實際使用中,一個灌溉泵站常常需要多臺水泵聯合運行,給灌溉系統提供所需的流量和壓力,它們之間的連接和運行方式有并聯和串聯兩種。那么水泵的并聯和串聯運行的作用、區別有哪些?
1、水泵的并聯作用
兩臺或兩臺以上水泵的出水匯入一條共用的出水管,叫做水泵的并聯運行。在灌溉工程中,通常是多臺水泵從同一個水源取水,并提供給同一個灌溉系統。泵的并聯是指,多臺泵共用一根出口管。每臺泵都有單獨的止回閥。泵并聯運行后,相同揚程下的流量相加
即:Q并=Q泵1+Q泵2+Q泵3+……+Q泵n
水泵并聯工作的特點:
?、倏梢栽黾庸┧?,輸水干管中的流量等于各臺并聯泵出水量之總和;
?、诳梢酝ㄟ^開停泵的臺數開調節泵站的流量和揚程,以達到節能和安全供水的目的。例如:取水泵站在設計時,流量是按城市中最大日平 均小時的流量來考慮的,揚程是按河道中枯水位來考慮的。因此,在 實際運行中,由于河道水位的變化,城市管網中用水量的變化等,必 定會涉及取水泵站機組開停的調節問題。另外,送水泵站機組開停的調節就更顯得必要了;
?、鬯卯敳⒙摴ぷ鞯谋弥杏幸慌_損壞時,其他幾臺泵仍可繼續供水,因此,泵并聯輸水提高了泵站運行調度的靈活性和供水的可靠性,是 泵站中最常見的一種運行方式。
水泵的并聯適用于下述情況:
?、賳闻_泵的流量太小,不能滿足灌溉系統的需求。
②輸水距離較遠或地形條件復雜,管線的土石方開挖量較大時,為了降低投資,把多臺水泵的輸水管合并成一條。
③北方地區的群井網,把多臺水泵的出水管連接在一起,以便于水資源的調配和合理利用。
并聯運行的水泵的揚程應相等或相差不大,最好采用型號相同的水泵,運行管理和維修也方便。型號相同的多臺泵并聯,如果各臺泵進水管口至出水匯合點的距離較短,則并聯后的總流量等于各臺泵流量之和,揚程保持不變。
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2、水泵的串聯
水泵的串聯運行,是指前一臺(第一級)泵的出水管接在后一臺(第二級)泵的進水管上,依次相連,由最后一臺(末級)泵將水提供給灌溉系統。這種運行方式適用于泵站揚程較高,或輸水距離較遠,一臺水泵的揚程不能滿足要求,又沒有合適的高揚程泵的情況。實際使用中,很少見到三臺或三臺以上水泵串聯,一般都是兩臺水泵串聯。
水泵串聯主要解決揚程不夠的問題,經串聯后的水泵,其流量不變,揚程是兩泵之和。在實際運用中為避免下游泵對上游泵的進水不 足,通常將下游泵的流量調節到最佳狀態,以保證上游水泵的進水充足。其原理圖如下:
圖中:泵“D“的出口與泵“E”的進口通過管道連接形成串聯,經水 泵串聯后,介質先進入泵“D”的進口,經泵“D”的運行,將介質推 送到泵“E”的進口,通過泵”E“的運行,將介質輸送到需要的地方。 水泵串聯實質是階梯輸送的延伸,何為階梯輸送?是指下游的水位太低,而要引入的位置又太高,用一臺水泵運行根本無法“完成使命”。
對于串聯運行,第n-1臺泵的出口壓力(對于長距離串聯,需要減去泵之間的損失)就是第n臺泵的入口壓力,因此對于串聯泵的承壓、軸承、軸封有一定要求,否則會造成殼體斷裂、軸封損壞、軸承發熱等。與并聯情況一樣,關閉其中一臺或多臺泵,剩余泵的運行工況同樣會發生變化。
兩臺水泵串聯,其流量最好相等或相差不大,揚程應高低相配。應把低揚程泵安裝在高揚程泵的前面,由低揚程泵向高揚程泵供水,以免低揚程泵承受不了過大的壓力。如果是兩臺型號相同的水泵串聯,則后一臺泵的壓力將增大一倍,必須對該泵的承壓能力進行驗算或做加壓試驗。如果強度不夠,應采取加固措施,否則不應串聯。
如果兩臺串聯泵的流量不同,大流量的泵應安裝在前面,由它向小流量的泵供水。這樣,小流量泵的進口壓力大,可避免出現汽蝕。
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通常初始設計時,需要按照最高用水量和最不利點確定流量揚程,然后根據該流量揚程確定最經濟泵數量,此時單泵的流量為:Q單=Q總÷數量。
但是有另外一種情況相反,就是有了單泵的性能,來確定在固定管路中的運行工況。這個和上面的情況不同,需要根據特定的管路特性曲線和此時泵的并聯后曲線合成在一張圖上,來確定并聯運行后的工況點。
這里有一個很大的誤區,就是說并聯運行流量小于兩臺泵之和,這個誤區正是第二種情況。對于第一種情況設計的流量揚程,單泵的運行工況則是流量除以數量。
在與客戶交流的時候,客戶總希望并聯運行的泵單泵工況流量略大于系統流量除以臺數,這個主要是看哪種設計方式。如果是第一種系統設計,選出來的泵最終運行時單泵會偏離工況點,即揚程過高。如果是第二種情況,很難說是否符合,因為不同廠家的曲線、不同形式的泵,性能也不一致,但是可以肯定的是,如果根據泵數量確定管路,是不經濟的。
不管哪種情況,關閉其中一臺或幾臺水泵時,單泵的工況點會發生變化,原因是泵運行數量改變后,有了新的并聯特性曲線,該特性曲線與管路特性曲線的交點(系統工況點)與原工況位置發生了顯著變化(可以看上面的曲線圖,三臺泵并聯運行,如果被關閉其中一臺,則并聯流量變成了兩臺并聯,工況點由三臺并聯與系統的交點變成兩臺并聯與系統的交點。此時運行,每臺泵的運行工況則偏離其原來三臺并聯時的單臺運行工況,即向大流量方向偏移;同樣,如果增加臺數,情況相反。