第三章　水泵及机泵测试改造

第一节　水泵的工作参数与选型

农业生产常用的水泵，主要采用叶片泵中的离心泵和井泵，离心泵主要有单级单吸离心泵（如IS型、IB型）和单级双吸离心泵（如Sh型）。井泵主要有长轴深井泵和深井潜水电泵，JC系列长轴深井泵有深井泵JC/C型及超深井泵JC/CS型。深井潜水电泵没目前主要使用QJ系列。

QJ系列潜水电泵的主要参数为：流量Q＝5～200m3/h；扬程H＝16～300m；轴功率N＝3～132kW；井径150mm，200mm，250mm，300mm。

一、水泵的工作参数

水泵的工作参数是指水泵工作性能的主要技术数据，包括流量、扬程、转速、功率、效率和比转速等。

1.流量Q

流量是指水泵的出水量，即单位时间内能抽出液体的体积或质量。单位为立方米/时（m3/h）、立方米/秒（m3/s）、升/秒（L/s）。

2.扬程H

扬程是指每一单位质量的液体通过水泵后，所获得的能量。实际上就是水泵能够扬水的高度，又称总扬程或全扬程。单位为米（m）。

3.功率N

水泵功率分为有效功率、轴功率和配套功率。

（1）有效功率N效。有效功率是指单位时间内流过水泵的液体从水泵那里得到的能量，单位为kW。

式中　γ——液体密度，kg/L；

Q——流量，L/s；

H——扬程，m。

（2）轴功率N轴。轴功率是指水泵所需的功率，即泵的输入功率，也就是动力机传给泵轴的功率，单位kW。此功率在水泵铭牌上标注。

（3）配套功率N配。配套功率是指与水泵配套的动力机的输出功率，为了保证机组运行安全可靠以及补偿传动中消耗的功率，配套功率应比轴功率大。电动机的功率单位为千瓦（kW），柴油机的单位用马力表示。单位换算关系为1马力＝0.735kW。

4.效率η

水泵的效率指水泵的有效功率与水泵轴功率的比值，以百分数表示。效率反映了水泵对动力的利用情况。

水泵铭牌上的效率是指水泵可能达到的最高效率。

5.转速n

转数是指水泵叶轮每分钟内转的次数，单位为转/分（r/min）。

6.允许吸上真空高度Hs允

允许吸上真空高度指水泵不产生汽蚀时的吸程，单位为米（m）。

为了保证泵运行时不产生汽蚀，《离心泵技术条件》（GB/T 5657—2013）规定留0.3m的安全值，即将试验得出的Hs临减去0.3m作为允许最大吸上真空高度，或称允许吸上真空高度，故

7.汽蚀余量Δh

汽蚀余量指水泵进口处单位质量液体所具有超过气化压力的富余能量，单位为米（m）（液柱）。

8.比转数ns

比转数为一个标准叶轮的转数，即扬程为1m、流量为75L/s、配套功率为1马力时的转数。

比转数是水泵在最高效率工作状况下的一个综合特性参数，反映了水泵各部分尺寸（主要指叶轮）的关系及水泵特性曲线。

二、水泵的选型

1.离心泵的选型

（1）选择泵型应遵循的原则。

1）能满足规划设计中确定的设计扬程和设计流量的要求。

2）选定的泵型在整个运行期不发生汽蚀和动力机超载等不正常状态，在大多数时间内水泵装置处于高效区运行。

3）按选定的泵型方案建站，其设备和土建投资最小。

4）操作维修方便，运行管理费用最小，同一泵站，应尽量使用相同型号的泵，以便于日后安装、检修和购置零配件。

5）要选用配套动力机能综合利用的泵型。

（2）选择泵型方法有数解法和图解发两种。数解法较简单容易，步骤如下：

1）初选泵型，根据规划所确定的泵站设计扬程，查阅泵型手册，找出其扬程符合设计扬程的若干个水泵型号。

2）确定泵型与台数，以初选各泵型的铭牌流量即性能表中该泵的流量值，与设计的泵站设计流量值相比较，可确定每一泵型的具体台数作为选型方案。然后根据选型原则，对各方案进行分析比较，从中挑选最优方案。一般小型泵站水泵的台数为1～2台。

