动力分散系统中零压差点的分析.docx

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动力分散系统中零压差点的分析

动力分散系统中零压差点的分析

及水泵扬程的确定

武汉科技大学焦扬符永正

摘要：

动力分散系统由于主循环泵不承担系统循环的全部动力，因此系统的干管上必定存在一个供回水压差为零的点——零压差点。

运用水压图对零压差点的变化进行分析，得到如下结论：

以热（冷）源为参照，零压差点近于临界点时，才能使系统消除调节阀能耗，从而使系统的输配能耗最低。

零压差点位于热（冷）源与临界点之间的不同位置，系统中水泵的配置方案不同，但各水泵的输出功率之和是相等的。

运用水压图能够方便地确定动力分散系统的零压差点以及水泵扬程的匹配方案。

关键词：

零压差点临界点水压图水泵扬程

1.引言

动力集中系统往往是由一个泵组来提供整个系统所需的动力，水泵扬程刚好满足最远端用户的压头需求，而关于其他用户来讲压头往往有富余，富余的压头则需用调节阀消耗（包括用其他增大阻抗的方式，比如缩小管径等方式消耗多余的压头，下同）。

动力分散系统中主循环泵提供部分压头，与各支路水泵共同构成系统的循环动力。

动力分散系统的干管上必定会出现一个供水压力等于回水压力的点，即零压差点[1]。

零压差点位置的选取对系统的输配能耗、水泵的选型、运行操纵等都有阻碍。

2.异程系统的水压图分析

2.1分析模型

如图1所示，一个具有10个用户支路的异程系统，假设各用户支路的流量均为30m3/h，

图1动力集中系统

各支路的管径、管长、局部阻力系数（除调节阀阻力系数外）均相等，各用户支路的间隔均为50m，且热源处的水头损失为10m。

图1所示为动力集中系统。

若在各支路也设泵则变为动力分散系统，即图2所示。

图2动力分散系统

2.2动力集中系统的水压分析

对图1所示的系统进行水力计算，各管段的压头损失见表1

表1系统各管段压头损失计算表

管段编号

设计流量（t/h）

压头损失（m）

管段编号

设计流量（t/h）

压头损失（m）

管段编号

设计流量（t/h）

压头损失（m）

z0

300

10.27

g3

210

2.52

z7

30

32.46

g0

300

1.66

z4

30

43.45

g7

90

5.12

z1

30

53.42

g4

180

1.84

z8

30

27.35

g1

270

4.16

z5

30

41.60

g8

60

2.28

z2

30

49.25

g5

150

5.58

z9

30

25.07

g2

240

3.28

z6

30

36.03

g9

30

5.70

z3

30

45.97

g6

120

3.56

z10

30

19.37

依照表1各管段的压头损失，可绘制出整个系统的水压图，即图3所示（注：

由于静水压线高度的不同，系统水压图是上下平移的关系，本文的水压图以系统定压点在水泵吸入口时的静水压线为横坐标轴，也确实是讲，图中显示的压头是实际压头与静水压线的高差）。

图中两条粗实线为系统的供回水压线，两条线所夹的平行于y轴的一系列细实线为每个支路上的压头，点划线与回水压线之间所夹部分为每个用户实际所需压头。

循环水泵刚好提供最远端的用户10所需的压头，关于用户1~9所提供的压头比用户实际需要压头高，因此要用阀门消耗多余压头（即供水水压线与点划线所夹部分）。

水泵的扬程应为65.35m，流量为300

，水泵的输出功率为53.42KW。

图3动力集中系统水压图

2.3动力分散系统的水压图分析

关于动力分散系统，在干管上必定出现供回水压差为零的点，即零压差点。

下面分不讨论零压差点位于不同位置时，系统的水压分布。

a.零压差点位于用户10处时的水压图为图4。

由图能够看出：

①系统在用户10处供回水压差相等，现在主循环泵不能为用户10提供压头，需要在用户支路上设泵。

而关于用户6~9，主循环泵只能提供部分压头，不能满足用户的压头需求，同样需要在用户支路设泵给予补充，而水泵的扬程为点划线与供水压线所夹的部分。

②用户1~5处水泵提供的压头大于用户所需的压头，故在用户支路上不但不需要装设水泵，反而需要装设调节阀来消耗多余压头。

图4零压差点在用户10处的水压图

零压差点位于用户10处时各水泵的输出功率见表2，各水泵输出功率之和为41.95KW。

表2零压差点在用户10处各水泵的输出功率

水泵

主循

环泵

支路

6泵

支路

7泵

支路

8泵

支路

9泵

支路

10泵

流量（t/h）

300

30

30

30

30

30

扬程（H）

45.98

2.7

6.26

11.38

13.66

19.36

水泵的输出功率（KW）

37.59

0.22

0.51

0.93

1.12

1.58

b.零压差点位于用户7处时的水压图为图5。

由图5能够看出，用户8~10的供回水压差为负值，用户支路的水泵扬程应为用户支路的压头损失与干管供回水压差绝对值之和。

用户7的水泵扬程恰好确实是用户支路的压头损失。

用户2~6的供回水压差为正值，但不能满足用户支路的压头需要，因此也需要装设水泵，水泵扬程应为用户支路所需要的压头减去干管的供回水压差。

而用户1处的供回水压差则稍大于该用户支路的压头损失，不需要装设水泵，反而需要装设调节阀，消耗多余的压头。

图5零压差点在用户7处的水压图

零压差点位于用户7处时系统中各水泵的输出功率见表3，系统中各水泵输出功率之和为38.77KW。

表3零压差点在用户7处各水泵的输出功率

水泵编号

主循环泵

支路

2泵

支路

3泵

支路

4泵

支路

5泵

支路

6泵

支路

7泵

支路

8泵

支路

9泵

支路10泵

流量（t/h）

300

30

30

30

30

30

30

30

30

30

扬程（H）

32.83

2.59

5.87

8.39

10.23

15.81

19.37

24.49

26.77

32.47

水泵输出功率（KW）

26.84

0.21

0.48

0.69

0.84

1.29

1.58

2.00

2.19

2.65

c.零压差点位于用户6处时的水压图为图6。

由图6能够看出，用户7~10的供回水压差为负值，用户支路的水泵扬程应为用户支路的压头损失与干管供回水压差绝对值之和。

用户6的水泵扬程恰好确实是用户支路的压头损失。

用户1~5的供回水压差为正值，但不能满足用户支路的压头需要，因此也需要装设水泵，水泵扬程应为用户支路所需要的压头减去干管的供回水压差。