循环水泵曲线拟合及其应用研究

应用技术.al循环水泵曲线拟合及其应用研究杨霄(吉林市热力有限公司)[摘要]本文利用最小二乘法原理对 采暧循环消耗的性能实验数据进行了曲线报合，分析和比较使用单台水泵、并联两台和三台水泵对系统运行的影响[关键词]循环水泵最小二乘法 拟合曲线系统I况中图分类号:TD442+. 2文献标识码:A文章编号: 1009-914x(2009)8 ()333-02-1、引富热水供热工程系统由热用户、热网和热源构成了一个复杂的整体系统。为了使投运的循环水泵能在高效区工作，而又使循环水最符合需要值，不致产生严重的水力和热力失调现象，必须分析循环水泵(单台或多台)在系统中运行的工作状况。从而子求与系统相匹配的循环水泵，使其尽可能地"满负荷、高效率“运行。(4)采用作图地和差值法来确定水泵的性能参敷及J.作点选择相匹配的水uZ0 +sZσ +sZa +aZo -之h0泵，准确性差，而H比较麻烦:因此利用最小乘法原理对采暖循环水泵的性能实验数据进行曲线扣合，再来讨论循环水泵的工作状况。求得，其中n≥42、循环水泵曲线拟合对水泵的N-G特性曲线，按程.其基本思想是:通过误差分析建立误差方程，在误差值最小的条件下,导N=&Bj*'(5)出相应的正规方程组,通过求解正规方程组(线性代数方程组),得到回归系拟合求得。敷(最小二乘估计)。从而建起曲线拟合的多项式。归系数B1. B2、B3、B4按正规方程组计算。从水泵性能曲线图可看出其性能曲线H-G. N-G、n -G近似于抛物线，故用三次同归曲线对测试数据进行消耗性能回归曲线方程如下:(6)H=H,+AG+ A.GP +4C*1)N= No+ BG+B_C2 +BO'2)n≤5-7,m≥n+1n=场+CJ+CzP2 +C.GP3)而水泵的G- η 曲线可按下式计算:式中: G--水泵流量，m2/h;GxH x1000(7)H--水泵扬程，H,0""Nx10x3600η--水泵效率，%其它符号同111。.N--水泵轴功率，kw.由最小二乘原理可得三次网归曲线正规方程组，求解该方程组，酆可对水泵的G-H特性曲线采用最小一乘法，按(1)式拟合求得。回归确定以上三个方程的系数,从而确定H-G、η -G. N-G回归曲线方程。为此笔系数A1. A2、A3和HO可按正规方程组者编出了确定水泵性能向归曲线方程的计算程序。的运行可靠性,并尽最提高电缆的载流最.影响电缆可靠性及载流量的因素需要根据J.程的具休条件来确定.非常多,其中电缆护层的接地方式是其中的核心因素.根据小同的外部条件及设备制造T.艺同一截面的高压电缆的载流量是一2.1电缆金属护套或屏蔽层接地方式个变化值。主要体现在以下4个方面。对f三芯电缆。应在线路两终端直接接地,如在线路中有中间接头者,应在a. 商压电缆的安装地理条件不同。例如,热阻不同,埋设深度的地温不同中问接头处另加设接地。而对于单芯高压电缆的接地方式则较为复条包括等等-端接地方式、线路中间-点接地方式、交叉瓦联接地方式及两端直接接b.高压电缆的敷设方式不同。例如, 排列方式，互层接地方式，直埋,排地方式收端头.中间接头、绝緣接头之间的距离是市金属护层上任一点管,沟道,隧道等等。电缆c.高压电缆的系统条件不同。例如,额定电流、短路电流及持续时间等非接地处的正常满载情况F的感应电压确定的,即金属护层上任一点非接地处等的正常感应电压,在术采取不能任意接触金属护层的安全措施时,不得大于50d. 高压电缆的绝缘种类及结构不同。例如,是否采用交联聚乙烯作为主V:除这一情况外, 不得大于100 v.在图3中,是个完整交叉T联单元的金绝缘,金属屏敝层械面，防水层外护套等。属我感应电压随电缆K度面变化的典型曲线用。叮见，对于电缆金属套交叉互针对电力电缆线路，商乐电缆的绝缘种类主要集中在交联聚乙烯或自容式联并两端直接接地的接地方式,计算金属贷感应电压时,只满讣算一个分段。充油电缆,相对确定。但是,金属屏敞层的戴面应满足单相接地故障或不同地2.2电缆金属护套或屏蔽层接地方式选择分析点两相同时发生故障时知路容址的要求伟向防水层的截而应满足单相或湘城市内布置接头T.作井般比较困难,例如110 kV双同电缆接头井的长短路故障时短路客量的要求,不同的导体最商工作泓度,不同的电缆外护套材度约12 n, 宽约2 m布置难度可想而知，同时，由于过多的电缆接头会降低电料,这些因紫都说明，电缆的结构5当地的电力系统条件相关联.