多级离心泵管路的广义空载损耗与节能效果之广义空耗与节能效果

2016-1-4 17:18:51点击:

多级离心泵管路的广义空载损耗与节能效果之广义空耗与节能效果

1 供水系统的主要参数

供水系统的管路是非循环型的,即用户用过的水并不返回到多级离心泵的入口。在供水系统中,多级离心泵的作用主要是: (1) 提高水位,即把较低水位的水上扬至一定高度。

(2) 根据用户对用水的需求,控制水的流速。

2 供水系统的主要参数如下

(1) 流量:流量是单位时间内流过管道内某一截面的水流量,在管道截面不变的情况下,其大小决定于水流的速度。符号是Q,常用单位是m3/s。流 量是管道系统的基本控制对象。

(2) 扬程:扬程是单位重量的水通过多级离心泵所获得的能量,符号是H。因为在工程应用中,常常体现为液体上扬的高度,故常用单位是m。

(3) 实际扬程:供水系统中,为了提供一定流量所实际需要的扬程,称为实际扬程。实际扬程是管道系统供水时必须克服的最小扬程,或者说,多级离心泵只有在克服了实际扬程后,才能向用户供水。

(4) 损失扬程:符号是hl,主要包括两个部分:

供水时克服各部分管道内的磨擦损失和其他损失所需要的扬程;为了使水流具有一定的流速所需要的扬程。

(5) 空载扬程:当管道内的流量趋近于零时,所能达到的最高扬程,符号是h0

(6) 管阻:管阻是阀门和管道系统对水流的阻力,符号是r。因为不是常数,难以简单地用公式来定量地计算,通常用扬程与流量间的关系曲线来描 述,故对其单位常不提及。

3 供水系统的特性

3.1 扬程特性

(1) 定义:以管路中的阀门开度不变为前提,表明在某一转速下,扬程与流量间关系的曲线htf(q),称为扬程特性曲线。

(2) 物理意义:用户用水越多(流量越大),管道中的磨擦损失以及提高流量所需的扬程也越大,供水系统的总扬程则越小。

(3) 扬程特性与转速有关:多级离心泵的转速下降,其空载扬程也下降,扬程特性将下移。

3.2管阻特性

(1) 定义:以多级离心泵的转速不变为前提,表明阀门在某一开度下,扬程与流量间关系的特性曲线htf(q),称为管阻特性曲线。

(2) 物理意义:管阻特性表明了管阻对流量的影响。即:流量越大,克服管阻所需的扬程也越大,故总扬程越大。管阻特性的起始扬程等于实际扬程(ha)。其物理意义是:如果总扬程小于实际扬程的话,将不足以克服管路的管阻,从而不能供水。因此,实际扬程也是能够供水的“基本扬程”。

(3)管阻特性与阀门的开度

当阀门关小时,管阻增大,克服管阻所需的扬程也增大,故管阻特性将上扬。

3.3 供水系统的工作点

扬程特性曲线和管阻特性曲线的交点,称为供水系统的工作点。在这一点:供水系统既满足了扬程特性,也符合了管阻特性。供水系统处于平衡状态,系统稳定运行。

3.4 流体功率:管道系统向用户供水时所消耗的功率pg称为流体功率,也是多级离心泵的输出功率。流体功率与流量和扬程的乘积成正比:pgkphg·qg (1)式中,pg—流体功率,kw;hg—供水扬程,m;qg—供水流量,m3/min;kp—比例常数。流体功率与面积odng成正比。

4 调节流量的方法与比较

4.1 阀门控制法:即通过关小或开大阀门来调节流量,而转速则保持不变(通常为额定转速)。阀门控制法的实质是多级离心泵本身的供水能力不变,而是通过改变管路中的管阻大小来“强行”改变流量,以适应用户对流量的需求。这时,管阻特性将随阀门开度的改变而改变,但扬程特性则不变。阀门控制时,供水系统的工作点是在额定转速的扬程特性上移动的。

4.2转速控制法:即通过改变多级离心泵的转速来调节流量,而阀门开度则保持不变(通常为最大开度)

转速控制法的实质是通过改变多级离心泵的供水能力来适应用户对流量的需求。当多级离心泵的转速改变时,扬程特性将随之改变,而管阻特性则不变。转速控制时,供水系统的工作点是在最大开度的管阻特性上移动的。

4.3 两种方法的比较

比较上述两种调节流量的方法,可以看出:在所需流量小于额定流量的情况下,转速控制时的扬程比阀门控制时小得多。这是变频调速供水系统具有节能效果的最基本的方面。