小型农用机井的井泵选型.docx

mAQ泵 （1 ）240tS井Q井 Q洗 （2）S洗小型农用机井的井泵选型 张志光（山东水利职业学院 ，山东 曲阜 273100）摘 要：为使井灌用户能更加科学地选用井泵，降低抽水费用，提高泵站装置效率，阐述了井泵选型的步骤及井泵工作点校核的方法，探讨了井泵在选型时应考虑的因素，给出了求取机井最优涌 水量和井泵扬程的简易方法。关键词 ： 井灌 ； 井泵 ； 流量 ； 扬程 文章编号：1005 - 6254（2004 ）03 -0034 - 03 中图分类号：TH3 文献标识码：B优涌水量。考虑到附近井群抽水的影响，Q 泵 一般可选得稍小一些，不可偏大3 。1.1.2 机井最优涌水量的确定1 ）试验法。试验法确定机井的最优涌水量 较为准确，但前提是：必须对井进行抽水试验，以 测出井的水位降深S和涌水量Q的关系曲线Q-S。 从该曲线上确定出水位刚刚开始的陡降点 A，如 图 1 所示。A 点对应的出水量Q 井 就是水井可能提 供的最大的、也就是最优的涌水量1。0引言井泵是井灌中的主要提水设备 ，而出水量（即流量）是反映井泵运行状况优劣的关键指标。 井泵抽取的是地下水，井泵出水量的大小受制于 井的涌水量。每一眼井都有一个最优的涌水量，当 井泵的出水量大于井的最优涌水量时，将使井中 动水位大幅度下降，从而使井壁内、外水压差增 大，井壁进水流速加快，导致大量涌沙，轻者造成 井内淤积，影响井的使用寿命，重者造成井壁坍塌， 最终使水井报废；如果井泵的出水量小于井的最 优涌水量，井的效益又得不到充分的发挥2 。由此 可见，对于井泵的选型，必须做到科学、合理。1井泵选型的主要依据选择井泵的主要依据是：流量（包括用户所需的流量和井的最优涌水量），扬程及其变化规律，井中最低静水位埋深及其变化规律。1.1 流量的确定1.1.1 用户需水流量的确定对于小型农用机井用户，需水流量的计算， 具体可参考下面简易公式：图1 井的涌水量和水位降深S的关系曲线2 ）估算法。尽管试验法计算井的涌水量较 为准确，但在规划设计阶段或小型工程，有时受条 件的限制，难以普遍进行。故在无抽水试验资料的 情况下，可用下面方法来估算井的最优涌水量。根据成井后，洗井时所测得的稳定流量 Q 洗及其降深 S 洗 ，用下式估算井的最优涌水量，即：3式中，Q 泵 为水泵的流量，m /s；m 为作物的灌水定额，一般旱作物为 750 m 3/hm2 左右，水作物为1500 m3/hm2 左右；A 为灌溉田地的面积，hm2；t 为灌水的时间，大体掌握在 4 5 h 为宜。 计算出的水泵流量Q泵 ，应小于或等于机井最式中，S井 为井水位最大允许的降深值，一般规定S 井 （1/2 1/3 ）H 井 ，其中 H 井 是机井的水深，作者简介：张志光（1963.-），男，山东临沂人 ，副教授 ，主要从事机电排灌工程教学与研究。 即机井静水位至井底的垂直距离，m；S 洗 为对应1.2.3扬程的确定 稳定流量时的井水位降深，m；Q 洗 为洗井时所测由以上方法计算出提取井水所需的扬程 H 需 得的稳定流量，m 3 /s 。后，便可确定井泵的扬程H，为提水可靠起见，考3 ）类比法。如果没有抽水实验资料，可以虑到对地下水位的逐年降深留有裕度，井泵的扬 参照附近已成水井的出水量 Q 井 ，作为井的最优程应比 H 需 大 8% 10% ，即： 涌水量。一般单井的涌水量在 4060 m3/h。 H （1.081.1 ）H（8）需1.2 扬程的确定同时，用户在选择泵型时，还要保证井深与1.2.1 提取井水所需的扬程H需 水泵的扬程比大于75%，这样既能确保正常供水， 提取井水所需的扬程可由下式确定：又能节约用电1 。H 需 H 净 + h 损 （3） 2 井泵的选型式中，H 净 为水泵的净扬程，即上下游水面的高程差，m ；h 损 为管路的总水头损失，m 。2.1 关于水井的有关资料从井中抽水，井中的水位大多随抽水量的增要想为水井选配一台合适的井泵，必须“以 大而下降，其下游水位（即井中水位）是变动井定泵”。即根据井径、井水水质、井的涌水量和井的，因此，H 净 也是变动的。井中水位下降值和抽水位等有关资料选定井泵。 水量的关系，见图1，S是不同抽水量时的井中静、 2.1.1井径动水位之差。则：不同类型的井泵对井孔直径都有一定的要H 净 H 静 + S（4 ）求，注意井泵型号中最前面的数字。对金属管井， 式中，H 净 为静扬程，即井中静水位到出水池水要求井与泵体最大直径之差不得小于3050 mm， 面（或出水口中心）间的垂直距离，m ；S 为机对非金属管井，此差值不得小于100 mm4。 井的水位降深，m。