水泵的运行-水泵工况点的确定

水泵管路特性与工作点的确定目录1324管路水头损失管路特性曲线水泵工作点的确定水泵工作点确定例题一、管路系统的特性曲线表征管路中流量和水头损失变化规律的曲线。（一）管路局部水头损失（二）管路沿程水头损失（三）管路系统的损失1(四）管道系统特性曲线（需要扬程曲线）HSTQQ-H需Q～∑hH将管路损失特性曲线叠加到实际扬程上而得到∑h=SQ2∑HQQ-∑h二、水泵工况点的确定（一）图解法将Q～H和Q～（HST+∑h）绘制在同一坐标图上，则两条曲线的交点A即为水泵在该装置系统的运行工况点。水泵运行工况点：水泵所提供的扬程与装置所需要的扬程相等的点，即供需平衡点HQHSTQ～H需Q～∑hQ-HA

A点即水泵运行工况点，亦即供需平衡点设计工况点：水泵效率最高对应的点图10-3水泵工况点的确定图10-4折引特性曲线法求水泵工况点定

模板样式（二）数解法

从以上图解法求水泵装置的工况点可以知道:水泵的工况点就是以下两条曲线的交点:水泵的曲线可近似用下列拋物线方程式表示对离心泵来说，在曲线的高效段，可用下面经验方程式表示在工况点时，联解式水泵的性能曲线方程和管路特性曲线方程就可计算出工况点对应的流量或【例10-1】某小型灌溉泵站装有两台12Sh—9型双吸离心泵，其中一台备用。管路的总阻力系数为S=161.5s2/m5，泵站净扬程Hst=49m,求水泵的工作点型号流量Q(L/s)扬程H(m)转速n(r/min)轴功率N(kW)效率η

(%)允许吸上真空高度

Hs(m)12Sh—9160651470127.580.04.522058150.083.527050167.579.012Sh—9型泵的性能参数见表10-1。解：管路系统特性曲线方程为离心泵Q－H曲线高效段方程为利用该泵性能表中数值来求解Hx和Sx则离心泵Q－H曲线高效段方程为：管路系统特性曲线与水泵Q－H曲线的交点即为水泵的工作点解得：水泵汽蚀的危害水泵工况点的调节水泵汽蚀性能的危害一、水泵的汽蚀和危害低压区→产生气泡→高压区→气泡破裂→产生局部真空→水力冲击→发生振动、噪音，对部件产生麻点、蜂窝状的破坏现象。泵的流量小于设计流量时，压力最低的部位在此。泵的流量大于设计流量时，压力最低的部位在此。泵压力最低点（一）水泵汽蚀的原因和危害水泵工况点的调节（二）水泵汽蚀的性能曲线

图3-19水泵发生汽蚀时的性能曲线（a）离心泵（b）轴流泵1-正常运行时的性能曲线；2-发生汽蚀时的性能曲线水泵汽蚀性能和安装高程目录1324必须汽蚀余量[NPSH]r允许吸上真空高度[Hs][NPSH]r和高度[Hs]的关系水泵安装高程的计算思考题：在天津地区和兰州地区，选择同一型号的离心泵输送20℃水泵安装高程是否相同？在天津地区，选择不同一型号的离心泵分别输送20℃和40℃水泵安装高程是否相同？12

汽蚀余量是表征水泵汽蚀性能的参数，我国一般用符号[Δh]a表示，国际标准用[NPSH]r表示。一、水泵的汽蚀参数1.装置汽蚀余量

汽蚀余量是指在水泵进口处，单位重量的水所具有的大于汽化压强的剩余比能，其大小以换算到水泵基准面上的米水柱表示。图9-10离心泵抽水装置简图（一）水泵的汽蚀余量当水泵安装于进水建筑物水面以上时，如图9-10所示，以进水建筑物水面为位置基准面，选用绝对压强，对进水建筑物水面和水泵进口断面s-s断面应用能量方程：进水建筑物的流速水头很小，可以忽略不计。

3.允许汽蚀余量

大型工程：

（二）允许吸上真空高度[Hs]：

离心泵的吸水性能通常是用允许吸上真空高度来衡量的。允许吸上真空高度值越大，说明水泵的吸水性能越好，或者说，抗气蚀性能越好。允许最大净吸上高度[Hss]=H吸-0.3：

二、允许吸上真空高度和必需气蚀余量：即注：

[Hs]是在一个标准大气压下，水温为20℃以下，水泵在额定转数下工作的允许吸上真空高度。三、水泵的安装高程—为水泵基准面高程m。—为进水池最低运行水位高程，m。[Hs]如果和实际情况不符应进行修正。1）对海拔和水温的修正2）对转数的修正用允许吸上真空高度计算水泵的安装高程水泵安装高程的确定用允许吸上真空高度计算水泵的安装高程水泵的安装高程为：注意：水泵厂提供的Hsa值，是在标准状况下，以清水在额定转速下试验测得的。当水泵的使用条件为非标准状况时，应进行下列修正：水泵安装高程的确定（1）转速修正：式中:Hsa、Hsa′——分别为修正前、后工况点的允许吸上真空高度，m；

n、n′——分别为修正前、后的转速，r/min。（2）气压和温度的修正

：——水泵安装地点的大气压头，m

，见表3-8。——工作水温下的饱和汽化压力水头，m，见表3-8。

水泵汽蚀的防护水泵汽蚀的防护1.正确地确定水泵安装高程：

在设计泵站时，要使装置汽蚀余量大于水泵的允许汽蚀余量，或者水泵进口处的吸上真空度小于水泵的允许吸上真空度。同时，应充分考虑抽水装置可能遇到的各种工作情况，以便正确地确定安装高程。2.要有良好的进水条件：进水建筑物内的水流要平稳、均匀，不产生漩涡。大中型泵站的进水流道要设计得合理，进入叶轮的水流速度和压强要接近正常分布，避免产生局部低压区。

