循環(huán)水泵曲線(xiàn)擬合及其應用研究

應用技術(shù).al循環(huán)水泵曲線(xiàn)擬合及其應用研究楊霄(吉林市熱力有限公司)[摘要]本文利用最小二乘法原理對 采曖循環(huán)消耗的性能實(shí)驗數據進(jìn)行了曲線(xiàn)報合，分析和比較使用單臺水泵、并聯(lián)兩臺和三臺水泵對系統運行的影響[關(guān)鍵詞]循環(huán)水泵最小二乘法 擬合曲線(xiàn)系統I況中圖分類(lèi)號:TD442+. 2文獻標識碼:A文章編號: 1009-914x(2009)8 ()333-02-1、引富熱水供熱工程系統由熱用戶(hù)、熱網(wǎng)和熱源構成了一個(gè)復雜的整體系統。為了使投運的循環(huán)水泵能在高效區工作，而又使循環(huán)水最符合需要值，不致產(chǎn)生嚴重的水力和熱力失調現象，必須分析循環(huán)水泵(單臺或多臺)在系統中運行的工作狀況。從而子求與系統相匹配的循環(huán)水泵，使其盡可能地"滿(mǎn)負荷、高效率“運行。(4)采用作圖地和差值法來(lái)確定水泵的性能參敷及J.作點(diǎn)選擇相匹配的水uZ0 +sZσ +sZa +aZo -之h0泵，準確性差，而H比較麻煩:因此利用最小乘法原理對采暖循環(huán)水泵的性能實(shí)驗數據進(jìn)行曲線(xiàn)扣合，再來(lái)討論循環(huán)水泵的工作狀況。求得，其中n≥42、循環(huán)水泵曲線(xiàn)擬合對水泵的N-G特性曲線(xiàn)，按程.其基本思想是:通過(guò)誤差分析建立誤差方程，在誤差值最小的條件下,導N=&Bj*'(5)出相應的正規方程組,通過(guò)求解正規方程組(線(xiàn)性代數方程組),得到回歸系擬合求得。敷(最小二乘估計)。從而建起曲線(xiàn)擬合的多項式。歸系數B1. B2、B3、B4按正規方程組計算。從水泵性能曲線(xiàn)圖可看出其性能曲線(xiàn)H-G. N-G、n -G近似于拋物線(xiàn)，故用三次同歸曲線(xiàn)對測試數據進(jìn)行消耗性能回歸曲線(xiàn)方程如下:(6)H=H,+AG+ A.GP +4C*1)N= No+ BG+B_C2 +BO'2)n≤5-7,m≥n+1n=場(chǎng)+CJ+CzP2 +C.GP3)而水泵的G- η 曲線(xiàn)可按下式計算:式中: G--水泵流量，m2/h;GxH x1000(7)H--水泵揚程，H,0""Nx10x3600η--水泵效率，%其它符號同111。.N--水泵軸功率，kw.由最小二乘原理可得三次網(wǎng)歸曲線(xiàn)正規方程組，求解該方程組，酆可對水泵的G-H特性曲線(xiàn)采用最小一乘法，按(1)式擬合求得?；貧w確定以上三個(gè)方程的系數,從而確定H-G、η -G. N-G回歸曲線(xiàn)方程。為此筆系數A1. A2、A3和HO可按正規方程組者編出了確定水泵性能向歸曲線(xiàn)方程的計算程序。的運行可靠性,并盡最提高電纜的載流最.影響電纜可靠性及載流量的因素需要根據J.程的具休條件來(lái)確定.非常多,其中電纜護層的接地方式是其中的核心因素.根據小同的外部條件及設備制造T.藝同一截面的高壓電纜的載流量是一2.1電纜金屬護套或屏蔽層接地方式個(gè)變化值。主要體現在以下4個(gè)方面。對f三芯電纜。應在線(xiàn)路兩終端直接接地,如在線(xiàn)路中有中間接頭者,應在a. 商壓電纜的安裝地理條件不同。例如,熱阻不同,埋設深度的地溫不同中問(wèn)接頭處另加設接地。而對于單芯高壓電纜的接地方式則較為復條包括等等-端接地方式、線(xiàn)路中間-點(diǎn)接地方式、交叉瓦聯(lián)接地方式及兩端直接接b.高壓電纜的敷設方式不同。例如, 排列方式，互層接地方式，直埋,排地方式收端頭.中間接頭、絕緣接頭之間的距離是市金屬護層上任一點(diǎn)管,溝道,隧道等等。電纜c.高壓電纜的系統條件不同。例如,額定電流、短路電流及持續時(shí)間等非接地處的正常滿(mǎn)載情況F的感應電壓確定的,即金屬護層上任一點(diǎn)非接地處等的正常感應電壓,在術(shù)采取不能任意接觸金屬護層的安全措施時(shí),不得大于50d. 