水泵机组运行的可靠性研究

　　水利学报水泉机组运行的可靠性研究张子贤1丸家舂。河北工程技术高等专科学校，河北沧州061001运行的可靠度联系起来；运用概率与统计方法建立了水泵机组运行可靠度计算模型。给出了切实可行的计算方法。对离心泵轴流泵各30种泵型不同功率备用系数时，机组运行的可靠度进行了计算。并对计算的结果进行了分析，得出了有价值的结论。

　　中号1飞136.2文献标识码泵站设中。在确定水泵的配套动力机功率时。目前的做法是根据水泵运行效区内的可能人轴功率除以传动装置的效率并乘以功率济用安全系数。功率济用系数大1.其实质是人们对影响轴功率的众多不确定因素的估计，以期实现水泵和配套的动力机运行可靠。然而，目前规范1中不区分泵型，笼统地给出功率备用系数的范围为1.051.10这使功率备用系数的确定具有定的任意性；有些文献中按轴功率的大小规定功率备用系数的取值范围，这种方法缺乏理论依据。并且，现行方法不能定量的度量机组运行的可靠性。实际工作中，常常出现不合理现象种情况是，功率备用系数选的偏小，使动力机超载，水泵机组不能正常运行，甚至动力机有烧毁的危险；另种情况是，功率备用系数取得偏大，动力机负荷不足，不能充分发挥动力机的效能，使动力机的效率和功率因数降低，将增加屯能消耗，造成不应有的浪费。

　　鉴于上述问，文中从水泵与动力机配套运行的角度，给出了水泵机组运行的可靠性的度量可靠度的达式将功率备用系数与机组运行的可靠性联系起来；应用概率统计方法建立了水泵机组运行的可靠度的计算模型，给出了切实可行的计算方法，为水泵与动力机的合理配套提供了科学的依据；对多种泵型不同功率备用系数时水泵机组运行的可靠度进行了计算，并对计算结果进行了分析，得出了有价值的结论。

　　1水朵机姐运疔可靠性的度量所谓可靠性是指产品在规定的时间内，在规定的条件下，完成规定功能的能力当用概率来度量这能力时，就是可靠度，即可靠度是可靠性的概率度量。在可靠性的定义中，论述的对象泛指产品，本文中可靠性问的对象是指水泵机组。影响水泵机组运行可靠性的因素主要有是各设备本身的技术状况。水动力机动装置等；上7尺泵与动力机是否理况仑。根据木文的研目的，这里在各设备本身正常的情况下指正常使用时具有良好的工作性能，仅从水泵和动力机配套的角度，研究水泵机组运行的可靠性。于是，水泵机组运行的可靠度可达为式中内为水泵机组运的可靠度为水泵的轴功率认为水栗运行中效区内能人轴功本，1认；为传2娘置攻率；人为功率备用系数；配为动力机的功率，脚为研究方便认为动力机旦选定，其输出功率是确定的，运行中也按确定的值考虑。

　　因此，动力机和传动装置定时，考虑传动装置损失的功率后，动力机作用在水泵轴上的功率配。

　　即为确定的值；而由于水栗运行中受众多因素的影响，水泵的轴功率为随机变量。

　　由式1直接计算水泵机组运行的可靠度是困难的，因为目前情况下分布型式及统计参数未知。但可以从轴功率的要影响因素的不确记性入乒间接比算。

　　21轴功率的影响因素分析水泵运过程中下述情况均可使轴功率发生变化①出水试的变化微尺泵需要扬程的变化，弓起工作点移动，使出水量变化；电压波动将使电动机转速变化，导致水栗转速变化；水泵制造和性能试验中的允许误差；水泵陈旧后，摩阻加；其他工作条件的变化，如水中含砂试过大。水栗填料过紧或过松等。

　　1述使轴功率发生变化的因素，可以归纳为个方面出水流量0运行条件设备质量技术状况。在水泵运1过程中，山厂出水流量受众多因索的影响，是随机变量，其值具较人的变化幅度，它的变化将会引起轴功率的明显改变，甚至会超出高效区，导致水泵运行时的轴功率大于高效区可能大轴功率；而符合运行要求的运行条件设备质量和技术状况对轴功率的影响现在当出水量定时，水泵运疔的轴功率并不唯确定。而是在个较小的范旧内随机波动。总之。出水流量是影响轴功率变化的主要因素，但不是唯因素。水泵机组运行可靠度的计算模型设轴功率与出水流量的联介密度函数为。

