水泵的運(yùn)行-水泵工況點(diǎn)的確定

水泵管路特性與工作點(diǎn)的確定目錄1324管路水頭損失管路特性曲線水泵工作點(diǎn)的確定水泵工作點(diǎn)確定例題一、管路系統(tǒng)的特性曲線表征管路中流量和水頭損失變化規(guī)律的曲線。（一）管路局部水頭損失（二）管路沿程水頭損失（三）管路系統(tǒng)的損失1(四）管道系統(tǒng)特性曲線（需要揚(yáng)程曲線）HSTQQ-H需Q～∑hH將管路損失特性曲線疊加到實(shí)際揚(yáng)程上而得到∑h=SQ2∑HQQ-∑h二、水泵工況點(diǎn)的確定（一）圖解法將Q～H和Q～（HST+∑h）繪制在同一坐標(biāo)圖上，則兩條曲線的交點(diǎn)A即為水泵在該裝置系統(tǒng)的運(yùn)行工況點(diǎn)。水泵運(yùn)行工況點(diǎn)：水泵所提供的揚(yáng)程與裝置所需要的揚(yáng)程相等的點(diǎn)，即供需平衡點(diǎn)HQHSTQ～H需Q～∑hQ-HA

A點(diǎn)即水泵運(yùn)行工況點(diǎn)，亦即供需平衡點(diǎn)設(shè)計(jì)工況點(diǎn)：水泵效率最高對(duì)應(yīng)的點(diǎn)圖10-3水泵工況點(diǎn)的確定圖10-4折引特性曲線法求水泵工況點(diǎn)定

模板樣式（二）數(shù)解法

從以上圖解法求水泵裝置的工況點(diǎn)可以知道:水泵的工況點(diǎn)就是以下兩條曲線的交點(diǎn):水泵的曲線可近似用下列拋物線方程式表示對(duì)離心泵來說，在曲線的高效段，可用下面經(jīng)驗(yàn)方程式表示在工況點(diǎn)時(shí)，聯(lián)解式水泵的性能曲線方程和管路特性曲線方程就可計(jì)算出工況點(diǎn)對(duì)應(yīng)的流量或【例10-1】某小型灌溉泵站裝有兩臺(tái)12Sh—9型雙吸離心泵，其中一臺(tái)備用。管路的總阻力系數(shù)為S=161.5s2/m5，泵站凈揚(yáng)程Hst=49m,求水泵的工作點(diǎn)型號(hào)流量Q(L/s)揚(yáng)程H(m)轉(zhuǎn)速n(r/min)軸功率N(kW)效率η

(%)允許吸上真空高度

Hs(m)12Sh—9160651470127.580.04.522058150.083.527050167.579.012Sh—9型泵的性能參數(shù)見表10-1。解：管路系統(tǒng)特性曲線方程為離心泵Q－H曲線高效段方程為利用該泵性能表中數(shù)值來求解Hx和Sx則離心泵Q－H曲線高效段方程為：管路系統(tǒng)特性曲線與水泵Q－H曲線的交點(diǎn)即為水泵的工作點(diǎn)解得：水泵汽蝕的危害水泵工況點(diǎn)的調(diào)節(jié)水泵汽蝕性能的危害一、水泵的汽蝕和危害低壓區(qū)→產(chǎn)生氣泡→高壓區(qū)→氣泡破裂→產(chǎn)生局部真空→水力沖擊→發(fā)生振動(dòng)、噪音，對(duì)部件產(chǎn)生麻點(diǎn)、蜂窩狀的破壞現(xiàn)象。泵的流量小于設(shè)計(jì)流量時(shí)，壓力最低的部位在此。泵的流量大于設(shè)計(jì)流量時(shí)，壓力最低的部位在此。泵壓力最低點(diǎn)（一）水泵汽蝕的原因和危害水泵工況點(diǎn)的調(diào)節(jié)（二）水泵汽蝕的性能曲線

圖3-19水泵發(fā)生汽蝕時(shí)的性能曲線（a）離心泵（b）軸流泵1-正常運(yùn)行時(shí)的性能曲線；2-發(fā)生汽蝕時(shí)的性能曲線水泵汽蝕性能和安裝高程目錄1324必須汽蝕余量[NPSH]r允許吸上真空高度[Hs][NPSH]r和高度[Hs]的關(guān)系水泵安裝高程的計(jì)算思考題：在天津地區(qū)和蘭州地區(qū)，選擇同一型號(hào)的離心泵輸送20℃水泵安裝高程是否相同？在天津地區(qū)，選擇不同一型號(hào)的離心泵分別輸送20℃和40℃水泵安裝高程是否相同？12

汽蝕余量是表征水泵汽蝕性能的參數(shù)，我國(guó)一般用符號(hào)[Δh]a表示，國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)用[NPSH]r表示。一、水泵的汽蝕參數(shù)1.裝置汽蝕余量

