當一臺泵或風機不能滿足流量或能頭要求時,往往要用兩臺或兩臺以上的泵與風機聯(lián)合工作。泵與風機聯(lián)合工作可以分為并聯(lián)和串聯(lián)兩種。
一,泵與風機的并聯(lián)(parallal connection)
工作并聯(lián)是指兩臺或兩臺以上的泵與風機向同一壓力管路輸送流體的工作方式,如圖3-14所示。并聯(lián)的目的是在壓頭相同時增加流量。并聯(lián)工作可以分為兩種情況,即相同性能的泵與風機和不同性能泵與風機并聯(lián),現(xiàn)以水泵為例分別介紹如下:
1、同性能(同型號)泵并聯(lián)工作圖3-14為兩臺泵并聯(lián)工作時的性能曲線。圖中曲線Ⅰ,Ⅱ為兩臺相同性能泵的性能曲線,Ⅲ為管路特性曲線,并聯(lián)工作時的性能曲線為Ⅰ+Ⅱ。并聯(lián)性能曲線Ⅰ+Ⅱ是將單獨的性能曲線的流量在揚程相等的條件下迭加起來而得到的。再畫出它們的輸送管路特性曲線Ⅲ,從而得與泵并聯(lián)性能曲線的交點M,即為并聯(lián)時的工作點,此時流量為qVM,揚程為HM。為了確定并聯(lián)時單個泵的工況,由M點作橫坐標平行線與單泵(即I或Ⅱ)的特性曲線交于B點,即為每臺泵在并聯(lián)工作時的輸出流量工況點。u點也就決定了并聯(lián)時每臺泵的工作參數(shù),即流量為qVB,揚程為HB。并聯(lián)工作的特點是:揚程彼此相等,總流量為每臺泵軸送流量之和,即qVM=2qvB。并聯(lián)前每一臺泵的參數(shù)與并聯(lián)后每一臺泵的參數(shù)比較:未并聯(lián)時泵的單獨運行時的工作點為C(qvc,HC,Pc,ηB)。而并聯(lián)的每臺泵的工作點為B(qVB,HB,PB,ηB),由圖6-6可看出:qVB<qVC<qVM<2qC這表明,兩臺泵并聯(lián)運行時的流量等于并聯(lián)時的各臺泵流量之和,顯然與各臺泵單獨運行時相比,兩機均未發(fā)揮出單機的能力,并聯(lián)總流量小于兩單機單獨運行的流量和,而并聯(lián)后的揚程卻比一臺泵單獨工作時要高些。這是因為輸送的管道仍是原有的,直徑也沒增大,而管道摩擦損失隨流量的增加而增大了,從而阻力增大,這就需要每臺泵都提高它的揚程來克服這增加的阻力,故HB大于HC,流量qVB就相應的小于qvc。并聯(lián)工作時,管路特性曲線越平坦,并聯(lián)后的流量就越接近單獨運行時的2倍,工作就越有利。如果管路特性曲線越陡,陡到一定程度時仍采取并聯(lián)是徒勞無益的。若泵的性能曲線越平坦時,并聯(lián)后的總流量qVM反而就越小于單獨工作時流量qvc的2倍,因此為達到并聯(lián)后增加流量的目的,泵的性能曲線應當陡一些為好。從并聯(lián)數(shù)量來看,臺數(shù)愈多,并聯(lián)后所能增加的流量越少,即每臺泵輸送的流量減少,故并聯(lián)臺數(shù)過多并不經(jīng)濟。
2、不同性能的泵并聯(lián)工作圖3-15為兩臺不同性能泵并聯(lián)工作時的性能曲線圖中曲線Ⅰ,Ⅱ為兩臺不同性能泵的性能曲線,Ⅲ為管路特性曲線,Ⅰ+Ⅱ為并聯(lián)工作時的性能曲線,并聯(lián)曲線的畫法同前。并聯(lián)后的性能曲線I十Ⅱ與管路特性曲線相交于M點,該點即是并聯(lián)工作時的工作點,此時流量為qVM,揚程為HM。確定并聯(lián)時單臺泵的運行工況,可由M點作橫坐標的平行線分別交兩臺泵的性能曲線于A,B兩點,此即為該兩臺泵并聯(lián)工作時各自的分配流量點:流量為qVA,qVB,揚程為HA,HB。這時并聯(lián)工作的特點是:揚程彼此相等,總流量仍為每臺泵輸送流量之和。并聯(lián)前每臺泵各自的單獨工作點為C,D兩點,流量為qVA,qVD,揚程為HC,HD,由圖6-7看出:qVM<qVC+qVD HM>HC,且HM>HD。這表明,兩臺不同性能的泵并聯(lián)時的總流量qVM等于并聯(lián)后各泵輸出流量之和,即qVA+qVB,,而總流量qVM卻小于并聯(lián)前各泵單獨工作的流量qVC+qVD之和,其減少的程度隨臺數(shù)的增多,管路特性曲線越陡而增大,也就是并聯(lián)后的總輸出流量減少得愈多。由圖3-15可知,當兩臺不同性能的泵并聯(lián)時,揚程小的泵輸出量減少的愈多,當總流量減少時甚至沒有輸出流量,所以并聯(lián)效果不好。不同性能泵的并聯(lián)操作復雜,實際上很少采用。
