关于节水灌溉工程的水泵（79内容丰富）

关于于节节水水灌灌溉溉工工程程中中的的水泵泵任晓晓力力2014.07德德州州在喷喷灌灌、、微微灌灌、、管管道道输输水水灌灌溉溉中中，，通通常常是是用用水泵泵给给灌灌溉溉系系统统加加压压的的。。水水泵泵选选择择的的是是否否合合理理，，不仅仅影影响响到到灌灌溉溉系系统统能能否否按按设设计计的的状状况况实实现现正正常运运行行，，而而且且还还将将影影响响到到今今后后长长期期运运行行期期间间费费用的的高高低低。。因因此此，，在在进进行行喷喷灌灌、、微微灌灌、、管管道道输输水灌灌溉溉工工程程的的技技术术设设计计时时，，必必须须认认真真对对待待水水泵泵的选选型型。。水泵泵是是一一种种输输送送和和提提升升水水的的机机器器，，它它可以以把把原原动动机机的的机机械械能能转转换换为为被被输输送送水水的的动能能或或势势能能。。因因为为它它用用途途广广泛泛，，所所以以它它既既是一一种种水水力力机机械械，，也也是是一一种种通通用用机机械械。。在节节水水灌灌溉溉工工程程中中常常用用的的水水泵泵都都是是叶叶片式式泵泵，，它它是是通通过过装装有有叶叶片片的的叶叶轮轮在在泵泵壳壳内高高速速旋旋转转来来完完成成能能量量转转换换的的。。叶片片泵泵的的分分类类离心心泵泵的的性性能能参参数数离心心泵泵的的性性能能曲曲线线离心心泵泵正正常常运运行行工工作作点点的的确确定定离心心泵泵工工作作点点的的调调节节离心心泵泵选选型型使使用用应应关关注注的的几几个个问问题题叶片片泵泵的的分分类类叶片片泵泵按按其其工工作作原原理理可可分分为为三三大大类类：：离心心泵泵—靠离离心心力力提提水水，，高高扬扬程程小小流流量量。。水流流在在叶叶轮轮中中是是轴进进径径出出。。混流流泵泵—靠离离心心力力和和轴轴向向升升力力提提水水，，扬扬程和和流流量量适适中中。。水流流在在叶叶轮轮中中是是轴进进斜斜出出。。轴流流泵泵—靠轴轴向向升升力力提提水水，，低低扬扬程程大大流流量量。。水流流在在叶叶轮轮中中是是轴进进轴轴出出。。叶片片泵泵的的分分类类在节节水水灌灌溉溉工工程程中中常常用用的的水水泵泵都都是是离心心泵泵，常常用用的的离离心心泵泵泵泵型型有有：：单级级单单吸吸离离心心泵泵单级级双双吸吸离离心心泵泵潜水水电电泵泵自吸吸泵泵单级级单单吸吸离离心心泵泵单级级单单吸吸离离心心泵泵机机组组双吸吸泵泵多级级离离心心泵泵潜水水电电泵泵自吸吸泵泵离心心泵泵的的性性能能参参数数离心心泵泵的的性性能能参参数数离心心泵泵的的性性能能参参数数是是用用来来表表征征离离心泵泵性性能能的的一一组组数数据据，，包包括括：：流量量、、扬扬程程、、功功率率、、效率率、、转转速速、、允许许吸吸上上真真空空高高度度，，一共共有有6个。流量量Q–指单单位位时时间间内内从从水水泵泵出出口口流流出出水水的的体体积，，单单位位为为m3/h、m3/s。水泵泵铭铭牌牌上上的流流量量称称为为水水泵泵的的额定定流流量量。扬程程H–指单单位位重重量量的的水水从从水水泵泵进进口口到到出出口口所所增加加的的能能量量，，单单位位为为m。水泵泵铭铭牌牌上上的扬程程称称为为水水泵泵的的额定定扬扬程程。离心心泵泵的的性性能能参参数数水泵泵功功率率分分为为有效效功功率率、、轴轴功功率率和和配配套套功功率，，一般般用用轴功功率率和和配配套套功功率率表示示。。