泵站运行工培训

1、第三章水泵的汽蚀与安装高程第三章水泵的汽蚀与安装高程第一节第一节 水泵的汽蚀及其危害水泵的汽蚀及其危害n一、水泵汽蚀一、水泵汽蚀 n1 汽蚀的概念汽蚀的概念n汽蚀是水力机械中的一种异常现象。水的汽化与温度和压力有关。汽蚀是水力机械中的一种异常现象。水的汽化与温度和压力有关。在一定的温度下，水开始汽化的临界压力称为该温度下的饱和汽在一定的温度下，水开始汽化的临界压力称为该温度下的饱和汽化压力。水在不同水温下的饱和汽化压力见下表化压力。水在不同水温下的饱和汽化压力见下表 。n水泵运行时，由于某些原因而使泵内局部位置的压力降低到水的水泵运行时，由于某些原因而使泵内局部位置的压力降低到水的饱和汽化压力

2、时，水产生汽化，并产生大量汽泡。从水中离析出饱和汽化压力时，水产生汽化，并产生大量汽泡。从水中离析出来的大量汽泡随着水流向前运动，达到高压区时受到周围液体的来的大量汽泡随着水流向前运动，达到高压区时受到周围液体的挤压而溃灭，气泡又重新凝结成水。汽泡破灭时，水流质点从四挤压而溃灭，气泡又重新凝结成水。汽泡破灭时，水流质点从四周以高速向气泡中心冲击，产生强烈的局部水锤。这种现象就是周以高速向气泡中心冲击，产生强烈的局部水锤。这种现象就是水泵的水泵的汽蚀现象汽蚀现象。第三章水泵的汽蚀与安装高程第三章水泵的汽蚀与安装高程第一节第一节 水泵的汽蚀及其危害水泵的汽蚀及其危害n汽化与汽蚀的机理汽化与汽蚀的机

3、理n 汽化：常温状态下，液体压力低于汽化压力而发生的汽化现象。汽化：常温状态下，液体压力低于汽化压力而发生的汽化现象。n汽蚀：空化发生时，液体对于固体边壁所形成的损伤破坏。汽蚀：空化发生时，液体对于固体边壁所形成的损伤破坏。n汽蚀（空蚀）机理汽蚀（空蚀）机理n空蚀机理：空蚀机理：已形成的液体空泡，再进入高压区时，会突然凝聚溃已形成的液体空泡，再进入高压区时，会突然凝聚溃灭。而此溃灭过程会产生冲击力等伴随现象（机械作用、电化作灭。而此溃灭过程会产生冲击力等伴随现象（机械作用、电化作用、化学作用），从而对过流边壁构成损伤破坏。空泡溃灭实验用、化学作用），从而对过流边壁构成损伤破坏。空泡溃灭实验照片

4、：照片：第三章水泵的汽蚀与安装高程第三章水泵的汽蚀与安装高程第一节第一节 水泵的汽蚀及其危害水泵的汽蚀及其危害n1、机械作用：（、机械作用：（1）冲击波作用（水锤击打）；（）冲击波作用（水锤击打）；（2）微射流作）微射流作用（水流高速进出缝隙）用（水流高速进出缝隙）n 2、电化作用：冷热两端形成热电偶，产生热电势、电化作用：冷热两端形成热电偶，产生热电势n 3、化学作用：高温氧化、化学作用：高温氧化n 4、联合作用：前述三种联合作用，空蚀与泥沙磨损联合作用、联合作用：前述三种联合作用，空蚀与泥沙磨损联合作用n空蚀原因空蚀原因n液体环境压力降低是空化发生的外部条件。液体环境压力降低是空化发生的外

5、部条件。n水流低压条件可因翼型绕流、间隙流动、旋涡流动等情况形成。水流低压条件可因翼型绕流、间隙流动、旋涡流动等情况形成。n液体液体“空化核空化核”的存在是空化发生的内在原因。的存在是空化发生的内在原因。n 空化核：液体中存在的不可溶性微小气泡。空化核：液体中存在的不可溶性微小气泡。n 由于相对大的尺寸，空化核的抗拉强度很低。由于相对大的尺寸，空化核的抗拉强度很低。n单独存在的微小气泡或微小气团单独存在的微小气泡或微小气团n 空化核存在形式：空化核存在形式：第三章水泵的汽蚀与安装高程第三章水泵的汽蚀与安装高程第一节第一节 水泵的汽蚀及其危害水泵的汽蚀及其危害第三章水泵的汽蚀与安装高程第三章水泵

6、的汽蚀与安装高程第一节第一节 水泵的汽蚀及其危害水泵的汽蚀及其危害n2 汽蚀的类型汽蚀的类型n水泵常见汽蚀有三种类型。水泵常见汽蚀有三种类型。 n( 1 ）叶面型汽蚀）叶面型汽蚀n叶面型汽蚀是发生在叶片表面的汽蚀。汽蚀发生在叶片正面、背叶面型汽蚀是发生在叶片表面的汽蚀。汽蚀发生在叶片正面、背面或前盖板的内表面等部位，如图面或前盖板的内表面等部位，如图 所示。所示。n离心泵在大流量时，叶面汽蚀发生在离心泵在大流量时，叶面汽蚀发生在 1 、 4 、 3 几个部位，小几个部位，小流量时，发生在流量时，发生在 2 、 4 、 1 几个部位。轴流泵在大流量时叶面几个部位。轴流泵在大流量时叶面汽蚀发生在叶

7、片的正面，小流量时发生在叶片的背面。汽蚀发生在叶片的正面，小流量时发生在叶片的背面。第三章水泵的汽蚀与安装高程第三章水泵的汽蚀与安装高程第一节第一节 水泵的汽蚀及其危害水泵的汽蚀及其危害n（ 2 ）间隙汽蚀）间隙汽蚀n间隙汽蚀发生在轴流泵叶轮中心线相应的轮毂上，同时也发生在间隙汽蚀发生在轴流泵叶轮中心线相应的轮毂上，同时也发生在叶片的端部，如图叶片的端部，如图 4316 所示。在离心泵的减漏环与叶轮边所示。在离心泵的减漏环与叶轮边缘间隙处，亦会引起间隙型汽蚀。缘间隙处，亦会引起间隙型汽蚀。 n（ 3 ）涡带汽蚀）涡带汽蚀n涡带型汽蚀是由于进水池设计不当，造成了在水泵的进口处水流涡带型汽蚀是由于

