的折引特性曲線法，在水泵I、II的(Q-H)I和(Q-H)II曲線上相應(yīng)地扣除水頭損失∑hAB和∑hBC的影響，得到如圖4中虛線所示的(Q-H)′I折引特性曲線和(Q-H)′II折引特性曲線。此兩條曲線排除了泵I與泵II在揚程上造成差異的那部分因素。它們表示了將兩臺水泵都折引到B點工作時的性能。這樣，就可以采用等揚程下流量疊加的原理，繪出總和(Q-H)1+2折引特性曲線。此總和(Q-H)1+2曲線猶如一臺等值水泵的性能曲線。因此，再下一步就要考慮此等值水泵與管段BD聯(lián)合工作向水塔輸水的工況。
   先畫出管段BD的Q-∑hBD曲線，求得它與總和折引(Q-H)1+2曲線相交于E點，此時E點的流量QE，即為兩臺水泵并聯(lián)工作的總出水量。通過E點，引水平線與(Q-H)′I及(Q-H)′II曲線相交于I′及II′兩點，則QI及QII即為水泵I及水泵II在并聯(lián)時的單泵流量，QE=QI+QII；再由I′、II′兩點各引垂線向上，與(Q-P)I及(Q-P)II相交于I″、II″點，此兩點的P1及P2就是兩臺水泵并聯(lián)工作時，各單泵的功率值，同樣，其效率點分別為I′″及II′″點，其值分別為η1及η2并聯(lián)機(jī)組的總軸功率P1+2及總效率η1+2分別為：

   在我國北方地區(qū)，常見以井群采集地下水。一井一泵，井群以聯(lián)絡(luò)管相連以后，以一根或多根干管輸送至水廠，再集中消毒后由泵站加壓輸入管網(wǎng)。這種情況，從水泵工況來分析，相當(dāng)于幾臺水泵在管道布置不對稱的情況下并聯(lián)工作。與上述例子所差別的，往往只是各井間的吸水動水位的不同。在進(jìn)行工況計算時，只需在計算凈揚程HST時，以一共同基準(zhǔn)面算起，然后作相應(yīng)的修正即可，其他算法都是相似的。另外，衡量管道布置的對稱與否，應(yīng)從工程來考慮，一般在管道布置差異較大的情況下才認(rèn)為是不對稱布置。例如，在兩臺離干管匯集點距離不一而并聯(lián)工作等場合下，就應(yīng)按上述方法進(jìn)行計算。
   4、同型號的兩臺水泵一調(diào)一定并聯(lián)工作
   如果兩臺同型并聯(lián)工作的水泵，其中一臺為調(diào)速泵（見圖5中泵I調(diào)），另一臺定速泵（見圖5中泵II定）。則在調(diào)速運行中可能會遇到兩類問題：其一是調(diào)速泵的轉(zhuǎn)速n1與定速泵n2均為已知試求兩臺并聯(lián)運行時的工況點。這類問題如圖4所述，比較簡單。調(diào)速運行的過程，實際上是調(diào)速泵與定速泵的(Q-H)I,II特性曲線由完全并聯(lián)轉(zhuǎn)化為不完全并聯(lián)的工程，其工況點的求解可按圖4所述求得。其二是只知道調(diào)速后兩臺泵的總供水量為QP（HP為未知值），試求調(diào)速泵的轉(zhuǎn)速n1值（即求解調(diào)速值）。

圖5 一調(diào)一定水泵并聯(lián)工作

   這類問題比較復(fù)雜，存在調(diào)速泵的工況點值（QI,HI）、定速泵的工況點值（QII,HII）及調(diào)速泵的轉(zhuǎn)速n1等五個未知數(shù)。直接求解比較困難，我們?nèi)钥刹捎谜垡�法來求解�?br />    解題步驟：
   (1)畫出兩臺同型號水泵的(Q-H)I,II特性曲線，并按畫出Q-∑hBD管道特性曲線，由圖5上得出P點。
   (2)P點的縱坐標(biāo)即為裝置圖上B點的測管水頭高度HB值。
   (3)按畫出Q-∑hBC曲線，由定速泵的(Q-H)II曲線上扣除Q-∑hBC曲線，得折引(Q-H)′II曲線，它與HB的高度線相交于H點（見圖5）。
   (4)由H點向上引線得J點，此J點為調(diào)速運行時定速泵的工況點（即QII與HII 值）。
   (5)由QP-QII=QI，調(diào)速泵的揚程為，在圖上得M點。
   (6)按，求得k值。畫出通過(QI,HI)點的等效率曲線與原定速泵(Q-H)I,II曲線交于T點。
   (7)由圖上按n1=n2(Q1/Q2)求得調(diào)速后的轉(zhuǎn)速n1值。

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