一种功率存在极值的无过载中比转速消防泵设计方法技术

本发明专利技术涉及一种功率存在极值的无过载中比转速消防泵设计方法，预先给定泵扬程与流量(Q

【技术实现步骤摘要】
一种功率存在极值的无过载中比转速消防泵设计方法


[0001]本专利技术涉及一种无过载中比转速消防泵设计方法，具体涉及一种设计前给出合适的Q
‑
H函数及Q
‑
η函数，通过调整两函数求得到一条有极大值的功率Q
‑
P曲线，再以调整后的Q
‑
H曲线以及Q
‑
η曲线为依据进行水力设计的功率存在极值的无过载中比转速消防泵设计方法。

技术介绍

[0002]由于大部分离心泵工作在一个固定的工况点，在叶轮水力设计时大多是以给定工况点的流量和扬程为依据采用相似换算或者速度系数法进行的，因此按照这种方法设计的泵通常最高效率点位于设计工况点附近，由于泵轴功率曲线函数是与扬程曲线函数和效率曲线函数同时相关的，因此传统的设计方法通常难以控制功率曲线。
[0003]然而新的消防泵标准如美国UL448标准，对消防泵功率曲线有明确要求：流量增加时功率曲线应该变得平坦或者开始逐步下降。因此依据一个设计工况点进行水力设计的办法已经无法满足这种性能要求的泵设计。另一方面，传统的速度系数法给出的经验系数范围也不适合这种要求的消防泵。

