离心泵工况点的确定

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361页（2441字）

每一台离心泵都有它自己固有的特性曲线，这种特性曲线反映了该水泵本身潜在的工作能力。然而，要发挥水泵的这种潜在工作能力，就必须结合管路系统一起来考虑。即由水泵和管路两者共同确定了离心泵的工况点。

(一)管路系统特性曲线

水流通过管道时，一定存在管道压力损失，即有下式：

∑h=∑h_f+∑h₁

式中：∑h——管路总水头损失；

∑h_f——管路总沿程水头损失；

∑h₁——管路总局部水头损失。

当管网系统确定后，管长(I)、管径(D)、比阻(a)、局部阻力系数(ξ)都为已知数，则：

上式括号内的数值，对于确定的管道系统是个常量，用s表示，则有：

∑h=sQ²

式中：称为阻抗。

上式可用一条二次抛物线Q-∑h曲线来表示。此Q-∑h曲线一般称为管道损失特性曲线，如图2－6－7所示。曲线的曲率取决于管道的直径、长度，管壁粗糙以及局部阻力附件的布置情况。

图2－6－7 管道损失特性曲线

考虑到水泵的静扬程(H_ST)，则管系要求的水泵扬程为：

H=H_ST+SQ²

式中：H——管路系统所需要的水泵扬程。

由上式可绘出如图2－6－8所示的曲线，我们称其为水泵装置的管路系统特性曲线。

图2－6－8 管道系统特性曲线

曲线上任意点K的一段纵坐标(h_K)表示水泵输送流量为Q_K、将水提升高度为H_ST时，管道中每单位重量液体所需消耗的能量值。换句话说，管道系统中，通过的流量不同时，每单位重量液体在整个管路中所消耗的能量也不同，其值大小可由图2－6－8中曲线上各点相应的纵坐标值来表示。

(二)离心泵工况点的确定

图2－6－9所示为离心泵装置的工况。首先将水泵样本中的Q-H，曲线绘出，再按公式绘出管路系统特性曲线，两条曲线相交于M点。此M点表示将水输送至高度为H_ST时，水泵供给水的总比能和管路所要求的总比能相等的那个点，称它为该水泵装置的平衡工况点(也称工作点)。只要外界条件不发生变化，水泵装置将稳定地在这点工作，其出水量为Q_M、扬程为H_M。

图2－6－9 离心泵装置的工况

假设工况点不在M点，而在K点，由图2－6－9可见，当流量为Q_K时，水泵能够提供水的总比能H_K1将大于管道所要求的总比能H_K2，也即“供给”＞“需要”，能量富裕了△h值，此富裕的能量将以动能的形式，使管路中水流加速、流量加大，由此，使水泵的工况点将自动向流量增大的一侧移动，直到移至M点为止；反之，假设水泵装置的工况点在D点，那么，结果水泵供给的总比能HD1将小于管道所要求的总比能H_D2，也即“供给”＜“需要”，管道中水流能量不足，管流减缓，水泵装置的工况点将向流量减小的一侧移动，直到退回M点才达到平衡。所以，M点就是该水泵装置的工况点。在工程中，我们总是希望，水泵装置的工况点，能够经常落在该水泵的设计参数值上，这样，水泵的工作效率最高。

(三)离心泵装置工况点的改变

既然离心泵装置的工况点是建立于水泵和管道系统能量供求关系的平衡上，那么，只要两者之一情况发生变化，工况点就要发生转移。例如，一台水泵往水塔供水时，水塔中水箱水位不断升高，对水泵装置而言，静扬程不断增高，如图2－6－10所示，水泵的工况点将沿Q-H曲线向流量减小侧移动(由A点移至C点)，供水量减小。相反，当水塔与水泵联合供水时，水泵装置的工况点就将自动向流量增大侧移动。

图2－6－10 离心泵工况点随水位的变化

事实上，只要管网中用水量是变化的，管网压力就会有变化，也就是说水泵装置工况点随用水量变化作相应的变动，并按能量供求关系自动的建立新的平衡。所以，水泵装置的工况点，实际上是在一个相当幅度的区间内游动着的。当管网中压力变化幅度较大时，水泵的工况点将会移出其“高效段”以外，在低效率点处工作。针对这种情况，常需要人为地对水泵装置的工况点进行必要的改变和调整，即所说的“调节”。

水泵工况点的改变，可以从两方面着手。一是改变水泵特性曲线，具体方法有：改变水泵转速(变速调节)、切削叶轮(变径调节)、水泵并联或串联等；二是改变管路特性曲线，主要是通过调节闸阀的开启度来实现，这在泵房运行中常遇到，这种方式改变了阻抗系数，致使管路系统特性曲线变陡或变缓，改变了工况点，如图2－6－11所示。

图2－6－11 闸阀调节工况点