高壓電纜的絕緣種類(lèi)及結構不同。例如,是否采用交聯(lián)聚乙烯作為主V:除這一情況外, 不得大于100 v.在圖3中,是個(gè)完整交叉T聯(lián)單元的金絕緣,金屬屏敝層械面，防水層外護套等。屬我感應電壓隨電纜K度面變化的典型曲線(xiàn)用。叮見(jiàn)，對于電纜金屬套交叉互針對電力電纜線(xiàn)路，商樂(lè )電纜的絕緣種類(lèi)主要集中在交聯(lián)聚乙烯或自容式聯(lián)并兩端直接接地的接地方式,計算金屬貸感應電壓時(shí),只滿(mǎn)訃算一個(gè)分段。充油電纜,相對確定。但是,金屬屏敞層的戴面應滿(mǎn)足單相接地故障或不同地2.2電纜金屬護套或屏蔽層接地方式選擇分析點(diǎn)兩相同時(shí)發(fā)生故障時(shí)知路容址的要求偉向防水層的截而應滿(mǎn)足單相或湘城市內布置接頭T.作井般比較困難,例如110 kV雙同電纜接頭井的長(cháng)短路故障時(shí)短路客量的要求,不同的導體最商工作泓度,不同的電纜外護套材度約12 n, 寬約2 m布置難度可想而知，同時(shí)，由于過(guò)多的電纜接頭會(huì )降低電料,這些因紫都說(shuō)明，電纜的結構5當地的電力系統條件相關(guān)聯(lián).另外,不同的纜的運行可靠性。因此，推薦在現場(chǎng)條件允許的情況下電纜的中間接頭和絕緣制造廠(chǎng)制造I藝的不同,其電纜結構設計也會(huì )存在細微的差別。接頭盡量少,提高電3緒論纜?？啃?。為降低10 kV及以上電纜外護套絕緣所承受的工頻過(guò)電壓,高壓電纜輸電線(xiàn)路系統應用涉及到輸、變電兩個(gè)專(zhuān)北相關(guān)規程規范、抑制對鄰近弱電線(xiàn)路和設備的電磁T擾,宜沿電纜線(xiàn)路裝設平行的同流線(xiàn)。技術(shù)條件繁多。這就嬰求在所壓電纜應用的過(guò)程中，對避雷器、避需線(xiàn)、護套交叉互聯(lián)方式適用于較長(cháng)的電纜線(xiàn)路.且將線(xiàn)路全長(cháng)均勻地分割成3段或接地方中國煤化工長(cháng)注，使高壓電纜系統的設備3的停數段。使用絕緣接頭把電纜金屬護金隔離，并使用互聯(lián)導線(xiàn)把金屬護配置合理套連接成開(kāi)口三角形電纜線(xiàn)路在正常運行狀態(tài)卜流過(guò)3根單芯電纜金屬護套HCNMHG的感應電流矢量和為零,就能避免電纜負載能力受說(shuō)過(guò)金屬護套的循環(huán)電流引起發(fā)熱的影響。2.3高壓電纜的載流量高壓電纜線(xiàn)路的截曲通常是在系統規劃中確定下來(lái)的而具體的載流量則科技博冤| 333應用技術(shù)|w .3、皮用研兗凹現已知管路特性曲線(xiàn);前面介紹了用數值法求解的水泵性能擬合曲線(xiàn)方程，知道了該方程便可H=4. 48X 10心02以很方便的知曉水泵的運行情況。如果冉給定管路特性曲線(xiàn)方程，對它們與(11)式聯(lián)立求解得: G=250. 6m*/h, H=28.1laH,0聯(lián)立求解，求出工作點(diǎn)，得到工作點(diǎn)的流量和揚程，從而可以與實(shí)際管路于是有: N=35. OKW, η =53.2%.的總流量和總阻力進(jìn)行比較，來(lái)分析系統水力工況，得出水泵的匹配情此時(shí)單臺水泵運行的工作點(diǎn)參敷分別為況，確定水力失調的解決辦法。本文將給出實(shí)例加以全面分析.G-81. 5e/h, H=28.1 H,0,N11. 7KW，η=53. 2%。3. 1系統概況于是可見(jiàn)循環(huán)水泵運行參數，見(jiàn)下表! :已知某供暖系繞，建筑而積為9萬(wàn)m'。概算熱負荷為5. 2MW,整個(gè)系由上表可以看出，就其采暖系統，使用一臺水泵，以及并聯(lián)兩臺和三統總供水溫度95C,回水溫度70C,網(wǎng)路散熱和漏損系數K取1.05,流量附臺水泵其系統流量和揚程己大于需求量。