汽蝕余量是指在水泵進(jìn)口處，單位重量的水所具有的大于汽化壓強(qiáng)的剩余比能，其大小以換算到水泵基準(zhǔn)面上的米水柱表示。圖9-10離心泵抽水裝置簡(jiǎn)圖（一）水泵的汽蝕余量當(dāng)水泵安裝于進(jìn)水建筑物水面以上時(shí)，如圖9-10所示，以進(jìn)水建筑物水面為位置基準(zhǔn)面，選用絕對(duì)壓強(qiáng)，對(duì)進(jìn)水建筑物水面和水泵進(jìn)口斷面s-s斷面應(yīng)用能量方程：進(jìn)水建筑物的流速水頭很小，可以忽略不計(jì)。

3.允許汽蝕余量

大型工程：

（二）允許吸上真空高度[Hs]：

離心泵的吸水性能通常是用允許吸上真空高度來衡量的。允許吸上真空高度值越大，說明水泵的吸水性能越好，或者說，抗氣蝕性能越好。允許最大凈吸上高度[Hss]=H吸-0.3：

二、允許吸上真空高度和必需氣蝕余量：即注：

[Hs]是在一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下，水溫為20℃以下，水泵在額定轉(zhuǎn)數(shù)下工作的允許吸上真空高度。三、水泵的安裝高程—為水泵基準(zhǔn)面高程m?！獮檫M(jìn)水池最低運(yùn)行水位高程，m。[Hs]如果和實(shí)際情況不符應(yīng)進(jìn)行修正。1）對(duì)海拔和水溫的修正2）對(duì)轉(zhuǎn)數(shù)的修正用允許吸上真空高度計(jì)算水泵的安裝高程水泵安裝高程的確定用允許吸上真空高度計(jì)算水泵的安裝高程水泵的安裝高程為：注意：水泵廠提供的Hsa值，是在標(biāo)準(zhǔn)狀況下，以清水在額定轉(zhuǎn)速下試驗(yàn)測(cè)得的。當(dāng)水泵的使用條件為非標(biāo)準(zhǔn)狀況時(shí)，應(yīng)進(jìn)行下列修正：水泵安裝高程的確定（1）轉(zhuǎn)速修正：式中:Hsa、Hsa′——分別為修正前、后工況點(diǎn)的允許吸上真空高度，m；

n、n′——分別為修正前、后的轉(zhuǎn)速，r/min。（2）氣壓和溫度的修正

：——水泵安裝地點(diǎn)的大氣壓頭，m

，見表3-8?！ぷ魉疁叵碌娘柡推瘔毫λ^，m，見表3-8。

水泵汽蝕的防護(hù)水泵汽蝕的防護(hù)1.正確地確定水泵安裝高程：

在設(shè)計(jì)泵站時(shí)，要使裝置汽蝕余量大于水泵的允許汽蝕余量，或者水泵進(jìn)口處的吸上真空度小于水泵的允許吸上真空度。同時(shí)，應(yīng)充分考慮抽水裝置可能遇到的各種工作情況，以便正確地確定安裝高程。2.要有良好的進(jìn)水條件：進(jìn)水建筑物內(nèi)的水流要平穩(wěn)、均勻，不產(chǎn)生漩渦。大中型泵站的進(jìn)水流道要設(shè)計(jì)得合理，進(jìn)入葉輪的水流速度和壓強(qiáng)要接近正常分布，避免產(chǎn)生局部低壓區(qū)。

水泵汽蝕的防護(hù)3．盡量減少進(jìn)水管路水頭損失：

在設(shè)計(jì)泵站時(shí)，應(yīng)盡量縮短進(jìn)水管路的長(zhǎng)度，減少管路的附件，管道內(nèi)壁應(yīng)光滑和適當(dāng)加大進(jìn)水管的直徑。

4.提高汽蝕區(qū)的壓強(qiáng)：

在水泵進(jìn)水管內(nèi)，注入少量水或空氣，可以緩和汽泡破滅時(shí)的沖擊，并減小汽蝕區(qū)的真空度。但注入量必須控制，否則反而會(huì)使水泵工作性能變壞。將出水管的高壓水引入泵的進(jìn)口，可以提高葉輪進(jìn)口的壓強(qiáng)，從而提高泵的抗汽蝕性能。但減小了水泵的出水量，降低了水泵的效率。如江都水利樞紐工程第三排灌站，在軸流泵葉片進(jìn)水端發(fā)生汽蝕的部位，采取鉆斜孔的辦法，提高汽蝕區(qū)的壓強(qiáng)，可以減輕葉面汽蝕的程度。

5.降低工作水溫：

夏季氣溫較高，可摻井水混合或在引水渠、進(jìn)水建筑物處加遮熱曬措施，以減輕汽蝕現(xiàn)象的危害程度。6．提高葉輪表面的光潔度：

葉輪表面的光潔度影響泵的汽蝕性能，光潔度愈高，其抗汽蝕性能愈好。如果葉輪表面粗糙，使用單位可精細(xì)加工，提高其光潔度。水泵汽蝕的防護(hù)8.調(diào)節(jié)水泵的工況點(diǎn)：