有效效功功率率P效–是指指被被抽抽水水流流实实际际得得到到的的功功率率。。P效=γQH/102(kw)式中中：：γ–水的的容容重重，，kg/m3;Q–水泵泵流流量量，，m3/s;H–水泵泵扬扬程程，，m。离心心泵泵的的性性能能参参数数轴功率率P–是指水水泵所所需要要提供供的功功率。。它是由动动力机机通过过传动动装置置传递递给水泵叶叶轮轴轴上的的，又又称输输入功功率。。单位为为kw。水泵铭铭牌上上的轴功功率称为水水泵的的额定功功率。配套功功率P配–是指与与水泵泵配套套的动动力机机所应有的的功率率。P配=kP式中k–电动机机功率率备用用系数数。。离心泵泵的性性能参参数电动机机功率率备用用系数数但中小小型水水泵（（包括括潜水水电泵泵），，水泵泵铭牌牌上的额定定功率率指的的是配配套功功率。配套功功率P配＞轴功率率P＞有效功功率P效额定功率P＜11–22–55–1010–2525–6060–100备用系数k1.71.7–1.51.5–1.31.3–1.251.25–

1.151.15–1.11.1–

1.08离心泵泵的性性能参参数效率ŋ–表示水水泵传传递能能量的的有效效利用用程度度，等于有有效功功率与与轴功功率的的比值值，单单位为﹪。ŋ=P效／P水泵铭铭牌上上的效率率是对应水水泵额额定流流量的效率率，为为水泵泵的最最高效效率。。离心泵泵的性性能参参数允许吸吸上真真空高高度HS–是指为为了保保证水水泵内内压力最最低点点不发发生气气蚀而允允许的的水泵泵进口口处最大大真空空度。。水泵进进口处处最大大真空空度就就是指指水泵泵进口口中心心线高出出水源源水面面的允允许最最大高高差与与水泵泵进水水管路水头头损失失之差差。离心泵泵的性性能参参数转速n–是指水水泵轴轴每分分钟旋旋转的的圈数数，单单位为r/min。水泵铭铭牌上上的转速速称为水泵泵的额定转转速。转速是是影响响水泵泵性能能的一一个重重要参参数，，当转速变变化时时，水水泵的的其他他几个个性能能参数数都会会随着转转速的的变化化相应应发生生变化化。离心泵泵的性性能参参数离心泵泵的性性能参参数水泵的的性能能主要要取决决于它它的叶叶轮，，水泵泵叶轮轮形状状不同同，它们的的性能能曲线线也就就不同同。比转数数ns是水泵泵叶轮轮形状状及性性能的的一个个综合合判据据。因因此，，比转数数ns也就是是进行行水泵泵分类类的一一个综综合判判据。。ns=3.65nH1/2／Q3／4比转数数ns只能用用水泵设设计工工况下下的性性能参参数来计算算。比转数ns30～300300～500＞500水泵类型离心泵混流泵轴流泵离心泵泵的性性能曲曲线由于水水泵的的6个性能能参数数之间间既相相互联联系，，又相互互制约约，关关系比比较复复杂，，因此此目前前尚不不能用数数学上上的函函数关关系准准确地地表达达它们们之间间的变化化规律律。通常，，水泵泵的6个性能能参数数之间间的关关系是是通过水泵实实验的的方法法，采集水水泵各各相应应的性性能参数数，在在坐标标图上上用性性能关关系曲曲线来来表达达。这个关关系曲曲线即即为水水泵的的基本本性能能曲线线。（购买买水泵泵时，，厂家家均会会提供供泵的的基本本性能能曲线线）离心泵泵的性性能曲曲线指导水水泵实实验的的理论论依据据是水水泵的的相似率率和比例率率。