并联工作泵站中最优调速泵台数的确定

并联工作泵站中最优调速泵台数的确定

通过分析水泵特性、管路特性、以及调速控制方式对调速泵调速范围的影响，得出调速泵在高效区内工作时的调速范围和流量范围，进而确定了泵站内多台同型号水泵并联工作时，调速泵的最优台数。

标签：并联；高效工作区；调速泵

1 调速泵高效工作区范围的确定

确定调速泵的调速范围和流量范围时需考虑水泵特性、管路特性、以及调速控制方式等因素。

如图1所示，c点为水泵效率曲线Q-η上效率最高点，取水泵效率下降10%左右为效率较高的区段，得到a′和b′两点，对应于水泵特性曲线A0上的两点为a和b，则水泵在额定转速下特性曲线 上的高效段为ab。所以当定速泵在高效段内运行时，流量范围是［QaQb］。

由离心泵的比例律：

可知，对应不同的转速，有不同的水泵特性曲线，各种转速下的水泵特性曲线组成一个特性曲线族，如图1中的A0、A1、A2……。不同转速的水泵特性曲线之间，存在效率相等的相似工况点，将这些等效点连成线，则构成等效率曲线和等效率曲线族，如图1中的B0、Ba、Bb……。通过a点和b点的等效率曲线分别为Ba和Bb。

由此可见，采用调速运行时相应的定速泵的高效段转换成调速泵高效区域，即被曲线Ba、Bb和 所包围的阴影部分aob。理论上调速泵提供的流量在［0,Qb］范围内时，均可以保证调速泵在高效区内运行，但等效率曲线的绘制是以水泵转速改变较小时，认为水泵效率一定为前提的，而且当离额定转速较远而靠近原点附近时，泵自身机械损耗较大，离心泵的相似定律已经不再成立，因此实际调速泵提供的流量范围要比［0,Qb］小。

2 调速泵在供水系统中高效工作区范围的确定

管路特性曲线C与等效率曲线Ba的交点为d，当供水量为Qd时，水泵特性曲线为A2，工况点即为d，供水水压等于需要的水压，没有能量的浪费，实现了最大限度的节能供水。由于工况点只能在管路特性曲线C上移动，所以当用户所需水量低于Qd时，就不能保证调速泵在高效区内运行。d点所对应的转速Qd即为水泵在这样的工作条件下的调速下限，所对应的流量 即为调速泵提供的最小流量。调速泵的转速一般不能大于水泵额定转速，即n≤n0，因为当水泵机组的转速比额定转速高时，水泵叶轮与电机转子的离心应力将会增加，如果材质的抗震性能较差或铸造时均匀性较差时，就有可能出现机械性的损裂，严重

时可能出现叶轮飞裂现象。所以水泵在额定转速n0下运行时，高效段右端点b对应的流量Qb即为调速泵提供的最大流量。

d点和a点为相似工况点，由比例律可得：

其中n0为水泵的额定转速， Ha和Qa分别为水泵在额定转速下高效段左端点的水压和水量。Hd和Qd分别为管路特性曲线与等效率曲线Ba的交点d的水压和水量。

所以控制点设在最不利点时水泵调速范围是n0HdHa=n0QdQa～n0。调速泵提供的流量范围是［Qa,Qb］。

3 多台水泵并联运行时调速泵台数的确定

如图3所示，曲线①、②、③、④分别是单泵工作时，两台水泵并联时，三台水泵并联时和调速时的水泵特性曲线。曲线Ba和Bb分别是一台水泵在额定转速下工作时，通过其高效段左、右端点a和b的等效率曲线。曲线C为管路特性曲线。Q1、Q2、Q3分别为曲线C与曲线①、②、③交点的流量。d点为曲线C与曲线Ba的交点。由上面分析可知，调速泵提供的流量不能小于 。

三台同型号的水泵并联工作时，泵站要求供水量为Qx。如果Qx∈(Q2,Q3)时，开启两台定速泵和一台调速泵，就可以满足条件。此时，两台定速泵提供流量均为Q0，调速泵提供流量Qi为Qx-2Q0。如果泵站所需流量Qx继续减小，从图中可见Q0逐渐增大，当Qx与Q2很接近时，调速泵提供的流量QiQ3时，仅需增加定速泵台数即可保证调速泵在高效区内运行。

参考文献

［1］王辉艳，谭光仪，廖功磊. 串联取水泵站中经济运行转速的确定［J］. 市政技术，2006，(6).

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［4］崔福义，彭永臻. 给水排水工程仪表与控制［M］. 北京：中国建筑工业出版社，1999.

注：“本文中所涉及到的图表、注解、公式等内容请以PDF格式阅读原文。”

姜乃昌. 水泵及水泵站［M］. 北京：中国建筑工业出版社，1998. 杨开. 调速泵合理选型初探［J］. 水泵技术，1996，(2).