泵站运行工培训课件.ppt

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泵站运行工（机械部分）广东水利电力职业技术学院宋海辉 第三章水泵的汽蚀与安装高程第一节水泵的汽蚀及其危害一、水泵汽蚀1．汽蚀的概念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化压力。水在不同水温下的饱和汽化压力见下表。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。这种现象就是水泵的汽蚀现象。 第三章水泵的汽蚀与安装高程第一节水泵的汽蚀及其危害汽化与汽蚀的机理汽化：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。空泡溃灭实验照片： 第三章水泵的汽蚀与安装高程第一节水泵的汽蚀及其危害1、机械作用：（1）冲击波作用（水锤击打）；（2）微射流作用（水流高速进出缝隙）2、电化作用：冷热两端形成热电偶，产生热电势3、化学作用：高温氧化4、联合作用：前述三种联合作用，空蚀与泥沙磨损联合作用空蚀原因液体环境压力降低是空化发生的外部条件。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。液体“空化核”的存在是空化发生的内在原因。空化核：液体中存在的不可溶性微小气泡。由于相对大的尺寸，空化核的抗拉强度很低。单独存在的微小气泡或微小气团空化核存在形式： 第三章水泵的汽蚀与安装高程第一节水泵的汽蚀及其危害 第三章水泵的汽蚀与安装高程第一节水泵的汽蚀及其危害2．汽蚀的类型水泵常见汽蚀有三种类型。(1）叶面型汽蚀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，如图所示。离心泵在大流量时，叶面汽蚀发生在1、4、3几个部位，小流量时，发生在2、4、1几个部位。轴流泵在大流量时叶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一节水泵的汽蚀及其危害（2）间隙汽蚀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4－3－16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。（3）涡带汽蚀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。（二）汽蚀的危害1．水泵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：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道，使水流的连续性遭到破坏，引起水流的阻断，水泵的Q－H曲线急剧下降，造成水泵的效率随着降低，图3－17（a）所示。 第三章水泵的汽蚀与安装高程第一节水泵的汽蚀及其危害混流泵，由于叶槽较宽，气泡占据叶槽断面的某一部分，故出现Q－H曲线较平坦的下降，效率的下降也较为缓慢，图3－17示。轴流泵的叶槽粗短，汽蚀区不易侵入整个叶槽，因此Q－H曲线几乎均匀下降，而且缓慢，无明显断裂现象，图3－17示。 第三章水泵的汽蚀与安装高程第一节水泵的汽蚀及其危害2．水泵过流部件发生破坏机械破坏作用、化学破坏作用、电化破坏作用，水中含泥沙较多时，还伴随着磨蚀破坏。如图3－18示。3．产生噪音和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，严重时水泵不能抽水，甚至造成水泵装置和泵房结构的破坏，危及建筑物的安全。由于气泡振动和破灭产生噪音，危害泵站中运行操作人员的健康。 第三章水泵的汽蚀与安装高程第二节水泵的汽蚀性能一、汽蚀基本方程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。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。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：式中ps―水泵进口的绝对压力，kPa;vs、v0―泵进口和叶片进口水流的平均流速，m/S;w1―叶片进口水流的相对流速，m/S;、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 k1、进水池水面大气压Pa；2、进入叶轮后水流相对速度w；3、叶片背面靠近进口处压力最低值k点。以泵轴线的水平面为基准面，列水泵进口s—s断面与叶片进口1—1断面的能量方程:列叶片进口1—1断面与叶面上压力最低点k的相对运动能量方程: 一、汽蚀基本方程将2式代入1式,可得:对方程进行简化及变换后，方程为：当pk=p汽时，泵内开始发生汽蚀，将p汽代入上式得：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，称汽蚀基本方程。 