供排水泵站运行工(高级工)理论考核试题及答案

供排水泵站运行工(高级工)理论考核试题及答案一、单项选择题（每题1分，共20分）1.离心泵在运行中，其轴功率N与流量Q、扬程H的关系是（）。A.Q增大，N增大；H增大，N增大B.Q增大，N减小；H增大，N增大C.Q增大，N增大；H增大，N减小D.Q增大，N减小；H增大，N减小答案：A2.大型轴流泵的叶片调节方式中，属于停机调节的是（）。A.机械调节B.液压调节C.半调节D.全调节答案：C3.泵站中用于测量水泵进口真空度的仪表是（）。A.弹簧管压力表B.U型管水银压差计C.金属电阻真空计D.电接点压力表答案：B4.水泵发生汽蚀时，对泵的性能影响主要表现为（）。A.流量、扬程、效率均略有上升B.流量不变，扬程和效率急剧下降C.扬程不变，流量和效率急剧下降D.流量、扬程、效率均急剧下降答案：D5.同步电动机采用异步启动法启动时，励磁绕组应（）。A.开路B.短路C.串入适当电阻后短路D.接入直流励磁电源答案：C6.泵站变电所中，10kV配电装置通常采用（）。A.敞开式布置B.气体绝缘金属封闭开关设备（GIS）C.箱式变电站D.以上均可答案：D7.高压电动机的纵差动保护主要用于防御（）。A.过负荷B.低电压C.相同短路D.单相接地答案：C8.泵站自动化系统中，可编程逻辑控制器（PLC）的中央处理器（CPU）模块主要完成（）。A.模拟量采集B.逻辑运算与控制C.通信管理D.电源供应答案：B9.为减少水泵启动时对电网的冲击，大型泵站常采用（）启动方式。A.直接启动B.星-三角降压启动C.软启动器启动D.变频启动答案：C10.排水泵站中，用于拦截粗大漂浮物的设备是（）。A.回转式格栅除污机B.螺旋输送机C.沉砂池D.闸门答案：A11.泵站技术供水系统中，用于冷却轴承的用水对（）指标要求最高。A.水量B.水压C.水质D.水温答案：C12.测量大型水泵机组轴承温度，通常使用（）。A.玻璃温度计B.压力式温度计C.热电阻温度计D.热电偶温度计答案：C13.泵站运行中，水泵的工况点是由（）共同决定的。A.水泵的Q-H曲线和管路的特性曲线B.水泵的Q-N曲线和管路的特性曲线C.水泵的Q-η曲线和管路的特性曲线D.水泵的允许吸上真空度曲线和管路的特性曲线答案：A14.异步电动机的功率因数在额定负载时最高，轻载时会（）。A.升高B.降低C.不变D.不确定答案：B15.泵站直流系统发生一点接地时，应（）。A.立即停机检查B.加强监视，尽快安排查找并处理C.不影响运行，无需处理D.切换备用设备答案：B16.水泵的静扬程是指（）。A.水泵的出口压力水头B.水泵的进口压力水头C.进水池水面与出水池水面的高程差D.水泵叶轮中心线与出水池水面的高程差答案：C17.变压器油的主要作用是（）。A.绝缘和灭弧B.绝缘和冷却C.润滑和冷却D.灭弧和冷却答案：B18.泵站机组运行时，各轴承温度一般不得超过（）。A.50℃B.65℃C.75℃D.85℃答案：C19.在泵站电气主接线中，桥形接线属于（）。A.有母线接线B.无母线接线C.单母线接线D.双母线接线答案：B20.水泵的比转数ns是表征（）的综合性能参数。A.水泵的尺寸大小B.水泵的转速高低C.水泵叶轮形状和性能D.水泵的制造材料答案：C二、多项选择题（每题2分，共20分，多选、少选、错选均不得分）1.水泵发生汽蚀可能造成的危害包括（）。A.过流部件表面剥蚀B.产生噪声和振动C.性能下降D.引起断流E.导致轴功率增加答案：A,B,C2.大型泵站主电动机通常采用的保护有（）。A.电流速断保护B.过负荷保护C.低电压保护D.纵差动保护E.单相接地保护答案：A,B,C,D,E3.泵站运行中，导致电动机过负荷的可能原因有（）。A.水泵叶轮与泵壳摩擦B.电网电压过低C.被输送液体比重或粘度增大D.出水阀门开度过小E.水泵发生汽蚀答案：A,B,C,E4.泵站自动化监控系统的基本功能包括（）。A.数据采集与处理B.安全监视与报警C.设备运行控制D.运行报表生成E.优化调度与经济运行答案：A,B,C,D,E5.轴流泵运行中，调节工况点的常用方法有（）。A.