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機械技術問題解答 => 水泵選型的一種改進方法的研究

發(fā)布日期：[2017-6-5] 共閱[2654]次

水輪泵水泵選型的一種改進方法的研究劉德祥李良庚（武漢大
學水利工程系武漢大學動力工程系研9906班）選型的一種改進方
法，并結合工程實踐，驗證了改進方法的可行性。
　　在泵站規(guī)劃中，水泵選型是否合理不僅關系泵站是否滿足排
灌要求，而且對泵站工程的投資、能量消耗及安全運行都有很大
的影響。目前，泵站工程中常按多年平均揚程選擇泵型，其基本
思路是以多年平均揚程依據(jù)，在綜合型譜圖中選擇幾種泵型來設
計泵站，經過經濟性比較，最后定出最經濟的方案。該法考慮了
時間分配和能耗因索，如聽示為水泵設計凈揚程，。水泵平均凈
揚程，>/.因此，采用平均揚程選泵較同等條件下的設計揚程選泵
能耗上較低，經濟性好。在時間分配上，平均揚程選泵方法考慮
了揚程變化對效率的影響，適用性較設計揚程選泵方法廣。但
是，平均揚程選泵沒有校核水泵運行的安全性，也沒有顧及排灌
在時段上的分配要求，下面具體論證。
　　圖I設計凈揚程與平均凈揚程間關系2按平均揚程選泵存在的
問題2.1水泵流量效率曲線形狀對選型的影響~7曲線對水泵揚程變
化反應不敏感，水泵高效區(qū)較寬，動力設備不易過載。而對于坡
度變化較陡的0 7曲線，情況則有所不同，只要揚程稍有變化，效
率就有較大的波動。中，當流置由增至時，坡度變化較緩的
0―7，曲線效串微降至71，而坡度變化較陡的（，一！7B曲線效
率陡降至於，因此坡度變化較陡的流置揚程對泵站的經濟運行極
為不利，在選型時應予以摒棄。
　　2.2揚程變化福度對選型的影響水泵揚程變化幅度大會造成設
計年份的揚程和多年平均的揚程差值變大，不僅使水泵設計流量
下的效率降低，而且極可能滿足不了排灌的要求。在實際工程中
可通過水泵調速法加以解決，詳見3.2節(jié)。
　　2.3最不利工況凈揚程對水泵選型的影響對離心泵而言，最不
利工況凈揚程是指親站設計最低凈程。在此工況下，水泵流量遠
遠超過鉿定流量，使吸水管阻力損失和水泵進口斷面平均流速增
大，從而降低了允許吸上離度，一旦水泵《上商度超過允許吸上
高度，水泵就會發(fā)生汽蝕，導致水泵效率急劇下降，安全性得不
到保障。因此為避免該種情況，機坦布置時應盡量陣低水泵安裝
高度少管路附件數(shù)。
　　最不利工況運行也容易造成動力設備超載，因此在選擇動力
設備時，要選好動力設備配用系數(shù)。
　　3改進選型方法的建立按平均揚程選泵這種選泵方法安全性未
予以校核，排灌要求也沒有保，但能耗較低，經濟性能較好，因
此選型方法的優(yōu)化應揚長避短。
　　摒棄平均揚程選泵方法不考慮安全性和排灌要求的不足之
處，發(fā)揮其能耗較低的優(yōu)勢。具體選型步*可按如下進行：頻豐揚
程關系1）搜集單位時間（以年計）內揚程變化數(shù)據(jù)，繪出"-t曲
線。
　　-t曲線繪制打// -p曲線，如所示，有：pi 3）按加權平均法
求平均凈揚程，可由下式得出：Qi時段對應的流量。
　　4）根據(jù)排灌頻率公式確定設計流量。并確定水泵臺數(shù)和最小
凈揚程。
　　5）根據(jù)和單臺泵流量，在綜合型譜圖中選幾種效率較高的水
泵，作為備選方案。
　　6）校核水泵運行的安全性。主要是校核水泵汽蝕、動力設備
超載、裝置振動等情況。
　　7）根據(jù)不同方案的裝置情況，分別計算其能耗：（3），V，
一一頻率為Pi時的能耗，加―頻率為p，時的泵站效率；8）進行
經濟比較，選定能耗及運行費用最低的方案。
　　3.2對于揚程變化幅度的選型方案的優(yōu)化處理處理這種平均揚
程和設計揚程相差較遠，常常不在泵高效區(qū)運行的選型方案，可
采用水泵調速的方法。
　　如所示，水泵在/i下工作時，工作點為4，效率為最高。但若
該泵經常在札。下工作時，工作點移到>2，效率下降為於，< -W
曲線變?yōu)? ~曲線々-曲線變?yōu)镼-7‘曲線，工作點則由心變?yōu)椤ⅲ?br>由于水泵流量減少，管路損失降低，因此效率由於增為73.根據(jù)相
似定律有=即》水泵流量揚程關系為：由于水泵在最高效率下工作
是必通過設計點（，圪），因此有尺=/2，代人（8）可得到優(yōu)化
調速n2：應當注意的是：水泵調速適合于大中型泵站，用在小型
泵站中，反而會增大能源消耗，而且水泵調速無形當中也提高r運
行費用，因此選擇時要慎重。
　　4結語改進的水泵優(yōu)化選型方法由于考慮了排灌在時段上的分
配問題，因此水泵處在水泵高效區(qū)運行，既減少了年耗電童，又
保證了系統(tǒng)運行的安全。另一方面，改進的水泵優(yōu)化選型方法對
最大揚程、最小揚程以及啟動揚程進行了嚴整的校核，因而避免
了汽濁、振動、超載的有害現(xiàn)象的發(fā)生。采用該法對某電排灌站
進行了驗證，節(jié)能效果和運行狀況都得到了較大的改進，因此該
法具有一定的工程實用價值。


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