当一台泵或风机不能满足流量或能头要求时,往往要用两台或两台以上的泵与风机联合工作。泵与风机联合工作可以分为并联和串联两种。
一,泵与风机的并联(parallal connection)
工作并联是指两台或两台以上的泵与风机向同一压力管路输送流体的工作方式,如图3-14所示。并联的目的是在压头相同时增加流量。并联工作可以分为两种情况,即相同性能的泵与风机和不同性能泵与风机并联,现以水泵为例分别介绍如下:
1、同性能(同型号)泵并联工作图3-14为两台泵并联工作时的性能曲线。图中曲线Ⅰ,Ⅱ为两台相同性能泵的性能曲线,Ⅲ为管路特性曲线,并联工作时的性能曲线为Ⅰ+Ⅱ。并联性能曲线Ⅰ+Ⅱ是将单独的性能曲线的流量在扬程相等的条件下迭加起来而得到的。再画出它们的输送管路特性曲线Ⅲ,从而得与泵并联性能曲线的交点M,即为并联时的工作点,此时流量为qVM,扬程为HM。为了确定并联时单个泵的工况,由M点作横坐标平行线与单泵(即I或Ⅱ)的特性曲线交于B点,即为每台泵在并联工作时的输出流量工况点。u点也就决定了并联时每台泵的工作参数,即流量为qVB,扬程为HB。并联工作的特点是:扬程彼此相等,总流量为每台泵轴送流量之和,即qVM=2qvB。并联前每一台泵的参数与并联后每一台泵的参数比较:未并联时泵的单独运行时的工作点为C(qvc,HC,Pc,ηB)。而并联的每台泵的工作点为B(qVB,HB,PB,ηB),由图6-6可看出:qVB<qVC<qVM<2qC这表明,两台泵并联运行时的流量等于并联时的各台泵流量之和,显然与各台泵单独运行时相比,两机均未发挥出单机的能力,并联总流量小于两单机单独运行的流量和,而并联后的扬程却比一台泵单独工作时要高些。这是因为输送的管道仍是原有的,直径也没增大,而管道摩擦损失随流量的增加而增大了,从而阻力增大,这就需要每台泵都提高它的扬程来克服这增加的阻力,故HB大于HC,流量qVB就相应的小于qvc。并联工作时,管路特性曲线越平坦,并联后的流量就越接近单独运行时的2倍,工作就越有利。如果管路特性曲线越陡,陡到一定程度时仍采取并联是徒劳无益的。若泵的性能曲线越平坦时,并联后的总流量qVM反而就越小于单独工作时流量qvc的2倍,因此为达到并联后增加流量的目的,泵的性能曲线应当陡一些为好。从并联数量来看,台数愈多,并联后所能增加的流量越少,即每台泵输送的流量减少,故并联台数过多并不经济。
2、不同性能的泵并联工作图3-15为两台不同性能泵并联工作时的性能曲线图中曲线Ⅰ,Ⅱ为两台不同性能泵的性能曲线,Ⅲ为管路特性曲线,Ⅰ+Ⅱ为并联工作时的性能曲线,并联曲线的画法同前。并联后的性能曲线I十Ⅱ与管路特性曲线相交于M点,该点即是并联工作时的工作点,此时流量为qVM,扬程为HM。确定并联时单台泵的运行工况,可由M点作横坐标的平行线分别交两台泵的性能曲线于A,B两点,此即为该两台泵并联工作时各自的分配流量点:流量为qVA,qVB,扬程为HA,HB。这时并联工作的特点是:扬程彼此相等,总流量仍为每台泵输送流量之和。并联前每台泵各自的单独工作点为C,D两点,流量为qVA,qVD,扬程为HC,HD,由图6-7看出:qVM<qVC+qVD HM>HC,且HM>HD。这表明,两台不同性能的泵并联时的总流量qVM等于并联后各泵输出流量之和,即qVA+qVB,,而总流量qVM却小于并联前各泵单独工作的流量qVC+qVD之和,其减少的程度随台数的增多,管路特性曲线越陡而增大,也就是并联后的总输出流量减少得愈多。由图3-15可知,当两台不同性能的泵并联时,扬程小的泵输出量减少的愈多,当总流量减少时甚至没有输出流量,所以并联效果不好。不同性能泵的并联操作复杂,实际上很少采用。
