確定循環(huán)水泵站運行工況的方法比較

34流體機械2002年第30卷第12期文章編號:1005-03292002)2-0034-03確定循環(huán)水泵站運行工況的方法比較劉金祥張軍南京工業(yè)大學(xué)江蘇南京210000摘要:介紹了三種確定切削后水泵的葉輪外徑和Q一H特性曲線(xiàn)的方法并對其計算結果進(jìn)行了比較和討論。關(guān)鍵詞:循環(huán)水泵站離心泵切削葉輪沄行工況中圖分類(lèi)號:TH313文獻標識碼:AMethods Comparison of Determination the Operating Mode of the Recycling Water Pump StationLiu jinxiang Zhang junAbstract: Three kinds of method to determine the cutting-impeller diameter and Q-H curves were introduced in this paper. The calKeywords: recycling water pump station centrifugal pump cutting- impeller ,operating mode在城市用水中江工業(yè)冷卻水占60%~70%冷卻水往往要求循環(huán)使用。循環(huán)冷卻水量隨著(zhù)季2圖解法確定水泵工況節的變化而有所不同。為了既滿(mǎn)足生產(chǎn)要求又達12Sh-19型離心泵的Q一H特性曲線(xiàn)見(jiàn)圖1到節能的目的循環(huán)水泵站的運行工況要進(jìn)行相中的曲線(xiàn)I波形線(xiàn)之間的一段為高效段。根據應的調整。以某循環(huán)水泵站為例說(shuō)明調整情況。管道系統特性曲線(xiàn)方程式該泵站夏季用1臺12Sh-19型離心泵工作水泵(3)葉輪直徑D2=290mm管路阻力系數S=22532/m5靜揚程Hx=14m。到了冬季用水量減少了30該泵站須減少12%的供水量。因此擬將一備用葉輪切削后以待冬季使用即換輪運行。下面用不同的方法求取該葉輪外徑和泵的特性曲線(xiàn)。1水泵葉輪的切削律15實(shí)踐證明在一定條件下葉輪經(jīng)過(guò)切削后,依據切削律其性能參數Q、H的變化與切削前后葉輪外徑存在下列關(guān)系0Q/Q=D2/D(1)Q(Us)H/H=(D2/D2)(2)圖1圖解法式中Q、Q′——葉輪外徑切削前、后的流量在圖1所示坐標系中繪出的管道系統特性H、H——葉輪外徑切削前、后的揚程曲線(xiàn)Q一Σ(曲線(xiàn)Ⅱ)與曲線(xiàn)/的交點(diǎn)A即為離D2、D2葉輪切削前、后的外徑心泵裝置的運行工況點(diǎn)。由圖1知:4=188.1L將葉輪的切削量控制在一定限度內則切削H1=22.0m。A點(diǎn)表示將水輸送至高度為H前后該水泵相應的效率可視為不變時(shí)水泵供給水的總比能與管道所要求的總比能相Vol.30No.122002FLUID MACHINERY35等的所以A點(diǎn)稱(chēng)為該水泵裝置的平衡工況點(diǎn)h2—相應于流量為Q時(shí)泵體內的虛水只要外界條件不發(fā)生變化水泵裝置將穩定地在頭損失之和mh,=SQmA點(diǎn)工作。S—泵體內的虛阻耗系數∴2/m5冬季流量QB=165.51/從圖1可知HB=m——指數對給水管道一般取1.84~220.2m。根據切削律可得切削系數現取m=2得:H=H1-SQ2K=HB/Q2=73x2/m3)(4)在高效段內任意選擇兩點(diǎn)d18022.5)和則切削拋物線(xiàn)方程式為(22019.5)將其坐標值代入式(8)整理后得H=737Q(5)(H1-H2)(Q2-Q2)=187.5根據切削拋物線(xiàn)方程在圖1中繪出切削拋H1=28.6物線(xiàn)曲線(xiàn)Ⅲ)與曲線(xiàn)I的交點(diǎn)C即為滿(mǎn)足切削所以水泵的Q-H特性曲線(xiàn)方程式為:律要求的B點(diǎn)的對應工況相似點(diǎn)。由圖1可知H=28.6-187.5Q2(9)Qc=1758L/s,H=228m實(shí)踐證明在切削限解式3和式9堆成的方程組得度以?xún)热~輪切削前、后水泵效率的變化不大。因Q=188.1l/sH=22.0m此沏削拋物線(xiàn)又稱(chēng)為等效率曲線(xiàn)。即凡在等效此參數即夏季離心泵裝置的運行工況點(diǎn)A。率曲線(xiàn)上的各點(diǎn)其相應的效率可視為相等。將解式9式5組成的方程組得B點(diǎn)和C點(diǎn)的性能參數代入式1)得出切削后的Q=175.91s,H=22.8m葉輪外徑D2=QB/QD2=273m此即與B點(diǎn)工況相似的對應點(diǎn)C。代入切削律得在求得D2后利用切削律就能推面出切削切削后的葉輪外徑D2=27m后水泵的特性曲線(xiàn)。