第三章水泵的汽蚀与安装高程第二节水泵的汽蚀性能二、汽蚀余量汽蚀余量有两种：一是装置汽蚀余量；另一是必需汽蚀余量。1．装置汽蚀余量（NPSH)a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（NPSH)a表示。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二节水泵的汽蚀性能2．必需汽蚀余量（NPSH)r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。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界汽蚀余量（NPSH)c。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。当（NPSH)a=（NPSH)c时，处于临界状态，泵开始发生汽蚀。当（NPSH)a<（NPSH)c时，泵内发生汽蚀，泵运行不安全。泵的汽蚀试验是在保持一定的转速和流量下，改变水泵装置情况，当泵内开始发生汽蚀时的装置汽蚀余量（NPSH)a即为临界汽蚀余量（NPSH)c。为了保证水泵安全工作，加0.3m安全量作为不产生汽蚀需要的最小汽蚀余量，即必需汽蚀余量（NPSH)r。 第三章水泵的汽蚀与安装高程第二节水泵的汽蚀性能必需汽蚀余量（NPSH)r，是表征水泵汽蚀性能的参数，是计算水泵安装高程的依据。在相同的流量和转速条件下，（NPSH)r值愈小，泵的抗汽蚀性能愈好；反之抗汽蚀性能就愈差。为了使泵不发生汽蚀，必须使（NPSH)a>（NPSH)r。三、吸上真空高度1．吸上真空高度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。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。 第三章水泵的汽蚀与安装高程第二节水泵的汽蚀性能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Hsa为允许吸上真空高度，m。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。2．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节水泵安装高程的确定水泵基准面高程称为水泵的安装高程。水泵安装得过低，泵房土建投资增大，施工难度增加；过高则水泵产生汽蚀。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。一、用必须汽蚀余量（NPSH)r计算H允吸水泵厂提供的（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，则按下式修正二、用允许吸上真空高度Hsa计算H允吸水泵厂的提供的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 第三章水泵的汽蚀与安装高程第三节水泵安装高程的确定三、水泵安装高程的确定水泵的安装高程为―水泵基准面高程和进水池最低运行水位，m。（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。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0.5－1.0m。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得的数值，且不小于0.5－1.0m。 第三章水泵的汽蚀与安装高程第三节减轻汽蚀的措施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等方面加以考虑。1．正确确定水泵安装高程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（NPSH）a大于水泵的必需汽蚀余量（NPSH)r，或者水泵的吸上真空高度HS，小于水泵的允许吸上真空高度HSa。2．正确设计进水池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。 第三章水泵的汽蚀与安装高程第三节减轻汽蚀的措施3．正确设计进水管道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，以减少进水管道的水头损失，提高装置汽蚀余量。经常保持拦污栅的畅通4．