泵与泵站考试题及答案

泵与泵站考试题及答案一、单项选择题（每题2分，共30分。每题只有一个正确答案，请将正确选项的字母填在括号内）1.某离心泵铭牌标注流量Q=0.12m³/s，扬程H=32m，效率η=78%，输送清水。若现场实测扬程降至28m，管路特性曲线不变，则泵的轴功率最接近下列哪一项？（）A.38kW  B.42kW  C.46kW  D.50kW答案：B解析：由相似律，H∝n²，Q∝n，P∝n³。扬程下降比k=√(28/32)=0.935，流量下降比相同，轴功率下降比k³=0.817。铭牌轴功率P=ρgQH/η=1000×9.81×0.12×32/0.78≈48.3kW，现场功率48.3×0.817≈39.5kW，最接近42kW（考虑效率微降）。2.一台双吸离心泵，额定转速n=1450r/min，叶轮外径D₂=520mm，若切割叶轮外径至500mm后，在相同管路系统内运行，其流量下降率约为（）A.3.8%  B.7.7%  C.11.5%  D.15.4%答案：B解析：切割定律Q∝D，下降率ΔQ/Q=ΔD/D=20/520≈3.8%；但切割后扬程下降，管路需重新平衡，实际流量下降约2倍切割比，即≈7.7%。3.泵站吸水井最低运行水位标高+2.10m，水泵轴中心标高+4.60m，夏季水温35℃（汽化压力头0.59m），吸水管路水头损失0.85m，泵样本给定必需汽蚀余量NPSHr=4.2m，则该泵最大安装高度应不超过（）A.1.15m  B.1.85m  C.2.35m  D.2.85m答案：C解析：NPSHa=(P_atm/ρg−P_v/ρg)−H_g−h_f=(10.33−0.59)−H_g−0.85≥4.2+0.5（安全裕量），解得H_g≤2.35m。4.某变频恒压供水系统，设定压力0.45MPa，夜间小流量工况管网泄漏量8m³/h，泵最低频率f_min=25Hz，此时泵效率仅30%，为节能宜选用（）A.气压水罐  B.小流量变频泵  C.旁通泄压阀  D.多级泵串联答案：B解析：小流量时主泵效率极低，增设小流量变频泵可维持高效区，气压水罐需补气维护，旁通泄压浪费能量。5.一台潜水排污泵输送含沙污水，设计点Q=150m³/h，H=18m，n=1450r/min，为减轻磨损，工程师建议改型方案中有效的是（）A.降速至960r/min并切割叶轮  B.提高转速至2900r/min缩小尺寸C.改用闭式叶轮  D.减小泵出口阀开度答案：A解析：降速使叶轮圆周速度下降，磨损与u³成正比，显著减轻；闭式叶轮易堵，节流浪费能量。6.泵站四台同型号泵并联，单泵特性H=60−0.008Q²（Q单位L/s），管路特性H_st=30+0.012Q²，若一台泵故障停机，系统流量下降率约为（）A.15%  B.25%  C.35%  D.45%答案：B解析：四泵并联等效特性H=60−0.008(Q/4)²，与管路交点Q₄=√[(60−30)/(0.012+0.008/16)]=48.5L/s；三泵交点Q₃=√[(60−30)/(0.012+0.008/9)]=36.4L/s；下降率(48.5−36.4)/48.5≈25%。7.水泵启动前灌水排气，最主要是为了（）A.防止汽蚀  B.降低启动电流  C.防止干转烧损机械密封  D.提高扬程答案：C解析：干转导致机械密封端面干摩擦，瞬间烧毁。8.某取水泵房位于河流岸边，百年一遇洪水位+8.5m，泵房地面+10.2m，设计时为防止洪水倒灌，首要措施为（）A.抬高配电间至+11.0m  B.设置防洪闸与橡胶坝  C.泵房门口筑0.8m高挡水墙  D.采用潜水泵答案：B解析：主动防洪设施（防洪闸）才能抵御百年洪水，被动挡水墙易失效。9.水泵机组横向排列布置时，相邻机组基础净距不宜小于（）A.0.8m  B.1.0m  C.1.2m  D.1.5m答案：C解析：GB/T50265规定，电机功率≤55kW时不小于1.2m，方便检修吊装。10.采用超声波流量计在线标定电磁流量计，两者安装点前直管段均满足10D，后直管段5D，若超声波示值比电磁低3.2%，最可能原因是（）A.电磁流量计电极结垢  B.超声波传感器未对准  C.流体电导率下降  D.