二,泵与风机的串联(in series)
工作串联是指前一台泵或风机的出口向另一台泵或风机的入口输送流体的工作方式,串联也可分为两种情况,即相同性能的泵与风机串联和不同性能的泵与风机串联,现以水泵为例,分别介绍如下。
1、同性能泵串联工作如图3-16所示,曲线Ⅰ,Ⅱ为两台泵的性能曲线,Ⅲ为管路特性曲线。Ⅰ+Ⅱ为两台泵串联工作时的性能曲线。串联性能曲线Ⅰ+Ⅱ是将单独泵的性能曲线的扬程在流量相同的情况下把各自的扬程迭加起来得到的。它与共同管路特性曲线Ⅲ相交于M点,该点即为串联工作时的工作点,此时流量为qVM,扬程为HM。类似于并联工作特性分析,两台泵串联工作时所产生的总扬程小于泵单独工作时扬程的2倍,而大于串联前单独运行的扬程,且串联后的流量也比一台泵单独工作时大了,这是因为泵串联后一方面扬程的增加大于管路阻力的增加,致使富余的扬程促使流量增加。另一方面流量的增加又使阻力增加,抑制了总扬程的升高。泵串联运行时,后一台泵能否承受升压是需要注意的问题。故在选择台泵时要注意泵的结构强度问题。启动时,要注意每串联泵的出口阀都要关闭,待启动台泵后,再开台泵的出水阀门,然后再启动第二台泵,再打开第二台泵的出水阀向外供水。
2、两台不同性能泵串联工作如图3-17所示,Ⅰ,Ⅱ分别为两台不同性能泵的性能曲线,Ⅲ为串联运行时的串联性能曲线,串联性能曲线的画法是在流量相同的情况下,将扬程迭加起来。串联后的运行工况按串联后泵的性能曲线与管路特性曲线的交点来决定。图3-17中表示三种不同陡度的管路特性曲线1,2,3。当泵在种管路中工作时,工作点为M1,串联运行时总扬程和流量都是增加的。当在第二种管路中工作时,工作点为M2,这时流量和扬程只用一台泵(Ⅰ)单独工作时的情况一样,此时第二台泵不起作用,在串联中只耗费功率。当在第三种管路中工作时,工作点为M3,这时的扬程和流量反而小于只有泵Ⅰ单独工作时的扬程和流量,这是因为第二台泵相当于装置的节流器,增加了阻力,减少了输出流量。因此,M2点可以作为极限状态,工作点只有在M2点左侧时才体现串联工作的优势。
三,相同性能泵联合工作方式的选择
如果用两台性能相同的泵运行来增加流量时,采用两台泵并联或串联方式都可满足此目的。但是,究竟哪种方式有利,要取决于管路特性曲线,如图3-18所示。图中I是两台泵单独运行时的性能曲线,Ⅱ是两台泵并联运行时的性能曲线,Ⅲ是两台泵串联运行时的性能曲线。图3-18中又表示了三种不同陡度的管路特性曲线1,2和3。其中管路特性曲线3是这两种运行方式优劣的界线。管路特性曲线2与并联时的性能曲线Ⅱ相交于A2,与串联时的性能曲线Ⅲ相交于A’’2,由此看出,并联运行工作点A2的流量大于串联运行工作点A2的流量;另一种情况,管路特性曲线l与串联时的性能曲线Ⅲ相交于B2,与并联时的性能曲线Ⅱ相交于点B’’2,此时串联运行工作点B2的流量大于并联运行工作点B’’2的流量。
所以,管路系统装置中,若要增加泵的台数来增加流量时,究竟采用并联还是串联应当取决于管路特性曲线的陡,坦程度,这是选择并联还是串联运行时必须注意的问题。如图中当管路特性曲线平坦时,采用并联方式增大的流量大于串联增大的流量,由此可见在并联后管路阻力并不增大很多的情况下,一般采用并联方式来增大输出流量。
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