离心泵并联运行工况点的确定与分析

离心泵串并联及工况调节综合实验
一、实验目的
1．绘制两台离心泵串联运行工况调节图；
2．绘制两台离心泵并联运行工况调节图（共用管路节流调节方式）：
二．实验装置
1．离心泵、电动机、管路系统（包括管路、阀门、水箱等）；
2．真空表、压力表；玻璃转子流量计
三．实验原理
离心泵实验系统布置图如下图
图1 离心泵实验系统布置图
1—电动机；2—离心式水泵；3—压力表；4—转子流量计；5—2”弯头；6—真空表
7—三通；8—闸阀；9—水箱；；10—逆止阀
四．实验步骤
1．检查管路是否接好，流量计中水是否充满。

2．离心泵阀门全开，联好线路，打开电源开关。

3．将管路调制离心泵串联运行，稳定后，从小到大调节阀门开度，观察记录压力表，真空表和流量计的读数，流量每次增加3~5格，共做十一次。

4．将管路调制离心泵并联运行，稳定后，从小到大调节共用管路阀门开度，观察记录压力表，真空表和流量计的读数，流量每次增加3~5格，共做十一次。

五．实验数据记录与处理
1．原始数据
当地重力加速度：g= m/s2；水池距离地面高度： cm；
测试水温：t= ℃；该温度下水的密度：ρ= kg/m3（查表）；
1#离心泵出口截面中心与进口截面中心的高度差∆z= m；
2#离心泵出口截面中心与进口截面中心的高度差∆z= m；
2实验数据记录与处理
表2
3．两台离心泵串联运行工况调节图
4．两台离心泵并联运行工况调节图（共用管路节流调节）
六、注意事项
1．实验过程中，禁止沙粒抽进泵体。

2．长期停用时，开启前请先拨动叶片，确定转动灵活再接电源。

3．越冬前，请排净泵内积水一方冻裂。

泵（或风机）并联运行特性及常见问题分析1．概述两台或两台以上的泵（风机）向同一管路输送流体的运行方式称为并联运行，火电机组系统中的给水泵、循环水泵、凝结水泵、送风机、引风机、一次风机等主要辅机广泛采用这种运行方式。

采用并联运行方式主要是为了通过增减并联运行台数实现流量的调节，降低耗电率；其次若并联的泵（或风机）中一台发生故障，仍可维持主机低负荷运行，可以提高机组的可靠性。

掌握泵（或风机）并联运行后的特性曲线、运行工况点变化规律及可能出现的问题，对指导日常运行有很大的帮助；下面就这方面的情况进行简要阐述。

2．如何确定泵与风机并联特性曲线泵（或风机）并联运行后，有如下特征：管路中的总流量等于并联各泵（风机）流量之和；并联后管路中产生的扬程、各泵（或风机）的扬程均相等。

因此泵（或风机）并联后的性能曲线()v Q H --或()v Q P --可采用把并联各泵（或风机）的()v Q H --曲线上同一扬程（或全压）点上流量相加的方法获得。

图1及图2分别为相同性能两泵并联与不同性能两泵并联的性能曲线。

图1 相同性能两泵并联后性能曲线图2 不同性能两泵并联后性能曲线3．如何确定泵与风机并联运行工况点泵（或风机）并联运行工况点由泵并联性能曲线()v Q H --与管路阻力曲线()v c Q H --共同确定，两曲线的交点即为并联运行工况点。

求泵（或风机）并联运行工况点的关键是确定泵并联性能曲线()v Q H --与管路阻力曲线()v c Q H --，泵并联性能曲线()v Q H --的求法在第2项已经介绍，下面简要介绍一下管路阻力曲线的求法。

一般情况下，泵（或风机）并联运行的管路系统由并联管段和串联管段两部分组成，流体在管路中流动时，管路中的总阻力可表示为∑∑++=并联管段串联管段静HHH H c ；计算串联管段阻力∑串联管段H 时，流量取管路总流量v Q ；计算并联管段阻力∑并联管段H 时，流量取2vQ 。

