水泵机组运行分析

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1、水泵机组运行分析1泵组的水锤压力和倒转转速计算高扬程电泵站水泵机组的水锤值特别大，为保证泵组安全运行，在水泵机组上增设惯性飞轮，增加GD2值，则可延长缓闭阀的关闭时间，降低管道中的水锤压力;延缓水泵机组开始倒转的时间，削减水泵倒转转速在额定转速之内。运转中的水泵突然失去电源后，水泵的转速变化过程是:额定转速(断电开始)→正转减速→水泵转速减至零，开始倒转→倒转加速(在倒流水体作用下)→倒转至额定转速及最大转速。压力钢管内水流速度的变化过程是:额定流速(断电开始)→正向上水减速→流速减至零，开始倒流→倒流加速→倒流至额定流速。把水泵转速变化和水流速度变化用

2、时间图表示如图1。从图1时间关系看出，在管内水流开始倒流时，水泵转轮并不马上反转，而需经一制动时间，但在水体倒流期间，当倒流流速达到一定速度时，克服缓闭阀的油压或者弹簧作用力，就开始缓慢关闭阀板，故在此认为阀板关闭是从倒流达到额定流速开始，控制倒转转速在阀板关闭瞬间为额定转速的关闭时间是tso;控制倒转转速在阀板关闭瞬间为最大转速的关闭时间是tsm。(1)控制倒转转速在阀板关闭瞬间为额定转速的关闭时间tso(tso以后转速从额定值开始衰减)И(2)控制倒转转速在阀板关闭瞬间为最大转速的关闭时间tsm(tsm以后转速从最大值开始衰减)И在(1)(2)式中:

3、t2--水泵转速减至零的时间(开始倒转)，t2=τ2tw;τ2--水泵开始倒转的无量纲时间(查图2，事故停泵最不利参数出现时刻计算图);tw--管道水柱的惯性时间常数，表示在惯性作用下，管中水流由初始流速至零所需的时间(刚性水柱理论)，即:tw=LV/gH;L--压力管道长度，m;V--压力钢管内水流速度，m/s;H--泵站扬程，m;ta--水泵机组转动部分(主要包括转子以及附加的惯性飞轮)的惯性时间常数，表示在惯性作用下转动部分由初始转速至零转速所需要的时间，即:ta=GD2--水泵机组转动部分(主要包括转子以及附加的惯性飞轮)的转动惯量，当GD2用k

4、g·m2表示时要换算为t·m2代入上式计算ta;n0--水泵的额定转速，r/min;N0--水泵的额定功率，kW;t1--管内流速减至零的时间(开始倒流)，t1=τ1tw;τ1--管内流速减至零的无量纲时间(查图2);t3--水泵达到最大倒转转速的时间(开始倒转至最大倒转速),t3=τ3tw;τ3--水泵达到最大倒转转速的无量纲时间(查图2)。(3)控制倒转转速在阀板关闭瞬间为额定转速的压力上升值ИИ(4)控制倒转转速在阀板关闭瞬间为最大转速的压力上升值是对于缓闭蝶阀而言，由于断电的同时，蝶阀就开始关闭，所以其总关闭时间tF的整定值应大t1tw，则产生水

5、锤的关闭时间仍认为从倒流达额定流速开始，即水锤压力升高值计算同(3)式。由于水泵从减速至零开始倒转，故在总关闭时间tF内，倒转速的加速时间为И从(6)式看出tF大，ta亦大，反之亦然。当蝶阀关闭时，由于不再有水流，所以倒转转速逐渐衰减，因此可用公式(7)求得蝶阀关闭时的倒转转速И2泵组电动机启动转矩核算从第一部分计算公式中看出，增加GD2值是降低管道水锤压力、削减水泵倒转转速的一个重要参数，特别是在高扬程泵站这样特殊情况下，特意增设惯性飞轮(见图3)，可减少泵站级数，降低工程投资，而只需增加飞轮和其支撑机构的费用及可能增加的电动机造价。与其他水锤削减措施

6、相比，运行更加方便、安全、可靠。但增设惯性飞轮后GD2的增加将会使电动机的启动时间延长，严重时会造成启动困难。为此，必须对厂家配套的电动机启动力矩进行复核计算，当泵组启动困难或启动时间太长时，考虑更换启动力矩大的电动机。电动机带动的水泵机组，在启动过程中的力矩平衡方程式可用下式表示И式中ME--电动机启动过程中的转矩，kg·m;MH--水泵转论启动过程中的阻转矩，kg·m;MC--机组转动时的机械阻转矩，包括轴承摩擦力矩及风损转矩等，kg·m;当电动机启动转矩ME大于水泵转轮阻转矩MH和机械阻转矩MC时，就能把剩余转矩传给转子，使它加速，所以称为机组的加

7、速惯性力矩。把(8)式写为则泵组转速从零到稳定转速n0所需的时间为tИ在泵站设计计算时，可从电机样本中查得启动转矩与额定转速之比，利用(12)式计算出电机的额定力矩后，则可求得启动力矩ME。式中N0--额定功率，kW;n0--额定转速，r/min。水泵启动阻力矩，我们可以从水泵特性曲线图中N-Q曲线查得各种型式水泵的起始功率值，利用(12)式则可求出启动阻力矩MH。此时可利用(11)式求出水泵机组得启动时间t。例如:某泵站一台6B20型水泵，设计扬程20m，流量44.5L/s，额定转速1450r/min，配套电机型号为JO2-62-4型，17kW，145

8、0r/min，启动转矩/额定转矩=1.3，求泵组启动时间。解:电机启动转矩:额定