相似率是指两两台相相似泵泵的流流量、、扬程程、功功率与其叶叶轮直直径及及转速速之间间的比比例关关系。。水泵的的比例率率是其其相似似率的特例。比例率率是指同一一台泵泵流量量、扬扬程、、功率率与其其转速之之间的的比例例关系系。（（因同同一台台泵的的叶轮直径不不变，，其比比例为为1））离心泵泵的性性能曲曲线相似率对两台相相似台泵来来说，，流量、扬程、功率与叶轮轮直径径和转速之之间的的换算算关系系，即即：Q1／Q2=(D1／D2)3（n1／n2)流量与叶轮轮直径径的3次方成成正比比，与转速速的1次方成成正比比H1／H2=(D1／D2)2(n1／n2)2扬程与叶轮轮直径径的平方成正正比，与转速速的平平方成成正比比N1／N2=(D1／D2)5(n1／n2)3功率与叶轮轮直径径的5次方成成正比比，与转速速的立立方成成正比比离心泵泵的性性能曲曲线比例率率对同一一台泵泵来说说，不不同转转速下下性能能参数数之间的换算关关系，，即：：Q1／Q2=n1／n2流量与与转速速的一一次方方成正正比H1／H2=(n1／n2)2扬程与与转速速的平平方成成正比比N1／N2=(n1／n2）3功率与与转速速的立立方成成正比比离心泵泵的性性能曲曲线离心泵泵的性性能曲曲线Q–Hs水泵的的性能能曲线线图一一定是是在某某一特特定转转速下下的。。将泵的转转速n作为常常量，将流流量Q、扬程程H、功率P、效率率ŋ和允许许吸上上真空空高度度Hs，随流量Q变化而而变化化的关关系，，在以以流量量为横横坐标标，扬程、、轴功功率、、效率率、允允许吸吸上真真空高高度为为纵坐标的的坐标标图上上，分分别绘绘制成成的Q–H曲线、、Q–P曲线、Q–ŋ曲线、Q–Hs曲线，统称为为水泵泵性能能曲线线。离心泵泵的性性能曲曲线离心泵泵的Q–H曲线通通常是是一条条缓慢慢下降降的曲线，，零流流量下下的扬扬程最最高，，随着着流量量的增大，，扬程程逐渐渐减小小；离心泵泵的Q–P曲线通通常是是一条条缓慢慢上升升的曲线，零流流量下的轴轴功率最小小，随着流流量的增大，轴轴功率逐渐渐增大；离心泵的性性能曲线离心泵的Q–ŋ曲线通常是是一条有最最高点，最高点两侧侧均下降的的曲线，最最高效率点点通常与额定定流量点相相对应；在最高效率率点两侧，，以最高效效率值下降降5﹪～7﹪为限，两点点间的曲线线区域为水水泵的高效区区。离心泵的Q–Hs曲线通常是是一条从最最高效率点以下，，随着流量量的增大而而下降的曲曲线。离心泵的性性能曲线离心泵综合合型谱图离心泵正常常运行工作点的确确定离心泵正常常运行工作作点的确定定水泵在实际际运行时，，它的工作作状况取决决于：①水泵的性能能—由水泵性能能曲线（Q–H曲线）可知知。②管路的性能能—由管路特性性曲线（Q–H损曲线）可知知。（指管路中中的水头损损失随流量量变化而变变化的曲线线）③上下水位差差—净扬程（指水源水水位与管路路中最不利利点的地形形高差）这三个因素素中任何一一个发生变变化，水泵泵的工作状况况都要随着着发生变化化。也就是说水泵运行行时的实际际工作点是是一个动态态的工作点。。我们希望水水泵实际工工作点尽量量少变动，，而且尽量在在水泵的高高效区范围围内变动。。