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水泵并聯運行流量增幅的影響因素及相關問題探析

時間：2012-11-23

水泵并聯運行流量增幅的影響因素：

1.序言
? ? ? ? ? ??水泵并聯運行，一方面可以增大系統的流量，另一方面可以通過開啟臺數的不同，進行系統的流量調節，因而被廣泛采用。但是，對于一個確定的管路系統來說，如果對泵選型不當，則可能出現兩臺(或多臺)并聯運行與單臺運行相比，流量增加很少的情況。比如〔1〕：200RXL-24型水泵，在管路特性曲線為H = 4.48×10-4G2mH2O 的系統中工作，單臺運行時，流量為236.4 m3/h; 兩臺并聯運行時，流量為246.7 m3/h; 三臺并聯運行時，流量為250.6 m3/h.。顯然，在這種情況下，并聯就失去了意義，因為既不能通過并聯使流量較大幅度地提高，也不能通過改變運行臺數有效地調節流量。再者，因為對泵按并聯工況選型，使并聯運行時的單機工況在合理工作區，則單臺運行時的流量就會遠遠大于并聯運行時的單機流量，嚴重偏離合理工作區，效率降低，所需功率大大增加，有可能使電機超載。因此，了解并聯運行與單臺運行相比，流量增大的幅度與哪些因素相關，對于正確進行泵的選型和系統設計是很有必要的。為了敘述的方便，對于兩臺并聯運行(本文只討論兩臺并聯)與單臺運行相比，流量的增大部分，本文稱為并聯運行的流量增量，并以ΔG表示。

2. 泵的特性對ΔG的影響

　　如圖1所示，泵1的特性曲線為①，較為平坦;泵2的特性曲線為②，較陡;它們有一個交點A。為了比較的方便，假設管路特性曲線⑤恰好通過A點，也就是說泵1和泵2分別在這個系統中工作時，工況均為A。泵1兩臺并聯的特性曲線為③，泵2兩臺并聯的特性曲線為④，它們與管路特性曲線⑤的交點分別為B和C。顯而易見，泵2的并聯流量增量ΔG 2大于泵2的并聯流量增量ΔG1。這說明，泵的特性曲線越陡(比轉數越大)，ΔG越大，越適宜于并聯工作。反之，泵的特性曲線越平坦(比轉數越小)，ΔG越小，越不適宜于并聯工作。

3.管路阻抗對ΔG的影響

　　如圖2所示，①、②、③分別為三條管路特性曲線，即H=S1G2，H=S2G2，H=S3G2，管路阻抗S1>S2>S3。④為泵的特性曲線，⑤為兩臺并聯的特性曲線。單臺水泵分別在三個系統中工作時，工作點為A、B、C;兩臺并聯分別在三個系統中工作時，工作點為A’、B’、C’。顯然，ΔG1<ΔG2<ΔG3，即管路阻抗S越大，并聯的流量增量ΔG越小;反之，S越小，則ΔG越大。也就是說，減小管路系統的阻抗，可以提高水泵并聯的流量增量。管路阻抗越小(特性曲線越平坦)，越適宜于水泵的并聯工作。管路阻抗越大(特性曲線越陡)，越不適宜于水泵的并聯工作。

4. 泵的特性與管路阻抗對ΔG的綜合影響

　　由上面的分析可知，水泵并聯運行的流量增量ΔG既與泵的特性有關，也與管路系統的阻抗有關。那么，如果簡單地將泵的特性曲線分為平坦型和陡降型，將管路特性曲線分為緩升型和陡升型，則它們可以有四種組合如圖3。顯然，泵曲線的陡降型與管路曲線的緩升型結合，ΔG較大(圖3a);泵曲線的平坦型與管路曲線的陡升型結合(圖3d)，ΔG較小;其它兩種組合，ΔG居中。

　　當然，“平坦”“陡”“緩”都是模糊的說法，并沒有量的界定，但是這些定性的結論，起碼可以明確，朝什么方向努力，能夠增大泵的并聯流量增量。

5. 采用開啟臺數進行調節可能出現的超載問題與ΔG

　　對于兩臺及以上水泵并聯運行，無論是設計人員，還是用戶，都有這樣的意識：根據負荷的大小，改變開啟的臺數，即負荷大時多開，負荷小時少開。應當說，這也是采用并聯的一個重要原因。但是，如果水泵的并聯流量增量ΔG過小，改變開啟臺數時有可能造成水泵電機的超載。如圖4所示，并聯運行工況為A，并聯運行時的單機工況為B，單臺運行時的工況為C。顯然單臺運行時的流量GC大于并聯運行時的單機流量GB，ΔG(=GA-GC)越小，GC就越大。并且，并聯工況是設計工況，并聯運行時的單機工況B應在合理工作區(效率較高的區域)，而單臺運行工況C則往往偏離合理工作區，效率降低。ΔG越小， C與B就相距越遠，兩工況的效率差也就越大。因此，ΔG的過小，將使C工況的軸功率大大超出B工況，在單臺運行時就有可能發生超載現象。這里給出一個算例：采用KQL125/300-11/4型水泵，流量推薦區間為55 - 110 m3/h。仍如圖4所示，在并聯特性曲線②上選定兩臺并聯工況A為：162m3/h，27 mH2O，則并聯運行時的單機工況B為：81 m3/h，27 mH2O，在流量推薦區域內。由A工況參數可得管路特性曲線為H=1.03×10-3G2(這里按閉式系統考慮)。那么，單臺運行工況應當是泵的特性曲線①與管路特性曲線③的交點，但實際上①與③未能相交，只能順著①的弧度作延長線，與③的交點C，近似認為是單臺運行工況。C工況為：151 m3/h，22 mH2O。那么GC比GB增大86.4%,且C工況嚴重偏離推薦工作區，效率一定低于(可能是大大低于)B工況，所以C工況所需要的功率將大大超過B工況。如果水泵電機是按流量推薦區域配置，單臺運行時一定會超載。