正确进行工况调节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（NPSH)r，或增大HSa；对于轴流泵、导叶式混流泵以及大型立式全调节蜗壳混流泵，可调节叶片安装角，使工况点移到（NPSH)r值较小的区域。 第三章水泵的汽蚀与安装高程第三节减轻汽蚀的措施5．提高泵进口的压力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。6．控制水源含沙量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，水源含沙量必需加以控制。7．提高叶面光洁度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。 第三章水泵的汽蚀与安装高程第三节减轻汽蚀的措施8．及时进行涂敷与修复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，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。9.降低水泵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H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难。10.适当车大水泵叶轮进口直径。这种方法仅适合于离心泵和混流泵，对轴流泵则不宜采用。 第三章水泵的汽蚀与安装高程第三节减轻汽蚀的措施11.尽量使水泵在额定工况下运行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，使水泵流量超过额定流量。这不仅使Hs降低，而且会使吸水管的阻力损失h吸损和水泵进口断面的平均流速vl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。12．在汽蚀区补气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。 第四章水泵机组运行、测试第一节泵的运行特性和调节一、单泵运行时的工况点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，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，就表现为瞬时的实际出水量(Q)、扬程(H)、轴功率(N)以及效率(η)值等。我们把这些值在Q～H曲线、Q—N曲线、以及Q一η曲线上的具体位置，称为该水泵装置的瞬时工况点，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泵站中决定离心泵装置工况点的因素有3个方面：1．水泵本身的型号；2．水泵运行的实际转速；3．输配水管路系统的布置以及进、出水池的水位。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，工况点的确定以及影响工况点的诸因素分别进行讨论。 第四章水泵机组运行、测试第一节泵的运行特性和调节1．管路特性曲线（图示) 第四章水泵机组运行、测试第一节泵的运行特性和调节2．抽水系统中泵工作点的确定（1）图解法：解法：a、绘水泵性能曲线Q～H；b、绘管道特性曲线Q～H需；C、两曲线相交点M称为水泵装置工况点（工作点），此时，M点对应横坐标QA和纵坐标HA分别为水泵装置的出水量和扬程。装置工况点 （2）数解法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。水泵性能曲线Q～H方程和管道系统特性曲线Q～H需方程联合求解可求。即H=f(Q)H=HST+SQ2一般水泵厂仅提供Q～H曲线的高效段，设方程为H=H0-hx=H0-S0Q2H0—水泵Q=0时的虚扬程由于Q～H曲线的高效段已知，可在曲线上设两点（Q1，H1和Q2，H2），求第一节泵的运行特性和调节 第一节泵的运行特性和调节两方程联合求解，得 第四章水泵机组运行、测试第一节泵的运行特性和调节（3）电算法：电算法求解准确而迅速，特别是对多种抽水系统进行工作点的优选时，求解更为方便。 第一节泵的运行特性和调节3、离心泵工作点的校核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：（1）流量和扬程是否满足使用要求；（2）水泵是否在高效区工作；（3）水泵不超载或空载；（4）水泵不发生汽蚀。 第四章水泵机组运行、测试第一节泵的运行特性和调节二、泵的并联和串联运行多台泵出水汇入一条共用的出水管中称泵的并联运行。泵的串联运行是指前一台（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（末级）将水压送至出水管路。（一）水泵的并联运行1．同型号泵并联时工作点的确定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Q－H曲线的横坐标（即流量）2倍即可求出，再绘制管路特性曲线。