泵与泵站考试及答案

泵与泵站考试及答案一、单项选择题（每题2分，共30分）1.某离心泵铭牌标注流量Q=0.12m³/s、扬程H=32m、效率η=78%，实测电机输入功率P_in=52kW，则该泵轴功率最接近下列何值？A.38kW  B.41kW  C.44kW  D.47kW答案：B解析：P_轴=ρgQH/η=1000×9.81×0.12×32÷0.78≈48.3kW；电机效率取0.95，则P_轴≈52×0.95×0.78≈41kW。2.水泵汽蚀余量NPSH_r=4.2m，吸水井液面大气压10.3m，水温20℃（汽化压力0.24m），吸水管路水头损失1.1m，则泵的最大允许几何安装高度Hg_max为：A.4.5m  B.5.0m  C.5.4m  D.6.0m答案：A解析：Hg_max=10.3−0.24−1.1−4.2=4.74m，取安全余量0.2m，得4.5m。3.同一台离心泵在n₁=1450r/min时QH曲线通过点（0.1m³/s，30m），若转速提至n₂=1750r/min，则新工况点扬程约为：A.36m  B.39m  C.43m  D.47m答案：C解析：H₂=H₁(n₂/n₁)²=30×(1750/1450)²≈43.3m。4.泵站中设置旁通回流管的主要目的是：A.降低启动电流  B.防止水锤  C.实现最小流量保护  D.降低管路阻力答案：C5.对于并联运行的两台同型号离心泵，下列说法正确的是：A.总流量等于单泵额定流量的2倍  B.每台泵扬程等于管路总扬程  C.并联后单泵功率一定下降  D.并联效率一定高于单泵效率答案：B6.水泵启动前灌水排气的主要原因是：A.减小启动电流  B.防止叶轮磨损  C.避免汽蚀  D.建立必需汽蚀余量答案：C7.采用变频调速时，若管路静扬程占比较大，则节能效果：A.显著提高  B.显著降低  C.不变  D.与静扬程无关答案：B8.水泵出口设置缓闭止回阀的主要作用是：A.减小启动电流  B.降低管路阻力  C.消除停泵水锤  D.提高泵效率答案：C9.比转数n_s=80的泵属于：A.低比转数离心泵  B.中比转数离心泵  C.高比转数离心泵  D.轴流泵答案：A10.当管路特性曲线H=H_st+SQ²中S减小，则工况点：A.流量增大、扬程降低  B.流量减小、扬程增大  C.流量增大、扬程增大  D.流量减小、扬程降低答案：A11.水泵运行中轴承温度超过80℃，首先应检查：A.电机功率  B.润滑油质与油位  C.出口阀门开度  D.吸水池水位答案：B12.水泵串联运行时，下列说法正确的是：A.流量相等、扬程叠加  B.扬程相等、流量叠加  C.功率相等  D.效率相等答案：A13.水泵运行点偏离最高效率点±10%时，效率下降一般不超过：A.2%  B.5%  C.8%  D.12%答案：B14.泵站辅助真空泵的抽气量计算与下列参数无关的是：A.泵壳内空气体积  B.泵进口直径  C.要求抽气时间  D.吸入管路密封性答案：B15.水泵选型时，若设计工况点位于厂家样本QH曲线右侧较远，则实际运行易：A.超载  B.汽蚀  C.低效  D.反转答案：B二、多项选择题（每题3分，共15分，多选少选均不得分）16.下列措施可有效降低泵站水锤升压：A.设置空气罐  B.出口安装微阻缓闭止回阀  C.增大管径  D.采用飞轮惯量  E.降低电机功率答案：A、B、C、D17.造成离心泵实际QH曲线比理论曲线下降的原因包括：A.有限叶片数  B.流动分离  C.圆盘摩擦损失  D.容积泄漏  E.进口预旋答案：A、B、D、E18.泵站前池设计不当可能引发：A.漩涡  B.不均匀流速分布  C.汽蚀  D.淤积  E.泵振动答案：A、B、C、D、E19.变频调速泵与定速泵并联运行时，下列说法正确的是：A.变频泵可在0~n_max间无级调速  B.定速泵始终运行在额定转速  C.总流量为各泵流量代数和  D.变频泵扬程可低于定速泵  E.变频泵功率一定小于定速泵答案：A、B、C20.水泵运行中电流表指针周期性摆动，可能原因：A.吸水池水位过低  B.叶轮局部堵塞  C.出水管泄漏  D.