34流體機(jī)械2002年第30卷第12期文章編號(hào):1005-03292002)2-0034-03確定循環(huán)水泵站運(yùn)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ρ一H特性曲線的方法并對(duì)其計(jì)算結(jié)果進(jìn)行了比較和討論。關(guān)鍵詞:循環(huán)水泵站離心泵沏削葉輪沄行工況中圖分類號(hào):TH313文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)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 calerating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)冷卻水量隨著季圖解法確定水泵工況節(jié)的變化而有所不同。為了既滿足生產(chǎn)要求又達(dá)12Sh-19型離心泵的Q—H特性曲線見圖1到節(jié)能的目的循壞水泵站的運(yùn)行工況要進(jìn)行相中的曲線I波形線之間的一段為高效段。根據(jù)應(yīng)的調(diào)整。以某循環(huán)水泵站為例說明調(diào)整情況。管道系統(tǒng)特性曲線方程式該泵站夏季用1臺(tái)12Sh-19型離心泵工作,水泵H=14+225Q2(3)葉輪直徑D2=290mm,管路阻力系數(shù)S=22537m3靜揚(yáng)程H=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(yùn)行。下面用不同的方法求取該葉輪外徑和泵的特性曲線。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)過切削后依據(jù)切削律,其性能參數(shù)Q、H的變化與切削前后葉輪外徑存在下列關(guān)系0Q/Q=D2/D2Q(Ls)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(biāo)系中繪出的管道系統(tǒng)特性H——葉輪外徑切削前、后的揚(yáng)程MVT凵中國煤化工線的交點(diǎn)A即為離D2、D2葉輪切削前、后的外徑CNMH圖1知:Q4=188.11將葉輪的切削量控制在一定限度內(nèi)測切削,H4=22.0m。A點(diǎn)表示將水輸送至高度為Hx前后該水泵相應(yīng)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收稿日期:烤數(shù)據(jù)6Vol.30No.122002FLUID MACHINERY35等的所以A點(diǎn)稱為該水泵裝置的平衡工況點(diǎn)h1——相應(yīng)于流量為Q時(shí)泵體內(nèi)的虛水只要外界條件不發(fā)生變化水泵裝置將穩(wěn)定地在頭損失之和m,h=SmA點(diǎn)工作泵體內(nèi)的虛阻耗系數(shù),2/m3冬季流量QB=165.5L/s從圖1可知HBm——指數(shù)對(duì)給水管道,一般取1.84~220.2m。根據(jù)切削律可得切削系數(shù)現(xiàn)取m=2得:H=H1-SQ2(8)K=HB/QB=737 s/m)(4)在高效段內(nèi)任意選擇兩點(diǎn)d180,22.5廂和則切削拋物線方程式為(220,19.5)將其坐標(biāo)值代入式8)整理后得H=737(5)(H1-H2)(Q2-0i)=187.5根據(jù)切削拋物線方程在圖1中繪出切削拋H1=28.6物線曲線Ⅲ)與曲線的交點(diǎn)C即為滿足切前所以水泵的0H特性曲線方程式為律要求的B點(diǎn)的對(duì)應(yīng)工況相似點(diǎn)。由圖1可知H=28.6-187.502(9)Qc=175.8Ls,Hc=228m實(shí)踐證明在切削限解式3和式9成的方程組得度以內(nèi)葉輪切削前、后水泵效率的變化不大。因Q=188.1L/s,H=22.0m此沏削拋物線又稱為等效率曲線。即凡在等效此參數(shù)即夏季離心泵裝置的運(yùn)行工況點(diǎn)A率曲線上的各點(diǎn)其相應(yīng)的效率可視為相等。將解式9和式5堆成的方程組得B點(diǎn)和C點(diǎn)的性能參數(shù)代入式1)得出切削后的Q=175.9L/sH=22.8m葉輪外徑D2=QB/QD2=273mo此即與B點(diǎn)工況相似的對(duì)應(yīng)點(diǎn)C。代入切削律得在求得D2后利用切削律就能推畫出切削切削后的葉輪外徑D2=273m后水泵的特性曲線。