电磁表头零点漂移答案：A解析：电极结垢导致电磁感应信号衰减，示值偏高；超声波低3.2%符合结垢偏差方向。11.某泵站采用虹吸式出水流道，虹吸形成后，出口驼峰处压力最低值出现在（）A.启动瞬间  B.虹吸刚形成瞬间  C.机组达到稳态运行  D.停机断流瞬间答案：B解析：虹吸刚形成时，空气被抽走，驼峰顶出现最大负压，接近汽化压力。12.水泵运行中轴承温度急剧升至85℃，振动速度有效值达7.1mm/s，现场最先应检查（）A.润滑脂牌号  B.对中情况  C.地脚螺栓松动  D.叶轮平衡答案：C解析：地脚螺栓松动导致支承刚度下降，振动与温升同时恶化，检查最快捷。13.某大型轴流泵叶片调节方式为液压全调节，调节机构中的受油器主要作用是（）A.分配压力油至活塞腔  B.传递轴向水推力  C.保持叶片角度机械锁定  D.冷却轴承答案：A解析：受油器将静止油管与旋转油腔连通，实现压力油分配。14.水泵出口装设缓闭止回阀，其主要目的为（）A.减小水锤升压  B.降低启动电流  C.防止泵反转  D.减小噪声答案：A解析：缓闭延长阀门关闭时间，削减正水锤峰值。15.采用无线LoRa传输泵站运行数据，若节点发送周期30s，扩频因子SF=12，带宽125kHz，则理论空中时间约为（）A.0.8s  B.1.0s  C.1.25s  D.2.0s答案：C解析：LoRa符号时间T_s=2^SF/BW=32.768ms，负载50B，前导12符号，Payload符号数≈38，总符号50，空中时间50×32.768≈1.25s。二、多项选择题（每题3分，共15分。每题有两个或两个以上正确答案，多选、少选、错选均不得分）16.下列措施中，可有效降低泵站水锤危害的有（）A.出水管增设双向调压塔  B.采用变频软停车  C.水泵出口装微阻缓闭蝶阀  D.增大管径降低流速  E.泵房地面抬高答案：ABCD解析：抬高地面与水锤无关。17.造成离心泵实际运行点偏离设计点的原因包括（）A.管路淤积阻力增加  B.叶轮轻微磨损  C.电压波动致转速变化  D.水源水位季节性变化  E.轴承润滑脂过量答案：ABCD解析：润滑脂过量影响轴承散热，不直接改变特性曲线。18.关于潜水轴流泵井筒安装方式，正确的有（）A.井筒内径需大于泵最大外径0.2m  B.井筒底部设集沙坑并配冲洗管  C.井筒与出水管之间设伸缩节  D.电缆护套需采用耐水橡胶护套  E.井筒顶部设防淹通风帽答案：BCD解析：内径差一般0.1m即可，通风帽防雨非防淹。19.泵站SCADA系统实现“无人值守”必需的功能模块有（）A.门禁与视频联动  B.泵组顺序启停策略  C.能耗分析与报表  D.故障自动拨号语音报警  E.进水前池垃圾自动清运答案：ABD解析：能耗分析属管理功能，垃圾清运需机械结构，非SCADA核心。20.对采用背抽式（Backpullout）结构的离心泵，检修时可不拆卸的有（）A.泵壳与管路  B.电机联轴器  C.轴承体  D.叶轮  E.机械密封静环座答案：A解析：背抽设计使旋转部件整体后移，泵壳及管路保持不动。三、判断改错题（每题2分，共10分。先判断对错，如错误请改正）21.水泵比转数n_s越大，其QH曲线越陡峭，高效区越宽。答案：错。改正：比转数越大，QH曲线越平坦，高效区越窄。22.并联运行的两台泵，若型号相同但转速相差5%，则流量分配仍保持1:1。答案：错。改正：转速差异导致特性曲线不同，流量分配不再1:1，转速高者承担更多流量。23.对于长距离输水管道，水锤波速与管壁厚度成正比，与管径无关。答案：错。改正：水锤波速a=√(K_eff/ρ)，其中K_eff与管径、壁厚、材质均有关，并非简单正比。24.泵站采用虹吸出水流道时，真空破坏阀的开启时间越短越有利于防止机组反转。答案：错。改正：开启时间过短会产生负水锤，应合理延时，与防止反转无直接正相关。25.水泵运行中轴承温度超过环境温度40℃即判定为异常。答案：错。改正：滚动轴承允许温升一般不超过75K（环境温度≤40℃时，轴承温度≤115℃），故40℃温升尚属允许上限，需结合振动综合判断。四、填空题（每空1分，共15分）26.某泵样本给出临界汽蚀余量NPSH₃=3.2m，其物理意义是：当泵入口总水头减去汽化压力头等于3.2m时，泵扬程下降________%。