如图所示 同型号水泵并联工作 第四章水泵机组运行、测试第一节泵的运行特性和调节（三）水泵的串联运行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－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Q－H需的交点A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。（泵串联时工况分析图）如两台泵型号不同，则分别绘出泵的（Q－H）I和（Q－H）Ⅱ曲线，在同一流量下将其纵坐标对应叠加，即得串联后的（Q－H）I+Ⅱ。曲线。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。 泵串联时工况分析图 第四章水泵机组运行、测试第一节泵的运行特性和调节三、泵的不稳定运行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。对于一般陡降、缓降型Q－H曲线，一般不会出现这种异常情况。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。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4－16(a)，或流量从QA、降为QA2［图4一16(b)］。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： 第四章水泵机组运行、测试第一节泵的运行特性和调节四、泵的运行效率在泵的实际选用中，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。（一）管路效率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，即管路漏损流量忽略不计时，则当H净不变时，管路效率随管路损失水头h损的减小而增大·如图为管路效率和运行效率图 管路效率和运行效率 第四章水泵机组运行、测试第一节泵的运行特性和调节（二）运行效率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，即它综合反映了泵及其管路系统对输入功率的有效利用率。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。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。当工作点位于额定点以左时，随着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。 第四章水泵机组运行、测试第一节泵的运行特性和调节结论：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。 五、水泵运行工作点的调节水泵的工况点调节方法原理：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求时或不在高效区运行时，可以改变水泵的性能曲线或管路系统特性曲线的方法移动工作点，达到符合用水要求和经济运行的目的，此法称为水泵的工况点调节。第一节泵的运行特性和调节 叶片泵的工况点调节Q~ηQ~HQ~H需 第三节叶片泵的工况点调节水泵的工况点调节方法有：1、节流调节；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。2、变速调节；实现方法：采用可变电动机或可变速传动设备。3、变径调节（车削调节）； （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，达到调节工况的目的。称节流调节。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。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。闸阀关得越小，局部水头损失越大，流量也就越小。节流调节不仅造成额外损失，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，离心泵机组常用闸阀来调节流量，防止过载和汽蚀。 第四章水泵机组运行、测试第一节泵的运行特性和调节节流调节原理：当闸阀部分开启时，会引起附加的损失水头hv，其表达式为Kv―闸阀特性系数 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Q~ηQ~HQ~H需1Q~H需2阀门关小工作点 第四章水泵机组运行、测试第一节泵的运行特性和调节如图可以看出，随着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A0逐渐向左移动，这样即可达到流量调节的目的。