1.一种可匹配驱动轴转速的离心泵选型方法,其特征在于包括如下顺序的步骤:步骤S1:录入离心泵产品样本手册中各型号包含额定转速nn和包括额定流量Qn、额定扬程Hn和额定效率ηn组合在内的不少于3组的流量-扬程-效率数据组的基础数据,计算并存储各型号产品的比转速ns,按照最小二乘法拟合得到各型号的扬程-流量一元二次函数和效率-流量一元二次函数并各自按照降幂顺序存储扬程-流量拟合系数A1、B1、C1以及效率-流量拟合系数A2、B2、C2,形成产品数据库,其中,比转速ns由下式计算:式中,nn为额定转速,r/min;Qn为额定流量,m3/h;Hn为额定扬程,m;
步骤S2:对每一种离心泵产品型号,根据存储的比转速和扬程-流量、效率-流量拟合系数,在以流量为横坐标、扬程为纵坐标的平面内绘制4条曲线并由此4条曲线围成1个闭合区域作为该型号离心泵的高效工作范围;
步骤S3:输入所需的离心泵转速ni、流量Qi和扬程Hi值,并以所输入的转速ni为基准,换算并更新产品数据库中每一种离心泵产品型号的高效工作范围;
步骤S4:针对步骤S3换算后的产品数据库中每一种离心泵产品型号的高效工作范围,以输入的离心泵流量Qi和扬程Hi值组成所需工作点,依次判断所需工作点是否在各离心泵产品型号的高效工作范围内,并筛选出所需工作点在其高效工作范围内的离心泵产品型号;
步骤S5:针对步骤S4中筛选出来的离心泵产品型号,计算所需工作点处属于高效工作范围内的各离心泵产品型号在原泵基础上所需的叶轮切割比例以及工作效率,最后按照工作效率从高到低排序并作为离心泵选型结果予以输出。
2.根据权利要求1所述可匹配驱动轴转速的离心泵选型方法,其特征在于:步骤S2中,每一种离心泵产品型号的高效工作范围的绘制方法包括以下子步骤:步骤S2.1:以流量为横坐标、扬程为纵坐标绘制直角坐标系且只保留第一象限;
步骤S2.2:绘制曲线1,根据数据库存储的扬程-流量一元二次函数拟合系数A1、B1、C1按照一元二次函数式H=A1Q2+B1Q+C1在扬程-流量直角坐标系绘制曲线;其中,Q代表流量,m3/h;H代表扬程,m;
步骤S2.3:绘制曲线2,在子步骤S2.2的基础上将曲线1向下平移,按照一元二次函数式H=A1Q2+kD′B1Q+kD′2C1在扬程-流量直角坐标系绘制曲线作为曲线2;其中,kD′的计算式为:kD′=1-kD;
kD为离心泵叶轮的允许切割比例,其取值由比转速ns决定:当ns≤60时,kD取0.2;当60
350时,kD取0.07;
步骤S2.4:绘制曲线3和曲线4,包括以下子步骤:
步骤S2.4.1:根据数据库存储的效率-流量一元二次函数拟合系数A2、B2、C2确定一元二次函数式η=A2Q2+B2Q+C2;其中,η代表离心泵效率;Q代表流量,m3/h;
步骤S2.4.2:令η=ηn-Δη,代入一元二次函数式η=A2Q2+B2Q+C2,求解得两个根和 其中ηn为数据库存储的该型号离心泵额定效率值;Δη为以额定效率为基准许可的效率下降量,Δη取值在
5%至8%之间;
步骤S2.4.3:将Q=QL和Q=QR分别代入步骤S2.2曲线1对应的扬程-流量一元二次函数H=A1Q2+B1Q+C1中,求解各自对应的扬程值HL和HR;
步骤S2.4.4:过坐标原点和点(QL,HL)作抛物线 作为曲线3,过坐标原点和点(QR,HR)作抛物线 作为曲线4。
3.根据权利要求2所述可匹配驱动轴转速的离心泵选型方法,其特征在于:步骤S3中,以输入转速ni为基准的每一种离心泵产品型号的高效工作范围的换算与更新方法包括以下子步骤:步骤S3.1:以流量为横坐标、扬程为纵坐标绘制直角坐标系且只保留第一象限;