二,泵與風機的串聯(lián)(in series)
工作串聯(lián)是指前一臺泵或風機的出口向另一臺泵或風機的入口輸送流體的工作方式,串聯(lián)也可分為兩種情況,即相同性能的泵與風機串聯(lián)和不同性能的泵與風機串聯(lián),現(xiàn)以水泵為例,分別介紹如下。
1、同性能泵串聯(lián)工作如圖3-16所示,曲線Ⅰ,Ⅱ為兩臺泵的性能曲線,Ⅲ為管路特性曲線。Ⅰ+Ⅱ為兩臺泵串聯(lián)工作時的性能曲線。串聯(lián)性能曲線Ⅰ+Ⅱ是將單獨泵的性能曲線的揚程在流量相同的情況下把各自的揚程迭加起來得到的。它與共同管路特性曲線Ⅲ相交于M點,該點即為串聯(lián)工作時的工作點,此時流量為qVM,揚程為HM。類似于并聯(lián)工作特性分析,兩臺泵串聯(lián)工作時所產(chǎn)生的總揚程小于泵單獨工作時揚程的2倍,而大于串聯(lián)前單獨運行的揚程,且串聯(lián)后的流量也比一臺泵單獨工作時大了,這是因為泵串聯(lián)后一方面揚程的增加大于管路阻力的增加,致使富余的揚程促使流量增加。另一方面流量的增加又使阻力增加,抑制了總揚程的升高。泵串聯(lián)運行時,后一臺泵能否承受升壓是需要注意的問題。故在選擇臺泵時要注意泵的結(jié)構(gòu)強度問題。啟動時,要注意每串聯(lián)泵的出口閥都要關(guān)閉,待啟動臺泵后,再開臺泵的出水閥門,然后再啟動第二臺泵,再打開第二臺泵的出水閥向外供水。
2、兩臺不同性能泵串聯(lián)工作如圖3-17所示,Ⅰ,Ⅱ分別為兩臺不同性能泵的性能曲線,Ⅲ為串聯(lián)運行時的串聯(lián)性能曲線,串聯(lián)性能曲線的畫法是在流量相同的情況下,將揚程迭加起來。串聯(lián)后的運行工況按串聯(lián)后泵的性能曲線與管路特性曲線的交點來決定。圖3-17中表示三種不同陡度的管路特性曲線1,2,3。當泵在種管路中工作時,工作點為M1,串聯(lián)運行時總揚程和流量都是增加的。當在第二種管路中工作時,工作點為M2,這時流量和揚程只用一臺泵(Ⅰ)單獨工作時的情況一樣,此時第二臺泵不起作用,在串聯(lián)中只耗費功率。當在第三種管路中工作時,工作點為M3,這時的揚程和流量反而小于只有泵Ⅰ單獨工作時的揚程和流量,這是因為第二臺泵相當于裝置的節(jié)流器,增加了阻力,減少了輸出流量。因此,M2點可以作為極限狀態(tài),工作點只有在M2點左側(cè)時才體現(xiàn)串聯(lián)工作的優(yōu)勢。
三,相同性能泵聯(lián)合工作方式的選擇
如果用兩臺性能相同的泵運行來增加流量時,采用兩臺泵并聯(lián)或串聯(lián)方式都可滿足此目的。但是,究竟哪種方式有利,要取決于管路特性曲線,如圖3-18所示。圖中I是兩臺泵單獨運行時的性能曲線,Ⅱ是兩臺泵并聯(lián)運行時的性能曲線,Ⅲ是兩臺泵串聯(lián)運行時的性能曲線。圖3-18中又表示了三種不同陡度的管路特性曲線1,2和3。其中管路特性曲線3是這兩種運行方式優(yōu)劣的界線。管路特性曲線2與并聯(lián)時的性能曲線Ⅱ相交于A2,與串聯(lián)時的性能曲線Ⅲ相交于A’’2,由此看出,并聯(lián)運行工作點A2的流量大于串聯(lián)運行工作點A2的流量;另一種情況,管路特性曲線l與串聯(lián)時的性能曲線Ⅲ相交于B2,與并聯(lián)時的性能曲線Ⅱ相交于點B’’2,此時串聯(lián)運行工作點B2的流量大于并聯(lián)運行工作點B’’2的流量。
所以,管路系統(tǒng)裝置中,若要增加泵的臺數(shù)來增加流量時,究竟采用并聯(lián)還是串聯(lián)應當取決于管路特性曲線的陡,坦程度,這是選擇并聯(lián)還是串聯(lián)運行時必須注意的問題。如圖中當管路特性曲線平坦時,采用并聯(lián)方式增大的流量大于串聯(lián)增大的流量,由此可見在并聯(lián)后管路阻力并不增大很多的情況下,一般采用并聯(lián)方式來增大輸出流量。
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