《水泵与水泵站》课程教学资源（文献资料）水泵与水泵站资料

离心泵装置调速运行工况 ·调速运行：指水泵在可调速的电机驱动下运行，通过改变转速来 改变水泵装置的工况点。 ◆ 如果说对定速运行工况，考虑的是离心泵在固定的单一转速 条件下，如何充分利用其Q-H曲线上的高效工作“段”，那么， 对调速运行工况，将着眼于在城市管网用水量逐时变动的情况下， 如何充分利用通过变速而形成的离心泵Q-H曲线的高效工作 “区”。因此，调速运行大大地扩展了离心泵的有效工作范围， 是泵站运行中十分合理的调节方式。 为了对调速运行工况进行讨论，下面将对离心泵叶轮的相似 律、比例律以及其具体应用等问题分述于后

离心泵装置调速运行工况  调速运行：指水泵在可调速的电机驱动下运行，通过改变转速来 改变水泵装置的工况点。  如果说对定速运行工况，考虑的是离心泵在固定的单一转速 条件下，如何充分利用其Q-H曲线上的高效工作“段”，那么， 对调速运行工况，将着眼于在城市管网用水量逐时变动的情况下， 如何充分利用通过变速而形成的离心泵Q-H曲线的高效工作 “区”。因此，调速运行大大地扩展了离心泵的有效工作范围， 是泵站运行中十分合理的调节方式。  为了对调速运行工况进行讨论，下面将对离心泵叶轮的相似 律、比例律以及其具体应用等问题分述于后

一、叶轮相似定律 由于水泵内部液体流动的复杂性，单凭借理论不 能准确地算出叶片泵的性能。根据流体力学中的相似 理论，并运用实验模拟的手段，可依水泵叶轮在某一 转速下的已知性能换算出它在其它转速下的性能。水 泵叶轮的相似定律是基于几何相似和运动相似的基础 上的。凡是两台水泵能满足几何相似和运动相似的条 件，称为工况相似水泵

一、叶轮相似定律  由于水泵内部液体流动的复杂性，单凭借理论不 能准确地算出叶片泵的性能。根据流体力学中的相似 理论，并运用实验模拟的手段，可依水泵叶轮在某一 转速下的已知性能换算出它在其它转速下的性能。水 泵叶轮的相似定律是基于几何相似和运动相似的基础 上的。凡是两台水泵能满足几何相似和运动相似的条 件，称为工况相似水泵

(一)相似条件 1、几何相似 ·几何相似条件是：两个叶轮主要过流部分一切相对应 的尺寸成一定比例，所有的对应角相等。 ◆ 现设有两台几何相似水泵的叶轮，一个为模型水泵 的叶轮，其符号以下角标表示；另一个为实际水泵 的叶轮，其符号不带下角标m。 b2 D2 =入 b2m D2m

 几何相似条件是：两个叶轮主要过流部分一切相对应 的尺寸成一定比例，所有的对应角相等。  现设有两台几何相似水泵的叶轮，一个为模型水泵 的叶轮，其符号以下角标m表示；另一个为实际水泵 的叶轮，其符号不带下角标m。 （一）相似条件 1、几何相似

2、运动相似 ·运动相似是在几何相似的前提下的工况相似。即两叶轮相 应点上水流的同名速度方向一致，大小成比例。即相应点 上水流速度三角形相似。 C2 1L2 nD2 C2m u2m nmD2m nm 即： C2u C2r 1L2 nD2 (C2u)m((u2)m =”别 (nD2)m Nm

 运动相似是在几何相似的前提下的工况相似。即两叶轮相 应点上水流的同名速度方向一致，大小成比例。即相应点 上水流速度三角形相似。 ( ) ( ) m m m m m m m n n nD nD u u n n n D nD u u   = = = = = = = C ( ) ( ) C C C C C 2 2 2 2 2 r m 2 r 2 u m 2 u 2 2 2 2 2 m 2 即： 2、运动相似

相似速度三角形 C2 W2 C2r C2rm U2m 12 C2u C2r 1儿2 nD2 (C2u)m (C2r)m (u2)m (nD2)m nm

( ) ( ) m m nm n nD nD u u = = = =  C ( ) ( ) C C C 2 2 2 2 2 r m 2 r 2 u m 2 u 相似速度三角形

(二) 相似律公式 1、第一相似律 (确定两台相似工况运行水泵的流量之间关系) 水泵出水量Q=πD2b22Cm2门容。因此，相似 工况下运行两台水泵的流量之间的关系为：

1、第一相似律 (确定两台相似工况运行水泵的流量之间关系) 水泵出水量Q=πD2b2ψ2Cm2η容。因此，相似 工况下运行两台水泵的流量之间的关系为： （二）相似律公式

1、第一相似律 Q 元D2b202Cm2m容 OM 元D2Mb2Mp2MCm2MM容w b2 D2 在几何相似条件下，02=p2M, b2M D2M Cm2 u2 nD2 在运动相似条件下， Cm2M u2M nMD2M 故有：Q n D,)3 n容 O n(D)足 门容M

M M 2 2 M M M 3 3 M 2M 2 2M 2 m2M m2 2M 2 2M 2 2 2M 2M 2M 2M m2M 2 2 2 m2 M (D ) (D ) n n Q Q n D nD u u C C D D b b , D b C D b C Q Q 容 容 容 容 故有： 在运动相似条件下， 在几何相似条件下，           = = = = = = 1、第一相似律

2、第二相似律 (确定两台相似工况运行水泵的扬程之间关系) 由水泵的扬程公式 H= u2cu2-ulcul n水 g H 则有： (u2cu2-ulcunx HM (u2MCu2M-U1MCuiM)T*M u 由运动相似有，"= Cu nD 入上式有： UM CuM nMDM H n' D 门* (n2)w(D2):n

 由水泵的扬程公式 M M M 2 M u M M M u M 2M 1M M 2 1 (D ) D (n ) n H H n D nD c c u u (u c u c ) u c u c H H g u c u c H 2 2 2 2 2 2M u 1M u 2 u 1 u M 2 u2 1 u1 水 水 水 水 由运动相似有： 入上式有： （ ） 有 ： 水   = = = −  −  =  − = 则 2、第二相似律 (确定两台相似工况运行水泵的扬程之间关系)

3、第三相似律 (确定两台相似工况运行水泵的轴功率之间关系) ·水泵的轴功率公式： =N=yQH/(1000n) (KW) N YQH ()M NM (YQH)M n 将第一、二相似律代得： n3D5 N (mm)小 NM (n3)m(D5)m

3、第三相似律 (确定两台相似工况运行水泵的轴功率之间关系)  水泵的轴功率公式:  N=γQH/(1000 η) (KW) m m 5 5 3 3 M M M M M M M ( ) N ( ) ( ) N ( ) ( QH) QH N N D D n n   =     = 将第一、二相似律代入得 ：

相似律的简化 实用中，如实 际水泵与模型 水泵的尺寸相 差不太大，且 工况相似时， 2 可近似地认为 三种局部效率 H 都不随尺寸而 ) 变，则相似定 律可写为： N =()5(”)

相似律的简化  实用中，如实 际水泵与模型 水泵的尺寸相 差不太大，且 工况相似时， 可近似地认为 三种局部效率 都不随尺寸而 变，则相似定 律可写为： ) n n ( ) n n ( m m m m m m m m m 3 5 2 2 3 ) D D ( N N ) D D ( H H n n ) D D ( Q Q = = =