8、进水池设计不当，造成了在水泵的进口处水流的紊乱和旋涡，产生了涡带，把大量的气体周期性地带入泵内，的紊乱和旋涡，产生了涡带，把大量的气体周期性地带入泵内，助长或加重了叶面汽蚀。助长或加重了叶面汽蚀。n（二）汽蚀的危害（二）汽蚀的危害 n1 水泵性能恶化水泵性能恶化n水泵发生汽蚀时，因水流中含有气泡，引起水泵的性能恶化：水泵发生汽蚀时，因水流中含有气泡，引起水泵的性能恶化：n离心泵离心泵叶槽狭长，宽度较小，气泡迅速占据部分槽道甚至全部槽叶槽狭长，宽度较小，气泡迅速占据部分槽道甚至全部槽道，使水流的连续性遭到破坏，引起水流的阻断，水泵的道，使水流的连续性遭到破坏，引起水流的阻断，水泵的QH 曲线急剧

9、下降，造成水泵的效率随着降低，图曲线急剧下降，造成水泵的效率随着降低，图317（a）所示。）所示。第三章水泵的汽蚀与安装高程第三章水泵的汽蚀与安装高程第一节第一节 水泵的汽蚀及其危害水泵的汽蚀及其危害n混流泵混流泵，由于叶槽较宽，气泡占据叶槽断面的某一部分，故出现，由于叶槽较宽，气泡占据叶槽断面的某一部分，故出现Q QH H 曲线较平坦的下降，效率的下降也较为缓慢，图曲线较平坦的下降，效率的下降也较为缓慢，图3 317 17 示。示。n轴流泵轴流泵的叶槽粗短，汽蚀区不易侵入整个叶槽，因此的叶槽粗短，汽蚀区不易侵入整个叶槽，因此Q QH H 曲线曲线几乎均匀下降，而且缓慢，无明显断裂现象，图几乎

10、均匀下降，而且缓慢，无明显断裂现象，图3 317 17 示。示。第三章水泵的汽蚀与安装高程第三章水泵的汽蚀与安装高程第一节第一节 水泵的汽蚀及其危害水泵的汽蚀及其危害n2 2 水泵过流部件发生破坏水泵过流部件发生破坏n机械破坏作用、化学破坏作用、电化破坏作用，机械破坏作用、化学破坏作用、电化破坏作用，水中含泥沙较多水中含泥沙较多时，还伴随着磨蚀破坏。时，还伴随着磨蚀破坏。如图如图3 31818示。示。n3 3 产生噪音和振动产生噪音和振动n水泵发生汽蚀时，水流质点互相碰撞和挤压，会产生剧烈的振动，水泵发生汽蚀时，水流质点互相碰撞和挤压，会产生剧烈的振动，造成机组零部件的破坏，严造成机组零部件的

11、破坏，严n重时水泵不能抽水，甚至造成水重时水泵不能抽水，甚至造成水n泵装置和泵房结构的破坏，危及泵装置和泵房结构的破坏，危及n建筑物的安全。由于气泡振动和建筑物的安全。由于气泡振动和n破灭产生噪音，危害泵站中运行破灭产生噪音，危害泵站中运行n操作人员的健康。操作人员的健康。第三章水泵的汽蚀与安装高程第三章水泵的汽蚀与安装高程第二节第二节 水泵的汽蚀性能水泵的汽蚀性能n一、汽蚀基本方程一、汽蚀基本方程n泵在运行时是否产生汽蚀，与泵本身抗汽蚀性能、泵吸水装置系统等因素有关。n离心泵的吸水装置及水流绕流叶片头部时的压力变化如图所示。n在叶片背面靠进口的 k 点处压力最低， k 点是水泵内最容易产生汽

12、蚀的点，水泵是否会产生汽蚀，取决于 k 点处的压力值。当 k 点处的压力值下降到该泵工作水温下的饱和汽化压力 p 汽时，水泵处于汽蚀的临界状态，汽蚀基本方程汽蚀基本方程正是表征水泵汽蚀条件与影响诸因素之间的关系式，其表达式如下：n式中 ps 水泵进口的绝对压力， kPa ;nvs 、v0 泵进口和叶片进口水流的平均流速， m / S ; nw1 叶片进口水流的相对流速， m / S ; n、2 与泵吸入室结构及叶轮入口几何形状等有关的压降系数。水流绕流叶片头部时的压力变化水流绕流叶片头部时的压力变化k1 1、进水池水面大气压、进水池水面大气压Pa Pa ；2 2、进入叶轮后水流相对速度、进入叶

13、轮后水流相对速度 w w；3 3、叶片背面靠近进口处压力最低值、叶片背面靠近进口处压力最低值k k点。点。以泵轴线的水平面为基准面，列水泵进以泵轴线的水平面为基准面，列水泵进口口ssss断面与叶片进口断面与叶片进口1 11 1断面的能断面的能量方程量方程: :列叶片进口列叶片进口1 11 1断面与叶面上压力最断面与叶面上压力最低点低点k k的相对运动能量方程的相对运动能量方程: :n一、汽蚀基本方程一、汽蚀基本方程n将将2 2式代入式代入1 1式式, ,可得可得: :n对方程进行简化及变换后，方程为：对方程进行简化及变换后，方程为：n当当 p pk k=p =p 汽时，泵内开始发生汽蚀，将汽时

14、，泵内开始发生汽蚀，将 p p 汽代入上式得：汽代入上式得：n上式就是表征叶片泵汽蚀条件与影响汽蚀诸因素之间的关系式，上式就是表征叶片泵汽蚀条件与影响汽蚀诸因素之间的关系式，称称汽蚀基本方程汽蚀基本方程。第三章水泵的汽蚀与安装高程第三章水泵的汽蚀与安装高程第二节第二节 水泵的汽蚀性能水泵的汽蚀性能n二、汽蚀余量二、汽蚀余量n汽蚀余量有两种：一是装置汽蚀余量；另一是必需汽蚀余量。n1 装置汽蚀余量（装置汽蚀余量（NPSH)an装置汽蚀余量是指水泵吸水管路系统给予水泵进口处超过汽化压力水头的能量（就是水流在进入水泵进口前超过汽化压力水头的可供使用的能量），汽蚀基本方程左边即为装置汽蚀余量，用符号（