另外,不同的纜的运行可靠性。因此，推荐在现场条件允许的情况下电缆的中间接头和绝缘制造厂制造I艺的不同,其电缆结构设计也会存在细微的差别。接头尽量少,提高电3绪论缆叮靠性。为降低10 kV及以上电缆外护套绝缘所承受的工频过电压,高压电缆输电线路系统应用涉及到输、变电两个专北相关规程规范、抑制对邻近弱电线路和设备的电磁T扰,宜沿电缆线路装设平行的同流线。技术条件繁多。这就婴求在所压电缆应用的过程中，对避雷器、避需线、护套交叉互联方式适用于较长的电缆线路.且将线路全长均匀地分割成3段或接地方中国煤化工长注，使高压电缆系统的设备3的停数段。使用绝緣接头把电缆金属护金隔离，并使用互联导线把金属护配置合理套连接成开口三角形电缆线路在正常运行状态卜流过3根单芯电缆金属护套HCNMHG的感应电流矢量和为零,就能避免电缆负载能力受说过金属护套的循环电流引起发热的影响。2.3高压电缆的载流量高压电缆线路的截曲通常是在系统规划中确定下来的而具体的载流量则科技博冤| 333应用技术|w .3、皮用研兖凹现已知管路特性曲线;前面介绍了用数值法求解的水泵性能拟合曲线方程，知道了该方程便可H=4. 48X 10心02以很方便的知晓水泵的运行情况。如果冉给定管路特性曲线方程，对它们与(11)式联立求解得: G=250. 6m*/h, H=28.1laH,0联立求解，求出工作点，得到工作点的流量和扬程，从而可以与实际管路于是有: N=35. OKW, η =53.2%.的总流量和总阻力进行比较，来分析系统水力工况，得出水泵的匹配情此时单台水泵运行的工作点参敷分别为况，确定水力失调的解决办法。本文将给出实例加以全面分析.G-81. 5e/h, H=28.1 H,0,N11. 7KW，η=53. 2%。3. 1系统概况于是可见循环水泵运行参数，见下表! :已知某供暖系绕，建筑而积为9万m'。概算热负荷为5. 2MW,整个系由上表可以看出，就其采暖系统，使用一台水泵，以及并联两台和三统总供水温度95C,回水温度70C,网路散热和漏损系数K取1.05,流量附台水泵其系统流量和扬程己大于需求量。并联后对系统冷热不均改善并不大，加系数中取1. 2.其供暖半径L为500m，比摩阻R 取70Pa/m,局部阻力相原因是管路水力失调严重，流最没有按照要求进行分配，引起水力失调。根对沿程损失的比例百分数取a为0.3,热源内部阻力出r取10X104Pa,用户据以 上:数据可知增加一台水泵后，系统的流量增加了4.4%，扬程增加了9.0%，系统阻力Hr取10X 10Pa,裕最系敗K值取1.15.由上述条件求得该系统但水泵的效率从78. 3%下降到64. 3%，增加了水泵的无效电耗。如果系统采实际管路中G为25.5 4m/h, H为22.7aH,O;从而管路特性曲线方程为H=S用三台水泵并联运行， 其流最比两台水泵井联运行增加了1. 6%，扬程增加G-=4.4 G2Pa=4. 48 x 10G1H.0.了2.9%，而和- -台水泵运行相比，流量增加了6. 0%，扬程增加了12. 4%，3.2.系统工况分析所以想通过增加并联水泵来增大流量，近而改善系统的热力失调状况的效果(1)单台水泵运行的循环水泵为200RXL-24型号水泵。此种水泵属于不会很大。此时水泵的效率只有53. 2%，无效电耗更大.RXL系列，具有大流量、低扬程、节能的特点，较适于作采暖循环水泵，在因此， 对于一个水力失调严重的供暖系统，特别是末端用户不热，不实际工程上:用的比较多。本文拟采用该在提供的RXL系列水泵20RXL-24样能简单地采用增加水泵的方法来解决。因为单台水泵的工作点已处于水泵性机的实验数据[41。能曲线的平坦区，因而增加水泵后，总流量增加有限。如已有两台水泵井联根据计算程序和实验敷据求得顺归曲线方程:运行，其合成特性曲线就更加平坦，再增加一台水泵并联运行，总流最的增H=24. 73+3.29x 10-6.21X 10P-3. 09X 10~G3加最将会更小，甚至不增加。所以，解决供暖系统水力失调现象，首先应考又已知管路特性曲线方程:虑对管网通过热用户引入口阀门进行调整，使系统流量得以合理分配。当然，H=4.48X 1002如果总流量不能满足要求时，应经过作用或计算的办法，选择与系统相匹配联立上两式可以求出水泵工作点，为此笔者编写了求解工作点的程序,的单台水泵或组合较为合理的多台水泵。