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2-7 离心泵定速运行工况

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2-2-离心泵在管路中的运行

2-2-离心泵在管路中的运行

2-2-离心泵在管路中的运行知识点2-2 离心泵在管路中的运行【学习指导】1．学习目的：通过学习搞清楚：一台一定性能的离心泵在特定的管路系统中运行时，将会出现一些什么问题？如何高效地满足生产工艺对泵提出的流量和能量要求？2．本知识点的重点：正确地确定离心泵的安装高度，避免汽蚀现象发生。

合理地选择和操作离心泵，并根据生产工艺要求，经济有效地进行调节。

3．本知识点的难点对于汽蚀现象的理解。

4．应完成的习题：【2-3】用某离心泵以40m3/h的流量将贮水池中65℃的热水输送到凉水塔顶，并经喷头喷出而落入凉水池中，以达到冷却的目的。

已知在进水喷头之前需要维持49kPa的表压强，喷头入口较热水池水面高6m。

吸入管路和排出管路中压头损失分别为1m和3m，管路中的动压头可以忽略不计。

试选用合适的离心泵，并确定泵的安装高度。

当地大气压按101.33kPa计。

[答：泵的型号为IS80-65-125型（n=2900r/min）或3B19型水泵，安装高度约为2.5m]【2-4】常压贮槽内盛有石油产品，其密度为760kg/m3，粘度小于20cSt，在贮存条件下饱和蒸汽压为80kPa，现拟用65Y-60B型油泵将此油品以15m3/h的流量送往表压为177kPa的设备内。

贮槽液面恒定，设备的油品入口比贮槽液面高5m，吸入管路和排出管路的全部压头损失分别为1m和4m。

试核算该泵是否合用。

若油泵位于贮槽液面以下1.2m处，问此泵能否正常操作？当地大气压按101.33kPa计。

[答：合用；能正常操作]【2-5】欲用例2-2附图所示的管路系统测定离心泵的汽蚀性能参数，则需要在泵的吸入管路中安装调节阀门。

适当调节泵的吸入和排出管路上两阀门的开度，可使吸入管阻力增大而管内流量保持不变。

若离心泵的吸入管直径为100mm，排出管直径为50mm，孔板流量计孔口直径为35mm，测得流量计压差计读数为0.85mHg，吸入口真空表读数为550mmHg时，离心泵恰发生汽蚀现象，试求该流量下泵的允许汽蚀余量和允许吸上真空度。

2-7 离心泵定速运行工况

2-7 离心泵定速运行工况
确定离心泵特性曲线的的函数关系hfq管道系统特性曲线为二次抛物线hhstsq联立方程组并求解即的离心泵装置的工况点hq确定离心泵特性曲线函数关系的方法
§2-7 离心泵装置定速运行工况
工况点：
水泵工作时某一瞬时的实际出水量（Q）扬 程（H）轴功率（N）效率（η）等，表示了 水泵在此时的实际工作能心泵装置工况点的改变
分 水泵可以很多种提供QH组合，亦即很多种工况， 析： 但是水泵装置一定后，则维持一种工况，我们希
望该工况点在其高效范围内，否则应设法调整。
改变离心泵装置工况点的途径：
1.改变水泵本身的特性曲线，方法有： (1).调整转速； (2)换轮，切削叶轮.
2.改变管道系统特性曲线，方法有： (1).改变静扬程HST；(2).改变管材及管道布置S；
Q2 πD 2 2g 4
2
∑h
当水泵管路系统一定时， A,k,l,Dξ都是定值，所以 总的水头损失可以记为 ∑h＝ ∑SQ2 S为常数 曲线为一条二次抛物线
Q
管道水头损失特性曲线
说明： 1.S代表长度，直径一定的管道的沿程摩阻与
局部阻力之和的系数； 2.曲线的曲率取决于管道的D,L,管壁的粗糙度 以及局部阻力附件的布置情况；
i =1 i =1
n
n
n
n
n
2 i
3
i =1
n
i =1
m +1 i
= ∑ H i Qi
i =1
n
n
H 0 ∑ Q i + A1 ∑ Q i
m i =1 i =1
n
m +1
+ A2 ∑ Q
i =1
m+2 i
+ + Am ∑ Q