电压波动  E.轴承损坏答案：A、B、D三、判断题（每题1分，共10分，正确打“√”，错误打“×”）21.水泵汽蚀发生时，扬程效率均会急剧下降。  答案：√22.比转数越大，离心泵的QH曲线越陡峭。  答案：×23.水泵并联台数越多，单泵流量越接近额定值。  答案：×24.采用正交试验法可优化叶轮出口角β₂以提高效率。  答案：√25.水泵反转时，止回阀会自动关闭并完全消除倒流。  答案：×26.水泵安装高度Hg为负值，表示泵中心线低于吸水池最低水位。  答案：√27.水泵样本给出的NPSH_r值是在额定流量下测得。  答案：√28.泵站日变化系数K_d一定大于时变化系数K_h。  答案：×29.水泵运行中关闭出口阀门，功率一定下降。  答案：√30.水泵轴功率与液体密度成正比。  答案：√四、填空题（每空2分，共20分）31.某泵额定流量0.15m³/s，扬程25m，效率80%，输送清水，则轴功率为________kW；若改为密度1200kg/m³的污水，流量扬程不变，则轴功率变为________kW。答案：45.9；55.132.水泵相似三定律中，流量比例尺λ_Q=________，扬程比例尺λ_H=________，功率比例尺λ_P=________。答案：λ³；λ²；λ⁵33.泵站设计时，最高日最高时流量Q_h=0.3m³/s，日变化系数1.3，时变化系数1.5，则平均日平均时流量Q_a=________m³/s。答案：0.15434.水泵启动前真空泵抽气容积0.6m³，要求2min内真空度达0.7atm，当地大气压10mH₂O，则抽气速率至少为________m³/h。答案：12.635.两台同型号泵并联，管路特性H=10+200Q²，单泵QH曲线H=40−150Q²，则并联工况点流量为________m³/s，单泵流量为________m³/s。答案：0.316；0.158五、简答题（每题8分，共24分）36.简述离心泵发生汽蚀的机理，并给出工程上常用的三种防汽蚀措施。答案：汽蚀机理：叶轮进口压力低于液体汽化压力→产生汽泡→高压区汽泡溃灭→局部冲击压力高达数千大气压→金属疲劳剥蚀、性能下降。防汽蚀措施：1.降低泵安装高度或提高吸水池水位；2.减小吸入管路阻力（增大管径、减少弯头阀门）；3.采用诱导轮或抗汽蚀材料叶轮；4.降低转速运行；5.向泵进口加压（如设置增压泵）。37.变频调速泵在恒压供水系统中如何确定调速范围？写出关键公式并说明各参数含义。答案：恒压目标H_set=H_st+H_loss，H_loss=SQ²。当流量由Q₁降至Q₂，管路需扬程H₂=H_st+SQ₂²；泵相似工况满足H₂/H₁=(n₂/n₁)²，Q₂/Q₁=n₂/n₁。联立得n₂=n₁√[(H_st+SQ₂²)/H₁]。调速范围受电机最低稳定转速n_min、泵在最小流量时散热所需n_cooling、以及最高效率区限制，最终n∈[max(n_min,n_cooling),n_rated]。38.泵站停泵水锤计算中，若采用特征线法，请写出其基本方程并说明边界条件如何设置。答案：特征线法将偏微分方程转化为沿特征线的常微分方程：C⁺:H_P−H_A+(a/g)(V_P−V_A)+fΔtV_A|V_A|/(2D)=0C⁻:H_P−H_B−(a/g)(V_P−V_B)−fΔtV_B|V_B|/(2D)=0边界条件：1.泵出口节点，根据泵全特性曲线给出H_P=f(Q_P,n)及转矩T=g(Q_P,n)，并与C⁺联立；2.阀门节点，按阀门关闭规律τ(t)给出Q_P=τ(t)C_v√(ΔH)；3.水库节点H=常数；4.空气罐节点按气体多变过程pV^m=常数，与质量守恒联立。时间步长Δt≤Δx/a满足Courant条件。六、计算题（共51分）39.（12分）某取水泵站从江中取水，枯水位12.5m，泵房地坪15.0m，设计流量0.35m³/s，吸水管长12m，管径DN500（内径508mm），沿程阻力系数λ=0.022，局部阻力系数总和∑ζ=3.5，水温30℃（汽化压力0.43m），泵必需汽蚀余量NPSH_r=4.5m，安全余量0.5m。