如何根据运行曲线和工况条件选择离心式水泵.docx
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如何根据运行曲线和工况条件选择离心式水泵
如何根据运行曲线和工况条件选择离心式水泵
一.如何看型谱图
水泵性能综合型谱图是为了便于用户选择水泵。
选择水泵的具体方法是:
先根据泵站设计扬程,在该型谱图上找出扬程符合要求而流量不等的几种泵型,然后再根据泵站设计流量,初步确定几种不同泵型的水泵(当单台泵流量不能满足时,可选用多台水泵)。
为了能进一步选定泵型,可根据上述初选的几种泵型从水泵性能的优劣、建站投资的大小、运行管理的方便与否等进行技术经济比较,最终选择效率高、投资少、维护方便的水泵。
图1单级卧式离心泵型谱图
图2单级立式离心泵型谱图
如图1、2所示:
横坐标为流量、纵坐标为扬程,左上角标的是转速。
由图可知:
每个泵型号在图上都有曲线所包含的一个区域面积,那么这个区域面积就表示此型号泵在高效区所适用的一个流量、扬程工作范围。
例如:
流量在200m3/h、扬程为60m的时候,转速为2950r/min时所对应的泵型大致为125-250。
当所选区域在图中不同泵型交叉区域附近时,应根据系统管径的大小和所选厂家水泵的性能曲线图核对选用此泵正常运行时是否工作在效率曲线最高附近来决定(见图3)。
二、水泵流量和扬程的确定:
水泵的流量应根据其具体使用位置根据工艺需求来确定,并适当的留出一部分余量。
扬程通常是指水泵所能够扬水的最高度。
一般情况水泵的扬程≥总静压(现水位距离最末端用水点的垂直高度)+沿程阻力(最不利管道沿程水头损失)+局部阻力(管路中弯头、阀门等局部水头损失)+系统内设备内阻力+动压(末端出水口压力)。
管道沿程水头损失i=
。
式中dj是管道计算内径(m),qg给水设计流量(m3/s),Ch是海澄-威廉系数(各种塑料管、内衬(涂)塑管Ch=140;铜管、不锈钢管Ch=130;衬水泥、树脂的铸铁管Ch=130;普通钢管、铸铁管Ch=100。
),L为管长。
而一般取局部水头损失为沿程水头损失的20%左右(根据管道的复杂程度决定)。
需要注意的是在循环水系统中所计算的管道应为最不利环路管道。
通常估算时可大致取每100米管长的沿程损失为5mH2O。
在燃气发电工程中发电机组冷却循环水泵的流量应根据单套冷却循环系统所冷却机组数量和单台机组所需外循环冷却水量来决定,单台水泵的流量=机组台数×单台机组所需外循环冷却水量,其他水泵的流量应根据具体使用位置根据工艺需求来确定。
例如现要选取一座装机容量为5台500kW低浓度瓦斯发电机组的电站所用冷却循环水泵的型号,首先求出单台冷却循环水泵的流量为5×30m3/h=150m3/h。
一般情况下根据经验冷却循环水泵的扬程一般为20m左右(实际情况应根据扬程计算公式进行核算)。
根据参数并根据单级卧式离心泵型谱图(见图1)所对应的泵型为SLW125-125和SLW150-125,根据单级立式离心泵型谱图(见图2)所对应的泵型为SLS125-125和SLS150-125。
根据水泵安装位置和安装形式决定选择单级卧式离心泵。
然后通过查询SLW125-125(见图3)和SLW150-125(见图4)型水泵的特性曲线图验证后发现两种水泵均能满足运行工况条件,但两种水泵的进出水口管径不同,而根据管径计算知道冷却循环主管线的管径为DN150故SLW150-125型水泵为所选水泵。
图3SLW125-125型水泵特性曲线图
图4SLW150-125型水泵特性曲线图
在余热利用系统中,产热水时热水循环泵的流量应和系统的热水产量一致,扬程为循环系统内各部分阻力损失之和;产蒸汽时余热利用系统给水泵的流量应为系统的补水量,扬程选取时除了加上系统各部分阻力损失外还要使补水管末端压力大于余热锅炉所产蒸汽压力,即水泵扬程应大于余热锅炉所产蒸汽压力、总静压和阻力损失之和。