便于求得流量和扬程。4、结语G-236. 4m/h, H=25. 0mH,04.1. 对于某-扩建系统，随着热用户逐年增加，原配水泵已偏小，同理可得，通过水泵性能分析，采用多台:并联运行是可以的。但经常遇到的是，单台N=1. 33x 10-1+1.87 x 10'G-6.55 x 10+02+9. 88 x 107GP水泵运行，其流量和扬程已远远超过实际需要值。由于网路水力失调，总有η=1.83X101+7.79x 10'G-2.33 X 10%64+1.82X 10一些用户不热，为弥补失调的带来的缺陷，采用多台水泵并联运行。此时系于是求出当G=236.38m*/h时，统的循环水量虽有所增加，但增值也很小。水泵的效率自然很低.有时虽然N=20.7KW, η =78.3%.能改变某些用户的采暖效果，但与投资及运行费用相比，却是得不偿失，事由于实际管路中的G为225.4:/h, H为22.7mH,0,单台200RXL-24型倍功半。以采用多台水泵并联运行时，要通过水力工况分析，使其在高效区号水泵工作点的流量和扬程均大于系统管路中的实际流量和扬程，因此满足该系统的要求。4. 2.由于网路水力失调严重。水泵经并联后，仍不能满足末端用户(2 )两台水泵并联运行的需要，即使更换大功率大流量水泵也无济于事。实际上，如果网络水力失要想增大流量来满足系统需要，可采用水泵并联的形式。若水泵井联则有扬程相等流量相加，带入程序很容易求得两并联水泵并联的性能回归曲用户来说， 循环水量的绝对值是增加了(有时也能改善一点采暖效果), 但其线方程:在整个系统中所占的百分比却不变。只是流最增加后必然导致温差减小，即H-24. 73+1.65X10*G-1.55x 10+C2 -3.86x 100(8供水温度降低，回水温度升高。如总供热量不变，各用户流量分配比例不变，N=2. 67 x 10-1+1. 87 X 10-+G-3. 27 x 10+6+2. 47 x 10"G(9)则根本问题没有解决。所以调节水力失调。首先要进行阀门调节，如果仍然η=1.83 x 10*+3.89 x 10^G-5. 82 x 104242. 28 x 10C(10)达不到要求，就可以通过系统水力工况分析来选择合适的循环水泵。现已知管路特性曲线:4.3. 进行水力工况分析是了解整个系统运行情况的关键，而建立循环水泵性能曲线方程为水力工况分析带来很大的方便。循环水泵性能曲线方与(8)式联立求解得: G=123. 4m/h, H=27.3 H,0程为计算机选择循环水泵奠定了理论基础，同时也是实现量化管理的基础。于是有: N=30. 1KW，η=64. 3%.参考文献此时单台水泵运行的工作点参数分别为[1]陈在麋,武建動,暖通计算机方法[I],北京:中国建筑工业出版社，G=123.4 m/h, H=27.3 mH,0, N=15.0K， n=64. 3%.1985.[2]李德英，风机与泵的性能曲线报合计算[J],建筑设备, 19(3).从上文中的数据得知，并联两台同型号的200RXL-24型水泵可在流量和扬程上满足系统要求，可是如果和单台20RXL-24型水泵比较叮看出效率将[3]李德英等，锅炉供暖量化管理与节能技术[W],北京:中国建筑工业有所下降。并联水泵可实现运行费用降低，造成成本投资增加，因此我们出版社，192在选择循环水泵时要时刻关注经济效益，全面衡量是采用并联形式,还是.[4] 王昭俊,采暖循环水泵的性能回归曲线方程研究[I],哈尔疾:哈尔滨只通过改变水泵型号来采用单台水泵运行的方式。:.建筑大学.(3)三台水泵并联运行现在再来看看三台水泵并联的情况。同理，水泵并联则有扬程相等流量相加，带到程序后很容易求得三台并联水泵并联的性能回归曲方程:H=25. 99+1. 07X 10-G-6.13X 106G2-1. 18X 100(11)N=4. 00x 10+1. 87X 10~G-2. 18X 10C2+1. 10X 10~C(12η=1. 83X 10-*+2. 60x 10~G-2 59 x 1062+6. 75x 100 (13)表1循环水泵并联运行参数对比表中国煤化工|工作状况系统流置(m胁)系统甩力(mH;0O)|辅功奉(KW)| 效奉<%)单236.A25.020.778.3MHCNMHG两台246.77.330.164.3三台50.68.135.053.2334妤秀数据