离心泵装置定速运行工况

离心泵装置定速运行工况
(2)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，改变 电机转子电阻调速，串级调速以及变频调速等多种。
2、在确定水泵调速范围时，应注意如下几点：
(1)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。
(2)水泵的调速一般不轻易地调高转速。
(3)合理配置调速泵与定速泵台数的比例。
(2)只知道调速后两台泵的总供水量为QP(HP为未知值)， 试求调运泵的转速n1值(即求调速值)。
5、一台水泵向两个并联工作的高地水池输水
（1）水泵向两个高地水池输水
（2）水泵与高水池D并联工作，共同向低水池C输水
2.10.2 定速运行下并联工作的数解法 2.10.3 调速运行下并联工作的数解法 2.10.4 并联工作中调速泵台数的选定
以达到节能和安全供水； (3) 水泵并联扬水提高泵站运行调度的灵活性和
供水的可靠性。
2.10.1 并联工作的图解法
1、同型号的两台(或多台)泵并联后的总和流量，将等于
某场程下各台泵流量之和。
H
0
Q
2、同型号、同水位的两台水泵的并联工作
H
H’ H
N
M Q-ΣH
S
(Q-H)1+2
(Q-H)1,2
2.8.2切削律的应用
1、切削律应用的两类问题 (1)已知叶轮的切削量，求切削前后水泵特性曲线的变化。 (2)已知要水泵在B点工作，流量为QB，扬程为HB，B点
位于该泵的(Q-H)曲线的下方。现使用切削方法，使水 泵的新持性曲线通过B点，要求：切削后的叶轮直径D’2 是多少?需要切削百分之几?是否超过切削限量?
(2)已知水泵nl时的(Q—H)l曲线，试用比例律翻画转速为 n2时的(Q—H)2 曲线。

离心泵的工况调节

离心泵的工况调节

3-6-1 回流调节法



H1降为HA 泵流量增为QA 主管流量减为Q3 （QA—Q3＝Q4) 回流管曲线变陡， R’2 总管曲线变为R’， QA减为Q'A Q4减为Q’4 Q3增为Q’3
关小回流阀（A’）




反之亦然
3-6-1 回流调节法
经济性很差




开大回流阀，减少主管流量 泵流量和轴功率反而增加，可能超过额定功率 相当部分功率浪费于回流液体的阻力损失上 随着泵的流量增大，Hs降低而实际吸人真空度却增 大，如后者超过前者，即可能发生汽蚀 因此，只有在某些特殊场合下，例如锅炉给水泵有时 要求将流量调到很小，这时单用节流调节难以精确， 则可用回流调节作为补充调节手段。 小流量工作时液体容易循环发热
离心泵的工况调节
离心泵的H和Q是由泵的特性曲线和管路特性曲线的交 点——工况点所决定 在船上，各种冷却水泵、锅炉给水泵、凝水泵、货油泵 等，工作中往往需要调节流量，也就是说需要改变泵的 工况点，称为“工况调节” 工况调节可借改变泵的特性或管路特性来实现，船用泵 常用的工况调节方法有以下几种:


装有两只径向止推轴承的立式泵，用“背靠 背”安装 轴承的内圈和轴通常采用过渡配合
安装前在热油里加热到150℃左右 装轴承的轴表面最好经过淬火处理 轴承外圈与安装处常为过渡配合或滑动配合

滑动轴承间隙应定期检查和调整。
3-6-6离心泵常见故障的分析
1．起动后不能供液



(1)“引水”装置失灵 例如初次使用的自吸离心泵未向泵内灌水，水环真空泵端 面间隙过大等 (2)吸人管或轴封漏气。 (3)吸人管露出液面， (1)吸高过大 从真空容器吸人则可能是流注高度太小或吸人液面真空度 过大。 (2)吸人管流阻过大，例如滤器堵塞。 (3)吸人管不通 例如吸人阀未开、底阀锈死或吸人管堵塞等。 (4)吸人液体温度过高 以致“允许吸上真空度”过小