离心泵正常常运行工作作点的确定定管路特性曲曲线–水泵进、出出水管路系系统中，管管路损失h损随流量Q而变化的关关系曲线，，即Q–h损曲线。需要扬程曲曲线–将管路的特特性曲线与与需要的净净扬程，在在以流量为横坐坐标，扬程程为纵坐标标的坐标系系中进行叠加，即即可得到需要扬程曲曲线，即Q–H需曲线。（H需=H净＋h损）离心泵正常常运行工作作点的确定定管路特性曲曲线和需要扬程曲曲线水泵工作点点的确定，，就是水泵泵工作状况况的确定。水泵的工作作点–将所选水泵泵的流量–扬程曲线（（Q–H曲线）和灌溉溉系统的需需要扬程曲曲线（Q–H需）画在同一坐坐标系中，，这两条曲线的的交点，就是这台水水泵的工作作点。水泵运行中中的实际工工作点并不不一定是水水泵铭牌上标注的的额定工况况点的值。。离心泵正常常运行工作作点的确定定井泵工作点点的确定静水位水井在未抽抽水前的稳稳定水位称称为静水位位。动水位抽水后井中中水位随抽抽水量的增增大而逐渐渐下降，当井井的出水量量为一定值值时，井中中的水位会保保持为某一一定值，称称为动水位位。水井的降深深曲线由水井的抽抽水试验可可知，井水水位的降深S和井的涌水水量Q间的关系为一一下降曲线线，称为水水井的降深曲曲线，用S～Q表示。井泵工作点点的确定工作点所对对应的流量量和扬程，，就是这台台水泵正常运行行时，可提提供给灌溉溉系统的流流量和扬程。工作点不仅仅确定了Q和H，而且还可从从水泵的Q–P曲线、Q–ŋ曲线、Q–Hs曲线图上查出相对应应的其他工工作参数P、ŋ、HS等。以便校验水水泵工作效效率的高低低，相对应应的功率的大小小，是否有有汽蚀发生生的危险。。离心泵正常常运行工作作点的确定定同一台水泵泵只要转速速不变，它它的（Q–H）曲线是不变变的；而灌灌溉系统运运行时相对对不同的轮灌灌组，其（（Q–H需）曲线是变化化的。所以这这两条曲线线的交点—工作点是一个实时变变动的点。。显然，水泵泵的工作点点是随着灌灌溉系统的的（Q–H需）曲线变化而而沿着水泵的的（Q–H）曲线移动的的动态点。。离心泵正常常运行工作作点的确定定当一台水泵泵不能满足足灌溉工程程的需求时时，可根根据据需需要要选选择择多多台台泵泵进进行行并联联或串联联运行行。。当水水泵泵并并联联或或串串联联运运行行时时，，并并联联或或串串联联后总总流流量量扬扬程程曲曲线线可可在在流流量量—扬程程坐坐标标系上上，，以以参参与与并并联联或或串串联联的的水水泵泵流流量量扬扬程曲曲线线为为基基础础，，用用作作图图法法得得到到。。离心心泵泵正正常常运运行行工工作作点点的的确确定定作图图方方法法有有横加加法法和纵加加法法。①横加加法法是指指将将同同扬扬程程下下的的流流量相相加加；；②纵加加法法是指指将将同同流流量量下下的的扬扬程相相加加。。离心心泵泵正正常常运运行行工工作作点点的的确确定定水泵泵并并联联–由几几台台水水泵泵向向一一条条公公共共出出水水管管供供水水，，称为为水水泵泵的的并并联联工工作作。。水泵泵并并联联通通常常用用于于一一台台水水泵泵不不足足以以供供给所所需需流流量量的的场场合合。。水泵泵并并联联的的总总扬扬程程曲曲线线可可用用横加加法法画出。。