15、NPSH)a表示。n可知， （NPSH)a就是进水池绝对压力水头超过水流的汽化压值,将水提高到 H 吸，并克服进水管路的水头损失 h吸后的剩余水头。它与进水池水面的大气压力、饱和汽化压力、水泵的吸水高度和进水管路的水头损失等有关，与水泵的自身构造无关。第三章水泵的汽蚀与安装高程第三章水泵的汽蚀与安装高程第二节第二节 水泵的汽蚀性能水泵的汽蚀性能n2 2 必需汽蚀余量（必需汽蚀余量（NPSH)rNPSH)r n为了使泵不发生汽蚀，泵进口处压力最低点 k必需具有的超过饱和汽化压力水头的最小能量称必需汽蚀余量（NPSH)r。n当 k 点的压力下降到等于泵工作温度下的饱和汽化压力时，此时的汽蚀余量称临

16、界汽蚀余量（NPSH)c。n当（NPSH)a（NPSH)c时，装置给水泵提供的汽蚀余量大于该泵临界汽蚀余量，水泵不至于发生汽蚀。n当（NPSH)a=（NPSH)c时，处于临界状态，泵开始发生汽蚀。n当（NPSH)a（NPSH)r 。n三、吸上真空高度三、吸上真空高度 n1 1 吸上真空高度吸上真空高度n吸上真空高度是指水泵进口处水流的绝对压力水头 小于大气压力的值,即安装在水泵进口处真空表的读数，用符号Hs表示。n可见 Hs 是随着水泵吸水高度 H吸的增加而增加的，当 H吸值增加到某一个值时，水泵就要发生汽蚀，这时得到的 Hs 值称最大吸上真空高度，又称临界吸上真空高度，以符号 Hsc 表示。

17、第三章水泵的汽蚀与安装高程第三章水泵的汽蚀与安装高程第二节第二节 水泵的汽蚀性能水泵的汽蚀性能n为了避免汽蚀现象的发生，同时又要尽可能具有较大的吸上真空高度，规定留有0. 3m 的安全余量，即nHsa为允许吸上真空高度允许吸上真空高度， m 。n水泵的允许吸上真空高度 Hsa 值越高，说明抗汽蚀性能越好。水泵运行时的吸上真空高度 Hs 不应超过规定的Hsa值。n2 允许吸上真空高度与必需汽蚀余量的关系允许吸上真空高度与必需汽蚀余量的关系第三章水泵的汽蚀与安装高程第三章水泵的汽蚀与安装高程第三节第三节 水泵安装高程的确定水泵安装高程的确定n水泵基准面高程称为水泵的安装高程水泵的安装高程。水泵安装

18、得过低，泵房土建投资增大，施工难度增加；过高则水泵产生汽蚀。n只有合理确定水泵的安装高程，才能尽量降低泵站的造价，保证水泵的正常运行，防止汽蚀现象的发生。n一、用必须汽蚀余量（NPSH)r计算 H允吸n水泵厂提供的（NPSH)r，是额定转速时的值，若水泵工作转数nl与额定转数n不同，则按下式修正n二、用允许吸上真空高度二、用允许吸上真空高度HsaHsa计算计算 H H允吸允吸n水泵厂的提供的Hsa值，是在标准状况下，在额定转速下以抽清水测得的。当水泵的使用条件为非标准状况时，应进行下列修正。叶片泵的基准面叶片泵的基准面第三章水泵的汽蚀与安装高程第三章水泵的汽蚀与安装高程第三节第三节 水泵安装高

19、程的确定水泵安装高程的确定n三、水泵安装高程的确定三、水泵安装高程的确定n水泵的安装高程为n 水泵基准面高程和进水池最低运行水位， m 。n（NPSH)r 、 Hsa 应按水泵运行时可能出现的最大、最小净扬程所对应的（NPSH)r或 Hsa值进行计算，将算出的 H允吸加上相应进水池的水位，得到最大、最小净扬程时的安装高程，然后进行比较，选最低的值作为水泵的安装高程。n如果算出的 H允吸为正值，表示该水泵可以安装在进水池水面以上，但立式轴流泵为便于启动和使管口不产生有害的旋涡，要求叶轮的中心线淹没于水面以下 0.51.0m。n若 H允吸为负值，表示该水泵必须安装在水面以下，其淹没深度不小于上述求

20、得的数值，且不小于 0.51.0m 。第三章水泵的汽蚀与安装高程第三章水泵的汽蚀与安装高程第三节第三节减轻汽蚀的措施减轻汽蚀的措施n 防治或减轻汽蚀的措施，除了从设计、制造等方面防治或减轻汽蚀的措施，除了从设计、制造等方面加以改善外，对用户来说应从泵站规划设计和运行管理加以改善外，对用户来说应从泵站规划设计和运行管理等方面加以考虑。等方面加以考虑。n1 正确确定水泵安装高程正确确定水泵安装高程n确定水泵安装高程时，应使水泵在任何工况下，装置汽确定水泵安装高程时，应使水泵在任何工况下，装置汽蚀余量（蚀余量（NPSH）a大于水泵的必需汽蚀余量（大于水泵的必需汽蚀余量（NPSH)r，或者水泵的吸上真

21、空高度或者水泵的吸上真空高度HS，小于水泵的允许吸上真，小于水泵的允许吸上真空高度空高度HSa。 n2 正确设计进水池正确设计进水池n进水池内的水流要平稳均匀，不产生漩涡和偏流，否则进水池内的水流要平稳均匀，不产生漩涡和偏流，否则使泵的汽蚀性能变坏。此外，要及时清除进水池的污物使泵的汽蚀性能变坏。此外，要及时清除进水池的污物和淤泥，使水流畅通，流态均匀，还要保证进水喇叭口和淤泥，使水流畅通，流态均匀，还要保证进水喇叭口有足够的淹没深度。有足够的淹没深度。第三章水泵的汽蚀与安装高程第三章水泵的汽蚀与安装高程第三节第三节减轻汽蚀的措施减轻汽蚀的措施n3 正确设计进水管道正确设计进水管道n进水管道应