.；. 水泵并联运行的流量变化,同型号水泵并联运行的流量变化相同型号的水泵并联运行,水泵并联运行的流量因为两台泵从同一水池吸水送往同一高地水池，即静扬程Hst相同，并且从吸水口A、B 两点至并联节点O点的管路完全相同，因此，AO、BO管段的水头损失相同，因此，两台水泵的扬程相同。

AO、BO两管段通过的流量均为Q1+2/2,OG管段通过的总流量为两台泵的流量之和。

所以，两台泵在并联运行时总流量等于两台离心泵流量之和，总扬程等于各水泵扬程。

按照横加法原则，将单台水泵同一扬程下的流量扩大两倍即可得到两台泵并联工作的（Q-H）1+2曲线。

根据上面的分析可知，两台水泵的静扬程相同，管路中的水头损失也相同，即并联之后两台水泵的扬程相等，且等于总扬程。

单泵工作时的轴功率大于并联工作时各单泵的轴功率。

因此，在选配电动机时，要根据单泵单独工作的轴功率来配套。

另外，两台泵并联工作时的总流量并不等于单台泵单独工作时流量的两倍，这种现象在多台泵并联时，就很明显。

多台同型号水泵并联工作的特性曲线同样可以用横加法求得，每增加一台水泵所增加的水量并不相同，水泵并联越多，增加的水量就越少。

以一台泵工作流量为100，当两台水泵并联的流量为190，比单泵工作时增加了90，三台泵并联的总流量为251，比两台泵并联时增加了61，四台泵并联的总流量为284，比三台泵并联增加了33，无台泵并联的总流量为300，仅比四台泵并联增加了16.由此可见，当水泵并联台数4-5台以上时，增加的流量很小，已经没有意义了。

每台水泵的工况点，随着并联水泵台数的增多，而向扬程高的一侧移动。

台数过多就可能使工况点移出高效段范围。

所以，是否通过增加并联工作的水泵台数来增加水量，要通过工况分析和计算决定，不能简单地理解增加水泵台数就能成倍增加水量。

尤其是改扩建工程，更要认真分析计算水泵并联工况，才能确定。

同型号离心泵并联运行相关问题的探讨汪建华;汪禹【摘要】为便于对同型号泵并联运行工况进行分析,将包含了分支管路阻力损失在内的管路装置扬程表示为单泵流量的函数,根据能量守恒原理,分别用解析法和图解法求得同型号泵并联运行时单泵流量,分析了泵并联台数和泵特性曲线对流量的影响,并对并联水泵的选型提出若干建议.【期刊名称】《机械研究与应用》【年(卷),期】2012(000)001【总页数】3页(P57-58,62)【关键词】水泵;并联运行;特性曲线;选型【作者】汪建华;汪禹【作者单位】长江大学机械工程学院,湖北荆州434023;中南大学土本工程学院,湖南长沙410004【正文语种】中文【中图分类】TU9911 前言城镇自来水厂、农田排灌、大型楼宇供暖和空调等供排水系统的水泵装置，为满足系统流量变化的需要，广泛采用若干台型号和能力相同的水泵并联运行的工作方式。

这一方面可以增大系统的流量;另一方面可以通过增减泵的台数来调节系统的流量;同时便于泵站的管理维修和事故备用，提高泵站并联运行的可靠性。

采用多台同型号水泵并联运行的泵站，通过增减泵运行台数对流量进行调节时，由于泵并联运行工况点和泵单独运行工况点相差较大，泵单独运行有可能出现超载现象。

为了准确确定同型号水泵并联运行的工况点，并掌握改变水泵运行台数的流量调节特性，笔者将管路装置扬程表示为泵并联时的单泵流量的函数［1］，用泵特性曲线和管路装置特性曲线的交点，直接求出同型号泵并联运行时的单泵工况点，并对影响泵并联运行工况点的因素进行分析，以利于多泵并联运行方式的合理应用。