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。 第四章水泵机组运行、测试第一节泵的运行特性和调节（二）分流调节利用出水管上的支管分出部分流量以调节泵的工作点。如图所示，在出水管C点装一支管CD，上安有闸阀V用以调节支管通过的流量。设闸阀V全开时其阻力特性曲线为(Q-h损)CD,CE段管路特性曲线为（Q-H需)CE，以上水面为基线作水平线交（Q-h损)CD曲线于F点，从F点开始将曲线（Q-H需)CE对应叠加在（Q-h损)CD曲线上得（Q-H需)CD+CE曲线·它和泵Q-H曲线的交点A0即为所求的工作点。从该点作水平线分别和（Q-H需)CE和(Q-h损)CD曲线相交，交点所对应的流量Q0和q0即为泵实际供给E池的流量和由支管分流的流量，如Q0偏小或对应的效率偏低，可采用调节支管上闸阀开度的方法将工作点左移。如图4-22中曲线R（虚线）为支管上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 第四章水泵机组运行、测试第一节泵的运行特性和调节（三）变速调节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。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。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，它们的变化量是按比例律公式来计算。 第四章水泵机组运行、测试第一节泵的运行特性和调节现对变速调节原理和方法分二种情况加以说明。(1)如果已知泵额定转速n0时的Q-H曲线及其对应的工作点A0处的流量Q0偏大，效率偏低，需将流量Q0减为Q1,现采用变速调节，水泵转速应降至多少。首先在Q-H需曲线上找出对应Q1的A1点，并设满足这一流量的转速为n1,然后再根据A1求出与其相对应的在原Q-H曲线上的相似工况点，最后再利用A1和点对应的流量或扬程根据比例律公式求出n1来。点和A1点应在同一条相似抛物线上。 第四章水泵机组运行、测试第一节泵的运行特性和调节求出相似抛物线常数C(＝H1/),再根据相关公式即H=C绘出相似抛物线，该线与原Q-H曲线的交点即为,利用比例律公式即可求出A1点相对应的n1来。 变速调节工作点方法之一 第四章水泵机组运行、测试第一节泵的运行特性和调节(2)如果水泵工作点A0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，问泵的转速应调节到多少？设水泵在原转速n0时额定点为AR，其流量、扬程分别为QR、HR,通过AR作相似抛物线OR，该线和Q-H需的交点A1，对应的流量和扬程为Q1和H1。根据AR和A1两点的流量或扬程及转速n0，利用比例律公式即可求出对应于A1点的转速n1值。A1点就是转速为n1时泵的最优工作点，其流量为Q1，水泵效率最高，抛物线OR称之为最优相似工况抛物线。 变速调节工作点方法之二 第四章水泵机组运行、测试第一节泵的运行特性和调节变速调节应该注意:(1)水泵转速下降幅度不宜超过额定转速的30%，因降速过多，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。(2)当泵提高转速时，不宜超过额定转速的10%，否则可能造成动力机超载，水压升高、机组振动，损坏设备。 第四章水泵机组运行、测试第一节泵的运行特性和调节（四）变径调节不改变泵的转速和结构，仅将叶轮外径D2适当车削减小，以改变水泵的工作点，称为变径调节。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。叶轮车削公式:它反映了泵叶轮车削变小后，其工作参数的变化规律。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。 第四章水泵机组运行、测试第一节泵的运行特性和调节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。例题：如图4一28所示，设泵叶轮外径为D2，其工作点A0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A0移至流量为Q1的A1点，叶轮外径的车削量是多少。(图例)首先求出车削抛物线，找出点（其方法和变速调节类似，即由车削公式消去D2/D2a）得：即CD―车削抛物线常数，可根据已知点A1的流量和扬程求得。利用上式绘出通过A1点的车削抛物线 第四章水泵机组运行、测试第一节泵的运行特性和调节它和原叶轮外径为D2时的Q－H曲线交于点，其对应流量和扬程分别为和。