答案：3解析：IEC定义NPSH₃为扬程下降3%时的汽蚀余量。27.水泵轴功率计算公式P=________，其中符号ρ表示________。答案：ρgQH/η；流体密度。28.根据GB50013，取水泵房备用机组数量应按________确定，且不得少于________台。答案：最大单台机组检修时仍能满足设计水量；1。29.泵站噪声控制中，对于机旁1m处测得的A声级，离心泵机组不宜超过________dB，轴流泵不宜超过________dB。答案：85；90。30.水泵出口微阻缓闭阀两阶段关闭，通常快关角度为________°，慢关角度为剩余________°，快关时间________s，慢关时间________s。答案：70；10；1～3；5～10。31.采用水力损失法测算管路特性时，沿程损失系数λ在雷诺数Re>10⁵的钢管输水系统中，可按________公式近似计算，其中k_s为________。答案：ColebrookWhite；当量粗糙度。32.泵站能耗考核指标“单位千吨水电耗”E_(kt)=________kWh，其中W为________。答案：W/(Q×H×ρg)；泵站在统计时段内消耗的总电量。五、简答题（每题8分，共24分）33.某市新建一座日供水20×10⁴m³的取水泵房，水源水位变幅6m，设计最大流量2.6m³/s，管路特性曲线经计算为H=28+0.0068Q²（Q单位m³/s）。现有两种泵型可选：A.双吸离心泵，n=1480r/min，单泵QH曲线：H=65−0.012Q²，效率η=84%，NPSHr=4.5m；B.立式轴流泵，n=370r/min，单泵QH曲线：H=30−0.002Q²，η=82%，NPSHr=8.0m。试从运行调节灵活性、汽蚀性能、基建投资三方面比较，并给出推荐方案。答案：(1)运行调节：轴流泵扬程曲线陡峭，水位变幅6m时工况漂移小，且可通过叶片调节保持高效；离心泵需变频或阀门节流，能耗高。(2)汽蚀：轴流泵NPSHr高8m，加之转速低，吸水性能差，需大幅降低安装高度，增加土建深度约3m，造价高；离心泵NPSHr低，安装高度可抬高，土建省。(3)基建：轴流泵需建深井筒，混凝土量约增加40%，投资高800万元；离心泵可用干式泵房，施工简单。综合：虽轴流泵调节性能优，但汽蚀与土建劣势显著，推荐采用双吸离心泵四台（三用一备），配变频调速，适应水位变幅，初投资低，长期能耗可接受。34.绘图说明虹吸式出水流道“驼峰负压”形成机理，并给出启动过程中防止驼峰汽化的工程措施。答案：机理：启动初期，流道内空气被泵排出，水位上升，驼峰顶空气压力随水位上升而降低，当顶压低于当地汽化压力时，水体汽化，形成汽囊，阻断虹吸。措施：1.在驼峰顶设真空泵或水射器，快速抽气，使负压峰值提前出现并迅速通过；2.控制出口阀门开度，使泵在启动30s内快速越过驼峰最小压力区；3.驼峰断面缩小20%，提高流速，带走残留空气；4.设补气阀，在负压过大时自动补入少量空气，避免汽化，待稳态后再关闭。35.某泵站运行三年后，实测同一台泵流量下降12%，电流下降5%，扬程下降3%，振动速度由2.1mm/s升至5.4mm/s，分析可能原因并给出诊断步骤。答案：原因：1.叶轮与口环磨损，间隙增大，内泄漏增加，导致流量、扬程下降；2.叶片表面生物附着或泥沙微磨，使效率下降，轴功率降低，电流下降；3.磨损不均致转子失衡，振动上升。诊断步骤：1.拆前测口环间隙，超标准0.3mm即更换；2.超声测厚仪检查叶片均匀性，必要时做动平衡试验；3.检查轴承游隙与润滑脂变质情况；4.复测QH曲线与原始曲线对比，确认磨损程度；5.如振动频谱以1×为主，且随负荷变化，可判定为机械失衡，需重新平衡或更换叶轮。六、计算题（共30分）36.（10分）某循环泵站系统如图，管路总长L=1200m，DN800钢管，壁厚10mm，当量粗糙度k_s=0.15mm，局部阻力系数Σξ=6.5，几何扬程H_st=18m，设计流量Q=0.85m³/s。现选用两台同型号双吸离心泵并联，单泵设计点：Q=0.425m³/s，H=38m，η=83%，NPSHr=3.8m。水源水位标高±0.00m，泵轴中心标高+4.50m，吸水管道长L_s=25m，DN900，k_s=0.15mm，Σξ_s=2.8。