在水泵的Q一H特性曲線(xiàn)將(18022.5廂d22019.5的值分別代入上選出d0,27.2)a(60,27.6)從(100,27.0c切削律算出切削后的對應點(diǎn)為c(169,4,19.9廂和(140,25.0)d180,22.5)e(220,19.5)f(260d(207.117.3則S=183.2,H1=25.2所以134個(gè)點(diǎn)將各點(diǎn)的坐標值分別代入切削律算切削后水泵的Q一H特性曲線(xiàn)方程為出切削后對應各點(diǎn)o(0,24.1)a(57,24.4)bH=25.2-183.2Q2(10)(9423.9)c(132,2.1)d(16919.9c(207,3.2最小二乘法17.3)f(245l1.8)并點(diǎn)繪在圖1所示的坐標系擬合離心泵Q一H特性曲線(xiàn)方程式的另一中然后用一條光滑的曲線(xiàn)連起來(lái)即得到切削后途徑是采用最小二乘法來(lái)進(jìn)行。將高等數學(xué)中的水泵的Q一H特性曲線(xiàn)(曲線(xiàn)Ⅳ最小二乘法用于離心泵的Q、H雙變量關(guān)系中,其正則方程組為數解法確定水泵工況離心泵裝置工況點(diǎn)的數解法是通過(guò)水泵及管道系統特性曲線(xiàn)方程式解出Q和H值。問(wèn)題的H關(guān)鍵在于確定水泵的特性曲線(xiàn)方程式。以下是兩種數解法的求解過(guò)程。Ho>Q1+A1∑Q2+A2>Q}+…3.1拋物線(xiàn)法拋物線(xiàn)法是把水泵的高效段視為二次拋物線(xiàn)Am∑Q"nH: Qi(11)上的一段采用這種方式來(lái)建立Q一H特性曲線(xiàn)方程式?，F假設12Sh-19型離心泵特性曲線(xiàn)上的高效段可用下列方程的形式來(lái)表示。即H0∑Q"+A1∑Q+1+A2∑Q"+2+…H=H-h(6)或H=H-s,Q(7)Am∑QHi Q式中H—水泵的實(shí)際揚程m擬合離心泵Q一H特性曲線(xiàn)方程可根據不36流體機械2002年第30卷第12期或H=H0+A1Q+A2Q2+A3Q3(13)將A1、A2"代入式(12),得切削后水泵的本文選用式(12)在12Sh-19型離心泵特性Q—H特性曲線(xiàn)方程式曲線(xiàn)上取包括(Q,H0)在內的任意4點(diǎn):0H=23.9+30.2Q-326Q(18)27.2)H(10027.0)d18022.5)(260,13.4)將各點(diǎn)的坐標值代入正則方程組整理得4結果對比與討論540A1+1100042=-18.7(14)l1001+2440800042=-4454(15)三種方法求出的水泵特性曲線(xiàn)如圖2所示解方程組得計算結果見(jiàn)表1。由圖2可以看出,拋物線(xiàn)法求A1=0.031A2=-0.000322出的特性曲線(xiàn)與實(shí)測特性曲線(xiàn)在高效段非常吻將A、A2代入式(12)得水泵的Q—H特性合。水泵站在設計時(shí)就要求水泵在高效段內運曲線(xiàn)方程式行?？梢?jiàn)對于水量變化不大的場(chǎng)合采用拋物線(xiàn)H=27.2+31Q-322Q(16)法比較合適。采用最小二乘法求出的特性曲線(xiàn)在解由式3和式16蛆組成的方程組得:高效段內不如拋物線(xiàn)法與實(shí)測曲線(xiàn)接近但最小Q=186.2L./s,H=21.8m二乘法求岀的特性曲線(xiàn)整體吻合得較好。因此此即夏季離心泵裝置的運行工況點(diǎn)A。而冬對于水量變化較大的場(chǎng)合采用最小二乘法較為季流量QB=163.9L/s,H2=20.0m。則切削系數適宜。由表1可以看出雖然采用的方法不同但K=74532/m5因此切削拋物線(xiàn)方程式為求出的水泵切削后的葉輪外徑尺寸相差甚微?？蒆l=745Q2(17)見(jiàn)對于解決本文提出的問(wèn)題三種方法均可。解式16廂式17蛆組成的方程組得Q=174.8LsH=22.8m此參數即與B點(diǎn)工況相似的對應點(diǎn)C。代入切削律得切削后的葉輪外徑D′2=272mm將(0,27.2)10027.0)d(180,22.5)f(260,13.4)點(diǎn)的值分別代入切削律算出切削后的對應點(diǎn)為o(0,23.9)b(94,23.8)d(16919.8)f(244,11.8)同理將各點(diǎn)的坐標值代入10正則方程組求得:A1=0.0302圖2結果對比A2=-0.000326表1結果對比D,' (mm)—H關(guān)系Q一H關(guān)系解法拋物線(xiàn)法H=28.6-187.5QH=25.2-183.2Q2最小二乘法H=27.2+310-3H=23.9+30.2Q-32602離心泵特性曲線(xiàn)通常是水泵生產(chǎn)廠(chǎng)通過(guò)性小還可根據不同的精度要求選用特性曲線(xiàn)的擬能試驗"實(shí)測的。用圖解法求離心泵裝置的運行合方程工況比較直觀(guān)物理概念清晰但不夠準確。采用拋物線(xiàn)法也會(huì )存在一定的誤差因為并不是每臺作者簡(jiǎn)介劉金祥男,%64年生副教授。通訊地址21000水泵的高效段均能擬合為二次拋物線(xiàn)上的一段。江蘇南京市中山北路20號南京工業(yè)大學(xué)城市建設與安全環(huán)境相比之下采用最小二乘法計算出的結果誤差較學(xué)院。