3）扬程校核，初选方案确定后，即可进行管道及其附属设备的配套工作。可通过水泵铭牌流量计算管路损失扬程，再加上泵站设计净扬程，看其总值是否与所选泵型的工作范围一致，如一致并接近铭牌扬程时，则认为符合要求；否则应重新选择直至合理为止。

2.井泵的选型

井泵选型中，主要介绍长轴井泵选型的方法和步骤。

（1）初选水泵根据井管内径尺寸，按照井径必须与泵适用的最小井径相符的原则，查井泵性能表初选水泵JC系列井泵。

（2）根据井的最大涌水量选定泵型，井的最大涌量一般应通过对井作抽水实验后确定。

根据井的最大涌水量，查井泵性能表，选择一台流量和井的最大涌水量基本一致的泵型。但所选井泵的流量不得大于井的最大可能涌水量，否则由于降深过大，会造成井壁坍塌和淤积，缩短井的使用寿命。

（3）计算实际水位降深值。泵型选定后，根据井泵的流量，按下式计算井中实际水位降深值。

式中　Q泵——所选泵的流量，m3/h；

Q最大——井的最大涌量，m3/h；

S最大——取井中水深的一半，井中水深指从静水位到井底之间距离，当井底有沉沙时应算至沙层顶部，m。

（4）计算井下部分的输水管长度。为了保证井泵工作可靠，一般要求泵体淹没在动水位以下1～2m，所以井下部分的输水管长度L为：

式中　H动——动水位深度，H动＝H静＋S，m；

H静——为静水位深度，即地面到静水位的垂直距离，m；

S——降深，m。

（5）决定所选井泵的总扬程。抽水所需扬长为：

式中　H净——净扬程，即井中动水位到出水池水面间的垂直距离，m；

h损——管路损失扬程，包括低压输水管道的损失水头，m。

为了供水可靠，一般取井泵的总扬程为：H＝1.1H需。

（6）确定叶轮级数。根据算出的总扬程，查所选井泵的性能表，确定该泵叶轮的级数。应使所选井泵的额定扬程与总扬程大致相符。

3.水泵动力机的选配

动力机是水泵工作的原动机。对于井泵而言，一般是成套供应的，尤其是潜水电泵，其电动机与水泵是组合成整机销售的。目前泵站常用的动力机有电动机和柴油机两种。

在小型泵站中，电动机和柴油机各有所长。电动机成本低、操作简单、工作可靠、故障较少。柴油机机动性好，不受电源和地域限制。所以在具体选择时，应首先使用电动机，在缺电或少电地区，使用柴油机则显得更为有利。

（1）柴油机作为动力机，要做到配套合理，应考虑下述因素：

1）功率，应遵循水泵配套功率与柴油机持续功率（铭牌上有标注）相一致的原则。

2）转速，柴油机的转速要满足水泵的转速要求，并注意水泵转速不要超过柴油机的变速范围。

3）燃油消耗率，除要考虑正常负荷下燃油消耗率最小外，还应注意转速、负荷变化时燃油消耗率上升不大。小型泵站一般选用单缸柴油机。

（2）选择电动机，要根据水泵的配套功率和转速来确定电机的类型、容量、电压等参数。具体选择时可向有关单位或生产厂家咨询、索取样本。

4.井泵机房设计要求

泵房尺寸是指它的主要轮廓尺寸，即长度、宽度。

（1）机房宽度（B），根据泵体大小，进出水管道上的阀件长度、通道等尺寸而定。一般口径100mm的泵所需泵房宽度不少于2.5m。

（2）泵房长度（L），根据机组长度或基础长度和它们的间距确定，一般机组间距不小于1.0m，机组与墙壁的间距不小于1.5m。另外还要考虑配电设施所占空间，一般单机组泵房长度不小于3.0m。

此外，还要考虑与建筑构建标准尺寸相协调，以降低造价。