离心泵装置调速运行工况PPT课件

离心泵装置调速运行工况PPT课件

n n( Q ) (H ) s Q H 2第16页/共26页
1 2
m
m
3 4
Hm
Dm
nm
三、相似准数——比转数（ns）
• 将模型泵的Hm＝lm，Qm＝0.075m3／s代入 可得下式
3.65n Q ns
3
H4
第17页/共26页
注意下列几点
• (1)Q和H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。
• (2)比转数n，是根据所抽升液体的容重r＝1000kg／ m3时得出的，也即根据抽升20℃左右的清水时得出的。
• (3)Q和H是指单吸、单级泵的流量和扬程。如果是双 吸式水泵，则公式中的Q值，应该采用水泵设计流量 的一半也即采用(Q/2)。若是多级泵，H应采用每级叶 轮的扬 程。
• (4)对于任一台水泵而言，比转数不是无因次数，它的 单位是“r／min”。可是，由于它并不是一个实际的 转速，它只是用来比较各种水泵性能的一个共同标准。 因此，它本身的单 位 含 义 ， 无 多 大 用 处 ， 一第1般8页在/共书26页本 中 均 略 去 不 写 。
比转数讨论
• (1) 当转速n一定时，ns越大，表示这种水泵的流量越大，扬程越 低，反之，比转数越小，表示这种泵的流量小，扬程高。
• (2)叶片泵叶轮的形状、尺寸、性能和效率都随比转数而变的。因 此，使用比转数ns公式，可对叶片泵进行分类。
3.65n Q ns
第19页/共326页
H4
比转数分类图
第10页/共26页
1、比例律应用的图解方法
• 比例律在泵站设计与运行中的应用，最常遇到 的情形有二种：
(1)已知水泵转速为n1时的(Q～H)1曲线如图所示， 但所需的工况点，并不在该特性曲线上，而在 坐标点A2(Q2，H2)处。现问：如果需要水泵 在d点工作，其转速n2应是多少?

给排水专业知识200问(附答案)

给排水专业知识200问(附答案)

给排水专业知识200问1、请简述水泵的定义及其分类？答：定义：水泵是输送和提升液体的机器，它将原动机的机械能转化为被输送液体的动能或势能。

分类：叶片式水泵、容积式水泵、其它类型水泵（螺旋泵、射流泵、水锤泵、水轮泵、气升泵等）。

2、在城镇及工业企业的给排水工程中，大量使用的水泵是叶片式水泵，其中又以离心泵最为普通，请简述离心泵的工作原理？答：离心泵在启动前，应先用水灌满泵壳及吸水管道，然后驱动电机，使叶轮和水作高速旋转运动，此时水受到离心力的作用被甩出叶轮，经蜗壳中的流道而流入水泵的压水管道，由压水管道而输入管网中，与此同时，水泵叶轮中心处由于水被甩出而形成真空，吸水池中的水便在大气压的作用下，沿吸水管而源源不断的流入叶轮吸水口，又受到高速旋转的叶轮的作用，被甩出叶轮而输入压水管道，这样，就形成了离心泵的连续输水。

3、请简述离心泵装置的定速运行及调速运行工况？答：由水泵的特性曲线可知，每一台水泵在一定的转速下，都有它自己固有的特性曲线，此曲线反映了该水泵本身潜在的工作能力，这种潜在的工作能力，在现实运行中，就表现为瞬时的实际出水量、扬程、轴功率及效率值等，这些曲线上的实际位置，称之为水泵装置的瞬时工况点，它表示了该水泵在此瞬时的实际工作能力。

定速运行工况是指水泵在恒定转速运行情况下，对应于相应转速在特性曲线上的工况值的确定。

调速运行工况是指水泵在可调速的电动机驱动下运行，通过改变转速来改变水泵装置的工况点。

4、请简述水泵比转数（ns）的概念及意义？答：由于叶片泵的叶轮构造和水力性能的多种多样性，大小尺寸也各不相同，为了对整个叶片泵进行分类，将同类型的水泵组成一个系列，这就需要有一个能够反映泵共性的综合性的特征数，作为水泵规范化的基础，这个特征数称为水泵的相似准数，又称比转数。