22、尽可能地短，减少不必要的管路附件，如底进水管道应尽可能地短，减少不必要的管路附件，如底阀、弯管，闸阀等，适当加大管径，以减少进水管道的阀、弯管，闸阀等，适当加大管径，以减少进水管道的水头损失，提高装置汽蚀余量。经常保持拦污栅的畅通水头损失，提高装置汽蚀余量。经常保持拦污栅的畅通n4 正确进行工况调节正确进行工况调节n调节水泵的运行工况可以减轻汽蚀，对于离心泵适当减调节水泵的运行工况可以减轻汽蚀，对于离心泵适当减少流量使工况点向左移动可减少（少流量使工况点向左移动可减少（NPSH)r，或增大，或增大HSa；对于轴流泵、导叶式混流泵以及大型立式全调节；对于轴流泵、导叶式混流泵以及大型立式全调节蜗壳

23、混流泵，可调节叶片安装角，使工况点移到蜗壳混流泵，可调节叶片安装角，使工况点移到（NPSH)r值较小的区域。值较小的区域。 第三章水泵的汽蚀与安装高程第三章水泵的汽蚀与安装高程第三节第三节减轻汽蚀的措施减轻汽蚀的措施n5 提高泵进口的压力提高泵进口的压力n给水泵进水管道增压，例如把离心泵出水管的水引入进给水泵进水管道增压，例如把离心泵出水管的水引入进水管，并用喷嘴增压，可以提高装置汽蚀余量，减轻汽水管，并用喷嘴增压，可以提高装置汽蚀余量，减轻汽蚀危害。此法仅适于水位变化较大而水泵安装高程又不蚀危害。此法仅适于水位变化较大而水泵安装高程又不能降低的泵站。能降低的泵站。n6 控制水源含沙量控制水源

24、含沙量n从多沙河流取水的泵站，因水中含沙量大，会加剧过流从多沙河流取水的泵站，因水中含沙量大，会加剧过流部件的摩损并使水泵汽蚀性能恶化。因此，水源含沙量部件的摩损并使水泵汽蚀性能恶化。因此，水源含沙量必需加以控制。必需加以控制。n7提高叶面光洁度提高叶面光洁度n叶面光洁度对抗汽蚀性能有一定影响，叶片表面粗糙，叶面光洁度对抗汽蚀性能有一定影响，叶片表面粗糙，会引起漩涡，招致汽蚀。会引起漩涡，招致汽蚀。第三章水泵的汽蚀与安装高程第三章水泵的汽蚀与安装高程第三节第三节减轻汽蚀的措施减轻汽蚀的措施n8 及时进行涂敷与修复及时进行涂敷与修复n如果水泵过流部件己出现剥蚀，可采用金属或非金属材料在剥蚀如果水

25、泵过流部件己出现剥蚀，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、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 涂料等。涂敷修复后的叶轮，抗剥蚀和磨损的能力均大大提高，涂料等。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。痕亦可进行补焊修复。n9 .降低水泵转速降低水泵转速n汽蚀性能参数与转速的平方成正比，降低水泵的转速，汽蚀性能参数与转速的平方成正比，降低水泵的转速，可使可使 H允吸增大，从而避免或减轻水泵汽蚀。

26、这种方法允吸增大，从而避免或减轻水泵汽蚀。这种方法对于直接传动，特别是对于采用同步电动机的机组很困对于直接传动，特别是对于采用同步电动机的机组很困难。难。 n10.适当车大水泵叶轮进口直径。适当车大水泵叶轮进口直径。n这种方法仅适合于离心泵和混流泵，对轴流泵则不宜采这种方法仅适合于离心泵和混流泵，对轴流泵则不宜采用。用。第三章水泵的汽蚀与安装高程第三章水泵的汽蚀与安装高程第三节第三节减轻汽蚀的措施减轻汽蚀的措施n11.尽量使水泵在额定工况下运行尽量使水泵在额定工况下运行n如果水泵选择不合理，水泵可能经常处于低于额定扬程下工作，如果水泵选择不合理，水泵可能经常处于低于额定扬程下工作，使水泵流量超

27、过额定流量。这不仅使使水泵流量超过额定流量。这不仅使 Hs 降低，而且会使吸水管降低，而且会使吸水管的阻力损失的阻力损失 h吸损和水泵进口断面的平均流速吸损和水泵进口断面的平均流速 vl 增加，从而降增加，从而降低允许的吸上高度。水泵选择不合理时，还可能通过增速来加大低允许的吸上高度。水泵选择不合理时，还可能通过增速来加大水泵的扬程和流量，这也会使水泵的汽蚀性能变坏。因此，水泵水泵的扬程和流量，这也会使水泵的汽蚀性能变坏。因此，水泵不应随意在降低扬程或提高转速的情况下运行。不应随意在降低扬程或提高转速的情况下运行。n12 在汽蚀区补气在汽蚀区补气n在泵进水侧补进适量空气，可以缓和空泡破灭时的冲

28、击力，并减在泵进水侧补进适量空气，可以缓和空泡破灭时的冲击力，并减小汽蚀区的真空度，从而减轻汽蚀的程度。据试验表明，补入空小汽蚀区的真空度，从而减轻汽蚀的程度。据试验表明，补入空气量为流量的气量为流量的 0.1时，对水泵效率并无影响，而对减轻汽蚀现时，对水泵效率并无影响，而对减轻汽蚀现象则有明显效果。但补气过大时，也会降低水泵效率。因此，采象则有明显效果。但补气过大时，也会降低水泵效率。因此，采用这种方法时，应该严格控制补气量的大小。用这种方法时，应该严格控制补气量的大小。第四章第四章 水泵机组运行、测试水泵机组运行、测试第一节第一节 泵的运行特性和调节泵的运行特性和调节n一、一、单泵运行时的

29、工况点单泵运行时的工况点n通过对离心泵基本性能曲线分析，可以看出，每一台通过对离心泵基本性能曲线分析，可以看出，每一台水泵在一定的转速下，都有它自己固有的特性曲线，水泵在一定的转速下，都有它自己固有的特性曲线，此曲线反映了该水泵本身潜在的工作能力。这种潜在此曲线反映了该水泵本身潜在的工作能力。这种潜在的工作能力，在现实泵站的运行中，就表现为瞬时的的工作能力，在现实泵站的运行中，就表现为瞬时的实际出水量实际出水量(Q)(Q)、扬程、扬程(H)(H)、轴功率、轴功率(N)(N)以及效率以及效率()()值值等。我们把这些值在等。我们把这些值在Q QH H曲线、曲线、QNQN曲线、以及曲线、以及Q Q