技术实现思路

[0004]针对上述问题，本专利技术的主要目的在于提供一种设计前给出合适的Q
‑
H函数及Q
‑
η函数，通过调整两函数求得到一条有极大值的功率Q
‑
P曲线，再以调整后的Q
‑
H曲线以及Q
‑
η曲线为依据进行水力设计的功率存在极值的无过载中比转速消防泵设计方法。
[0005]本专利技术是通过下述方案来解决上述技术问题的：一种功率存在极值的无过载中比转速消防泵设计方法，所述功率存在极值的无过载中比转速消防泵设计方法包括：
[0006]该方法设计步骤如下：
[0007]步骤(1)：给定扬程与流量的函数H＝g(Q)：
[0008]H＝aQ4+bQ3+cQ2+dQ+e，式中a、b、c、d、e为多项式系数，无物理意义，H为扬程；
[0009]步骤(2)：给定效率与流量的函数η＝z(Q)：
[0010]η＝AQ4+BQ3+CQ2+DQ，式中A、B、C、D为多项式系数，无物理意义，η为效率
[0011]步骤(3)：求出轴功率与流量的函数P＝f(Q)＝ρgQH/η，
[0012][0013]步骤(4)：不断调整函数H＝g(Q)和函数η＝z(Q)，使P＝f(Q)函数曲线在给定范围内出现极大值且极大值不超过电机功率，
[0014]步骤(5)：依据调整后的H＝g(Q)函数和η＝z(Q)进行水力设计，使获得外特性曲线Q
‑
H、η
‑
H贴近调整后的函数曲线；
[0015]步骤(6)：依据最终函数曲线，确定多个设计目标工况，开展水力设计。
[0016]在本专利技术的具体实施例子中，基于100≤n
s
≤180的消防泵性能数据分析给出了函
数H＝g(Q)多项式系数参考范围：
‑7×
10
‑9≤a≤1
×
10
‑7、
‑1×
10
‑4≤b≤4
×
10
‑6、
‑9×
10
‑4≤c≤9
×
10
‑3、
‑9×
10
‑1≤d≤9
×
10
‑1，e值为关死点扬程，
[0017]其中，n
s
＝120的消防泵函数系数具体参考值为：
[0018]a＝
‑6×
10
‑9、b＝3
×
10
‑6、c＝
‑8×
10
‑4、d＝9
×
10
‑3；
[0019]n
s
＝150的消防泵函数系数具体参考值为：
[0020]a＝5
×
10
‑8、b＝
‑
1.9
×
10
‑5、c＝1.5
×
10
‑3、d＝
‑
0.1；
[0021]n
s
＝180的消防泵函数系数具体参考值为：
[0022]a＝2
×
10
‑8、b＝
‑9×
10
‑6、c＝1
×
10
‑3、d＝
‑8×
10
‑2。
[0023]在本专利技术的具体实施例子中，基于100≤n
s
≤180的消防泵性能数据分析给出了函数η＝z(Q)多项式系数参考范围：
‑9×
10
‑8≤A≤
‑1×
10
‑8、1
×
10
‑5≤B≤5
×
10
‑5‑1×
10
‑2≤C≤
‑1×
10
‑3、0＜D＜2；
[0024]其中，n
s
＝120的消防泵函数系数具体参考值为：
[0025]A＝
‑2×
10
‑8、B＝1
×
10
‑5、C＝
‑4×
10
‑3、D＝8
×
10
‑1；
[0026]n
s
＝150的消防泵函数系数具体参考值为：
[0027]A＝
‑9×
10
‑8、B＝3
×
10
‑6、C＝
‑2×
10
‑3、D＝1；
[0028]n
s
＝180的消防泵函数系数具体参考值为：
[0029]A＝
‑2×
10
‑8、B＝2
×
10
‑5、C＝
‑7×
10
‑3、D＝1.2。
[0030]本专利技术的积极进步效果在于：本专利技术提供的功率存在极值的无过载中比转速消防泵设计方法，预先给定泵扬程与流量(Q
‑
H)曲线函数，效率与流量(Q
‑
η)曲线函数时即可确定功率与流量(Q
‑
P)曲线函数。本专利技术通过设计前调整Q
‑
H和Q
‑
η函数以得到一条有极大值的Q
‑
P曲线，再以调整后的扬程
‑
流量曲线以及效率
‑
流量曲线为依据进行水力设计，设计时对影响扬程和效率的关键特征参数如叶片数、叶片出口安放角、包角、蜗壳喉部面积等进行针对性调整，使得最终扬程、流量曲线以及效率、流量曲线尽量满足预期的要求，此时泵轴功率曲线应当出现预期的形状。
附图说明
[0031]图1为本发本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种功率存在极值的无过载中比转速消防泵设计方法，其特征在于：所述功率存在极值的无过载中比转速消防泵设计方法包括：该方法设计步骤如下：步骤(1)：给定扬程与流量的函数H＝g(Q)：H＝aQ4+bQ3+cQ2+dQ+e，式中a、b、c、d、e为多项式系数，无物理意义，H为扬程；步骤(2)：给定效率与流量的函数η＝z(Q)：η＝AQ4+BQ3+CQ2+DQ，式中A、B、C、D为多项式系数，无物理意义，η为效率；步骤(3)：求出轴功率与流量的函数P＝f(Q)＝ρgQH/η，步骤(4)：不断调整函数H＝g(Q)和函数η＝z(Q)，使P＝f(Q)函数曲线在给定范围内出现极大值且极大值不超过电机功率，步骤(5)：依据调整后的H＝g(Q)函数和η＝z(Q)进行水力设计，使获得外特性曲线Q
‑
H、η
‑
H贴近调整后的函数曲线；步骤(6)：依据最终函数曲线，确定多个设计目标工况，开展水力设计。2.根据权利要求1所述的功率存在极值的无过载中比转速(n
s
)消防泵设计方法，其特征在于：基于100≤n
s
≤180的消防泵性能数据分析给出了函数H＝g(Q)多项式系数参考范围：
‑7×
10
‑9≤a≤1
×
10
‑7、
‑1×
10
‑4≤b≤4
×
10
‑6、
‑9×
10
‑4≤c≤9
×
10
‑3、
‑9×
10
‑1≤d≤9
×
10
‑1，e值为关死点扬程，其中，n
s
＝120的消防泵函数系数具体参考值为：a＝
‑6×
10
‑9、b＝3
×
10
‑6、c＝
‑8×
10
‑4、d＝9
×
10
‑3；n
s
＝150的消防泵函数系数具体参考值为：a＝5
...

【专利技术属性】
技术研发人员：王非凡，高超，马凌凌，刘洁琼，尤保健，
申请(专利权)人：上海凯泉泵业集团有限公司，
类型：发明
国别省市：