5、请简述泵站中的水锤及其常用的水锤防护措施？答：在压力管道中，由于水流流速的剧烈变化而引起一系列剧烈的压力交替升降的水力冲击现象，称为水锤。

泵习题课


按此表点绘出相似工况抛物线与（Q-H）1曲线相交于C 点， Qc=36.9L/s，Hc=40m.
（3）降速后的（Q-H）2曲线可按比例律进行换算。
不同转速时的Q、H值的变化换算
转速 （r/min）
参数
第1点
第2点
第3点
第4点
第5点
流量Q （m3/s）
0
10
20
30
40
按n1照=9此50 表（扬可m程）绘H 出n425=720r4/4m.5 in时的44.0（Q-H42.）5 2曲线38.5。
/ m5)
hf sq2 1065.28q2(q : m3 / s)
hf
sq2

1065.28 36002
q
2
8.219105 q2 (q : m3 / h)
Q(m3/h)

200
300
400
500
hf
0
3.2876
7.39
13.15
20.54
H
25
28.2876
32.39
38.15
11.试绘制10sh-6和12sh-9水泵并联的特定曲线？ （忽略吸压水管路的水头损失）
SX

H1 H2 Q22 Q12

45 40 0.14 2 0.12
521
H X H SX Q2 45 520 .8 0.12 50.21
H 50.21 521Q2 (Q : m3 / s)
H 25 1065 .28Q2 Q : m3 / s
（3）由式 得当转速调为n2时，（Q-H）2曲线高效段方程为
10.某循环水泵站中，夏季为一台12Sh－19型离心泵工作， 水泵叶轮直径D2＝290mm，管路中阻力系数S＝228s2／ m5，静扬程HST＝14m。到了冬季，用水量减少了，该泵 站须减少12％的供水量，为了节电，到冬季拟将另一备 用叶轮切小后装上使用。问：该备用叶轮应切削外径百 分之几？ 是否满足最大切削限量要求，如满足，请绘制 切削叶轮后的水泵的特性曲线。

离心水泵的定速运行工况(2.7黑白)

例如有前置水塔的城市管网中在晚上前置水塔的城市管网中在晚上管网中用水量减少水输入水塔管网中用水量减少水输入水塔水塔的水箱中水位不断升高对水泵装置而言静扬程不断增高水塔的水箱中水位不断升高对水泵装置而言静扬程不断增高水泵的工况点将沿水泵的工况点将沿qqhh曲线向流量减小侧移动曲线向流量减小侧移动向左移动由向左移动由bb点移至至cc点点供水量越小供水量越小
讨论P35思考题





1.试从概念上区分水箱自由出流时，测压管水头线与管道 水头损失特性曲线间的不同。 2.在图2—41所示的水泵装置上，在出水闸阀前后装A、 B两只压力表，在进水口处装上一只真空表C，并均相应 地接上测压管。现问： (1)闸阀全开时，A、B压力表的读数及A、B两根测压管 的水面高度是否一样? (2)闸阀逐渐关小时，A、B压力表的读数以及A、B两根 测压管的水面高度有何变化? (3)在闸阀逐渐关小时，真空表C的读数以及它的比压管内 水面高度如何变化?
将管道水头损失与水泵静扬程HsT联系考虑，得方
程H需=HST+
Σh，画出管道系统特性曲线。
管道水头损失特性曲线
管道系统特性曲线
二、离心泵装置工况点的确定

有两种方法：图解法和数解法。 （一）、图解法：简明、直观，工程中应用广泛。 解法：a、绘水泵性能曲线Q～H； b、绘管道系统特性曲线Q～H需； C、两曲线相交点 M 称为水泵装置工况点（工作点）， 此时，M点对应横坐标QA和纵坐标HA分别为水泵装置的出水量 和扬程。
第七节 离心泵装置定速运行工况
通过对离心泵基本性能曲线分析，可以看出，每一台水泵在一定 的转速下，都有它自己固有的特性曲线，此曲线反映了该水泵本身潜 在的工作能力。这种潜在的工作能力，在现实泵站的运行中，就表现 为瞬时的实际出水量(Q)、扬程(H)、轴功率(N)以及效率(η)值等。我 们把这些值在Q～H曲线、Q—N曲线、以及Q一η曲线上的具体位置，称 为该水泵装置的瞬时工况点，它表示了该水泵在此瞬时的实际工作能 力 。 泵站中决定离心泵装置工况点的因素有3个方面： 1．水泵本身的型号； 2．水泵运行的实际转速；

