三台相同性能水泵并联实验的研究

袁天正

摘 要：本文主要介绍了对三台相同性能水泵并联的研究。其中包括管路设计、管路水力计算、水泵及各种附件的选择等。并通过对相同性能水泵单台运行与相同性能水泵多台并联运行的比较，得出了水泵并联时总流量增加，为并联时每一台水泵流量之和。但随着并联水泵台数的增加总流量增加的趋势变缓。并联后总扬程与并联中每一台水泵的扬程相等，比每台水泵单独运行时提高，且趋势也是随着并联水泵台数的增加提高的趋势变缓。

关键词：水泵并联， 水泵实验， 水力计算

1引言

1.1水泵并联运行

水泵并联就是通过联络管共同向一个高地水池或一个城市给水管网送水的水泵工作情况。水泵并联运行可以通过开停水泵的台数来调节泵站的流量和扬程以适应用户的用水变化，泵有一台损坏时其他几台水泵仍可继续供水。提高了泵站运行调度的灵活性和供水的可靠性，是泵站最常见的一种工作方式。

2三台性能相同水泵并联实验的基本数据

2.1 水泵

IS50—32—125型水泵，其参数为流量12.5L/h扬程20m必须汽蚀余量2m

2.2管路的设计

吸入垂直段：1.5m 吸入水平段：0.8m

压出垂直上升段：2.5m 压出合流垂直下降段：3m

压出水平段：1m 压出合流水平段：2m

3单台水泵工作水力计算

3.1管路直径的选择

根据水泵的额定流量为12.5L/h可估计三台水泵并联工作时总流量为30L/h左右。

选择吸入管允许流速为cyx=2 m/s 压出管允许流速为cyx=4m/s

d=1128（qv/cyx）0.5

可求出吸入管直径：d1=1128×（12.5/3600×2）0.5 =33.234m/s

故选择标准管径：d1=32㎜

压出管直径：合流前d2=1128×（12.5/3600×4）0.5=33.234m/s

合流后d3=1128×（30/3600×4） 0.5=51.486m/s

故选择标准管径： d2=32㎜ d3=50㎜

3.2 计算沿程阻力损失

3.2.1沿程阻力系数λ的求取

吸入管： Δ′/d =0.25/50=0.005

压出管： Δ′/d=0.25/32=0.008

查莫迪图：直径32㎜管路λ=0.0300 直径50㎜管路=0.0325

3.2.2沿程阻力损失的求取

hfw=λ（l/d）c2/2g

吸入管：直径50㎜管路hfw=0.030×（2.300/0.050）×1.7692/2×9.8=0.220m

壓出管：直径32㎜管路hfw=0.0325×（1.500/0.032）×4.3202/2×9.8=1.451m

直径 50 ㎜管路hfw=0.030×（7.000/0.050）×1.7692/2 9.8=0.671m

总的沿程阻力损失hfw=0.220+1.451+0.671=2.342m

3.3计算局部阻力损失

hjw=ζ

水泵进口装置：ζ=10 hjw=10×1.7692/2×9.8=1.600m

吸入弯头： hjw=0.230×1.7692/2×9.8=0.037m

压出弯头： hjw=3×0.230×1.7692/2×9.8=0.110m

变 径：选取θ=6°故取η=0.130 c2=4×12.5/3600×3.14×0.12=0.442m/s

渐扩32㎜变100㎜ ζ=η =0.130× =9.989

hjw=9.989×0.4422/2×9.8=0.100m

渐扩50㎜变100㎜ ζ=η =0.130× =1.170

hjw=1.170×0.4422/2×9.8=0.012m

由 选取ε=0.620

渐缩100㎜变50㎜ ζ=η（1/ε-1） =0.130×

hjw=2×0.049×1.7692/2×9.8=0.016m

截止阀：选取开度=100% 故ζ=3.9

hjw=3.9×4.3202/2×9.8=3.713m

总的局部阻力损失：=1.600+0.037+0.110+0.100+0.012+0.013+3.713=5.588m

3.4管路水力较核

3.4.1水泵扬程较核

总的管路损失 hw=hfw+hjw= 2.342+5.588=7.930

HB=hw+Hg+Hu

HB=7.930+1.5+2.5=11.93m

水泵的额定扬程为H=20m所以H>HB所以水泵较核合格。

3.4.2有效汽蚀余量的较核

Δha=p0/ρg –pv/ρg –Hg-hw

Δ = ha

水泵的必须汽蚀余量为Δ hr=2m所以Δha>Δhr所以合格。

3.5求取管路特性曲线

管路特性曲线的方程为H=A+BQ2其中在此管路中 A=0

BQ2=hw所以H=hw/Q2所以B=hw/Q2=5.588//12.52=0.038

3.5.1管路特性曲线方程式

H=BQ2

3.5.2求取管路特性曲线诸点

当Q=5m/3/h H=0.950m

当Q= 14m/3/h H=7.448mendprint

当Q= 22m3/h H=18.392m

3.5.3绘制并联曲线

3.5.4求取工作点

单台水泵运行实际扬程H=16m

单台水泵运行实际流量Q=14.5m3/h

4 两台相同性能水泵并联水力计算

4.1经单台水泵水力计算类似步骤得出

两台水泵并联实际流量Q=20.300 m3/h

两台水泵并联实际扬程H=18.800m

两台水泵并联中单台水泵实际流量Q=10.150 m3/h

5 三台相同性能水泵并联水力计算

5.1经单台水泵水力计算类似步骤得出

三台水泵并联实际流量Q=24.500 m3/h

三台水泵并联实际扬程H=21.500m

三台水泵并联中单台水泵实际流量Q=8.170 m3/h

结论

通过对相同性能水泵单台运行与相同性能水泵多台并联运行的比较，即：

单台水泵运行实际流量Q=14.5 m3/h，两台水泵并联实际流量Q=20.300 m3/h，三台水泵并联实际流量Q=24.500 m3/h。其中两台水泵并联中单台水泵实际流量Q=10.150 m3/h，三台水泵并联中单台水泵实际流量Q=8.170 m3/h。可知两泵并联流量增加5.800 m3/h，三泵并联流量较两泵增加4.200 m3/h。

单台水泵运行实际扬程H=16m，两台水泵并联实际扬程H=18.800m，三台水泵并联实际扬程H=21.500m。可知两泵并联扬程增加2.800m，三泵并联扬程较两泵增加2.700m。

得出了如下结论：

水泵并联时总流量增加，为并联时每一台水泵流量之和，总实际流量小于总理论流量，并联中单台实际流量小于单台运行的实际流量。但随着并联水泵台数的增加总实际流量增加的幅度变缓。

并联后总实际扬程与并联中每一台水泵的实际扬程相等，大于单台运行的实际扬程，小于总理论扬程，且趨势也是随着并联水泵台数的增加提高的幅度变缓。

参考文献：

[1] 杨诗成，王喜魁编，《泵与风机》，中国电力出版社，1990

[2] 管楚定，王右环编，《工程流体力学》， 中国电力出版社，1998

[3] 王申申，《泵站工程设计与施工新技术及质量控制标准实用手册》，中国科技文化出版社 2005endprint