30、一一曲线上的具体位置，称为该水泵装置的瞬时曲线上的具体位置，称为该水泵装置的瞬时工况点工况点，它表示了该水泵在此瞬时的实际工作能力它表示了该水泵在此瞬时的实际工作能力 。第一节叶片泵运行时的工况点第一节叶片泵运行时的工况点n泵站中决定离心泵装置工况点的因素有泵站中决定离心泵装置工况点的因素有3 3个方面：个方面：n 1 1水泵本身的型号；水泵本身的型号；n 2 2水泵运行的实际转速；水泵运行的实际转速；n 3 3输配水管路系统的布置以及进、输配水管路系统的布置以及进、出水池的水位。出水池的水位。n下面我们将对水泵在定速运行情况下以及调节运下面我们将对水泵在定速运行情况下以及调节运行情况下，工况

31、点的确定以及影响工况点的诸因行情况下，工况点的确定以及影响工况点的诸因素分别进行讨论。素分别进行讨论。 第四章第四章 水泵机组运行、测试水泵机组运行、测试第一节第一节 泵的运行特性和调节泵的运行特性和调节n1 1 管路特性曲线（图示管路特性曲线（图示) )第四章第四章 水泵机组运行、测试水泵机组运行、测试第一节第一节 泵的运行特性和调节泵的运行特性和调节n2 抽水系统中泵工作点的确定抽水系统中泵工作点的确定n （1）图解法：）图解法：n解法：解法：na a、绘水泵性能曲线、绘水泵性能曲线Q QH H；nb b、绘管道特性曲线、绘管道特性曲线Q QH H需需；nC C、两曲线相交点、两曲线相交点

32、M M称为水泵装称为水泵装n置工况点（置工况点（工作点工作点），此时，），此时，nM M点对应横坐标点对应横坐标Q QA A和纵坐标和纵坐标H HA A分分n别为水泵装置的出水量和扬程。别为水泵装置的出水量和扬程。装置工装置工况点况点n（2 2）数解法）数解法n泵的工作点也可由泵的特性方程和管路特性方程式联立求解而得。泵的工作点也可由泵的特性方程和管路特性方程式联立求解而得。n水泵性能曲线水泵性能曲线Q QH H方程和管道系统特性曲线方程和管道系统特性曲线Q QH H需需方程方程联合求解可求。联合求解可求。n 即即 H=f(Q)H=f(Q)n H=H H=HSTST+SQ+SQ2 2n 一般水

33、泵厂仅提供一般水泵厂仅提供Q QH H曲线的高效段，设方程为曲线的高效段，设方程为n H=HH=H0 0-h-hx x=H=H0 0-S-S0 0Q Q2 2 H H0 0水泵水泵Q=0Q=0时的虚扬程时的虚扬程n由于由于Q QH H曲线的高效段已知，可在曲线上设两点（曲线的高效段已知，可在曲线上设两点（Q Q1 1，H H1 1和和Q Q2 2，H H2 2 ），求），求第一节第一节 泵的运行特性和调节泵的运行特性和调节第一节第一节 泵的运行特性和调节泵的运行特性和调节n两方程联合求解，得两方程联合求解，得n 2002200SQHHSSHHQSQHQSHSTSTST210102122210Q

34、SHHQQHHS第四章第四章 水泵机组运行、测试水泵机组运行、测试第一节第一节 泵的运行特性和调节泵的运行特性和调节n（3 ）电算法：）电算法：n电算法求解准确而迅速，电算法求解准确而迅速，n特别是对多种抽水系统特别是对多种抽水系统n进行工作点的优选时，进行工作点的优选时，n求解更为方便。求解更为方便。第一节第一节 泵的运行特性和调节泵的运行特性和调节n3 3、离心泵工作点的校核、离心泵工作点的校核n 离心泵在此工作点工作是否正常，主要从以离心泵在此工作点工作是否正常，主要从以下几点进行校核：下几点进行校核：n（1）流量和扬程是否满足使用要求；）流量和扬程是否满足使用要求；n（2）水泵是否在高

35、效区工作；）水泵是否在高效区工作；n（3）水泵不超载或空载；）水泵不超载或空载；n（4）水泵不发生汽蚀。）水泵不发生汽蚀。第四章第四章 水泵机组运行、测试水泵机组运行、测试第一节第一节 泵的运行特性和调节泵的运行特性和调节n二、泵的并联和串联运行二、泵的并联和串联运行n多台泵出水汇入一条共用的出水管中称多台泵出水汇入一条共用的出水管中称泵的并联运行泵的并联运行。n泵的串联运行泵的串联运行是指前一台（第一级）泵的出水管接在后是指前一台（第一级）泵的出水管接在后一台（第二级）泵的进水管，依次相接，由最后一台泵一台（第二级）泵的进水管，依次相接，由最后一台泵（末级）将水压送至出水管路。（末级）将水压

36、送至出水管路。n（一）水泵的并联运行（一）水泵的并联运行 n1 1 同型号泵并联时工作点的确定同型号泵并联时工作点的确定n先绘出并联后的水泵特性曲线（只要在同一扬程下将一先绘出并联后的水泵特性曲线（只要在同一扬程下将一台泵的台泵的Q Q H H 曲线的横坐标（即流量）曲线的横坐标（即流量） 2 2 倍即可求出，倍即可求出，再再绘制管路特性曲线。如图所示绘制管路特性曲线。如图所示同型号水泵并联工作同型号水泵并联工作第四章第四章 水泵机组运行、测试水泵机组运行、测试第一节第一节 泵的运行特性和调节泵的运行特性和调节n（三）水泵的串联运行（三）水泵的串联运行n如有两台同型号泵串联，则串联后泵的特性曲

37、线是一台泵如有两台同型号泵串联，则串联后泵的特性曲线是一台泵Q Q H H 曲线在同一流量时的纵坐标相加即得，它和管路特性曲线曲线在同一流量时的纵坐标相加即得，它和管路特性曲线Q Q H H需需的交点的交点 A A 即为串联后的工作点，串联后泵组的效率和单台泵的即为串联后的工作点，串联后泵组的效率和单台泵的效率相等。（效率相等。（泵串联时工况分析图泵串联时工况分析图）n如两台泵型号不同，则分别绘出泵的（如两台泵型号不同，则分别绘出泵的（Q QH H）I I和（和（Q QH H）曲线，曲线，在同一流量下将其纵坐标对应叠加，即得串联后的（在同一流量下将其纵坐标对应叠加，即得串联后的（Q QH H）