在水泵運(yùn)行過程中，利用調(diào)節(jié)水泵工況點(diǎn)的方法可以減輕汽蝕，對(duì)于離心泵適當(dāng)減少流量，使工況點(diǎn)向左移動(dòng)，減少[]值或增大[

]值，對(duì)于軸流泵可調(diào)節(jié)葉片安裝角，使工況點(diǎn)移到[]值較小的區(qū)域。

9．降低水泵的轉(zhuǎn)數(shù)：

允許汽蝕余量與轉(zhuǎn)速的平方成正比。降低水泵的轉(zhuǎn)速，可以減輕汽蝕現(xiàn)象的危害。水泵汽蝕的防護(hù)7.及時(shí)進(jìn)行涂敷與修復(fù)：

如果水泵過流部件已出現(xiàn)剝蝕，可采用金屬或非金屬材料在剝蝕部位及時(shí)涂敷修復(fù)，非金屬材料包括環(huán)氧材料，復(fù)合尼龍、53—A涂科等。涂敷修復(fù)后的葉輪，抗剝蝕和磨損的能力均大大提高，不僅延長(zhǎng)了葉輪使用壽命，而且提高了效率。對(duì)剝蝕和抗磨損傷痕亦可進(jìn)行補(bǔ)焊修復(fù)。此外，多泥沙水源的泵站應(yīng)留有更多的汽蝕余量。水泵汽蝕的防護(hù)水泵的汽蝕目錄1324汽蝕的現(xiàn)象汽蝕的原因及危害汽蝕的類型汽蝕的防護(hù)一、水泵的汽蝕現(xiàn)象二、汽蝕的機(jī)理海拔（m）-6000100300400500600700Ha11.310.3310.210.09.89.79.69.5海拔（

m）80090010002000300040005000

Ha9.49.39.23004005006007009-2不同海拔的當(dāng)?shù)卮髿鈮罕硭疁兀ā妫?5102030405060708090100汽化壓力Pa/γ

（m）0.060.090.120.240.430.751.252.023.174.827.1410.339-1水在不同溫度下的汽化壓力壓力低氣化需要溫度低海拔越高大氣壓越低低壓區(qū)→產(chǎn)生氣泡→高壓區(qū)→氣泡破裂→產(chǎn)生局部真空→水力沖擊→發(fā)生振動(dòng)、噪音，對(duì)部件產(chǎn)生麻點(diǎn)、蜂窩狀的破壞現(xiàn)象。二、汽蝕的危害（一）使水泵性能惡化（a）離心泵；（b）混流泵；（c）軸流泵圖9-9不同比轉(zhuǎn)數(shù)泵受汽蝕影響性能下降的形式（二）對(duì)過流部件材料形成破壞（三）產(chǎn)生噪音和振動(dòng)

三、水泵發(fā)生汽蝕的原因（1）水泵吸水高度過大。（2）泵內(nèi)水流經(jīng)過狹窄的間隙。（3）水泵偏離設(shè)計(jì)工況點(diǎn)較遠(yuǎn)。（4）水泵的進(jìn)水條件不良。（5）葉輪葉片制造不夠精確或水泵設(shè)計(jì)參數(shù)選擇不合理。（6）水泵安裝地點(diǎn)的海拔高程較高或水泵抽送的水流溫度較高。壓力降低泵的流量小于設(shè)計(jì)流量時(shí)，壓力最低的部位在此。泵的流量大于設(shè)計(jì)流量時(shí)，壓力最低的部位在此。四、氣蝕的類型水泵的汽蝕可按其發(fā)生的部位不同可分為葉面汽蝕、間隙汽蝕和渦帶汽蝕三種形式。1.葉面汽蝕1—葉片正面；2—葉片背面；3—間隙汽蝕；4—輪彀體表面5—導(dǎo)葉葉面（a）蝸殼汽蝕部位(b)吸水室汽蝕部位9-8蝸殼及吸水室汽蝕部位五、汽蝕的防護(hù)措施1.正確地確定水泵安裝高程；2.要有良好的進(jìn)水條件；3．盡量減少進(jìn)水管路水頭損失；4.提高汽蝕區(qū)的壓強(qiáng)；5.降低工作水溫；6．提高葉輪表面的光潔度；7.及時(shí)進(jìn)行涂敷與修復(fù)；8.調(diào)節(jié)水泵的工況點(diǎn)；9．降低水泵的轉(zhuǎn)數(shù)。水泵汽蝕的類型水泵汽蝕類型水泵的汽蝕的類型

圖3-20離心泵汽蝕發(fā)生部位

1—葉片正面汽蝕2、3—葉片背面汽蝕；4—前蓋板汽蝕；5—間隙汽蝕（一）葉面汽蝕（二）間隙汽蝕圖3-21軸流泵汽蝕發(fā)生部位

1—葉片正面汽蝕2、3—葉片背面汽蝕；4—輪轂表面的汽蝕；5—導(dǎo)葉葉面汽蝕水泵汽蝕類型水泵的汽蝕的類型

（a）蝸殼汽蝕部位

(b)吸水室汽蝕部位圖3-22蝸殼及吸水室的汽蝕部位