2 特性曲线水泵并联运行工况点取决于泵特性曲线和管路装置特性曲线两个方面。

泵扬程流量曲线表达式由泵的样本曲线或实测数据用最小二乘法拟合得到，即式中:H 为泵扬程，m;Q 为泵流量，m3/s;a0、a1、a2为泵扬程拟合系数，m、s/m2、s2/m5。

为节省泵站管道投资，减少管线占地和降低工程造价，多台水泵机组通常采用如图1所示的并联布置方式。

离心泵并联后工况计算方法1.压差计算：离心泵并联运行时，需要先计算每台泵的压差，以决定其工作状态。

通常情况下，每台泵的出口压力应相同，可以通过流量和管道阻力来计算每台泵的压差。

假设并联运行的离心泵有n台，分别编号为1到n，则每台泵的压差可以通过下式计算：ΔP=[(ΔP总-ΔP管道)/n]其中，ΔP总为系统总压差，ΔP管道为管道阻力压差。

2.流量分配：并联的离心泵在达到所需的总流量后，需要根据不同的运行状态，将流体按比例分配给各个泵。

常见的流量分配方式包括：-定一台主泵的流量，其他泵根据比例运行。

主泵的流量通常为总流量的50%到70%之间，而副泵根据比例分别为100%-主泵流量。

-等角速度分配流量。

即每台泵的转速相同，根据泵的特性曲线和工作点的位置，按比例分配流量。

-等扬程分配流量。

即每台泵的扬程相同，根据泵的特性曲线和工作点的位置，按比例分配流量。

-等效功率分配流量。

即每台泵的有效功率相同，根据泵的特性曲线和工作点的位置，按比例分配流量。

3.阻力曲线计算：离心泵并联运行时，可以通过绘制系统管道的阻力曲线来确定各泵的工作点。

阻力曲线通常是通过实验测量得到的，也可以使用一些计算方法来估算。

根据管道结构、流体特性和流量分配条件，可以得到每台泵的扬程和流量。

同时，还需要检查每台泵的最大流量和最大扬程是否满足系统要求。

另外，还需要将泵的特性曲线和管道的阻力曲线进行匹配，以确保系统在理想工作区域内运行。

根据实际情况，可以进行多次计算和优化，以找到最佳的工况。

4.功率计算：并联运行的离心泵，其总功率可以通过各泵的功率求和得到。

每台泵的功率可以通过流体密度、流量、扬程和效率来计算。

并联运行的离心泵通常具有较高的效率，因为多个泵共同工作可以减小单台泵的负荷。

总结起来，离心泵并联后的工况计算，涉及到压差、流量分配、阻力曲线和功率等方面。

需要根据实际情况，综合考虑各个因素，并进行适当的计算和优化，以确保系统在理想工作区域内运行。

2.1水泵并联运行的一般情况水泵并联运行的主要目的是增大所输送的流量。

但流量增加的幅度大小与管路性能曲线的特性及并联台数有关。

图4所示为两台及三台性能相同的 20sh-13型离心泵并联时，在不同陡度管路性能曲线下流量增加幅度的情况，从图 可见，当管路性能曲线方程为hc=20+10q2时（q 的单位为m3∕s ）,从图中查得:200 400 600 800 1000 1200 1400 1600图2-4不同陡度管路性能曲线对泵并联效果的影响比较两组数据可以看出：管路性能曲线越陡，并联的台数越多，流量增加的幅度就越小。