在水泵的Q一H特性曲線將(18022.5廂d22019.5的值分別代入上選出從027.2)a6027.6100,27.0c切削律算出切削后的對(duì)應(yīng)點(diǎn)為c(1694199廂(140,25.0)d180,22.5)e(2)0,19.5)f(260,d(207.117.3則S;′=183.2,H1′=25.2所以13.4訂個(gè)點(diǎn)將各點(diǎn)的坐標(biāo)值分別代入切削律算切削后水泵的Q-H特性曲線方程為出切削后對(duì)應(yīng)各點(diǎn)o(0,24.1)a(5724.4)bH=25.2-183.202(10)(9423.9)c(132,2.1)d(169,19.9)e'(2073.2最小二乘法17.3)f(245l1.8)并點(diǎn)繪在圖1所示的坐標(biāo)系擬合離心泵0—H特性曲線方程式的另中然后用一條光滑的曲線連起來即得到切削后途徑是采用最小二乘法來進(jìn)行。將高等數(shù)學(xué)中的水泵的Q一H特性曲線曲線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3數(shù)解法確定水泵工況nHo+A1△Q1+A2∑QAm2Q離心泵裝置工況點(diǎn)的數(shù)解法是通過水泵及管道系統(tǒng)特性曲線方程式解出Q和H值。問題的關(guān)鍵在于確定水泵的特性曲線方程式。以下是兩種數(shù)解法的求解過程。Ho∑Q;+A1∑Q2+A2∑Q3.1拋物線法拋物線法是把水泵的高效段視為二次拋物線Qm+1=∑HQ(11)的一段采用這種方式來建立Q一H特性曲線方程式?，F(xiàn)假設(shè)12Sh-19型離心泵特性曲線上的高效段可用下列方程的形式來表示。即H=H -h(6)H中國煤化工A2∑Q+2+CNMHG或H=H-S.Q(7)△Q2m=∑H鬥式中H—水泵的實(shí)際揚(yáng)程擬合離心泵Q一H特性曲線方程可根據(jù)不H——水泵在Q=0時(shí)所產(chǎn)生的虛總揚(yáng)同的精度要求選用下式萬方數(shù)mH=Ho+A,Q+A2Q-(12)36流體機(jī)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一H特性曲線方程式曲線上取包括(Qo,H0)在內(nèi)的任意4點(diǎn)0H=23.9+30.2Q-326Q(18)27.2)K(10027.0)d18022.5)(260,13.4)將各點(diǎn)的坐標(biāo)值代入正則方程組整理得4結(jié)果對(duì)比與討論540A41+11000042=-18.71100001+2408000A2=-4454(15)三種方法求出的水泵特性曲線如圖2所示解方程組得計(jì)算結(jié)果見表1。由圖2可以看出,拋物線法求A1=0.031,A2=-0.000322出的特性曲線與實(shí)測特性曲線在高效段非常吻將A、A2代入式12)得水泵的Q—H特性合。水泵站在設(shè)計(jì)時(shí)就要求水泵在高效段內(nèi)運(yùn)曲線方程式行?？梢妼?duì)于水量變化不大的場合采用拋物線H=27.2+31Q-3220(16)法比較合適。采用最小二乘法求出的特性曲線在解由式3和式16翔組成的方程組得高效段內(nèi)不如拋物線法與實(shí)測曲線接近但最小Q=186.2L/s,H=21.8m二乘法求出的特性曲線整體吻合得較好。因此此即夏季離心泵裝置的運(yùn)行工況點(diǎn)A。而冬對(duì)于水量變化較大的場合采用最小二乘法較為季流量QB=163.9L/s,HB=20.0m。則切削系數(shù)適宜。由表1可以看出雖然采用的方法不同但K=74532/m5因此切削拋物線方程式為求出的水泵切削后的葉輪外徑尺寸相差甚微?？?17)見對(duì)于解決本文提出的問題三種方法均可。解式16廂式17組成的方程組得Q=174.8L/s,H=22.8m此參數(shù)即與B點(diǎn)工況相似的對(duì)應(yīng)點(diǎn)C。代入切削律得切削后的葉輪外徑D2=272m將∝0,27.2)100,27.0)d180,22.5)f(260,13.4胳點(diǎn)的值分別代入切削律算出切削后的對(duì)應(yīng)點(diǎn)為o(0,23.9)b(94,23.8)d(169,19.8)f(244,11.8)同理將各點(diǎn)的坐標(biāo)值代入0正則方程組求得Q(Ls)圖2結(jié)果對(duì)比A2=-0.000326表1結(jié)果對(duì)比0—H關(guān)系Q-H關(guān)系圖解法拋物線法H=28.6-187.5Q2H=25.2-183.2Q2最小二乘法H=27.2+31Q-3220H=23.9+30Q-32602離心泵特性曲線通常是水泵生產(chǎn)廠通過性小還可根據(jù)不同的精度要求選用特性曲線的擬能試驗(yàn)"實(shí)測的。用圖解法求離心泵裝置的運(yùn)行合方程。工況比較直觀物理概念清晰但不夠準(zhǔn)確。采用拋物線法也會(huì)存在一定的誤差因?yàn)椴⒉皇敲颗_(tái)中國煤化工1副我,通訊地址20水泵的高效段均能擬合為二次拋物線上的一段heCNMHG相比之下采用最小二乘法計(jì)算出的結(jié)果誤差較