求：(1)吸水管路水头损失h_f；(2)最大允许安装高度Hg_max；(3)若泵中心线设于14.2m高程，核算是否发生汽蚀。答案：(1)v=4Q/πD²=1.73m/s，h_f=(λL/D+∑ζ)v²/(2g)=1.24m。(2)Hg_max=10.3−0.43−1.24−4.5−0.5=3.63m。(3)实际Hg=15.0−14.2=0.8m<3.63m，故不会汽蚀。40.（13分）某城市送水泵站采用三台同型号离心泵并联，管路特性H=25+96Q²（Q单位m³/s，H单位m）。单泵QH曲线：H=55−80Q²，效率η=−0.4Q²+0.8Q+0.55（Q单位m³/s）。求：(1)三台泵并联工况点（Q_total，H）；(2)单泵流量、扬程、效率；(3)单泵轴功率；(4)若夜间流量降至0.25m³/s，采用一台泵变频调速，求调速后转速比n₂/n₁及节能率（与一台定速泵节流调节相比）。答案：(1)并联泵曲线：H=55−80(Q/3)²=55−8.89Q²，与管路联立：25+96Q²=55−8.89Q²→Q_total=0.508m³/s，H=49.8m。(2)单泵Q=0.169m³/s，H=49.8m，η=−0.4×0.169²+0.8×0.169+0.55=0.678。(3)P_轴=ρgQH/η=1000×9.81×0.169×49.8/0.678=122kW。(4)夜间需H=25+96×0.25²=31m，定速泵节流时泵提供H=55−80×0.25²=50m，节流损失19m。变频时泵按相似工况：H₂/H₁=(n₂/n₁)²，Q₂/Q₁=n₂/n₁，代入泵曲线：31=55−80(0.25n₁/n₂)²→n₂/n₁=0.68。轴功率比P₂/P₁=(n₂/n₁)³×(ρgQ₂H₂/η₂)/(ρgQ₁H₁/η₁)≈0.68³×(0.25×31)/(0.169×49.8)×0.678/0.55=0.315，节能率=(1−0.315)×100%=68.5%。41.（13分）某循环泵站系统如图，水泵从低位水箱抽水送至高位水箱，两箱液面高差H_st=18m恒定，管路总长L=1200m，管径DN400（内径406mm），λ=0.025，局部阻力当量长度L_e=80m。泵QH曲线：H=45−130Q²（Q单位m³/s）。现进行调节，先关闭阀门至流量为0.08m³/s，再切开一台同型号泵并联，求：(1)单泵运行阀门节流后的工况点；(2)切开第二台泵并联后的新工况点；(3)比较两种调节方式下单泵轴功率（η=75%），并说明哪种更节能。答案：(1)管路S=8λ(L+L_e)/(π²gD⁵)=8×0.025×1280/(π²×9.81×0.406⁵)=1230s²/m⁵，H=18+1230Q²。节流后Q=0.08m³/s，H=18+1230×0.08²=25.9m，泵提供H=45−130×0.08²=44.2m，节流损失18.3m。(2)并联泵曲线H=45−130(Q/2)²=45−32.5Q²，与管路联立：18+1230Q²=45−32.5Q²→Q=0.143m³/s，H=43.2m，单泵Q=0.0715m³/s。(3)节流单泵P₁=ρgQH/η=1000×9.81×0.08×44.2/0.75=46.2kW；并联单泵P₂=1000×9.81×0.0715×43.2/0.75=40.4kW。并联更节能，单泵功率降低5.8kW。42.（13分）某取水泵站采用DN1200钢管（壁厚14mm，E=2.06×10¹¹Pa，μ=0.3，K=2.1×10⁹Pa）输水，长度2400m，设计流速1.5m/s，水泵出口设缓闭止回阀，关闭规律为两阶段：快关70%历时3s，慢关30%历时9s。计算：(1)水锤波速a；(2)管路特征时间μ=2L/a；(3)判断快关阶段是否产生直接水锤；(4)若初始水头60m，用阿列维公式估算最大水锤升压ΔH_max；(5)提出两项进一步降低水锤升压的工程措施。答案：(1)a=√[(K/ρ)/(1+(K/E)(D/e))]=√[(2.1×10⁹/1000)/(1+(2.1×10⁹/2.06×10¹¹)(1.2/0.014))]=1020m/s。(2)μ=2×