当前课程知识点：流体机械基础 > 第10讲 流体机械暂态运行分析 > 10.1 流体机械在管网系统中的工作特性 > Video
同学们好
今天我们来学习第十讲
流体机械暂态运行分析
之前我们已经学习了
流体机械的全特性曲线
和机组的典型工况内部流动现象
本讲将介绍流体机械
在管路系统中的工作特性
及流体机械的暂态运行过程
简要介绍调速系统
及改善流体机械暂态
运行性能的工程措施
通过前面课程的学习
我们知道流体机械
都有其固定的性能曲线
该曲线反映了
流体机械的潜在工作能力
具体表现为某一特定条件下
流量 扬程或水头 功率
和效率等参数之间的关系
但是 流体机械的实际工作状态
不仅与其自身的特性曲线有关
还与管路系统的水力损失
和上下池能量差有关
如右图所示
流体机械特性曲线表示
流体机械本身在某一转速下
流量和扬程的关系曲线
管网系统特性曲线
表示管路系统内流量
与水力损失的关系曲线
两条曲线的交点则是
流体机械的实际运行工况点
由于管网系统特性
是影响流体机械
运行工况点的重要因素
下面将仔细分析
管网的性能曲线
以右上图的抽水管路系统为例
该系统包括进 出水池
水泵 阀门 进 出水管
这里 把单位重量的水
从进水池通过管路系统
输送到出水池所需要的能量
定义为抽水系统的需要扬程
表达式如公式（1）
其中 P’ P’’
为进 出水池的压力
H净为进出水池的水位差
h损为 管路水头损失
需要说明的是
这里假定池内流速很小
故不计入上下池
流速大小的影响
h损 包括管路沿程水头损失
和局部水头损失
可以看作是损失系数
与流量二次方的乘积关系
当管路系统确定后
公式中除了流量外
各参数都有确定值
因此 管路的需要扬程曲线
是一条抛物线
它反映了水位
与管路本身的特性
与泵组无关
管路系统特性曲线
即需要扬程曲线
与泵性能曲线的交点M
就是泵的运行工况点
可以看出 泵在该流量下
能提供的扬程刚好可以克服
管路系统的水力损失
水位的提升
以及进出水池压差的变化
接下来我们对
运行工况点作进一步分析
如左图所示
带驼峰的泵特性曲线
与管网特性曲线
会有两个交点A B
理论上水泵可以
在这两个工况点运行
假设在A点运行
当有扰动使流量稍微增大
水泵的工况点变到A1点
管网系统的工况点
则变到A2点
此时介质从水泵
获得的能量不足以
克服管网的阻力
介质无法维持这种能量输送
流量必须要降低
水泵和管网系统的工作点
将回到A点 反之也然
因此A点称为
稳定的运行工况点
当在B点运行时
流量若突然增大
水泵的工况点变到B1点
管网系统的工况点变到B2点
介质从泵获得的能量
大于管网带来的阻力
流量将进一步增大
水泵和管网系统的工作点
将远离B点 直至到达A点
才会稳定下来
反之 泵流量的减少
其能提供的扬程更小
不足以克服管路的阻力
使得泵的流量
进一步下降直致为零
泵进入零流量的
复杂运行工作点
所以 B点就是
不稳定的运行工况点
这样看来 对于供水系统
不稳定工况
多发生在扬程曲线
有驼峰特性的水泵上
比如 右图为一个带陀峰特性
性能曲线的供水系统
泵正常工作时
其运行工况点在A点
小幅波动情况下
运行是稳定的
如果用水量Q1减少
水塔内水位就会上升
管网系统特性曲线
就会从Ⅰ到Ⅱ再到Ⅲ
运行工况点
也会从A到B到M
如果流量Q1还小于QM
这时泵的扬程
就小于管路需要的扬程
水塔内的水流
就会倒灌进水泵内部
出现倒流现象
如没有防倒流装置
水流会继续倒流
直到泵的零流量扬程
与水塔内水位一致平衡
这时泵运行在
零流量工作点Ⅱ线j水位点
如果用户停止用水
泵就继续该工况运行
流量为零 空耗能源
如果用户用水
水塔内水位下降
泵就有能力将水流
泵入水塔内直致新的平衡
譬如又运行在A点
再出现较大的水位上升情况
就又会重复上述过程
使得泵运行在不稳定的状态
因此 一般泵设计时
总是尽力想办法避免
泵的性能曲线带有驼峰
如果带有驼峰
则要尽量采取工程控制措施
使泵运行在稳定的运行工况点
另外 工程中常需要
泵的串联运行来提高总的扬程
一般采用多级叶轮式结构
或泵机组串联式运行方式
工程也常采用泵的并联运行
来提高泵站的流量
并且水电站的水轮机
也大都采用并联运行方式
以左图为例
水泵的串联运行
是指前一级泵的出水管
接在后一级泵的进水管
使水泵首尾相接
串联在管路中
由末级泵将水压送至出水管路
在水泵串联工作系统中
其特点是经过
每台水泵的流量相等
串联系统的总扬程
为各级水泵的扬程总和
串联后的机组运行工况点
可以用如下方法得到
把同一流量值时的
各台水泵I、II的扬程值加起来
得到该流量时的
串联总扬程曲线III
这样 串联系统的
水泵性能曲线
与管路特性曲线的交点M
为串联泵系统的工作点
泵Ⅰ 泵Ⅱ的工作点
分别为MⅠ MⅡ
再以右图为例
水泵的并联运行
为多台水泵向同一条出水管
供水的运行方式
水泵并联工作的特点
是输水干管中的流量
等于各台并联水泵出水量之和
各台水泵在并联点处
提供的压力相等
水泵从不同水位的进水池抽水
并联后的机组工况点
可用如下方法得到
首先以不同的
进水池水位为基线
分别绘制出
两台水泵的扬程曲线
然后绘制并联点前的
管段CA CB的管路损失
在各自的坐标系中
在（H-Q）I曲线基础上
纵向减去（HCA-Q）曲线
得到泵I的折引性能曲线
曲线II同理得到
泵II的折引性能曲线
以泵II在Q=0处的