因此，并联运行方式适用于 管路性能曲线不十分陡的场合，且并联的台数不宜过多。

若实际并联管路性能曲线很陡时，则应采取措施，如增大管 径、减少局部阻力等，使管路性能曲线变得平坦些，以获得好的并联效果。

一般的供水系统都采用多台泵并联运行的方式，并且采用大小泵搭配使用，目的是为了灵活的根据流量决定开泵的台 数，降低供水的能耗。

一台泵单独运行时：q1=730l∕s (100%)两台泵关联运行时：q2=1160l∕s (159%) 三台泵并联运行时：q3=1360l∕s (186%)但当管路性能曲线方程为hc=20+100q2 时（q 一台泵单独运行时：q1=450l∕s (100%) 二台泵并联运行时：q2=520l∕s (116%) 三台泵并联运行时：q3=540l∕s (120%)的单位为 m3∕s ）,从图2-4可查出:2-70个 H(m) 60 50 40 30 20 10Hc=20+100Q aHc=20+10Q供水高峰时，几台大泵同时运行，以保证供水流量；当供水负荷减小时，采用大小泵搭配使用，合理控制流量，晚上或用水低谷时，开一台小泵维持供水压力。

多台并联运行的水泵，一般采用关死点扬程(或最大扬程)相同，而流量不同的水泵。

这些泵并联运行时，每台泵的出口压力即为母管压力，且一定大于每一台泵单泵运时的出口压力(或扬程)：(管道系统不变)hn=ha2=hb2=hc2 .......... > ha1、hb1、hc1并联运行泵的总出口流量为每台泵出口流量之和，且每台泵的流量一定小于该泵单泵运行时的流量：(管道系统不变) qn=qa2 + qb2 + qc2........ V qa1 + qb1 + qc1 + .........若并联运行的泵的扬程不同，而且流量也不同时，则在并联运行时扬程低的泵的供水流量会比单泵运行时减小很多。

离心泵运行工况的优化与调节在工农业生产的各行各业和人们的日常生活中，离心泵发挥着不可替代的重要作用，是实现液体输送的主要设备之一。

但是，离心泵的实际运行工况的效率却是偏低，而且能耗过大，造成费用的增多和浪费，不利于企业的发展和盈利。

为此，就需要对离心泵运行的工况进行优化与调节，以减少损失，提高效率。

一、离心泵运行效率低的原因分析1、离心泵的运行工况点偏离了设计工况造成效率低下设计离心泵时，根据给定的一组流量Q扬程H与转速n 值、按水力效率n最高的要求进行计，如果计算符合这一组参数的工作情况就称为水泵的设计工况点。

水泵铭牌中所列出的数值即为设计工况下的参数值，它是该水泵最经济工作的一个点。

但是在实际运行中，水泵的工作流量和扬程往往是在某一个区间内变化着的，流量和扬程均不同于设计值。

水泵装置在某瞬时的实际出水量、扬程、轴功率、效率以及允许吸上真空高度等称为水泵装置的实际工况点。

我们所说的求离心泵的工况点指的就是实际工况点，它表示了水泵装置的工作能力。

在选泵时及运行中，应使泵装置的实际工况点尽量接近水泵的设计工况点，落在高效段内。

2、离心泵内的各种损失造成离心泵运行效率下降液体流过叶轮的损失包括机械损失、流动损失和泄漏损失，与之相应的离心泵的效率分为机械效率、水力效率和容积效率。

机械损失包括叶轮的轮盖和轮盘外侧与液体之间摩擦而消耗的轮阻损失、轴承和填料函内的摩擦损失；泄漏损失包括由叶轮密封环处和级间以及轴向力平衡机构处的泄漏损失；流动损失由液体流过叶轮、蜗壳、扩压器产生的沿程摩擦损失以及流过上述各处的局部阻力损失包括流体流入叶道以及转能装置时产生的冲击损失，其损失的大部分转变为热量为流体所吸收。

3、管路效率低当被输送液体流量或扬程发生变化，经常见到的处理方法是调节阀门，这一方法虽然方便，但是也存在缺点，就是会造成管路阻力损失过大，使离心泵在低效率状态下运行。

4、离心泵自身效率低保证离心泵运行效率高首先应该选择高效离心泵, ，如分段式多级离心泵本身的效率较高，而IS 型单级单吸离心泵的效率则较低。