离心心泵泵正正常常运运行行工工作作点点的的确确定定两台台同同型型号号水水泵泵并并联联工工作作点点的的确确定定两台台不不同同型型号号水水泵泵并并联联工工作作点点的的确确定定并联联后后的的总总扬扬程程曲曲线线与与需需要要扬扬程程曲曲线线的的交点点为为并并联联时时的的工工作作点点，，它它反反映映了了几几台台水泵泵并并联联时时共共同同向向公公共共出出水水管管提提供供的的流流量和和扬扬程程。。由该该工工作作点点画画Q轴的的平平行行线线，，与与每每台台水水泵的的Q–H曲线线的的交交点点，，为为并并联联时时每每台台水水泵泵的工工作作点点，，它它反反映映了了并并联联时时每每台台水水泵泵分分别向向公公共共出出水水管管提提供供的的流流量量和和扬扬程程。。离心心泵泵正正常常运运行行工工作作点点的的确确定定水泵泵在在并并联联工工作作时时，，①各台台水水泵泵提提供供给给公公共共出出水水管管联联结结点点的压压力力是是相相同同的的。。②并联联时时每每台台水水泵泵的的工工作作点点均均位位于于其其单独独向向同同一一出出水水管管供供水水时时的的工工作作点点的左左侧侧。。离心心泵泵正正常常运运行行工工作作点点的的确确定定③并联时每台水水泵的流量均均小于它单独向同一条管管路输水时的的流量。④并联时每台水水泵的功率均均小于它单独向同一条管管路输水时的的功率，⑤但为水泵选配配动力机时应应按其单独工作时的功率率配套。水泵串联–几台水泵顺次次连接，前一一台水泵向后一台水泵的的进水管供水水，称为串联工作。通常用于一台台水泵不足以以供给所需扬扬程的场合。水泵串联的总总流量扬程曲曲线可用纵加法画出。离心泵正常运运行工作点的的确定串联后的总扬扬程曲线与需需要扬程曲线线的交点为串联联时的工作点点，它反映了了几台水泵串联联时共同向出出水管提供的的流量和扬程。。水泵串联工作作时，各台水水泵中通过的的流量是相同的的，其总扬程程为该流量下下各台水泵的扬扬程之和。离心泵正常运运行工作点的的确定离心泵工作点点的调节选择或使用水水泵时，当其其工作点偏离离高效区较远，造成成水泵运行效效率太低、耗耗能较高、或易发生生汽蚀，又找找不到可以用用来替代的合适的离离心泵时，可可对现有的离离心泵进行工况调节节。离心泵工作点点的调节调节的方法有有：①改变需要扬程程曲线：节流调节；分流调节。②改变水泵扬程程曲线：变速调节；车削调节。离心泵工作点点的调节节流调节–通过关小水泵泵出水管路上的闸阀来改变离心泵工作作点位置的方方法。节流调节虽简简单易行，但但很不经济。。一般多用在实验室室的水泵性能能试验中，实实际生产中很少采用用。离心泵工作点点的调节当离心泵实际际运行中工作作点的位置在在高效区外的右侧偏偏离较多时，，关小闸阀就就相当于在管路上增增加了一个局局部阻力，使使原管路特性曲线变变陡，随着阀阀门逐渐关小小，其工作点就会沿沿着水泵的Q–H曲线朝着流量量减小的方向移移动，直到工工作点向左移移到高效区范围内。。离心泵工作点点的调节节流调节时水水泵的工作点点的变动分流调节–在水泵出水管管上接装一条条支管或旁通通管，分出部分流量量来改变水泵泵的工作点。。当离心泵实际际运行中工作作点的位置在在高效区外的左侧偏离离较多时，可可安装一条分分流管以增大水泵的出出水量，则其其工作点就会会沿着水泵的Q–H曲线朝着流量量增大的方向向移动，直到工作点向右右移到高效区区范围内。离心泵泵工作作点的的调节节变速调调节–改变离离心泵泵的转转速使使水泵泵性能能曲线线改变，达达到调调节水水泵工工作点点的目目的。。