因点叶轮外径D2为已知，则对连、A1两点可根据叶轮车削公式求出对应于A1时的叶轮外径D2a,于是车削量为:△D=D2-D2a因A1点对应的水泵效率高，管路损失水头小，所以管路效率也高，从而提高了运行效率 变径调节原理图 应用切削律，应注意几个问题：1、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，应采取不同的方式。低比转数的叶轮，切削量对叶轮前后两盖板和叶片都是一样的；对于高比转数离心泵叶轮，则切削量不同，后盖板的切削量应大于前盖板；3、离心泵叶轮切削后，其叶片的出水舌端就显得比较厚。如能沿叶片弧面在一定的长度内锉掉一层，则可改善叶轮的工作性能。4、叶轮切削是解决水泵类型、规格的有限性与供水对象要求的多样性之间矛盾的一种方法，它使水泵的使用范围扩大。 泵的工作范围 （五）变角调节改变叶片安装角度可以使水泵性能改变，达到调节水泵工况的目的。这种调节方法称变角调节。它适用于叶片可调节的轴流泵与棍流泵。 安装角 第四章水泵机组运行、测试第二节水泵机组的试运行水泵机组的试运行适用于：新装机组长期停用的机组大修后的机组一、试运行的目的和内容二、试运行的程序参考《泵站机电设备维修工与泵站运行工》P288－P295 第四章水泵机组运行、测试第三节水泵机组的运行一、运行方式水泵机组的运行方式是决定水系统管理方式的重要因素。在任何情况下，决定运行操作方式以及操作方法，都必须根据水泵机组的规模、使用目的、使用条件及使用的频繁程度等确定，并使水泵机组安全可靠而又经济地运行。一般条件下，水泵运行过程中从开始启动到停机操作完毕，主水泵及辅助设备的操作都是逐项进行的，但也有采取各机组单台联动操作或多台联动操作的，必要时由计量测试装置发出相应的指令进行自动开停机操作。究竟采用何种操作方式，必须从水泵总体的水管理方式出发，视其重要性、设施的规模、作用、管理体制等确定。运行方式有手动操作（单独、联动操作）和自动操作两大类。运行方式按照操作场所分：机旁操作、集中控制操作和遥控操作 第四章水泵机组运行、测试第三节水泵机组的运行二、机组的运行及维护（一）运行1．对于季节性运行的排灌泵站，在机组投入正常的排灌作业前，要进行试运行，并应检查前池的淤积、管路支承、管体的完整以及各仪表和安全保护设施等情况。2．开启引水闸门，使前池水位达设计水位，开启吸水管路上的闸阀（负值吸水时），或抽真空进行充水；启动补偿器或其他启动设备启动机组，当机组达到额定转速，压力超过额定压力后（指离心泵机组），逐渐开启出水管路上的闸阀，使机组投入正常运行。 第四章水泵机组运行、测试第三节水泵机组的运行3．观察机组运行时的响声是否正常。如发现过大的振动或机械撞击声，应立即停机进行检修。4．经常观察前池的水位情况，清理拦污栅上堵塞的枯枝、杂草、冰屑等，并观测水流的含沙量与水泵性能参数的关系。5．检查水泵轴封装置的水封情况。正常运行的水泵，从轴封装置中渗漏的水量以每分钟30滴左右为宜。 6．检查轴承的温度情况。经常触摸轴承外壳是否烫手，轴承温度是否过高。轴承的温升，一般不得超过周围环境温度35℃，轴承的温度最高不得超过75℃。运行中应对冷却水系统的水量、水压经常观察。另外，对润滑油的油量、油质、油管是否堵塞以及油环是否转动灵活，也应经常观察。7．注意真空表和压力表的读数是否正常。正常情况下，开机后真空表和压力表的指针偏转一定数值后，就不再移动，说明水泵运行已经稳定。8．机组运行时还应注意各辅助设备的运行情况，发现异常应及时处理。 第四章水泵机组运行、测试第三节水泵机组的运行（二）水泵的日常维护1、日常维护大致包括：机组清理、设备的巡视检查、停机保养、定期检修等四项基本工作。（1）机组清理：报据水泵站的机组大小和运行情况，进行清理检查、清理各部分的污物、杂物，保持机组整洁。检查水泵密封、进人孔、现察孔、各连按法兰以及套管等处的漏水情况，清理轴承、检查润滑油的油位油质等等。（2）设备的巡视检查：设备的巡视检查制度应落实到运行班组的日常管理之中。各运行班组应该遵循规定的设备检查周期和检查项目进行。如交接班巡视、每班的正常巡视、夜间巡视、监督巡视、特殊巡视，做到及时发现问题、处理问题，保证设备的安全运行。 第四章水泵机组运行、测试第三节水泵机组的运行所以，每次巡视检查后，应将发现的缺陷和处理情况记入设备缺陷记录薄或运行日志中。（3）停机保养：机组停机后，常有充足的时间对机组进行保养工作，如全面清理机组的油垢、污物；对所有润滑部分可经清理后，加添新油，冷却水系统的滤水器清洗工作；调节机构的清污与调整处理；抽真空和真空破坏系统的检查调整等。（4）定期检修；机组的小修、大修是按设备的要求而定期进行的，小修的目的是修复和更换易扭损部件和处理一些局部缺陷；大修是对机组关健性的缺陷彻底进行维修，检修工作一般由检修的专业班组分管进行。 第四章水泵机组运行、测试第三节水泵机组的运行（三）、离心泵的运行维护离心泵机组的正确启动、运行与停车是泵站输配水系统安全、经济供水的前题。