离心泵的并联和串联工作

出处：按学科分类—政治、法律 中国商业出版社《最新单位消防工作实务全书第一卷》第365页（3000字）

工程上，需要多台水泵共同工作，其联合方式有并联和串联两种，主要以并联工作运行为主。

(一)水泵的并联

一台以上水泵联合运行，通过连络管共同向管网输水，称为水泵的并联工作。水泵并联工作的特点是：可以增加供水量，总流量等于各台并联水泵的出水量之和；可以通过开停水泵的台数来调节泵房流量；使供水安全性提高，当其中一台损坏时，其它水泵仍可继续供水。

1．水泵并联工作的可能性

两台或多台水泵的并联工作，是建立于各泵扬程范围比较接近的基础上，如图2－6－12所示。

图2－6－12 水泵并联的可能

图2－6－12(a)表示两台同型号水泵的并联，因为型号相同，两台泵的Q-H曲线完全叠合，并联后的总和特性曲线为各单泵等扬程下流量的叠加。此种并联称为特性曲线的完全并联；图2－6－12(b)为两台不同型号的水泵并联，一台大一台小，起始扬程不同，但相差不大，此两台水泵的并联，只能在A点以后才开始，这种并联，称为不完全并联(局部并联)。当扬程范围相差越大时，这种并联就显得越勉强；图2－6－12(c)表示由于扬程相差过大，以致不能形成并联工作的情形。这种情况下，大泵任一工况点的扬程都比小泵的起始扬程高，大泵一运行，小泵就送不出水(呈空载运行)，如果小泵没有止回阀，水将通过小泵倒流回水池。

2．并联工作

这里仅讨论同型号、同水位、管道对称布置的两台水泵的并联工作。其它形式的并联工作可参考有关书籍。这种形式的并联工作如图2－6－13所示，水泵工况点可按下述步骤确定：

图2－6－13 水泵并联工作

(1)绘制两台水泵并联后的总和Q-H曲线(用符号(Q-H)₁₊₂表示)。由于两台水泵同在一个吸水井中抽水，从吸水口A、B两点至压水管交汇点O的管径相同，长度也相等，故∑h_AO=∑h_BO，AO与BO管中，通过的流量均为Q／2，由OG管中流进水塔的总流量为两台泵水量之和。因此，两台泵联合工作的结果，是在同一扬程下流量的加倍。为了绘制并联后的总和特性曲线，我们可以在(Q-H)_1，2曲线上任取n点(如1，2，……m点)，然后在相同纵坐标值上把相应的流量加倍，即可得1′、2′、……m′点，用光滑曲线将1′、2′、……m′点连起来，绘出并联后的总和特性曲线(Q-H)₁₊₂，如图2－6－13所示。图中所注下角标“1，2”表示单泵1和单泵2的Q-H曲线。下角标“1+2”表示1、2两台泵并联工作的总和Q－H曲线。

(2)绘制管路系统特性曲线，求出并联工况点。由前述已知，为了将水由吸水井输入水塔，管道中每单位质量的水应具有的能量H为：

公式中S_AO、S_OG分别为管道AO(或BO)及管道OG的阻抗。因为两台泵型号相同，管道布置又对称，故，代入上式：

由此式可点绘出AOG(或BOG)管道系统的特性曲线Q-∑h_AOG，并与(Q-H)_H2曲线相交于M点。M点的横坐标为两台水泵并联工作的总流量Q₁₊₂，纵坐标等于两台水泵的扬程H₀，M点称为并联工况点。

(3)求每台泵的工况点。通过M点作横轴平行线，交单泵的特性曲线(Q-H)_1．2于N点，此N点即为并联工作时，各单泵的工况点，其流量为Q_1．2，扬程H₁=H₂=H₀。自N点引垂线交Q-η曲线于p点，交Q-N曲线于q点，p及q点分别为并联工作时，各单泵的效率点和轴功率点。如果将第二台泵停车，只开一台泵时，则图2－6－13中的S点可以近似地视作单泵的工况点，这时的水泵流量为Q′、扬程为H′、轴功率为N′、效率为η′。

由图2－6－13可看出，N′＞N_1，2。即单泵工作时的功率大于并联工作时各台单泵的功率，因此在选配电机时，要根据单泵单独工作时的功率来配套。另外，Q′＞Q_1．2，2Q′＞Q₁₊₂，这就是说，一台泵单独工作时的流量大于并联工作时每台泵的流量，也即两台泵并联工作时，其流量不能比单泵工作时成倍增加。这种现象在多台泵并联时越发明显。例如：图2－6－14是五台同型号水泵并联工作，由图可知，以一台泵工作时的流量Q₁为100，两台泵并联工作的总流量Q₂为190，比单泵工作时增加了90；三台泵并联工作的总流量Q₃为251，比两台泵并联时增加了61；四台泵并联工作的总流量Q₄为284，比三台泵并联时增加了33；五台泵并联工作的总流量Q₅为300，比四台泵并联时增加了16。由此可见，再增加并联水泵的台数，其效果就不大了。之所以这样，是因为所有的并联水泵受到管道过水能力的限制。

图2－6－14 五台同型号水泵的并联

(二)水泵串联工作

水泵串联工作就是将第一台水泵的压水管作为第二台水泵的吸水管，水由第一台水泵压入第二台水泵，以同一流量，依次通过各台水泵。在串联工作中，水流获得的能量，为各台水泵所供给能量之和，如图2－6－15所示。

图2－6－15 水泵串联工作

串联工作的总扬程为：

H△=H₁+H₂

H₁、H₂分别为各台泵的扬程。由此可见，各台水泵串联工作时，其总和Q-H，曲线等于同一流量下扬程的叠加。只要把参加串联的水泵Q-H曲线上横坐标相等的各点纵坐标相加，即可得到总和(Q-H)₁₊₂曲线，它与管道系统特性曲线交于A点。此A点的流量为Q_A、扬程为H_A，是串联装置的工况点。自A点引竖线分别与各泵的Q-H曲线相交于B、C点，则B点及C点分别为两台单泵在串联工作时的工况点。

如果确定水泵串联运行，需注意串联工作的各台水泵设计流量应是接近的，否则就不能保证两台泵都在高效段运行，严重时，可使水泵过载或者不如大泵单独运行。因为在水泵串联条件下，通过大泵的流量也必须通过小泵，这样，水泵就可能在很大的流量下“强迫”工作，轴功率增大，电机可能过载。另外，两台泵串联时，应考虑到后一台水泵泵体的强度问题。

多级泵实质上就是n级水泵的串联运行。随着水泵制造工艺的提高，目前生产的各种型号水泵扬程，基本上已能满足消防要求，所以一般较少采用水泵串联工作形式。