　　显然，利用式4计算给定功率备用系数尤相应的可靠度乃，首先要确定式中的1和3不确定性因素的概率分布和参数的确定3.1〃1分布类型和参数的确定在具体下，随机变量，受运行条件设备质量和技术状况等方面的影响，这些方面包含了许多不确定因素，且无法肯定哪因素占主导地位，这些因素可以看作是相互独立的，根据中心极限定理3，可以认为服从正态分布。

　　梯形分布其密度函数为研究过程中对60种泵型分别采用角形和梯形分布时，对不同功率备用系数相应的机组运行可靠度进行了计算与比较发现两种分布对机组运行的可靠度影响不明显，梯形分布时略小于角形分布。

　　梯形分布符合水泵选型时的耍求及运行时出水流量的变化怙况采用该分布作为出水流量的分布是合理和可行的。

　　3.2.2分布参数的确定。炉的位根据具体型可由产品样本9中查以心，1和1定水泵实运行时，1于各种柯定因素的影响。不会总是在高效或其附近运行。对于离心泵，由于闭阀启动，小流量=运行中可能出现的大流量，通过对建泵站的实际运行情况调查分析，可能出现的大流量91可达高效区大流量的1.3倍，超出此值的情况出现机会较少，可以忽略不计。对于轴流栗，当实际运行的出水流量为水泵额定流量的40 60时，性能曲线出现拐点，水泵在此区域运行性能不稳定，选型时总是避免此种情况发生，并且由于轴流泵可通过变角调节流量，因此，定叶片安装角情况下，轴流泵的工作范围比较小，再加上轴流泵性能曲线较陡，根据目前选配动力机的情况，经分析研究，出水流量可能取的小值取水泵额定流量的80而如取高效区大流量的1.2倍。

　　上述各参数确定后，式8就唯确定了。

　　4水栗机组运行可靠度的计算方法将式7和式8代入式4，就可对具体型号的水栗给定功率备用系数尺，计算相应的运行猜度化由尸祀分式复杂，准以得到解析解。实际讣译时，1江采用离化叠加的方法，方法如下式中为第段的平均流量，=2，1尸为出水流量取值条件下，轴功率小于或等于的概率，可利用标准正态概率分布计算；7为出水流量取值落在第2.段的概率。

　　对于具体泵型，利用式10可计算给定功率备用系数时，相应的可靠度。为保证计算精度，划分出水量区间时，其长度不大于全部计算编成程序上机计算5限于篇幅，计算程序略。

　　5水泵机组运行可靠度计算及成果分析对常用泵型离心泵轴流泵各30种计算了不同功率备用系数时，相应的机组运行可靠度限于篇幅，仅列举20种情况的计算结果和23.可以得出如下结论序泵型拟合参数序泵型拟合参数号号由于各种泵型的轴功率与出水流量的曲线特性不同，当水栗机组运行的可靠度内定时，各泵型的性能曲线不同，要求的功率备用系数不同。

　　当3曲线向上凹0时，由于离心泵出水流量较大时，轴功率随出水流量的增加而大的较快，轴流泵出水流带较小时，轴功嘲通水流咿成小而增大的较快，用而轴功率从出现的机会大，相同值时，这种特性曲线的泵型，般巧小些；当曲线向下凹时，情况则与上述相反，相同尤值时，这种特性曲线的泵型般尸5大些。

　　计算明，对于7曲线下凹0的情况，夂=1.05时，几乎所有泵型机组运行可靠度均在0.9以上，炙=1.10时，竹=0.96491.0.而当曲线上凹0的情况，夂=1.05时，绝大多数菜型机组运行可靠度凡低于0.9，有的泵型仅为0.7567，炙=1.10时，朽=0.8261 6结语文中应用概率与统计方法，建立了水栗机组运行可靠度的计算模型，将功率备用系数与水泵机组运行的可靠度联系起来，并给出了切实可行的计算方法，使功率备用系数的确定科学合理可说，避免出现选配的动力机奔量不足或过大的现象，实现水泵和动力机的介理配套。

　　研究明，当水栗机组运行可靠度定时，不同泵型，功率备用系数不同的主要原因是水栗性能曲线特点不同。而不是轴功率的大小。

　　计算明，对于9曲线下凹0的情况，功率备用系数炙取值在1.051.10是可以的。对于线上凹00的情况，功率备用系数位范围应为120.

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