水泵運行工況分析

張智學(xué)

摘要：在自來水的輸配過程中，給水泵站是重要的組成部分，只要其中的一個水泵運行發(fā)生錯誤，都會波及很大。因此，水泵工礦點的確定就顯得尤其重要，在確定的過程中，要保證電機不過載和水泵不發(fā)生汽蝕的基礎(chǔ)上爭取較小的噸百電耗為原則。同時，還應(yīng)該配置兩種功率的電機，使得用戶能夠選擇最佳的設(shè)備組合以此到達(dá)減少能耗的目的。本文主要分析水泵運行的工況情況。

關(guān)鍵詞：水泵；運行工況；分析

每臺水泵都有一個性能曲線，這個曲線是在一定的轉(zhuǎn)速下體現(xiàn)出來的，比如說2900轉(zhuǎn)或者1450轉(zhuǎn)又或者800轉(zhuǎn)，每個轉(zhuǎn)速的時候，它的曲線完全不一樣。性能曲線反映了水泵自身所具有的潛在的工作能力。但是，在運用時要發(fā)揮水泵的這種效果，必須把泵出口配上管道才能把水輸送到高處而不是不接管道就能噴到泵銘牌所標(biāo)的揚程數(shù)值。那么，對于一個具體的水泵系統(tǒng)，水泵究竟在性能曲線上的哪一點工作，這就是確定水泵工況點的問題。

一、水泵工況點的概念

水泵工況是指水泵運行時，實際出水量Q、揚程H、軸功率N、效率n等，把這些值繪在揚程曲線、功率曲線、效率曲線上，就成為一個具體的點，這個點就稱為水泵工況點。水泵工況點反映了水泵瞬時的工作狀況。 除了水泵本身的能力外，水泵工況點的具體位置還取決于其他因素。決定水泵工況點的因素有兩個方面：水泵固有的工作能力；水泵的工作環(huán)境，比如所有污水泵產(chǎn)品輸送污水時工況點是依據(jù)清水來計算的，即水泵的管路系統(tǒng)的布置以及水池、水塔水位的變化等邊界條件。

二、水泵運行工況的調(diào)節(jié)方法

1.節(jié)流調(diào)節(jié)

節(jié)流調(diào)節(jié)就是在管路中裝設(shè)節(jié)流件，如閥門。孔板等通過改變閥門的開度大小來改變管路阻力從而改變了裝置揚程性能曲線，也可以加一個小孔的孔板，它用于固定流量的調(diào)節(jié)常只用在出口管路上，因為在進(jìn)口管路上易使泵發(fā)生汽蝕 節(jié)流調(diào)節(jié)方法簡單、易行、可靠 并且可以再泵運行中動態(tài)下隨時改變 故廣泛應(yīng)用于中小型泵中的調(diào)節(jié)。

2.變速調(diào)節(jié)

變速調(diào)節(jié)是改變泵性能曲線來改變泵的工作點的 其優(yōu)點是沒有附加損失，所以很是經(jīng)濟變速調(diào)節(jié)因受泵的強度限制，一般只用于降速調(diào)節(jié) 不得任意提高轉(zhuǎn)速，以免損壞泵，在降速調(diào)節(jié)時一般泵的效率會有所下降，并隨降速幅度增大而下降增大 所以轉(zhuǎn)速降低一般不得低于50%，否則會使泵的效率降低太多。

3.切割葉輪外徑

切割葉輪外徑就是將葉輪外徑進(jìn)行車削當(dāng)葉輪外徑改變后，與原葉輪在幾何形狀上并不相似，但當(dāng)改變量不大時 可近似地認(rèn)為葉片切割前后出口角不變，流動狀態(tài)近似相似 葉輪外徑切割后，泵的效率有所下降尤其是切割量較多時，效率下降較大，并且計算誤差也較大。所以泵葉輪外徑切割也有一定的限制 切割葉輪外徑調(diào)節(jié)簡單、可靠、經(jīng)濟其缺點是葉輪切割后，不能再恢復(fù)泵的形狀并且不能在動態(tài)下改變。

4.汽蝕調(diào)節(jié)

汽蝕調(diào)節(jié)僅用于凝結(jié)水泵中的調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)時把泵的出口調(diào)節(jié)閥全開，當(dāng)汽機負(fù)荷變化時 也就是凝汽器的凝氣量相應(yīng)變化時，供水泵進(jìn)水位的變化來調(diào)節(jié)泵的流量 達(dá)到汽輪機的排氣量的變化與水泵輸水量自動平衡的目的。