变速调调节的的步骤骤：①需要的的水泵泵工况况点d′(Qd′、Hd′)不在已知知转速速为nA的水泵(Q–H)A曲线上上。②由比例例率求求出相相似工工况抛抛物线线公式式;k=H／Q2;将Qd′、Hd′值代入入，求求出k，则有有H=kQ2。离心泵泵工作作点的的调节节③在水泵泵的流流量—扬程坐坐标系系中画画出相相似工况抛抛物线线，与与已知知水泵泵(Q–H)A曲线相相交于点d(Qd、Hd)。将需要要工况况点d′的流量量值和和d点的流流量值以及及已知知水泵泵额定定转速速值nA代入比比例率公式式，即即可求求出变变速调调节后后的转转速nB=nAQd′／Qd,，则点点d′即为转转速为为nB的(Q–H)B曲线上上的点点。离心泵泵工作作点的的调节节⑤根据比比例率率得出出式：：HB＝HA（nB／nA）2，QB＝QA（nB／nA），可分别别得到到点a、b、c、e的相似似工况况点a‘、b’、c‘、e’，然后把把a‘、b’、c‘、d’、e‘连成光光滑曲曲线，，即可可得到到水泵转转速变变为nB时的性性能曲曲线(Q–H)B。⑥由曲线线(Q–H)B与(Q–H)需曲线可可求水水泵变变速后后的工作点点。离心泵泵工作作点的的调节节变速调调节后后的水水泵性性能曲曲线需要注注意，，改变变转速速是有有限度度的：：①水泵转转速下下降幅幅度不不宜超超过额额定转转速的的20％，否否则会会因降降速过过多，，水泵泵的效效率会明显显下降降；②水泵的的转速速也不不宜提提高较较多，，一般般不宜宜超过额额定转转速的的10％，否否则不不但容容易引引起动力力机超超载、、可能能发生生汽蚀蚀、机机组振振动等现现象，，而且且会增增加水水泵零零件的的损坏坏。若要增增加转转速时时，要要征得得水泵泵生产产厂家家的同意意。车削调调节–沿外径径车小小离心心泵的的叶轮轮，以以改变变水泵性能能曲线线，达达到调调节水水泵工工作点点的目的。。利用车车削抛抛物线线和车车削换换算公公式可可求出出叶叶轮的车削削量，并并可画出出车削后后，过需要的水泵工况况点B(QB、HB)的Q–H)B曲线。由曲线(Q–H)B与Q–H需曲线可求求水泵车削后的工作作点。离心泵工工作点的的调节车削调节节的特点点：①车削具有有不可恢恢复性，，因此应应慎重选选择。②车削不改改变叶轮轮进口的的尺寸，，不会降降低水泵的汽汽蚀性能能。③车削量有有限制，，不同比比转数的的叶轮允允许的车削量量不同，，在叶轮轮上车削削的位置置也不同。离心泵工工作点的的调节离心泵选选型使用用应关注注的几个个问题在有压灌灌溉工程程中，水水泵主要要是用来来给灌溉溉系统中的的水提供供压力的的，因此此要选择择离心泵泵。水泵铭牌牌上的流流量与扬扬程是水水泵的额额定流量量和额定扬扬程。水泵制造造厂家还还应提供供水泵的的性能曲曲线，即即流量—扬程曲线线、流量—功率曲线线、流量—效率曲线线、流量—允许吸上上真空高高度曲线线。离心泵选选型使用用应关注注的几个个问题选择水泵泵不能仅仅看水泵泵铭牌，，更重要要的是应看水泵泵能否经经常保持持在高效效区内运运行。选择水泵泵时：①应根据灌灌溉系统统的设计计流量和和设计扬扬程值，初选选额定流流量和额额定扬程程值与其其相近的水泵泵；②看由最不不利管线线的需要要扬程曲曲线和水水泵流量—扬程曲线线确定的的工作