泵与泵站2.7


五、数解法求离心泵装置的工况点
抛物线法：H=HX－SXQ2 故参数估计 SX=（H1 －H2）/（Q22 －Q12）
水泵特性曲线方程为：H=HX－SXQ2 管道特性曲线方程为： H=HST+ ∑SQ2 解得： Q= [（HX － HST）/（SX+ ∑S）]1/2

HX=H1+SXQ12
三、 图解法求离心泵装置的工况点：
分析：在K点时，泵供给水的总比能HK1﹥管 道的要求总比能HK2，供﹥求，能量富裕△h值 以动能形式使水流加速，流量加大，使水泵工 况K向M点移动。 在D点时， D点泵供给水的比能 HD1﹤管道的要求总比能HD2供﹤求，差值 （HD2－HD1）使管道中水流能量不足，速度 减缓，工况点D向M移动至M为止。
影响工况的因素
A、水泵的型号 B、运作实际转速 C、配水管路系统及送水位置及其变动
一、 管道系统特性曲线
——水流通过管道一定存在水头损失： ∑ h= ∑ hf+ ∑ hl 沿程损失=摩阻损失+局部损失 计算方法：①水力坡降法： ∑ hf = ∑i l ②比阻法： ∑ hf =∑Aksl Qi2
' = ∑h ' k=SQK2
二、 图解法求水箱出流的工况点
——K´即为该水箱出流的工况点。其流量为 Q´K=QK水箱所提供的总比能全部消耗的情况也 表示水箱能够提供的总比能与管道所消耗 的总比 能相等的那个平衡点(K')。 ——折引法是将高位水箱的工作能量扣除了管道 的水头损失后，把它折引到低位水箱的位置上来 了。

——总结：如果水泵装置在M点工作时，管道上的所有闸阀是全开着的， 那么M点就称为该装置的极限工况点，也就是说：在这个装置中，要保证 水泵的静扬程HST时，管道中通过的最大流量为QM。 ——在工程中，总是希望水泵装置的工况点，能够经常落在该 水泵设计参 数上（设计工况附近）这样水泵的工作效率最高，最经济，参见Q－ŋ曲线。

离心水泵的定速运行工况(2.7)

叶轮直径D＝466mm，其Q—H特性曲线如图2-31所示。 试拟合Q—H特性曲线方程。 [解] 由14SA-10型的Q—H特性曲线上，取包括(Q。， H。)在内的任意4点，其值如表2-3所示。上表中H值单位 为m，Q值单位为L／s。
已 知 各 点 的 坐 标 值 待计算值 H3 60 Q3 380 A1 0．0168 A2 -0．00017

由于Q～H曲线的高效段已知，可在曲线上设两点 H1 H 2 （Q1，H1和Q2，H2 ），求 SX
Q 2 Q1
2 2
HX H1 SXQ1
2


两方程联合求解，得
HX SXQ HST SQ
2
2
Q
HX HST SX S
2
H HST SQ
（三）离心泵工作点的校核
第七节 离心泵装置定速运行工况
通过对离心泵基本性能曲线分析，可以看出，每一台水泵在一定 的转速下，都有它自己固有的特性曲线，此曲线反映了该水泵本身潜 在的工作能力。这种潜在的工作能力，在现实泵站的运行中，就表现 为瞬时的实际出水量(Q)、扬程(H)、轴功率(N)以及效率(η)值等。我 们把这些值在Q～H曲线、Q—N曲线、以及Q一η曲线上的具体位置，称 为该水泵装置的瞬时工况点，它表示了该水泵在此瞬时的实际工作能 力 。 泵站中决定离心泵装置工况点的因素有3个方面： 1．水泵本身的型号； 2．水泵运行的实际转速；