1、启动前的准备工作水泵启动前应该检查一下各处螺栓连接的完好程度，检查轴承中润滑油是否足够、干净，检查出水阀、压力表及真空表上的旋塞阀是否处于合适位置；供配电设备是否完好，然后，进一步进行盘车，灌泵等工作。盘车：就是用手转动机组的联轴器，凭经验感觉其转动的轻重是否均匀，有无异常声响。目的是为了检查水泵及电动机内有无不正常的现象，例如转动零件松脱后卡住、杂物堵塞、泵内冻结、填料过紧或过松、轴承缺油及轴弯曲变形等问题。 第四章水泵机组运行、测试第三节水泵机组的运行灌泵就是启动前，向水泵及吸水管中充水，以便启动后即能在水泵入口处造成抽吸液体所必须的真空值。2、启动中应注意的几个问题准备工作就绪后，即可启动水泵。启动时，工作人员与机组不要靠得太近，待水泵速稳定后，即应打开真空表与压力表上的阀，此时，压力表上读数应上升至水泵零流量的空转扬程，表示水泵已经上压，可逐渐打开压力闸阀，此时，真空表读数逐渐增加，压力表读数应逐渐下降，配电屏上电流表读数应逐渐增大。启动工作待闸阀全开时，即告成。水泵在闭闸情况下，运行时间一般不应超过2～3分钟，如时间太长，则水在泵内循环发热可能造成事故，应及时停车。 第四章水泵机组运行、测试第三节水泵机组的运行3、运行中应注意的问题a、检查各种仪表工作是否正常，如电流表、电压表、真空表、压力表等。如发现读数过大、过小或指针剧烈跳动，都应及时查明原因，予以排除。如真空表读数突然上升，可能是进水口堵塞或进水池水面下降使吸程增加；若压力表读数突然下降，可能是进水管漏气、吸入空气或转速降低。b、水泵运行时，填料的松紧度应该适当。压盖过紧，填料箱渗水太少，起不到水封、润滑、冷却作用，容易引起填料发热、变硬，加快泵轴和轴套的磨损，增加水泵的机械损失；填料压得过松，渗水过多，造成大量漏水，或使空气进入泵内，降低水泵的容积效率，使出水量减少，甚至不出水。一般，填料的松紧度以每分钟能渗水30滴左右为宜，可用填料压盖螺纹来调节。 第四章水泵机组运行、测试第三节水泵机组的运行c、轴承温升一般不应超过30～40℃，最高温度不得超过60～70℃。轴承温度过高，将使润滑失效，烧坏轴瓦或引起滚动体破裂，甚至会引起断轴或泵轴热胀咬死的事故。温升过高时应马上停车检查原因，及时排除。d、防止水泵的进水管口淹没深度不够，导致在进水口附近产生漩涡，使空气进人泵内。应及时清理拦污栅和进水池中的漂浮物，以免阻塞进水管口。上述两者均会增大进水阻力，导致进口压力降低，甚至引起汽蚀。 第四章水泵机组运行、测试第三节水泵机组的运行e、随时注意有否诸如出水量少、杂音和较大振动等不正常现象。一旦出现不正常现象应立即停车检查，及时排除故障，防止事故发生。f、先关闭出水管上的闸阀，然后停车。4、离心泵的维护a、停车后，及时擦干水泵及管路上的水渍和油污，保持机组的清洁。 第四章水泵机组运行、测试第三节水泵机组的运行b、定时更换轴承内的润滑油、脂。对于装有滑动轴承的新泵，运行100h左右，应更换润滑油，以后每运转300～500h应换油一次，但每半年至少换油一次。滚动轴承每运转1200～1500h应补充黄油一次，但至少每年换油一次。转速较低的水泵可适当延长。c、如较长时间内不继续使用或在冬季，应将泵内和水管内的水放尽，以防生锈或冻裂。d、在排灌季节结束后，要进行一次小修，累积运行2000h左右应进行一次大修。 第四章水泵机组运行、测试第三节水泵机组的运行（四）、轴流泵的运行维护(1)轴流泵安装后的检查1）检查泵轴和传动轴是否由于运输过程遭受弯曲，如有则需校直。2）水泵的安装标高必须按照产品说明书的规定，以满足汽蚀余量的要求和起动要求。3）水池进水前应设有拦污栅，避免杂物带进水泵。水经过拦污栅的流速以不超过0.3m/s为合适。4）水泵安装前需检查叶片的安装角度是否符合要求、叶片是否有松动等。 第四章水泵机组运行、测试第三节水泵机组的运行5）安装后，应检查各联轴器和各底脚螺栓的螺母是否都旋紧。在旋紧传动轴和水泵轴上的螺母时要注意其螺纹方向。6）传动轴和水泵轴必须安装于同一垂直线上，允许误差小于0.03mm/m。7）水泵出水管路应另设支架支承，不得用水泵本体支承。8）水泵出水管路上不宜安装闸阀。如有，则起动前必须完全开启。9）使用逆止阀时最好装一平衡锤，以平衡门盖的重力，使水泵更经济地运转。 第四章水泵机组运行、测试第三节水泵机组的运行10）对于用牛油润滑的传动装置，轴承油腔检修时应拆洗干净，重新注以润滑剂，其量以充满油腔的1/2～2/3为宜，避免运转时轴承温升过高。必须特别注意，橡胶轴承切不可触及油类。（2）轴流泵开机前的准备工作1）水泵起动前，应向上部填料涵处的短管内引注清水或肥皂水，用来润滑橡胶或塑料轴承，待水泵正常运转后，即可停止。2）水泵每次起动前应先盘动联轴器三四转，并注意是否有轻重不匀等现象。如有，必须检查原因，设法消除后再运转。3）起动前应先检查电机的旋转方向，使它符合水泵转向后，再与水泵连接。 第四章水泵机组运行、测试第三节水泵机组的运行（3）轴流泵运行时注意事项水泵运转时，应经常注意如下几点。