38、I I + +。曲线。曲线。n在实际应用中应注意在实际应用中应注意：因为泵壳及其部件是按一定受压强度而设：因为泵壳及其部件是按一定受压强度而设计的，如果串联台数过多，后级泵的材质强度可能不足而会导致计的，如果串联台数过多，后级泵的材质强度可能不足而会导致部件的损坏。所以采用串联装置型式必需进行泵的强度验算。另部件的损坏。所以采用串联装置型式必需进行泵的强度验算。另外采用不同型号泵串联时，由于各泵通过的流量相同，所以各泵外采用不同型号泵串联时，由于各泵通过的流量相同，所以各泵的额定流量应相近。的额定流量应相近。泵串联时工况分析图泵串联时工况分析图第四章第四章 水泵机组运行、测试水泵机组运行、测试

39、第一节第一节 泵的运行特性和调节泵的运行特性和调节n三、泵的不稳定运行三、泵的不稳定运行n泵的不稳定运行是指因一些偶然因素，如水位、流量、转速等微量变化或因振动等而发生工作点的漂移，导致泵的流量忽大忽小的一种波动现象。它对泵的运行是极为不利的。n对于一般陡降、缓降型QH曲线，一般不会出现这种异常情况。n不稳定工况多发生在泵的Q H 曲线有驼峰的流量上升段或轴流泵Q H曲线马鞍形区段。n图 4 一 16 为有上升段和马鞍形Q H曲线。如果工作点为 A0，则该点是不稳定的，因流量口的微量增大，工作点就移至 A1；流量微量减小，工作点移至 A2 而使泵停止出水图416 ( a ) ，或流量从QA、降

40、为QA2 图4 一 16 ( b ) 。n为满足泵的稳定运行，其Q H曲线上所有各点都应满足以下条件：第四章第四章 水泵机组运行、测试水泵机组运行、测试第一节第一节 泵的运行特性和调节泵的运行特性和调节n四、泵的运行效率四、泵的运行效率n在泵的实际选用中，要求抽水系统即能满足扬程和流量的需要，又要尽力节约能源达到经济运行的目的。为此首先应使泵运行工作点落在高效区。但如果其管路系统配置不当水力阻力较大，则其效能仍得不到充分发挥和导致能源的浪费。衡量管路配置是否经济合理可用所谓管路效率予以判断。n（一）管路效率（一）管路效率n管路效率指抽水装置的输出功率 N出和泵有效功率 N效之比的百分数，即n管

41、路漏损流量忽略不计时，则n当 H 净不变时，管路效率 n随管路损失水头 h 损的减小而增大 n如图为管路效率和运行效率图管管管路效率和运行效率管路效率和运行效率第四章第四章 水泵机组运行、测试水泵机组运行、测试第一节第一节 泵的运行特性和调节泵的运行特性和调节n（二）运行效率（二）运行效率n运行效率是抽水装置的输出功率和泵轴功率之比的百分数，即n它综合反映了泵及其管路系统对输入功率的有效利用率。n为运行经济，显然应使水泵效率和管路效率的乘积为最大，即其运行效率为最大。n位于额定点以右的工作点对应的运行效率大于额定点所对应的运行效率，ns 越大，运行效率提高越显著。n当工作点位于额定点以左时，随

42、着Q的减小，即其运行效率小于额定的，Q越小，运行效率降低越甚，因此应尽力避免水泵工作点偏离额定点以左过远。运第四章第四章 水泵机组运行、测试水泵机组运行、测试第一节第一节 泵的运行特性和调节泵的运行特性和调节n结论：结论：如果泵在额定点以左或额定点运行且运行效率偏低，可设法减少管路水力损失使管路特性曲线变缓将工作点右移以提高管路效率。采取适当增大管径，缩短管长，取消底阀，减小局部阻力等措施以提高其运行效率，这对比转速 ns较高的水泵效果尤为显著。n五、水泵运行工作点的调节五、水泵运行工作点的调节n水泵的工况点调节方法原理：水泵的工况点调节方法原理：n水泵运行工作点，主要是由水泵的性能曲线和管路

43、系统水泵运行工作点，主要是由水泵的性能曲线和管路系统特性曲线的交点确定的，当水泵的工作点不符合流量要特性曲线的交点确定的，当水泵的工作点不符合流量要求时或不在高效区运行时，可以求时或不在高效区运行时，可以改变水泵的性能曲线改变水泵的性能曲线或或管路系统特性曲线管路系统特性曲线的方法移动工作点，达到符合的方法移动工作点，达到符合用水用水要求和要求和经济运行的目的，此法称为水泵的工况点调节。经济运行的目的，此法称为水泵的工况点调节。第一节第一节 泵的运行特性和调节泵的运行特性和调节叶片泵的工况点调节叶片泵的工况点调节QQHQH需第三节第三节 叶片泵的工况点调节叶片泵的工况点调节n水泵的工况点调节方

44、法有：水泵的工况点调节方法有：n1 1、节流调节；、节流调节；n 改变水泵出水闸阀的开启度来进行调节。缺点：消耗改变水泵出水闸阀的开启度来进行调节。缺点：消耗能量大。但方便易行。能量大。但方便易行。n2 2、变速调节；、变速调节；n 实现方法：采用可变电动机或可变速传动设备。实现方法：采用可变电动机或可变速传动设备。n3 3、变径调节（车削调节）；、变径调节（车削调节）；n（一）节流调节（一）节流调节 改变出水管路中闸阀的开启度，可以使管路系统性能改变出水管路中闸阀的开启度，可以使管路系统性能改变，达到调节工况的目的。称改变，达到调节工况的目的。称节流调节节流调节。 当出水管路上装有闸阀时，可