型号
Ho 72
Qo 0
H1 70
Q1 240
H2 65
Q2 340
14SA--10
图2-31 14SA-10型离心泵的特性曲线
求解过程为：已知的各坐标值代入(2-62b)正则方程， 可得： 288+960A1+317600A2＝267 ｛69120+317600A1+108 X 106A2＝61700
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§2-7 离心泵装置定速运行工况
工况点：
水泵工作时某一瞬时的实际出水量（Q）扬 程（H）轴功率（N）效率（η）等，表示了 水泵在此时的实际工作能力。 水泵的型号、转速、管路系统
影响因素： 说明：
配上管道系统，在固定转速下运行，一台 水泵会维持在一个相对固定的工况点工 作，提供一个相对固定的（Q,H）组合。
H
HST+SQ2
M HM (QM,HM)
Q-H曲线
说 水泵一旦选定，系统装 明 置固定后，外界条件不
HST
变则水泵将围绕M或者 固定在M点工作。 M点（QK,HK）为离心泵装 置的工况点。亦为能量供 需平衡点
O
QM
Q
讨论：如果供>需，富裕能量能量转变为水的动能，使水 流加速，流量↑；反之，能量不足，使水流减缓，流量 ↓，从而使水泵维持在M点工作。
一、管道系统特性曲线
1.管路性能曲线
水泵管道系统的水头损失： ∑h＝ ∑hf＋ ∑hi
∑ h = ∑ξ
i
采用比阻公式： ∑h ＝ ∑AlQ2 f
1 2 Akl Q ∑ h = ∑ + ∑ ξ 2 2 πD 2g 4
Q2 πD 2 2g 4
2
∑h
nH 0 + A1 ∑ Qi + A2 ∑ Qi2 + + Am ∑ Qim = ∑ H i
i =1 i =1 i =1 i =1 n n n n
A1、A2…等系数 可通过求解线性方 程组求得； 一般取m＝2，最后拟 合的曲线方程为： H=H0+A1Q+A2Q2
H 0 ∑ Qi + A1 ∑ Q + A2 ∑ Q i + + Am ∑ Q
i =1 i =1
n
n
n
n
n
2 i
3
i =1
n
i =1
m +1 i
= ∑ H i Qi
i =1
n
n
H 0 ∑ Q i + A1 ∑ Q i
m i =1 i =1
n
m +1
+ A2 ∑ Q
i =1
m+2 i
+ + Am ∑ Q
i =1
n
2m i
= ∑ H i Qim
i =1
H=HST+∑h 称为管 道系统的特性曲线 1.K点表示水泵输送流 量Qk，将水提升高度为 HST时消耗的总能量。 2.水泵消耗的总能量分 为两部分：HST和克服 管路系统的水头损失
HST HST O Q H
K
(Qk,Hk)
∑h
二.图解法求解离心泵装置的工况点
绘制离心泵装置的管道系 统特性曲线和水泵的特性 曲线，二者的交点即为该 水泵装置的工况点。
HST+SQ2
(QM,HM)
Q-H曲线
HST
O
QM
Q
③两点法求HX和SX 在高效段内任意选择两点(H1Q1),(H2Q2)则有： H1=HX-SXQ22 H2=HX-SXQ22 解得
SX = H1 H 2 2 Q2 Q12
H X = H1 + S X Q12
2.用最小二乘法进行拟合法 设Q-H曲线可以拟合为下列多项式： H=H0+A1Q+A2Q2++AmQm
四、数解法求解离心泵装置工况点
思路： 确定离心泵特性曲线的的函数关系H=f(Q)
管道系统特性曲线为二次抛物线H=HST＋SQ2 联立方程组并求解即的离心泵装置的工况点（H,Q）
确定离心泵特性曲线函数关系的方法：
1.抛物线法
H HX M
M
①研究表明：水泵特性曲线的高效 段可以视为二次抛物线的一段； H ②假设水泵特性曲线为 H=HX-SXQ2,视高效段为SXQ2的 一部分，并延伸之纵轴得HX；
三、离心泵装置工况点的改变
分 水泵可以很多种提供QH组合，亦即很多种工况， 析： 但是水泵装置一定后，则维持一种工况，我们希
望该工况点在其高效范围内，否则应设法调整。
改变离心泵装置工况点的途径：
1.改变水泵本身的特性曲线，方法有： (1).调整转速； (2)换轮，切削叶轮.
2.改变管道系统特性曲线，方法有： (1).改变静扬程HST；(2).改变管材及管道布置S；
当水泵管路系统一定时， A,k,l,Dξ都是定值，所以 总的水头损失可以记为 ∑h＝ ∑SQ2 S为常数 曲线为一条二次抛物线
Q
管道的管道的沿程摩阻与
局部阻力之和的系数； 2.曲线的曲率取决于管道的D,L,管壁的粗糙度 以及局部阻力附件的布置情况；
2、离心泵装置的管道系统特性曲线