并聯工作泵站中最優調速泵臺數的確定

摘 要：通過分析水泵特性、管路特性、以及調速控制方式對調速泵調速范圍的影響，得出調速泵在高效區內工作時的調速范圍和流量范圍，進而確定了泵站內多臺同型號水泵并聯工作時，調速泵的最優臺數。

關鍵詞：并聯；高效工作區；調速泵

中圖分類號：TD442+.5 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3198（2007）09-0273-02

1 調速泵高效工作區范圍的確定

確定調速泵的調速范圍和流量范圍時需考慮水泵特性、管路特性、以及調速控制方式等因素。

如圖1所示，c點為水泵效率曲線Q-η上效率最高點，取水泵效率下降10%左右為效率較高的區段，得到a′和b′兩點，對應于水泵特性曲線A0上的兩點為a和b，則水泵在額定轉速下特性曲線 上的高效段為ab。所以當定速泵在高效段內運行時，流量范圍是［QaQb］。

由離心泵的比例律：

可知，對應不同的轉速，有不同的水泵特性曲線，各種轉速下的水泵特性曲線組成一個特性曲線族，如圖1中的A0、A1、A2……。不同轉速的水泵特性曲線之間，存在效率相等的相似工況點，將這些等效點連成線，則構成等效率曲線和等效率曲線族，如圖1中的B0、Ba、Bb……。通過a點和b點的等效率曲線分別為Ba和Bb。

由此可見，采用調速運行時相應的定速泵的高效段轉換成調速泵高效區域，即被曲線Ba、Bb和 所包圍的陰影部分aob。理論上調速泵提供的流量在［0，Qb］范圍內時，均可以保證調速泵在高效區內運行，但等效率曲線的繪制是以水泵轉速改變較小時，認為水泵效率一定為前提的，而且當離額定轉速較遠而靠近原點附近時，泵自身機械損耗較大，離心泵的相似定律已經不再成立，因此實際調速泵提供的流量范圍要比［0，Qb］小。

2 調速泵在供水系統中高效工作區范圍的確定

管路特性曲線C與等效率曲線Ba的交點為d，當供水量為Qd時，水泵特性曲線為A2，工況點即為d，供水水壓等于需要的水壓，沒有能量的浪費，實現了最大限度的節能供水。由于工況點只能在管路特性曲線C上移動，所以當用戶所需水量低于Qd時，就不能保證調速泵在高效區內運行。d點所對應的轉速Qd即為水泵在這樣的工作條件下的調速下限，所對應的流量 即為調速泵提供的最小流量。調速泵的轉速一般不能大于水泵額定轉速，即n≤n0，因為當水泵機組的轉速比額定轉速高時，水泵葉輪與電機轉子的離心應力將會增加，如果材質的抗震性能較差或鑄造時均勻性較差時，就有可能出現機械性的損裂，嚴重時可能出現葉輪飛裂現象。所以水泵在額定轉速n0下運行時，高效段右端點b對應的流量Qb即為調速泵提供的最大流量。

d點和a點為相似工況點，由比例律可得：

其中n0為水泵的額定轉速， Ha和Qa分別為水泵在額定轉速下高效段左端點的水壓和水量。Hd和Qd分別為管路特性曲線與等效率曲線Ba的交點d的水壓和水量。

所以控制點設在最不利點時水泵調速范圍是n0HdHa=n0QdQa～n0。調速泵提供的流量范圍是［Qa，Qb］。

3 多臺水泵并聯運行時調速泵臺數的確定

如圖3所示，曲線①、②、③、④分別是單泵工作時，兩臺水泵并聯時，三臺水泵并聯時和調速時的水泵特性曲線。曲線Ba和Bb分別是一臺水泵在額定轉速下工作時，通過其高效段左、右端點a和b的等效率曲線。曲線C為管路特性曲線。Q1、Q2、Q3分別為曲線C與曲線①、②、③交點的流量。d點為曲線C與曲線Ba的交點。由上面分析可知，調速泵提供的流量不能小于 。

三臺同型號的水泵并聯工作時，泵站要求供水量為Qx。如果Qx∈(Q2，Q3)時，開啟兩臺定速泵和一臺調速泵，就可以滿足條件。此時，兩臺定速泵提供流量均為Q0，調速泵提供流量Qi為Qx-2Q0。如果泵站所需流量Qx繼續減小，從圖中可見Q0逐漸增大，當Qx與Q2很接近時，調速泵提供的流量Qi

如果Qx∈(Q1，Q2)時，開啟一臺定速泵和一臺調速泵，就可以滿足條件。如果泵站所需流量Qx減小，當Qx與Q1很接近時，調速泵提供的流量Qi

由上述分析可見，當Qx>Q3時，僅需增加定速泵臺數即可保證調速泵在高效區內運行。

參考文獻

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