45、通过改变其开度以调节当出水管路上装有闸阀时，可通过改变其开度以调节泵的工作点。泵的工作点。闸阀关小，管路中的局部水头损失增加，管闸阀关小，管路中的局部水头损失增加，管路系统性能曲线向左上方移动，工况点也向左上方移动。路系统性能曲线向左上方移动，工况点也向左上方移动。闸阀关得越小，局部水头损失越大，流量也就越小。闸阀关得越小，局部水头损失越大，流量也就越小。 节流调节节流调节不仅造成额外损失，还减少了出水量，不经济。不仅造成额外损失，还减少了出水量，不经济。但因简单易行，在水能实验中仍被广泛采用。在实践中，但因简单易行，在水能实验中仍被广泛采用。在实践中，离心泵机组常用闸阀来调节流量，离心泵机组

46、常用闸阀来调节流量，防止过载和汽蚀防止过载和汽蚀。第四章第四章 水泵机组运行、测试水泵机组运行、测试第一节第一节 泵的运行特性和调节泵的运行特性和调节n节流调节原理：节流调节原理：n当闸阀部分开启时，会引起附加的损失水头当闸阀部分开启时，会引起附加的损失水头 hv，其表达式为其表达式为n Kv 闸阀特性系数闸阀特性系数闸阀阻力特性曲线和节流调节原理图闸阀阻力特性曲线和节流调节原理图叶片泵的工况点调节叶片泵的工况点调节QQHQH需1QH需2第四章第四章 水泵机组运行、测试水泵机组运行、测试第一节第一节 泵的运行特性和调节泵的运行特性和调节n如图可以看出，随着如图可以看出，随着 的减小闸阀阻力特性

47、曲线也变得的减小闸阀阻力特性曲线也变得越来越陡。如果把关阀而引起的此项局部阻力也计入整越来越陡。如果把关阀而引起的此项局部阻力也计入整个管路损失水头中，则管路特性曲线也随闸阀开度的减个管路损失水头中，则管路特性曲线也随闸阀开度的减小而变陡。水泵工作点将从小而变陡。水泵工作点将从 A0逐渐向左移动，这样即逐渐向左移动，这样即可达到流量调节的目的。可达到流量调节的目的。n 虽然闸阀调节会使总水头增大，降低管路效率，致虽然闸阀调节会使总水头增大，降低管路效率，致使水泵运行效率下降，但这种调节方法简单易行，特别使水泵运行效率下降，但这种调节方法简单易行，特别对水泵工作点偏离额定点以右较远时，运行中可能

48、使动对水泵工作点偏离额定点以右较远时，运行中可能使动力机超载，这时可用闸阀调节使工作点左移。力机超载，这时可用闸阀调节使工作点左移。第四章第四章 水泵机组运行、测试水泵机组运行、测试第一节第一节 泵的运行特性和调节泵的运行特性和调节n（二）分流调节（二）分流调节n利用出水管上的支管分出部分流量以调节泵的工作点。利用出水管上的支管分出部分流量以调节泵的工作点。n如图所示，在出水管如图所示，在出水管 C 点装一支管点装一支管 CD ，上安有闸阀，上安有闸阀 V 用以调用以调节支管通过的流量。设闸阀节支管通过的流量。设闸阀 V 全开时其阻力特性曲线为全开时其阻力特性曲线为(Q-h损损)CD , CE

49、 段管路特性曲线为（段管路特性曲线为（Q- H需需)CE ，以上水面为基线作水，以上水面为基线作水平线交（平线交（Q-h损损)CD 曲线于曲线于 F 点，从点，从 F 点开始将曲线（点开始将曲线（Q-H需需)CE 对应叠加在（对应叠加在（Q-h损损)CD 曲线上得（曲线上得（Q-H需需)CD + CE 曲曲线线 它和泵它和泵Q- H曲线的交点曲线的交点 A0即为所求的工作点。即为所求的工作点。n从该点作水平线分别和（从该点作水平线分别和（Q- H需需)CE和和(Q-h损损)CD曲线相交，交点曲线相交，交点所对应的流量所对应的流量Q0和和 q0即为泵实际供给即为泵实际供给 E 池的流量和由支管分

50、流池的流量和由支管分流的流量，如的流量，如Q0偏小或对应的效率偏低，可采用调节支管上闸阀开偏小或对应的效率偏低，可采用调节支管上闸阀开度的方法将工作点左移。如图度的方法将工作点左移。如图4-22 中曲线中曲线 R（虚线）为支管上（虚线）为支管上闸阀开度减小后所得的管路阻力特性曲线。闸阀开度减小后所得的管路阻力特性曲线。分流调节原理图分流调节原理图第四章第四章 水泵机组运行、测试水泵机组运行、测试第一节第一节 泵的运行特性和调节泵的运行特性和调节n（三）变速调节（三）变速调节n 利用改变水泵转速的方法达到改变泵工作点的目的称利用改变水泵转速的方法达到改变泵工作点的目的称变速调节变速调节。n水泵是

51、根据一定转速设计的，一般不应轻易改变，但有时从运行水泵是根据一定转速设计的，一般不应轻易改变，但有时从运行经济方面考虑，可在一定范围内予以增减。经济方面考虑，可在一定范围内予以增减。n转速改变后，泵的其它工作参数都随之相应改变。在相似工况下，转速改变后，泵的其它工作参数都随之相应改变。在相似工况下，它们的变化量是按它们的变化量是按比例律公式比例律公式来计算。来计算。2121nnQQ22121)(nnHH32121)(nnPP第四章第四章 水泵机组运行、测试水泵机组运行、测试第一节第一节 泵的运行特性和调节泵的运行特性和调节n现对变速调节原理和方法分二种情况加以说明。现对变速调节原理和方法分二种

52、情况加以说明。n(1)如果已知泵额定转速如果已知泵额定转速n0时的时的Q-H 曲线及其对应的工曲线及其对应的工作点作点 A0处的流量处的流量Q0偏大，效率偏低，偏大，效率偏低，需将流量需将流量Q0减减为为Q1,现采用变速调节，水泵转速应降至多少。现采用变速调节，水泵转速应降至多少。n首先在首先在Q-H需需曲线上找出对应曲线上找出对应Q1的的 A1点，并设满足这点，并设满足这一流量的转速为一流量的转速为n1, 然后再根据然后再根据 A1求出与其相对应的求出与其相对应的在原在原Q-H 曲线上的相似工况点曲线上的相似工况点 ，最后再利用，最后再利用 A 1和和 点对应的流量或扬程根据比例律公式求出点