并聯(lián)后對系統冷熱不均改善并不大，加系數中取1. 2.其供暖半徑L為500m，比摩阻R 取70Pa/m,局部阻力相原因是管路水力失調嚴重，流最沒(méi)有按照要求進(jìn)行分配，引起水力失調。根對沿程損失的比例百分數取a為0.3,熱源內部阻力出r取10X104Pa,用戶(hù)據以 上:數據可知增加一臺水泵后，系統的流量增加了4.4%，揚程增加了9.0%，系統阻力Hr取10X 10Pa,裕最系敗K值取1.15.由上述條件求得該系統但水泵的效率從78. 3%下降到64. 3%，增加了水泵的無(wú)效電耗。如果系統采實(shí)際管路中G為25.5 4m/h, H為22.7aH,O;從而管路特性曲線(xiàn)方程為H=S用三臺水泵并聯(lián)運行， 其流最比兩臺水泵井聯(lián)運行增加了1. 6%，揚程增加G-=4.4 G2Pa=4. 48 x 10G1H.0.了2.9%，而和- -臺水泵運行相比，流量增加了6. 0%，揚程增加了12. 4%，3.2.系統工況分析所以想通過(guò)增加并聯(lián)水泵來(lái)增大流量，近而改善系統的熱力失調狀況的效果(1)單臺水泵運行的循環(huán)水泵為200RXL-24型號水泵。此種水泵屬于不會(huì )很大。此時(shí)水泵的效率只有53. 2%，無(wú)效電耗更大.RXL系列，具有大流量、低揚程、節能的特點(diǎn)，較適于作采暖循環(huán)水泵，在因此， 對于一個(gè)水力失調嚴重的供暖系統，特別是末端用戶(hù)不熱，不實(shí)際工程上:用的比較多。本文擬采用該在提供的RXL系列水泵20RXL-24樣能簡(jiǎn)單地采用增加水泵的方法來(lái)解決。因為單臺水泵的工作點(diǎn)已處于水泵性機的實(shí)驗數據[41。能曲線(xiàn)的平坦區，因而增加水泵后，總流量增加有限。如已有兩臺水泵井聯(lián)根據計算程序和實(shí)驗敷據求得順歸曲線(xiàn)方程:運行，其合成特性曲線(xiàn)就更加平坦，再增加一臺水泵并聯(lián)運行，總流最的增H=24. 73+3.29x 10-6.21X 10P-3. 09X 10~G3加最將會(huì )更小，甚至不增加。所以，解決供暖系統水力失調現象，首先應考又已知管路特性曲線(xiàn)方程:慮對管網(wǎng)通過(guò)熱用戶(hù)引入口閥門(mén)進(jìn)行調整，使系統流量得以合理分配。當然，H=4.48X 1002如果總流量不能滿(mǎn)足要求時(shí)，應經(jīng)過(guò)作用或計算的辦法，選擇與系統相匹配聯(lián)立上兩式可以求出水泵工作點(diǎn)，為此筆者編寫(xiě)了求解工作點(diǎn)的程序,的單臺水泵或組合較為合理的多臺水泵。便于求得流量和揚程。4、結語(yǔ)G-236. 4m/h, H=25. 0mH,04.1. 對于某-擴建系統，隨著(zhù)熱用戶(hù)逐年增加，原配水泵已偏小，同理可得，通過(guò)水泵性能分析，采用多臺:并聯(lián)運行是可以的。但經(jīng)常遇到的是，單臺N=1. 33x 10-1+1.87 x 10'G-6.55 x 10+02+9. 88 x 107GP水泵運行，其流量和揚程已遠遠超過(guò)實(shí)際需要值。由于網(wǎng)路水力失調，總有η=1.83X101+7.79x 10'G-2.33 X 10%64+1.82X 10一些用戶(hù)不熱，為彌補失調的帶來(lái)的缺陷，采用多臺水泵并聯(lián)運行。此時(shí)系于是求出當G=236.38m*/h時(shí)，統的循環(huán)水量雖有所增加，但增值也很小。水泵的效率自然很低.有時(shí)雖然N=20.7KW, η =78.3%.能改變某些用戶(hù)的采暖效果，但與投資及運行費用相比，卻是得不償失，事由于實(shí)際管路中的G為225.4:/h, H為22.7mH,0,單臺200RXL-24型倍功半。以采用多臺水泵并聯(lián)運行時(shí)，要通過(guò)水力工況分析，使其在高效區號水泵工作點(diǎn)的流量和揚程均大于系統管路中的實(shí)際流量和揚程，因此滿(mǎn)足該系統的要求。