调节出口阀门开度B.调节叶片安装角度C.调节水泵转速D.调节进水阀门开度E.调节进水池水位答案：B,C6.变压器的不正常工作状态包括（）。A.外部短路引起的过电流B.过负荷C.油箱漏油造成的油面降低D.绕组匝间短路E.变压器中性点电压升高答案：A,B,C,E7.泵站辅助设备中，属于油系统的设备有（）。A.油泵B.油冷却器C.储油罐D.滤油机E.油气分离器答案：A,B,C,D,E8.提高泵站运行效率的途径有（）。A.合理选配水泵，使其在高效区运行B.减少管路水力损失C.采用调速运行D.加强维护，减少机械损失和容积损失E.提高电动机的功率因数答案：A,B,C,D,E9.泵站继电保护装置应满足的基本要求是（）。A.可靠性B.选择性C.速动性D.灵敏性E.经济性答案：A,B,C,D10.排水泵站运行记录中必须包含的内容有（）。A.机组启停时间及运行时长B.运行电压、电流、功率C.水泵进出口压力、流量D.各部位轴承温度、振动值E.格栅前后水位差、清捞情况答案：A,B,C,D,E三、填空题（每空1分，共20分）1.水泵的基本性能参数包括流量、扬程、______、转速、允许吸上真空高度或必需汽蚀余量。答案：轴功率2.离心泵启动前必须______，否则会引起泵体发热、振动，甚至损坏。答案：灌水或抽真空3.三相异步电动机的旋转磁场转速称为______转速，其大小与电源频率成正比，与磁极对数成反比。答案：同步4.电力系统中性点运行方式主要有中性点不接地、中性点经消弧线圈接地和______。答案：中性点直接接地5.泵站中，用于将电动机轴与水泵轴连接，并传递扭矩和补偿少量轴向、径向位移的部件是______。答案：联轴器6.变压器并列运行必须满足的条件是：联结组别相同、电压比相等、______相等。答案：短路电压（或阻抗百分比）7.水泵的工况调节中，通过改变水泵______来调节的方法，经济性最好，但设备投资较高。答案：转速8.泵站计算机监控系统中，模拟量输入（AI）信号通常指连续变化的物理量，如______、______、______等。（任举三例）答案：压力、温度、流量、水位、电压、电流（任选三个）9.防止水泵产生汽蚀的措施，从泵站装置角度，主要是减小______，增大______。答案：吸水高度（或安装高度）、装置汽蚀余量10.10kV高压开关柜的“五防”功能包括防止误分、误合断路器，防止带负荷拉、合隔离开关，防止带电挂接地线，防止带接地线合隔离开关，以及______。答案：防止误入带电间隔11.泵站技术经济指标中的能源单耗是指水泵机组每提水______吨米所消耗的电能。答案：1000（或一千）12.轴流泵的Q-H性能曲线呈______形，运行中应避免在______工况附近运行。答案：马鞍、小流量（或低效）13.继电保护中，电流继电器的返回系数是指返回电流与______电流的比值。答案：动作四、简答题（每题5分，共20分）1.简述离心泵启动前应进行哪些主要检查工作？答案：离心泵启动前的主要检查工作包括：①检查泵体及进出水管路各连接部位螺栓是否紧固，无松动；②检查联轴器连接是否良好，防护罩是否牢固，盘车是否灵活均匀无卡阻；③检查轴承内润滑油（脂）是否适量，油质是否合格；④检查填料函压盖松紧是否适度，有轴封水的泵应开启轴封水；⑤检查电动机绝缘电阻是否符合要求，电气控制回路是否正常；⑥检查泵进口阀门是否全开，出口阀门是否关闭（离心泵）；⑦检查进水池水位是否正常，吸水管路及泵内是否充满水（灌泵或抽真空）；⑧检查压力表、真空表、电流表等仪表是否完好并指示正确。2.什么是水泵的相似定律？它在泵站运行中有何应用？答案：水泵的相似定律是指几何相似、运动相似和动力相似的一系列水泵，其性能参数之间存在的比例关系。主要包括：①流量与叶轮直径的三次方及转速的一次方成正比；②扬程与叶轮直径的平方及转速的平方成正比；③轴功率与叶轮直径的五次方及转速的三次方成正比。在泵站运行中的应用主要有：①用于水泵的选型设计，根据模型泵性能换算实型泵性能；②用于分析水泵变速调节后的性能变化，预测不同转速下的流量、扬程和轴功率；③用于水泵的改造，如切割叶轮外径时，估算切割后的性能。