53、对应的流量或扬程根据比例律公式求出n1来。来。 点和点和 A1点应在同一条相似抛物线上。点应在同一条相似抛物线上。0A0A0A第四章第四章 水泵机组运行、测试水泵机组运行、测试第一节第一节 泵的运行特性和调节泵的运行特性和调节n求出相似抛物线常数求出相似抛物线常数C(H1/ ),再根据相关公式即再根据相关公式即 H = C 绘出相似抛物线，该线与原绘出相似抛物线，该线与原Q-H曲线的交点即曲线的交点即为为 ,n利用比例律公式利用比例律公式 n即可求出即可求出 A 1点相对应的点相对应的n1来。来。21Q21Q2Q0A变速调节工作点方法之一变速调节工作点方法之一第四章第四章 水泵机组运行、测试水

54、泵机组运行、测试第一节第一节 泵的运行特性和调节泵的运行特性和调节n( 2)如果水泵工作点如果水泵工作点 A0对应的泵效率值偏低，现欲调对应的泵效率值偏低，现欲调节工作点使其在水泵最优工况下运行，问泵的转速应调节工作点使其在水泵最优工况下运行，问泵的转速应调节到多少？节到多少？n设水泵在原转速设水泵在原转速 n0时额定点为时额定点为 AR ，其流量、扬程分，其流量、扬程分别为别为QR 、HR,通过通过 A R作相似抛物线作相似抛物线 OR ，该线和，该线和Q-H 需的交点需的交点 A1 ，对应的流量和扬程为，对应的流量和扬程为Q1和和H1。根据。根据 AR和和 A1两点的流量或扬程及转速两点的

55、流量或扬程及转速n0，利用比例律公式，利用比例律公式即可求出对应于即可求出对应于 A1点的转速点的转速 n1值。值。 A1点就是转速为点就是转速为 n1时泵的最优工作点，其流量为时泵的最优工作点，其流量为Q1 ，水泵效率最高，水泵效率最高，抛物线抛物线OR 称之为称之为最优相似工况抛物线最优相似工况抛物线。变速调节工作点方法之二变速调节工作点方法之二第四章第四章 水泵机组运行、测试水泵机组运行、测试第一节第一节 泵的运行特性和调节泵的运行特性和调节n变速调节应该注意变速调节应该注意:n(1) 水泵转速下降幅度不宜超过额定转速的水泵转速下降幅度不宜超过额定转速的 30 % ，因，因降速过多，实际

56、的等效率曲线已偏离相似抛物线较远，降速过多，实际的等效率曲线已偏离相似抛物线较远，泵效率下降较大，应用比例律公式将引起较大的误差。泵效率下降较大，应用比例律公式将引起较大的误差。n(2)当泵提高转速时，不宜超过额定转速的当泵提高转速时，不宜超过额定转速的 10 % ，否，否则可能造成动力机超载，水压升高、机组振动，损坏设则可能造成动力机超载，水压升高、机组振动，损坏设备。备。第四章第四章 水泵机组运行、测试水泵机组运行、测试第一节第一节 泵的运行特性和调节泵的运行特性和调节n（四）变径调节（四）变径调节n 不改变泵的转速和结构，仅将叶轮外径不改变泵的转速和结构，仅将叶轮外径 D2 适当车削减小

57、，适当车削减小，以改变水泵的工作点，称为变径调节。以改变水泵的工作点，称为变径调节。n 叶轮车小后，泵的工作参数值将相应减小，此时应先求出车叶轮车小后，泵的工作参数值将相应减小，此时应先求出车削量与其工作参数间的关系。削量与其工作参数间的关系。n叶轮车削公式叶轮车削公式:n它反映了泵叶轮车削变小后，其工作参数的变化规律。它反映了泵叶轮车削变小后，其工作参数的变化规律。n这种车削叶轮的变径调节方法，既可用以变更泵的工作点又可扩这种车削叶轮的变径调节方法，既可用以变更泵的工作点又可扩大该型泵的使用范围，且简单易行，在实际中常被采用。大该型泵的使用范围，且简单易行，在实际中常被采用。第四章第四章 水

58、泵机组运行、测试水泵机组运行、测试第一节第一节 泵的运行特性和调节泵的运行特性和调节n根据国内外的实验和运行经验，叶轮外径车削量应不超过下表所根据国内外的实验和运行经验，叶轮外径车削量应不超过下表所列数值，否则水泵效率降低较多，运行不够经济。列数值，否则水泵效率降低较多，运行不够经济。n例题：如图例题：如图 4一一28 所示，设泵叶轮外径为所示，设泵叶轮外径为 D2 ，其工作点，其工作点 A0对对应的效率偏低。为提高泵效率，采用变径调节，求出当工作点由应的效率偏低。为提高泵效率，采用变径调节，求出当工作点由 A0移至流量为移至流量为Q1的的 A1点，叶轮外径的车削量是多少。点，叶轮外径的车削量

59、是多少。(图例图例)n首先求出车削抛物线，找出首先求出车削抛物线，找出 点（其方法和变速调节类似，即由点（其方法和变速调节类似，即由车削公式消去车削公式消去 D2 / D2a）得：）得：n即即nCD 车削抛物线常数，可根据已知点车削抛物线常数，可根据已知点A1的流量和扬程求得。的流量和扬程求得。n利用上式绘出通过利用上式绘出通过A1点的车削抛物线点的车削抛物线0A第四章第四章 水泵机组运行、测试水泵机组运行、测试第一节第一节 泵的运行特性和调节泵的运行特性和调节n它和原叶轮外径为它和原叶轮外径为 D2 时的时的QH 曲线交于曲线交于 点，其对应流量和点，其对应流量和扬程分别为扬程分别为 和和

60、。 因因 点叶轮外径点叶轮外径 D2 为已知，则对连为已知，则对连 、A1两点可根据两点可根据叶轮车削公式叶轮车削公式求出对应于求出对应于A1时的叶轮外径时的叶轮外径D2a ,n于是于是车削量为车削量为: D =D2-D2an因因 A1点对应的水泵效率高，管路损失水头小，所以管路效率也点对应的水泵效率高，管路损失水头小，所以管路效率也高，从而提高了运行效率高，从而提高了运行效率0A0Q0H0A0A变径调节原理图变径调节原理图应用切削律，应注意几个问题：应用切削律，应注意几个问题： n1、水泵叶轮的切削应有一定的限量；、水泵叶轮的切削应有一定的限量； 2、对于不同构造的叶轮切削时，应采取不同的方