4. 2.由于網(wǎng)路水力失調嚴重。水泵經(jīng)并聯(lián)后，仍不能滿(mǎn)足末端用戶(hù)(2 )兩臺水泵并聯(lián)運行的需要，即使更換大功率大流量水泵也無(wú)濟于事。實(shí)際上，如果網(wǎng)絡(luò )水力失要想增大流量來(lái)滿(mǎn)足系統需要，可采用水泵并聯(lián)的形式。若水泵井聯(lián)則有揚程相等流量相加，帶入程序很容易求得兩并聯(lián)水泵并聯(lián)的性能回歸曲用戶(hù)來(lái)說(shuō)， 循環(huán)水量的絕對值是增加了(有時(shí)也能改善一點(diǎn)采暖效果), 但其線(xiàn)方程:在整個(gè)系統中所占的百分比卻不變。只是流最增加后必然導致溫差減小，即H-24. 73+1.65X10*G-1.55x 10+C2 -3.86x 100(8供水溫度降低，回水溫度升高。如總供熱量不變，各用戶(hù)流量分配比例不變，N=2. 67 x 10-1+1. 87 X 10-+G-3. 27 x 10+6+2. 47 x 10"G(9)則根本問(wèn)題沒(méi)有解決。所以調節水力失調。首先要進(jìn)行閥門(mén)調節，如果仍然η=1.83 x 10*+3.89 x 10^G-5. 82 x 104242. 28 x 10C(10)達不到要求，就可以通過(guò)系統水力工況分析來(lái)選擇合適的循環(huán)水泵?，F已知管路特性曲線(xiàn):4.3. 進(jìn)行水力工況分析是了解整個(gè)系統運行情況的關(guān)鍵，而建立循環(huán)水泵性能曲線(xiàn)方程為水力工況分析帶來(lái)很大的方便。循環(huán)水泵性能曲線(xiàn)方與(8)式聯(lián)立求解得: G=123. 4m/h, H=27.3 H,0程為計算機選擇循環(huán)水泵奠定了理論基礎，同時(shí)也是實(shí)現量化管理的基礎。于是有: N=30. 1KW，η=64. 3%.參考文獻此時(shí)單臺水泵運行的工作點(diǎn)參數分別為[1]陳在麋,武建動(dòng),暖通計算機方法[I],北京:中國建筑工業(yè)出版社，G=123.4 m/h, H=27.3 mH,0, N=15.0K， n=64. 3%.1985.[2]李德英，風(fēng)機與泵的性能曲線(xiàn)報合計算[J],建筑設備, 19(3).從上文中的數據得知，并聯(lián)兩臺同型號的200RXL-24型水泵可在流量和揚程上滿(mǎn)足系統要求，可是如果和單臺20RXL-24型水泵比較?？闯鲂蕦3]李德英等，鍋爐供暖量化管理與節能技術(shù)[W],北京:中國建筑工業(yè)有所下降。并聯(lián)水泵可實(shí)現運行費用降低，造成成本投資增加，因此我們出版社，192在選擇循環(huán)水泵時(shí)要時(shí)刻關(guān)注經(jīng)濟效益，全面衡量是采用并聯(lián)形式,還是.[4] 王昭俊,采暖循環(huán)水泵的性能回歸曲線(xiàn)方程研究[I],哈爾疾:哈爾濱只通過(guò)改變水泵型號來(lái)采用單臺水泵運行的方式。:.建筑大學(xué).(3)三臺水泵并聯(lián)運行現在再來(lái)看看三臺水泵并聯(lián)的情況。同理，水泵并聯(lián)則有揚程相等流量相加，帶到程序后很容易求得三臺并聯(lián)水泵并聯(lián)的性能回歸曲方程:H=25. 99+1. 07X 10-G-6.13X 106G2-1. 18X 100(11)N=4. 00x 10+1. 87X 10~G-2. 18X 10C2+1. 10X 10~C(12η=1. 83X 10-*+2. 60x 10~G-2 59 x 1062+6. 75x 100 (13)表1循環(huán)水泵并聯(lián)運行參數對比表中國煤化工|工作狀況系統流置(m脅)系統甩力(mH;0O)|輔功奉(KW)| 效奉<%)單236.A25.020.778.3MHCNMHG兩臺246.77.330.164.3三臺50.68.135.053.2334妤秀數據