3.泵站中变压器日常巡视检查的主要内容有哪些？答案：变压器日常巡视检查的主要内容有：①油温和绕组温度是否正常，温度计指示是否准确；②储油柜的油位是否在标准线范围内，油色是否正常；③变压器声音是否均匀正常，有无异常振动或放电声；④套管是否清洁，有无破损、裂纹和放电痕迹；⑤各连接引线接头有无松动、过热变色现象；⑥呼吸器内硅胶颜色是否正常（蓝色为正常，变红则需更换），油封呼吸是否畅通；⑦冷却装置运行是否正常，风扇、油泵运转有无异音；⑧气体继电器内是否充满油，有无气体；⑨外壳接地是否良好，有无渗漏油现象；⑩周围环境是否清洁，有无威胁安全的杂物。4.泵站自动化系统中，如何实现机组的自动顺序启动？请简述其逻辑控制过程。答案：机组自动顺序启动的逻辑控制过程通常如下：①接收到启动指令（来自上位机或中控室）后，控制系统首先检查启动条件是否满足，如电源正常、无故障报警、进水池水位达到启动水位、前池无杂物等。②条件满足后，首先启动辅助设备，如技术供水泵、润滑油泵、排水泵等，并检测其运行反馈信号。③辅助设备运行正常后，发出合闸指令，启动主电动机。对于大型电动机，可能包含降压启动、投励（同步电机）、切换等过程。④电动机启动后，延时或检测到转速/电流达到设定值，控制系统发出指令，缓慢开启水泵出口液控（或电动）阀门。⑤阀门开度达到预定位置或水泵出口压力达到稳定值后，启动过程完成，机组进入正常运行监控状态。在整个过程中，任一环节故障或超时，都将触发报警并终止启动流程。五、计算题（每题8分，共16分）1.一台离心泵，转速n1=1450r/min时的性能参数为：流量Q1=0.12m³/s，扬程H1=25m，轴功率N1=35kW。现采用变频调速，将转速降至n2=1200r/min运行。若管路特性曲线方程可简化为H=20+10000Q²（H单位m，Q单位m³/s），试求调速后水泵的流量Q2、扬程H2和轴功率N2（假设效率变化忽略不计）。答案：根据水泵相似定律：流量比：Q2/Q1=n2/n1=1200/1450≈0.8276扬程比：H2/H1=(n2/n1)^2=(1200/1450)^2≈0.6849轴功率比：N2/N1=(n2/n1)^3=(1200/1450)^3≈0.5669首先估算调速后的水泵性能：Q2‘=0.12×0.8276≈0.0993m³/sH2‘=25×0.6849≈17.12mN2‘=35×0.5669≈19.84kW但水泵的工况点由水泵性能曲线与管路特性曲线共同决定。将估算的Q2‘代入管路特性曲线方程：H需=20+10000×(0.0993)^2=20+10000×0.00986≈20+98.6=118.6m此值远大于H2‘（17.12m），说明估算的Q2‘并非实际工况点。需联立求解。设调速后水泵性能曲线方程为H=k1*Q²+k2*Q+k3（近似为抛物线），或直接利用相似律换算点。更简便的方法是，相似工况抛物线为H/Q²=常数。对于转速n1时的工况点（0.12,25）：H1/Q1²=25/(0.12)^2=25/0.0144≈1736.11相似工况抛物线方程为：H=1736.11Q²此抛物线与管路特性曲线H=20+10000Q²的交点即为调速后的实际工况点。令1736.11Q2²=20+10000Q2²=>(10000-1736.11)Q2²=20=>8263.89Q2²=20=>Q2²=20/8263.89≈0.00242=>Q2≈√0.00242≈0.0492m³/s将Q2代入管路特性曲线求H2：H2=20+10000×(0.0492)^2=20+10000×0.00242=20+24.2=44.2m注意：此时工况点（0.0492,44.2）并不在由（0.12,25）点换算的相似工况抛物线H=1736.11Q²上（因为44.2/0.00242≈18264≠1736），说明调速前后不是相似工况。因此，直接使用相似律换算单点性能再找交点的方法不严谨。正确方法是已知水泵在n1下的完整性能曲线，或知道其特性方程，通过相似律得到n2下的完整性能曲线，再与管路特性曲线联立。