水泵汽蚀的防护3．尽量减少进水管路水头损失：

在设计泵站时，应尽量缩短进水管路的长度，减少管路的附件，管道内壁应光滑和适当加大进水管的直径。

4.提高汽蚀区的压强：

在水泵进水管内，注入少量水或空气，可以缓和汽泡破灭时的冲击，并减小汽蚀区的真空度。但注入量必须控制，否则反而会使水泵工作性能变坏。将出水管的高压水引入泵的进口，可以提高叶轮进口的压强，从而提高泵的抗汽蚀性能。但减小了水泵的出水量，降低了水泵的效率。如江都水利枢纽工程第三排灌站，在轴流泵叶片进水端发生汽蚀的部位，采取钻斜孔的办法，提高汽蚀区的压强，可以减轻叶面汽蚀的程度。

5.降低工作水温：

夏季气温较高，可掺井水混合或在引水渠、进水建筑物处加遮热晒措施，以减轻汽蚀现象的危害程度。6．提高叶轮表面的光洁度：

叶轮表面的光洁度影响泵的汽蚀性能，光洁度愈高，其抗汽蚀性能愈好。如果叶轮表面粗糙，使用单位可精细加工，提高其光洁度。水泵汽蚀的防护8.调节水泵的工况点：

在水泵运行过程中，利用调节水泵工况点的方法可以减轻汽蚀，对于离心泵适当减少流量，使工况点向左移动，减少[]值或增大[

]值，对于轴流泵可调节叶片安装角，使工况点移到[]值较小的区域。

9．降低水泵的转数：

允许汽蚀余量与转速的平方成正比。降低水泵的转速，可以减轻汽蚀现象的危害。水泵汽蚀的防护7.及时进行涂敷与修复：

如果水泵过流部件已出现剥蚀，可采用金属或非金属材料在剥蚀部位及时涂敷修复，非金属材料包括环氧材料，复合尼龙、53—A涂科等。涂敷修复后的叶轮，抗剥蚀和磨损的能力均大大提高，不仅延长了叶轮使用寿命，而且提高了效率。对剥蚀和抗磨损伤痕亦可进行补焊修复。此外，多泥沙水源的泵站应留有更多的汽蚀余量。水泵汽蚀的防护水泵的汽蚀目录1324汽蚀的现象汽蚀的原因及危害汽蚀的类型汽蚀的防护一、水泵的汽蚀现象二、汽蚀的机理海拔（m）-6000100300400500600700Ha11.310.3310.210.09.89.79.69.5海拔（

m）80090010002000300040005000

Ha9.49.39.23004005006007009-2不同海拔的当地大气压表水温（℃）05102030405060708090100汽化压力Pa/γ

（m）0.060.090.120.240.430.751.252.023.174.827.1410.339-1水在不同温度下的汽化压力压力低气化需要温度低海拔越高大气压越低低压区→产生气泡→高压区→气泡破裂→产生局部真空→水力冲击→发生振动、噪音，对部件产生麻点、蜂窝状的破坏现象。二、汽蚀的危害（一）使水泵性能恶化（a）离心泵；（b）混流泵；（c）轴流泵图9-9不同比转数泵受汽蚀影响性能下降的形式（二）对过流部件材料形成破坏（三）产生噪音和振动

三、水泵发生汽蚀的原因（1）水泵吸水高度过大。（2）泵内水流经过狭窄的间隙。（3）水泵偏离设计工况点较远。（4）水泵的进水条件不良。（5）叶轮叶片制造不够精确或水泵设计参数选择不合理。（6）水泵安装地点的海拔高程较高或水泵抽送的水流温度较高。压力降低泵的流量小于设计流量时，压力最低的部位在此。泵的流量大于设计流量时，压力最低的部位在此。四、气蚀的类型水泵的汽蚀可按其发生的部位不同可分为叶面汽蚀、间隙汽蚀和涡带汽蚀三种形式。1.叶面汽蚀1—叶片正面；2—叶片背面；3—间隙汽蚀；4—轮彀体表面5—导叶叶面（a）蜗壳汽蚀部位(b)吸水室汽蚀部位9-8蜗壳及吸水室汽蚀部位五、汽蚀的防护措施1.正确地确定水泵安装高程；2.要有良好的进水条件；3．尽量减少进水管路水头损失；4.提高汽蚀区的压强；5.降低工作水温；6．提高叶轮表面的光洁度；7.及时进行涂敷与修复；8.调节水泵的工况点；9．降低水泵的转数。水泵汽蚀的类型水泵汽蚀类型水泵的汽蚀的类型

图3-20离心泵汽蚀发生部位

1—叶片正面汽蚀2、3—叶片背面汽蚀；4—前盖板汽蚀；5—间隙汽蚀（一）叶面汽蚀（二）间隙汽蚀图3-21轴流泵汽蚀发生部位

1—叶片正面汽蚀2、3—叶片背面汽蚀；4—轮毂表面的汽蚀；5—导叶叶面汽蚀水泵汽蚀类型水泵的汽蚀的类型

（a）蜗壳汽蚀部位

(b)吸水室汽蚀部位图3-22蜗壳及吸水室的汽蚀部位