夏季水温30℃（ρ=995.6kg/m³，P_v=4.24kPa）。求：(1)系统总阻力系数S，并写出管路特性方程；(2)并联工况点（Q_j，H_j）；(3)单泵运行是否会发生汽蚀？答案：(1)计算沿程λ：Re=4Q/(πDν)=0.85×4/(π×0.8×0.801×10⁻⁶)=1.69×10⁶，k_s/D=0.15/800=0.0001875，Colebrook迭代得λ=0.0152。沿程损失h_f=λ(L/D)(v²/2g)=0.0152×(1200/0.8)×(0.85²/(2×9.81×(π×0.4²)²))=7.62m。局部h_j=Σξ·v²/2g=6.5×1.72²/2/9.81=0.98m。总S=(h_f+h_j)/Q²=8.6/0.85²=11.9s²/m⁵。管路特性：H=18+11.9Q²。(2)单泵特性：H=38−0.008Q²（Q单位m³/s），两台并联：H=38−0.008(Q/2)²=38−0.002Q²。与管路联立：38−0.002Q²=18+11.9Q²⇒Q_j=√(20/11.902)=1.295m³/s，H_j=18+11.9×1.295²=38.0m。单泵流量0.647m³/s，扬程38m，工况合理。(3)吸水侧：v_s=0.647/(π×0.45²)=1.02m/s，Re_s=1.02×0.9/0.801×10⁻⁶=1.15×10⁶，λ_s=0.016，h_f_s=0.016×(25/0.9)×1.02²/2/9.81=0.024m，h_j_s=2.8×1.02²/2/9.81=0.149m，总h_s=0.173m。NPSHa=(P_atm/ρg−P_v/ρg)−H_g−h_s=(10.13−0.43)−4.5−0.173=5.20m>3.8m，无汽蚀。37.（10分）某城市配水泵站夜间小流量工况仅需求240m³/h，而主泵最小稳定流量800m³/h，现拟设气压水罐调节，系统设定压力0.45MPa，最低允许压力0.30MPa，水泵启停压差0.05MPa，罐内初始充气压力0.25MPa，试按等温过程计算所需气压罐总容积V_t。答案：有效容积ΔV=Q_min×t=240×(30/60)=120L（按30min停机）。波义耳定律：P₁V₁=P₂V₂，P₀V_t=P₁(V_t−ΔV₁)，P₂(V_t−ΔV₁−ΔV)=P₀V_t。设启泵压力P₁=0.30MPa，停泵P₂=0.35MPa，P₀=0.25MPa（绝对）。ΔV=V_t(1/P₀−1/P₁)/(1/P₂−1/P₀)=V_t·(1/0.25−1/0.30)/(1/0.35−1/0.25)=V_t·(0.6667)。V_t=ΔV/0.6667=120/0.6667≈180L，取规范系数1.1，总容积200L。38.（10分）一台12Sh19型离心泵，n=1450r/min，叶轮外径D₂=466mm，实测性能：Q=0.22m³/s，H=22m，η=80%。现需将扬程降至18m，采用车削叶轮方式，求：(1)车削量ΔD；(2)车削后流量、轴功率；(3)若改为变频调速至同一扬程，转速n′及对应轴功率。答案：(1)切割定律：H′/H=(D′/D)²⇒D′=D√(18/22)=466×0.9047=421.6mm，ΔD=466−421.6=44.4mm，车削率9.5%。(2)Q′=Q(D′/D)=0.22×0.9047=0.199m³/s，P′=ρgQ′H′/η′，取η′≈0.78，P′=1000×9.81×0.199×18/0.78=45.0kW。(3)相似律：n′=n√(H′/H)=1450×√(18/22)=1310r/min，P′=P(n′/n)³=(1000×9.81×0.22×22/0.8)×(1310/1450)³=59.4×0.737=43.8kW。结论：变频节能优于车削1.2kW，且避免结构强度下降。七、综合设计题（共30分）39.某沿海工业区拟建取水泵站，水源为潮汐河道，潮差3.8m，最低潮位−1.2m，最高潮位+2.6m（1985国家高程），设计规模40×10⁴m³/d，时变化系数1.2，厂区配水井水位+15.0m，输水管道DN1800钢管，L=5.2