本题未给出完整曲线，可做近似计算：假设在高效区内，H-Q曲线可用相似律整体平移。根据相似律，n2下的性能曲线由n1下曲线各点按Q2=Q1*(n2/n1),H2=H1*(n2/n1)^2得到。设n1下曲线上一点（Q1,H1）满足水泵特性，n2下对应相似点为（Q2,H2），且Q2=Q1*(1200/1450)=0.8276Q1,H2=H1*(1200/1450)^2=0.6849H1。我们需要找到一点（Q1,H1），使得其相似点（Q2,H2）满足管路方程H2=20+10000Q2²。即0.6849H1=20+10000*(0.8276Q1)²=20+10000*0.685Q1²≈20+6850Q1²（0.8276²≈0.685）同时，（Q1,H1）在水泵n1的性能曲线上，但该曲线方程未知。题目只给了一个点（0.12,25），通常可假设高效区附近H-Q关系近似为直线或二次曲线。若假设过（0,H0）和（0.12,25）的直线，H0为关死点扬程，未知。此题条件不足，通常考试中会简化。一种常见简化是认为调速前后效率不变，且工况点满足相似工况抛物线。但前面计算发现相似工况抛物线与管路曲线交点得出的Q2很小，可能已远离高效区。鉴于题目条件，更合理的做法是直接使用相似律计算水泵在n2下的性能参数，然后认为该点就是水泵在n2曲线上的一个点，再与管路曲线联立。但这样仍是单点。另一种简化思路（常见于考题）：直接计算满足管路特性的、且满足相似律的工况。由相似律，对于相似工况有：H1/H2=(n1/n2)^2*(Q1/Q2)^2?不对，相似工况点满足：H1/H2=(n1/n2)^2，且Q1/Q2=n1/n2。所以H1/H2=(Q1/Q2)^2，即H/Q²=常数=K。所以对于相似工况，有H=KQ²。将此关系与管路特性H=20+10000Q²结合，只有在K=10000时才有解，此时H=10000Q²，代入得10000Q²=20+10000Q²=>20=0，矛盾。说明在调速过程中，不可能存在一个同时满足水泵相似工况和管路特性的稳定工况点？这显然不对。问题在于：水泵调速后的性能曲线是一组曲线，其与管路曲线的交点就是工况点，该交点一般不满足“与原曲线某工况点相似”的条件，除非管路特性曲线是过原点的抛物线。因此，严格计算需要完整曲线。本题可能期望的答案是：先求出n1下满足管路特性的工况点（即n1下的实际工况），再按相似律换算到n2。n1下，水泵性能未知，仅知一点（0.12,25），不足以确定曲线。但题目给出了管路曲线H=20+10000Q²，并未给出n1下水泵曲线，因此无法求n1下的实际工况点。题目存在缺陷。若强行计算：假设（0.12,25）就是n1下的实际工况点（即该点在管路曲线上），验证：25vs20+10000*0.0144=20+144=164，不相等。所以不是。鉴于以上，本题在考试中可能简化处理为：忽略管路特性，直接问调速后的性能。但题目要求了管路特性。按常见出题思路，可能意图是：先按相似律算出n2下水泵的大致性能参数（Q2‘,H2‘），然后以此作为新性能曲线上的一个参考点，认为新性能曲线形状类似，再与管路曲线联立。但缺少曲线方程。作为折中，计算第一部分：按相似律直接计算水泵在n2下的性能参数Q2‘,H2‘,N2‘，并指出这是假设管路特性为通过原点的抛物线时的值。然后指出实际工况点需要联立求解。由于时间关系，给出第一部分计算结果：Q2‘=Q1×(n2/n1)=0.12×(1200/1450)≈0.0993m³/sH2‘=H1×(n2/n1)²=25×(1200/1450)²≈25×0.6849≈17.12mN2‘=N1×(n2/n1)³=35×(1200/1450)³≈35×0.5669≈19.84kW然后说明实际流量Q2、扬程H2需通过n2下的水泵性能曲线与管路曲线H=20+10000Q²联立解得，因未给出完整曲线方程，无法精确计算。（此答案在考试中可能酌情给分）2.某泵站安装一台离心泵，流量Q=0.3m³/s，扬程H=40m，效率η=85%，泵由异步电动机驱动，电机效率ηm=94%，传动效率ηt=98%。泵站每日运行20小时。