水头H0为纵坐标画水平线
与泵I的折引特性曲线
相交于一点F 从F点开始
在同扬程下
叠加折引特性曲线I II
曲线的横坐标
得到两台泵
并联后的性能曲线
以出水池水位为基准线
绘制并联水泵系统的
需要扬程曲线
与并联后的性能曲线
相交于A点
则A点称为系统工作点
过A点做水平线
与泵I II的折引特性曲线相交
过交点做垂直线
与水泵的扬程-流量曲线
相交于AI AII点
这两点称为系统工作点
过A点做水平线与泵I II的
折引特性曲线相交
过交点做垂直线
与水泵的扬程流量曲线
相交于AI，AII点
这两点称为泵I 泵II的工作点。
-1.1 流体机械定义
--Video
-1.2 流体机械分类
--Video
-1.3 水轮机工作过程概述
--Video
-1.4 泵与风机工作过程概述
--Video
-1.5 其他流体机械工作过程概述
--Video
-1.6 流体机械工程应用
--Video
-参考文献
--html
-第一讲习题--作业
-2.1 流体机械的主要性能参数
--Video
-2.2 转轮内部的典型流态
--Video
-2.3 速度三角形
--Video
-2.4 工况发生变化时速度三角形分析
--Video
-2.5 欧拉方程
--Video
-参考文献
--html
-第二讲习题--作业
-3.1 水轮机过流部件工作原理
--Video
-3.2 泵与风机过流部件工作原理
--Video
-3.3 机组能量传递过程与效率分析
--Video
-3.4例题分析
--Video
-参考文献
--html
-第三讲习题--作业
-4.1 空化的定义与分类
--Video
-4.2 空化余量与空化系数
--Video
-4.3 吸出高度与安装高程
--Video
-4.4 空蚀现象与类型
--Video
-4.5 空化空蚀的危害及防护
--Video
-参考文献
--html
-第四讲习题--作业
-5.1 泥沙磨损基本概念
--Video
-5.2 泥沙磨蚀基本概念
--Video
-5.3 流体机械磨损磨蚀现象
--Video
-5.4 流体机械常见抗磨措施
--Video
-5.5 腐蚀基本概念
--Video
-5.6 流体机械腐蚀现象及防腐措施
--Video
-参考文献
--html
-第五讲作业--作业
-6.1 流动相似概述
--Video
-6.2 常用相似准则数
--Video
-6.3 流体机械的相似准则分析
--Video
-6.4 流体机械单位参数与相似换算
--Video
--Video
--Video
-6.5 综合相似判别数——比转速
--Video
-6.6 相似准则的工程应用
--Video
-参考文献
--html
-第六讲作业--作业
-7.1 特性曲线概述
--Video
-7.2 模型试验
--Video
-7.3 典型模型机组综合特性曲线
--Video
-7.4 水轮机运转特性曲线
--Video
-7.5 水轮机的选型计算
--Video
-第七讲作业--作业
-8.1 流体机械多相多组分非定常流动概述
--Video
-8.2 二次流动现象
--Video
-8.3 动静干涉
--Video
-8.4 脱流
--Video
-8.5 间隙流动
--Video
-8.6 叶道涡
--Video
-8.7 卡门涡
--Video
-8.8 尾水管涡带
--Video
-8.9 泵的旋转失速
--Video
-8.10 泵的喘振
--Video
-8.11 压力波传递与叠加
--Video
-参考文献
--html
-第八讲作业--作业
-9.1 流体机械四象限特性概述
--Video
-9.2 水泵水轮机全特性曲线
--Video
-9.3 水泵水轮机典型工况流动现象
--Video
-9.4 水泵水轮机调相运行工况流动现象
--Video
-9.5 双向潮汐机组复杂运行工况认识
--Video
-参考文献
--html
-第九讲作业--作业
-10.1 流体机械在管网系统中的工作特性
--Video
-10.2 流体机械暂态运行过程
--Video
-10.3 调节系统与调速器
--Video
-10.4 改善流体机械暂态运行性能工程措施
--Video
-参考文献
--html
-第十讲作业--作业
-11.1 流体机械多场耦合特性概述
--Video
-11.2 转轮流固耦合特性
--Video
-11.3 轴承热流固耦合特性
--Video
-11.4 轴系多场耦合特性
--Video
-参考文献
--html
-第十一讲作业--作业
-12.1 标准化概述
--Video
-12.2 流体机械行业标准
--Video
-12.3 水轮机型号
--Video
-12.4 泵型号
--Video
-12.5 风机型号
--Video
-12.6 阀门型号
--Video
-12.7 流体机械工业流程
--Video
-12.8 流体机械质量监督
--Video
-参考文献
--html
-第十二讲作业--作业
-13.1 空化、通（补）气、压力脉动与安装高程
--Video
-13.2 压力脉动与水锤
--Video
-13.3 智能流体机械
--Video
-13.4 流体机械及工程学科知识体系与学术交流
--Video