步骤S3.2:绘制曲线1′,根据数据库存储的扬程-流量一元二次函数拟合系数A1、B1、C1和转速比kn按照一元二次函数式 在扬程-流量直角坐标系绘制曲线;其中,Q代表流量,m3/h;H代表扬程,m;kn为转速比,即kn=ni/nn,ni为输入的转速,r/min,nn为数据库中存储的该型号离心泵产品的额定转速,r/min;
步骤S3.3:绘制曲线2′,在子步骤S3.2的基础上将曲线1′向下平移,按照一元二次函数式 在扬程-流量直角坐标系绘制曲线作为曲线2′;其中,kD′的计算式为:
kD′=1-kD
kD为离心泵叶轮的允许切割比例,其取值由比转速ns决定:当ns≤60时,kD取0.2;当60
350时,kD取0.07;叶轮的切割比例为叶轮切割前后的直径差值除以叶轮切割前的直径;
步骤S3.4:绘制曲线3′和曲线4′,包括以下子步骤:
步骤S3.4.1:在步骤S2.4.2求得QL和QR的基础上,换算得到QL′和QR′的取值,其中,QL′=knQL,QR′=knQR;
步骤S3.4.2:将Q=QL′和Q=QR′分别代入步骤S3.2曲线1′对应的扬程-流量一元二次函数 中,求解各自对应的扬程值HL′和HR′;
步骤S3.4.3:过坐标原点和点(QL′,HL′)作抛物线 作为曲线3′,过坐标原点和点(QR′,HR′)作抛物线 作为曲线4′。
4.根据权利要求3所述可匹配驱动轴转速的离心泵选型方法,其特征在于:步骤S4中,所需工作点是否在各离心泵产品型号的高效工作范围内的判断方法包括以下子步骤:步骤S4.1:通过所需工作点(Qi,Hi)分别作水平直线H=Hi和竖直直线Q=Qi;
步骤S4.2:将H=Hi分别代入曲线3′对应的一元二次函数式 和曲线4′对应的一元二次函数式 得到水平直线H=Hi与曲线3′及曲线4′的交点,并分别求得各自为正的根 和
步骤S4.3:将Q=Qi分别代入曲线1′对应的一元二次函数式和曲线2′对应的一元二次函数式 得到竖直直线Q=Qi
与曲线1′及曲线2′的交点,并分别求得各自的交点纵坐标值
和
步骤S4.4:将所需工作点的坐标(Qi,Hi)和该工作点与围成高效工作范围的4条曲线的交点坐标(QiL,Hi)、(QiR,Hi)、(Qi,HiU)、(Qi,HiD)比较,若QiL≤Qi≤QiR且HiD≤Hi≤HiU,则判定所需工作点在该型号离心泵产品的高效工作范围内,否则判定所需工作点不在该型号离心泵产品的高效工作范围内。
5.根据权利要求4所述可匹配驱动轴转速的离心泵选型方法,其特征在于:步骤S5中,所需工作点处属于高效工作范围内的各离心泵产品型号在原泵基础上所需的叶轮切割比例以及工作效率的计算方法包括以下子步骤:步骤S5.1:过坐标原点和所需工作点(Qi,Hi)作抛物线 作为曲线5′;
步骤S5 .2:求曲线1 ′和曲线5 ′的交点横坐标,即将一元二次函数式和 联立求解并取正根得到:
步骤S5.3:计算得到在原泵基础上所需的叶轮切割比例值为1-Qi/QiU;
步骤S5.4:将步骤S5.2中求得的流量值QiU换算为未经叶轮切割的原泵在额定转速nn下的流量值QiU0=QiU/kn,kn为转速比,即kn=ni/nn;ni为输入的转速,r/min;nn为数据库中存储的该型号离心泵产品的额定转速,r/min;
步骤S5.5:将步骤S5.4中求得的流量值QiU0代入一元二次函数式η=A2Q2+B2Q+C2,得到对应的未经叶轮切割的原泵效率值η0=A2QiU02+B2QiU0+C2;
步骤S5.6:将步骤S5.5中求得的未经叶轮切割的原泵效率值η0按照步骤S5.3求得的叶轮切割比例值1-Qi/QiU予以修正,最终得到所需工作点处实际的效率值其中Δη0是单位切割量对应的效率损失值,其取值由比转速ns决定:当ns≤120时,Δη0取0.1;当ns>120时,Δη0取0.25。