5.可動葉片調(diào)節(jié)

當(dāng)改變?nèi)~片安放角時，泵的性能將隨之改變

所以將葉片制作成可轉(zhuǎn)動可改變?nèi)~片安裝角就可改變泵的性能 從而達(dá)到調(diào)節(jié)的目的。

6.減少葉輪數(shù)目調(diào)節(jié)

在多級泵中，減少葉輪數(shù)目來降低泵的揚程 從而達(dá)到調(diào)節(jié)的目的，所以只能用在多級泵中。

三、水泵運行工況的確定

水泵的工況點是水泵的揚程性能曲線和抽水裝置特性曲線的交點，水泵的揚程性能曲線可以從機械產(chǎn)品目錄、設(shè)計手冊或水泵的性能圖（包括實驗性能曲線、通用性能曲線）等直接查得，也可根據(jù)水泵的性能表，利用水泵揚程方程，求得揚程式性能曲線的系數(shù)，從而繪制出水泵的揚程性能曲線。而抽水裝置特性曲線是根據(jù)抽水裝置的管道材料及其布置、設(shè)計上下水位，求出其抽水裝置阻力參數(shù)，假設(shè)一個個流量，計算對應(yīng)的抽水裝置所需要的揚程，從而繪制出抽水裝置特性曲線。水泵的聯(lián)合運行包括正常運行、調(diào)節(jié)泵與非調(diào)節(jié)的聯(lián)合運行以及非常工況下的運行三類。正常運行包括相同和不同型號水泵的并聯(lián)、相同和不同型號水泵的串聯(lián)、相同型號水泵的串并聯(lián)轉(zhuǎn)換運行、一臺水泵向高低不同的出水構(gòu)筑物供水、高位構(gòu)筑物與水泵聯(lián)合向低位構(gòu)筑物供水、多臺水泵向高低不同的出水構(gòu)筑物供水等7種情況。調(diào)節(jié)泵與非調(diào)節(jié)的聯(lián)合運行包括變徑調(diào)節(jié)水泵的工況點、變徑調(diào)節(jié)水泵和非調(diào)節(jié)泵的聯(lián)合運行、變速調(diào)節(jié)水泵的工況點、變速調(diào)節(jié)水泵和非調(diào)節(jié)泵的聯(lián)合運行、變角調(diào)節(jié)水泵的工況點、變角調(diào)節(jié)水泵和非調(diào)節(jié)泵的聯(lián)合運行等6種情況。非常工況下的運行包括串聯(lián)和并聯(lián)，它們又都包括全部失去動力和部分失去動力等4種情況。在泵站中，為了適應(yīng)流量的變化，往往裝有多臺水泵。在這種情況下，如果出水管路較長，進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟比較后，可采用幾臺（一般2～4臺）水泵合用一條出水管。幾臺水泵向一條公共出水管供水，稱為水泵的并聯(lián)運行。圖3—2—1～圖3—2—3中繪出了兩臺水泵的并聯(lián)裝置，其中F點稱為并聯(lián)點，從水泵出水接管末端（水泵出口）、到并聯(lián)點的管段稱為壓力支管，并聯(lián)點以后的管段稱為壓力并管，而水泵之前的管道稱為吸水管。經(jīng)驗表明，性能良好的水泵常?？梢宰鳛樗啓C運行，稱為水泵水輪機，且效果良好。但是很多良好水輪機在作為水泵運行時其效率顯著降低，其原因是：在水輪機內(nèi)，水流是收縮的，其速度是加速的。

四、總結(jié)

在實際運行過程中，泵站平常是以一臺水庫泵運行為主，增壓泵極少運行，只有在特殊情況下需要向局部地區(qū)調(diào)水運行時，兩臺增壓泵同時運行，發(fā)揮作用。根據(jù)實際運行參數(shù)統(tǒng)計，水庫泵運行時的平均揚程為26.8米，兩臺增壓泵同時運行時平均揚程12.9米。工況點的位置是否合理，對排水設(shè)備的安全性和經(jīng)濟性具有重要影響。在排水設(shè)備的經(jīng)濟性應(yīng)建立在安全的運轉(zhuǎn)基礎(chǔ)上。也就是說，確定工況點時，應(yīng)首先保證電機不過載和水泵不發(fā)生汽蝕。