2.1.2井水水质于是，提取井水所需的扬程为：含砂量是影响井水水质的主要因素。含砂量H需 H静 + S + h损 （5） 过大，不仅使水泵的流量、扬程、效率降低，轴功1.2.2 管路的总水头损失h损 率增大，而且使水泵的叶轮、过水流道磨损，特别由公式(5)计算提取井水所需的扬程的关键，是导轴承部位的传动轴磨损，从而，降低水泵的使是如何正确确定管路的总水头损失h损 。管路的总用寿命。井水含沙量超过 0.1% 时，一般不适合选 水头损失 h 损 值可由下列方法求取：用井泵（长轴井泵、井用潜水泵），而应考虑选用1）谢才计算法。谢才计算法主要是应用于内 其它泵型。 壁表面粗糙度较大的管材，如钢、铸铁等管材等。2.1.3井的涌水量公式为 ：井的涌水量确定见1.1.2 部分内容，当地下水l 位层流和稳定流动时，井的涌水量与井径的大小h 10.29n 2 Q 2 0.083Q 2 （6 ）损 d 5.33 d 4 的对数成正比。2）巴甫计算法。巴甫计算法主要是应用于内 2.1.4井水位 壁表面粗糙度较小的管材，如聚烯烃管材、PVC类为确定井泵输水管放入井中的长度和井泵的 塑料管等。公式为：安装深度，防止长轴井泵的滤网插入泥沙中，必须lQ1.774 掌握井深、井水深和动、静水位变化等情况。h 0.000915 0.083Q 2 （7）损 d 4.77 d 4 2.1.5井筒垂直度(6)、(7) 式中 d 为管路直径，m ；l 为管路的井筒不垂直，不仅给水泵的安装带来困难， 总长度，m ； 为系统的总局部水头损失系数。而且在运行时因泵管和传动轴受径向偏心力，轻3 ）估算法。在一般水井中，可使用简易的 者产生振动，造成零部件偏磨；重者发生断管、断 估算法，估算管路的总水头损失h 损：水泵管路的 轴现象。故水井的垂直度一定要满足要求，做到 总水头损失大约为提水高度的15%20%，管路直 “井深径直”。当井筒的垂直度不满足要求时，可选 径小的取大值，管路直径大的取小值；水泵管路的 用潜水电泵。 总水头损失也可按照管路长度的69计算。 2.2 初选井泵型号. 35 .排灌机械 第22卷 第3期张志光：小型农用机井的井泵选型. 36 .DRAINGE AND IRRIGATION MACHINERY Vol. 22 N o . 3在含砂量 、垂直度 、水质满足要求的前提 下，主要根据井的最优涌水流量、井深和井径初 步确定水泵的型号。在选井泵型号时，应考虑如 下几个问题：1 ）合理确定井泵型式。长轴井泵和井用潜 水泵各有优缺点，使用条件也不同。如井用潜水 泵安装要求低，长轴井泵安装技术要求较高；井用 潜水泵机组效率低，而长轴井泵的机组效率较高（约 3%5%）；井用潜水泵的使用范围比较窄，长 轴井泵使用范围较宽。另外，在泵房结构，金属节 约，运转费用等方面两者都存在着明显差异4 。2 ）选标准化水泵。尽可能选标准化水泵， 也就是国家根据ISO的要求，制定、推行的最新型 号的水泵。其主要特点是性能指标好、体积结构 小、操作易、寿命长、能耗低等，新型号的水泵代 表着当前水泵行业的最新潮流。例如：对于长轴 深井泵应优先选 JC 型，井用潜水泵应优先选 QJ 型，离心泵选择 IS 型等3 。2.3 确定井泵的流量和扬程2.3.1 井泵流量井的最优涌水流量 Q 井 确定之后，井泵的流 量 Q泵 也就确定了。井的最优涌水流量Q井 是选定 井泵的流量Q泵 的重要依据，如果井泵选得较为合 理 ，应满足下式 ：3 ）根据抽水试验的资料，作出机井的水位降深S随机井的涌水流量Q而变化的关系曲线Q-S ，参见图 1 ；4）利用纵向加法，按公式(5)计算 H 需 ，绘制 抽水装置需要的 Q-H 需 曲线；5）在图 2 中，装置需要的 Q-H 需 曲线与水泵 的 Q-H 曲线的交点 A，即为水泵的工作点。从而可以确定井泵的实际出水流量QA，井泵效率A及 井中水位降深 SA 。图2 井泵运行时工作点的确定当上述数据被确定以后，就可以对井泵作出 判断：如果 Q A Q 井 ，Q A Q 泵 ，并且 A 在水 泵的高效区范围内，则说明所选的井泵合理。如果 不满足上述条件，则说明所选的井泵不当，应重新Q泵 Q井2.3.2 井下输水管长度（9）为保证井泵正常运行，泵体应淹没于动水位以下 1 2 m 。此时井下输水管的长度为：L H 动 （1 2）（10）5式中，L 为井下输水管的长度，m ； H 动 为井中的动水位埋深，m 。2.3.3 水泵扬程及叶轮级数井泵的扬程可 由（8 ）式进行计算 、确定。 最后，根据水泵的规格性能表或水泵产品样本确定井泵的扬程和叶轮级数。按照上述方法选择井泵，直到满足要求为止 。