试计算：（1）水泵的轴功率和配套电机功率；（2）每日的耗电量；（3）若电价为0.6元/kWh，每月（按30天计）的电费是多少？答案：（1）计算水泵的有效功率（输出功率）Pe：Pe=ρgQH/1000（kW），取ρ=1000kg/m³,g=9.81m/s²Pe=(1000×9.81×0.3×40)/1000=(1000×9.81×12)/1000=9.81×12=117.72kW水泵轴功率P=Pe/η=117.72/0.85≈138.494kW配套电机功率Pm=P/(ηt×ηm)=138.494/(0.98×0.94)=138.494/0.9212≈150.36kW实际配套电机功率需按标准规格向上选取，如160kW。（2）每日耗电量W日：以实际轴功率对应的电机输入功率计算，电机输入功率Pin=P/(ηt×ηm)=138.494/0.9212≈150.36kWW日=Pin×运行小时数=150.36×20=3007.2kWh（或按配套电机150.36kW计算，若按选取的160kW，但电机通常不在满负荷，应按实际输入算）（3）每月电费：W月=W日×30=3007.2×30=90216kWh电费=90216×0.6=54129.6元六、综合分析题（每题12分，共24分）1.某大型轴流泵站，在夏季高负荷运行期间，运行人员发现其中一台机组振动和噪声明显增大，电动机电流表指针有周期性摆动，水泵出口压力表读数波动。作为高级运行工，请你分析可能的原因，并阐述详细的检查、判断及处理步骤。答案：可能原因分析：①水力原因：a.水泵发生汽蚀，由于进水池水位过低、进水不畅或淹没深度不足引起；b.水泵偏离高效区运行，进入不稳定工况（如马鞍区）；c.进水流态不良，如进水池有漩涡、偏流，导致进水不均匀；d.叶轮叶片外缘与泵壳间隙不均匀，或叶片损坏；e.泵内或出水管路内有异物堵塞或缠绕。②机械原因：a.机组轴线不对中，中心不正；b.水泵或电动机转子动平衡破坏；c.轴承磨损、间隙过大或损坏；d.地脚螺栓或连接螺栓松动；e.基础不均匀沉降或刚度不足；f.叶片调节机构松动或损坏（对于全调节轴流泵）。③电气原因：a.电动机转子断条或绕组故障，造成电磁力不平衡；b.电源电压不平衡或波动。检查、判断及处理步骤：①紧急检查与初步判断：a.立即检查进水池水位、前池流态，观察是否有漩涡、进气现象；b.检查机组各部位声音、振动情况，用手触摸轴承座、机架判断振动部位和程度；c.记录电流、电压、压力、流量、各轴承温度等运行参数，并与历史正常数据对比；d.通过改变运行工况（如调节叶片角度、调节流量）观察振动和噪声变化，若工况改变后振动减轻，则可能为水力原因。②针对性检查与诊断：a.若怀疑汽蚀，检查进水池水位、滤网是否堵塞、淹没深度是否满足要求，监听泵内是否有爆裂声；b.检查机组轴线、对中情况，必要时停机测量；c.检查地脚螺栓、各部连接螺栓紧固情况；d.分析电流摆动规律，若与转速同步，多为机械原因；若与电源频率有关，多为电气原因。e.检查叶片调节机构（如为全调节泵）的指示与实际角度是否一致，机构是否灵活。③停机检查：若振动超标或无法在线消除，应申请停机检查。a.盘车检查转动是否灵活，有无摩擦声；b.检查叶轮叶片有无汽蚀损坏、裂纹或异物缠绕；c.检查叶轮与泵壳间隙；d.检查轴承磨损情况，测量间隙；e.检查电动机转子（必要时做电气试验）；f.检查基础状况。④处理措施：根据检查结果采取相应措施。a.若为汽蚀，应提高进水池水位，清理进水口，确保淹没深度；b.若为运行工况不良，应调整叶片角度或运行台数，使泵在高效区运行；c.若为机械不对中或松动，重新找正、紧固；d.若为轴承损坏或叶轮损坏，进行更换或修复；e.若为基础问题，进行加固处理；f.若为电气故障，检修电动机。处理完毕后，需进行试运行，确认振动和噪声恢复正常。2.试论述泵站实现“无人值班，少人值守”自动化运行模式需要具备的主要条件，并分析在此模式下，运行维护工作的重点发生了哪些转变。答案：实现“无人值班，少人值守”自动化运行模式需要具备的主要条件：①可靠完善的自动化监控系统：这是核心条件。系统应包括：a.数据采集