例如现要选取一座装机容量为5台500kW低浓度瓦斯发电机组的用于电站矿区热水采暖所用热水循环水泵的型号,首先求出单台机组的热水产量,计算过程如下:
单台机组瓦斯消耗量500×10.3÷35.8×0.1=1439Nm³/h
(其中500为机组正常工作的功率,10.3为机组热耗率,0.1为假设的瓦斯浓度(该值根据现场情况而定))。
单台机组空气消耗量(0.1÷0.08)×1439=360Nm³/h
(其中0.1为假设的瓦斯浓度,0.08为空燃比,1439为单台机组瓦斯消耗量)。
烟气质量0.7174×1439×0.1+{(1439-1439×0.1)+360}×28.9÷22.4=2239kg/h
排烟的比热容按烟道气体计算,排烟温度取550℃,(烟道气体的成分CO2:
13%H2O:
11%N2:
76%,在100℃~600℃的平均定压比热容为1.134kJ/kg·℃),经余热回收后的排烟温度约为150℃。
单台机组可利用余热(550-150)×1.134×2239=1015.61MJ/h
余热回收率按98%计算则每台机组回收排烟余热为995.301MJ/h
则计算单台500kW低浓度瓦斯发电机组的热水产量为
995.301×103÷{4.18×(95-70)}=9524kg/h
(其中995.301为每台机组回收排烟余热,4.18为水的比热容,95与70为水温);
则5台500kW低浓度瓦斯发电机组的热水产量为47620kg/h,即47.62m³/h
根据经验在一般情况下站区采暖热水循环水泵的扬程为50m左右(应根据不同项目实际情况计算)。
根据参数并根据单级卧式离心泵型谱图(见图1)所对应的泵型为SLW80-200和SLW65-200(I),根据单级立式离心泵型谱图(见图2)所对应的泵型为SLS80-200和SLS65-200(I)。
根据水泵安装位置和安装形式决定选择单级卧式离心泵。
然后通过查询SLS80-200(见图5)和SLS65-200(I)(见图6)型水泵的特性曲线图验证后发现两种水泵均能满足运行工况条件,但两种水泵的进出水口管径不同,而根据管径计算知道余热热水循环主管线的管径为DN80故SLS80-200型水泵为所选水泵。
图5SLS80-200型水泵特性曲线图
图6SLS65-200(I)型水泵特性曲线图
水雾输送系统循环泵的选取应根据水雾发生器的个数来确定,单台水雾泵的最大流量≥1.2×水雾发生器个数×单个水雾发生器所需水量(DN500水雾发生器为4m3/h,DN300水雾发生器为2m3/h),水泵的扬程应能保证离水雾泵最远处的水雾发生器出水压力不小于0.8-1.2Mpa。
例如一个进气管线安装5个水雾发生器的低瓦项目(使用DN500的进气输送管线),其选择的水雾泵的流量为1.2×5×4=24m3/h,其水泵的扬程估算为140m(经计算100米水雾输送水管线的沿程阻力损失大约为10m,为达到保证离水雾泵最远处的水雾发生器出水压力不小于0.8-1.2Mpa则管路动压为120m)。
根据水泵安装位置和技术参数,选择多级立式离心泵65DL30-16x9。
通过水泵生产厂家提供的此水泵的性能曲线图验证后,决定选择此种水泵。
三、如何看性能曲线图
性能曲线图是反映水泵各性能参数之间的关系曲线。
离心泵的主要性能参数:
流量Q、扬程H、轴功率N和效率η。
在一定转速下,离心泵的扬程H、轴功率N和效率η均随实际流量Q的大小变化而变化,泵的生产厂家将表明Q-H、Q-N及Q-η关系的曲线,标绘在一张图上,称为离心泵的特性曲线。
不同厂家的泵的特性曲线都不同的,但是也相差不多,可以互相参考或者通用。
通用的原则是:
必须是同类型的、同功率的、同扬程的。
图7水泵性能曲线图
如图7所示:
水泵的性能曲线图上水平坐标表示流量,最上面垂直坐标表示扬程,一般情况下当扬程升高时流量下降,你可以根据扬程查到流量,也可从流量查到扬程;还有一根功率(轴功率)曲线,其一般随流量增加而增加,注意其轴功率不应超过电机功率;还有效率曲线,其中间高、两边低,标明流量与扬程在中间段是效率最高,因此我们选泵时要注意泵运行时的扬程与流量,处于效率曲线最高附近;再有一根汽蚀余量曲线,其一般随流量增加而增加,要注意工作条件对汽蚀余量的要求。
实际工作中所用到的汽蚀余量实际是为了求水泵的吸程。
吸程即为必需汽蚀余量Δh:
即泵允许吸液体的真空度,亦即泵允许的安装高度,单位为米。
吸程=标准大气压(取10.33米)-汽蚀余量-管道损失-安全量(一般取0.5米)。
附1:
梁山前能生物电力有限公司梁山生物质发电项目
水泵C和D水力计算书
为确定水泵扬程计算如下:
(1)单台水泵设备进水管路单位长度沿程阻力损失的计算公式为:
i(进)=
,
式中dj是管道计算内径(m),qg给水设计流量(m3/s),Ch是海澄-威廉系数。
本项目水泵进水管路内径为0.1063m即dj=0.1063,给水设计流量为45m3/h即qg=0.0125m3/s,管路管材选用的是普通钢管则海澄-威廉系数Ch=100。
故i=105
=0.3477kPa/m,本工程C水泵和D水泵进设备PM进水管长度大约为60m,沿程阻力损失为2.0mH2O。
(2)单台水泵设备回水管路单位长度沿程阻力损失的计算公式为:
i(回)=
,
式中dj是管道计算内径(m),qg给水设计流量(m3/s),Ch是海澄-威廉系数。
本项目水泵回水管路内径为0.1593m即dj=0.1593,回水设计流量为90m3/h即qg=0.0125m3/s,管路管材选用的是普通钢管则海澄-威廉系数Ch=100。
故i=105
=0.1748kPa/m,本工程C水泵和D水泵进设备PM进水管长度大约为65m,沿程阻力损失为1.1mH2O。
(3)管线局部损失按沿程损失的20%计,为(2.0+1.1)×0.2=0.62mH2O
(4)设备内部阻力PM为6mH2O
(5)冷却塔进水压力要求不小于3.5mH2O
(6)水泵出口和管线最高点的高度差按4m计
(7)水泵C和D单台水泵的扬程选取要大于前六项之和,即h(总)=2+1.1+0.62+6+3.5+4=17.22mH2O
所选取水泵C和D的额定扬程定为20m。
图8本项目冷却系统部分工艺流程图
附2:
龙口项目冷却循环水泵吸程水力计算书
(1)单台水泵设备吸水管路单位长度沿程阻力损失的计算公式为:
i(进)=
,
式中dj是管道计算内径(m),qg给水设计流量(m3/s),Ch是海澄-威廉系数。
本项目水泵进水管路内径为0.261m即dj=0.261,给水设计流量为360m3/h即qg=0.1m3/s,管路管材选用的是普通钢管则海澄-威廉系数Ch=100。
故i=105
=0.20518kPa/m,本工程水泵吸水管长度大约为50m,沿程阻力损失为1.0mH2O;
(2)管线局部损失按沿程损失的20%计,为1.0×0.2=0.2mH2O;
(3)Y型过滤器内部阻力大约0.1mH2O;
(4)底阀的阻力损失大约为0.6-0.7mH2O;
(5)各部分阻力损失之和为1.0+0.2+0.1+0.7=2.0mH2O
(6)水泵的吸程由下式计算:
水泵吸程=标准大气压(10.33米)-汽蚀余量-安全量(0.5米)
kQW200/300-45/4型水泵的汽蚀余量为4mH2O,故此型号水泵的吸程为5.83mH2O
(7)结论:
正常情况下水泵安装高度不高于液面3.83米以上都能保证水泵正常吸水。
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- 如何 根据 运行 曲线 工况 条件 选择 离心 水泵