4结束语井泵是机井配套的主要设备，对于井泵的选型，不仅要考虑用户需水流量的要求，而且还要 考虑到机井的涌水量；不仅要考虑井泵的扬程， 而且还要考虑水泵的配套功率，电机的备用系数（即电机与水泵铭牌功率之比）不能大于 1.15 。 如果井泵选得合理，不仅能减少购买水泵设备的 投资，而且能提高泵站的运行效率，降低抽水的 费用。如果井泵选择不当，不仅增加电耗，加重 用户的经济负担，而且还影响到机井的使用寿 命，制约井灌区农村经济的发展。所以，应科学 地选择井泵。（ 下转第 46 页 ）3 井泵工作点的校核井泵初步选定后，井泵的实际出水量是否小 于或等于井的最优涌水流量，井泵能否在高效区 运行，这就需要对选用的井泵进行工作点校核。1）建立坐标系，横坐标表示流量 Q（和井中 静水位同高），纵坐标表示扬程 H；2）在坐标系中画出所选水泵的 Q-H、Q- 性能曲线 ；. 46 .DRAINGE AND IRRIGATION MACHINERY Vol. 22 N o . 30.0 5 mm ）时，压紧与拆卸推力头时，由于装拆过程中必须靠推力头上端面螺孔及电机轴端螺孔 着力，必然使精密加工的推力头上端面产生变 形，破坏其平整度。实践证明，当轴孔与轴径出 现较大过盈配合时，尽管操作慎之又慎，仍免不 了出现卡环严重锤击变形。推力头端面螺孔周围 有手感明显的凸起，使卡环与之接触面积大大减 少。不但卡环产生明显的变形，还常使电机轴上 端面与推力头上端面的螺孔周围产生手感明显的 凸起变形，破坏原精密加工面。这些都大大降低 了装配精度，是安装规程不允许的。安装操作中 常出现推力头压装过量，环键与推力头上端面间 间隙更大，即便用整个机组数吨的重量也无法使 推力头恢复至设计工作位置，即环键与推力头上 平面不接触，安装质量更不允许。为此，须采取 拆卸推力头相同的工序，将推力头恢复到工作位 置，势必增大安装工程量。 2.3 推力头和主轴的最佳配合推力头为经常拆卸部件，有端面垂直度、外 圆同心度及表面平整度多种严格要求，所以对其 轴孔与轴径采用精密定位过渡配合，过盈量宜在0.030.0 5 mm 范围内，即在装配中，压装力愈来 愈大，推力头每进一步都伴有“咚”的声音，此现象 说明推力头和主轴配合是合适的。3结束语立式轴流泵机组推力头轴孔轻微过盈配合，在安装中不会损伤精密加工面而引起机械变形， 且明显地节约了安装时间和劳动量，符合检修标 准，提高了安装效率。参考文献 ：1张万年，路利明，等. 立式电动机推力头与轴孔配合标准的探讨J. 泵站技术，2003(2).Discuss of Thrust Top Hole and Shaft Conjugation CriterionTENG Xiao-yan1, WANG Qiang2（1.J iangdou Quality Supervision Bureau；2. Jiangdou Water Conservancy Engineering Department ，J iangdou 225200 ，China ）A bstract: In order to improve the installation quality of large pump station, the structure and role of thrust top is analyzed. The conjugation criterion of thrust top hole and shaft is exponded. According to practice andexperience, difference viewpoint is presented. There is gap between thrust top hole and shaft is adverse. Hole size too small is also adverse. Hole size small a little than shaft is appropriate.Key words: Thrust top；Conjugation ；Criterion （ 上接第 36 页 ）参考文献：1王玉太.山东省小水源工程建设的基本经验J .中国水利，2003.4(B) .2吴峻德. 机电排灌技术问答M. 北京：水利电力出版社，1982：114120 .3张志光.农村小型水泵的选择与使用J . 中国农村水利水电，2003.3 . 胡文斌.论提高井与井用泵配套的综合经济效益的方法J. 镇江：排灌机械 ，1993(1):1 7.皮积瑞. 机电排灌设计手册M .北京：水利电力出版社，1990 :3