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特性曲線的方法并對其計算結(jié)果進行了比較和討論。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)冷卻水量隨著季2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12Sh-19型離心泵的Q一H特性曲線見圖1到節(jié)能的目的循環(huán)水泵站的運行工況要進行相中的曲線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12Sh-19型離心泵工作水泵(3)葉輪直徑D2=290mm管路阻力系數(shù)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。1水泵葉輪的切削律15實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/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(tǒng)特性H、H——葉輪外徑切削前、后的揚程曲線Q一Σ(曲線Ⅱ)與曲線/的交點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。由圖1知:4=188.1L將葉輪的切削量控制在一定限度內(nèi)則切削H1=22.0m。A點表示將水輸送至高度為H前后該水泵相應(yīng)的效率可視為不變時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點稱為該水泵裝置的平衡工況點h2—相應(yīng)于流量為Q時泵體內(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mh,=SQmA點工作。S—泵體內(nèi)的虛阻耗系數(shù)∴2/m5冬季流量QB=165.51/從圖1可知HB=m——指數(shù)對給水管道一般取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-SQ2K=HB/Q2=73x2/m3)(4)在高效段內(nèi)任意選擇兩點d18022.5)和則切削拋物線方程式為(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(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I的交點C即為滿足切削所以水泵的Q-H特性曲線方程式為:律要求的B點的對應(yīng)工況相似點。由圖1可知H=28.6-187.5Q2(9)Qc=1758L/s,H=228m實踐證明在切削限解式3和式9堆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/sH=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行工況點A。率曲線上的各點其相應(yīng)的效率可視為相等。將解式9式5組成的方程組得B點和C點的性能參數(shù)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點工況相似的對應(yīng)點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。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d0,27.2)a(60,27.6)從(100,27.0c切削律算出切削后的對應(yīng)點為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個點將各點的坐標值分別代入切削律算切削后水泵的Q一H特性曲線方程為出切削后對應(yīng)各點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)并點繪在圖1所示的坐標系擬合離心泵Q一H特性曲線方程式的另一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,其正則方程組為數(shù)解法確定水泵工況離心泵裝置工況點的數(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H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>Q1+A1∑Q2+A2>Q}+…3.1拋物線法拋物線法是把水泵的高效段視為二次拋物線Am∑Q"nH: Qi(11)上的一段采用這種方式來建立Q一H特性曲線方程式。現(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—水泵的實際揚程m擬合離心泵Q一H特性曲線方程可根據(jù)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特性曲線方程式曲線上取包括(Q,H0)在內(nèi)的任意4點:0H=23.9+30.2Q-326Q(18)27.2)H(10027.0)d18022.5)(260,13.4)將各點的坐標值代入正則方程組整理得4結(jié)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如圖2所示解方程組得計算結(jié)果見表1。由圖2可以看出,拋物線法求A1=0.031A2=-0.000322出的特性曲線與實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)計時就要求水泵在高效段內(nèi)運曲線方程式行?？梢妼τ谒孔兓淮蟮膱龊喜捎脪佄锞€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在解由式3和式16蛆組成的方程組得:高效段內(nèi)不如拋物線法與實測曲線接近但最小Q=186.2L./s,H=21.8m二乘法求岀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行工況點A。而冬對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,H2=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。可Hl=745Q2(17)見對于解決本文提出的問題三種方法均可。解式16廂式17蛆組成的方程組得Q=174.8LsH=22.8m此參數(shù)即與B點工況相似的對應(yīng)點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)點的值分別代入切削律算出切削后的對應(yīng)點為o(0,23.9)b(94,23.8)d(16919.8)f(244,11.8)同理將各點的坐標值代入10正則方程組求得:A1=0.0302圖2結(jié)果對比A2=-0.000326表1結(jié)果對比D,' (mm)—H關(guān)系Q一H關(guān)系解法拋物線法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"實測的。用圖解法求離心泵裝置的運行合方程工況比較直觀物理概念清晰但不夠準確。采用拋物線法也會存在一定的誤差因為并不是每臺作者簡介劉金祥男,%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(shè)與安全環(huán)境相比之下采用最小二乘法計算出的結(jié)果誤差較學(xué)院。