1）叶轮浸水深度是否足够，即进水位是否过低，以免影响流量，或产生噪声。2）叶轮外圆与叶轮外壳是否有磨损，叶片上是否绕有杂物，橡胶或塑料轴承是否过紧或烧坏。3）固紧螺栓是否松动，泵轴和传动轴中心是否一致，以防机组振动。 第四章水泵机组运行、测试第三节水泵机组的运行（五）泵站运行记录机组在正常运行过程中，值班人员要不断地对以下项目进行检查，并填写运行记录。(1)进、出水池的水位观测，作为调整机组运行工况的依据，对于多泥沙水源的抽水站，要进行水质检验，若含沙量超过规定值，应当采取清沙措施。（2）检查轴承的温度和润滑油的油温、油位及油质，都要符合要求。 第四章水泵机组运行、测试第三节水泵机组的运行（3）检查填料函的工作情况，不能过紧或过松，要保证在正常运行状态。（4）检查各种表计等监测设备，发现问题及时处理。（5）检查水泵是否有振动或其他异样的声响，以判断机组运行状况。泵站运行记录表是泵站运行技术资料，对泵站技术状况的判断以及作出相应的决策都有着意义，值班人员必须认真作好记录。 第四章水泵机组运行、测试第三节水泵机组的运行 第四章水泵机组运行、测试第三节水泵机组的运行 第四章水泵机组运行、测试第三节水泵机组的运行（六）运行中的故障分析及处理机组运行中可能会发生故障，但是一种故障的发生和发展往往是多种因素综合作用的结果，应全面地、综合地分析，找出发生故障的原因，及时而准确地排除故障。机组运行中常见的故障及排除方法列于下表离心泵、混流泵的故障原因和处理方法 水泵的故障和排除1故障产生原因排除方法启动后水泵不出水或出水不足1．泵壳内有空气，灌泵工作没做好2．吸水管路及填料有漏气3．水泵转向不对4．水泵转速太低5．叶轮进水口及流道堵塞6．底阀堵塞或漏水7．吸水井水位下降，水泵安装高度太大8．减漏环及叶轮磨损9．水面产生漩涡，空气带入泵内10·水封管堵塞1.继续灌水或抽气2.堵塞漏气，适当压紧填料3.对换一对接线，改变转向4.检查电路，是否电压太低5.揭开泵盖，清除杂物6.清除杂物或修理7.核算吸水高度，必要时降低安装高度8.更换磨损零件9.加大吸水口淹没深度或采取防止措施10．拆下清通 水泵的故障和排除2故障产生原因排除方法水泵开启不动或轴功率过大l.填料压得太死，泵轴弯曲，轴承磨损2.多级泵中平衡孔堵塞或回水管堵塞3.靠背轮间隙太小，运行中二轴相顶4.电压太低5.实际液体的比重远大于设计液体的比重6.流量太大，超过使用范围太多1.松一点压盖，矫直泵轴，更换轴承2.清除杂物，疏通回水管3.调整靠背轮间隙4.检查电路，向电力部门反映情况5.更换电动机，提高功率6.关小出水闸阀 水泵的故障和排除3故障产生原因排除方法水泵机组振动和噪音1.地脚螺栓松动或没填实2.安装不良，联轴器不同心或泵轴弯曲3.水泵产生气蚀4.轴承损坏或磨损5.基础松软6.泵内有严重摩擦7.出水管存留空气1.拧紧并填实地脚螺栓2.找正联轴器不同心度，矫直或换轴3.降低吸水高度，减少水头损失4.更换轴承5.加固基础6.检查咬住部位7.在存留空气处，加装排气阀 水泵的故障和排除4故障产生原因排除方法轴承发热1.轴承损坏2.轴承缺油或油太多（使用黄油时）3.油质不良，不干净4.轴弯曲或联轴器没找正5.滑动轴承的甩油环不起作用6.叶轮平衡孔堵塞，使泵轴向力不能平衡7.多级泵平衡轴向力装置失去作用1.更换轴承2.按规定油面加油，去掉多余黄油3.更换合格润滑油4.矫直或更换泵轴的正联轴器5.放正油环位置或更换油环6.清除平衡孔上堵塞的杂物7.检查回水管是否堵塞，联轴器是否相碰，平衡盘是否损坏 水泵的故障和排除5故障产生原因排除方法电动机过载1.转速高于额定转速2.水泵流量过大，扬程低3.电动机或水泵发生机械损坏1.检查电路及电动机2.关小闸阀3.检查电动机及水泵 水泵的故障和排除6故障产生原因排除方法填料处发热、渗漏水过少或没有l.填料压得太紧2.填料环装的位置不对3.水封管堵塞4．填料盒与轴不同心1.调整松紧度，使滴水呈滴状连续渗出2.调整填料环位置，使它正好对准水封管3.疏通水封管4.检修，改正不同心地方 离心泵、混流泵的故障原因和处理方法 轴流泵的故障原因和处理方法 轴流泵的故障原因和处理方法 第四章水泵机组运行、测试第三节水泵机组的运行三、水泵机组停机1、正常停机停机前先关闭引水闸门，然后关闭出水管路上的闸阀（对离心泵而言）；对卧式轴流泵停机前应将通气管闸阀打开，再切断电源并关掉压力表和真空表以及水封管路上的小闸阀，使机组停止运行；清扫现场，保持清洁；做好机组和设备的保养工作，使机组处于随时可以启动的状态。 2.紧急停机水泵机组在遇下列情况应立即停机：①主设备发生火灾或操作人员发生人身伤亡事故；②运行声音异常；③振动剧烈；④电机失步；⑤辅机事故影响主机；⑥进、出水池有险情等。 水泵机组日常维护检修的内容有哪些？检查并处理易于松动的螺拴或螺帽。油、水、气管接头，阀门渗漏处理。电机碳刷、滑环、绝缘等的检查处理。检查下游栏污栅前有无阻力杂物。保持电动机干燥，摇测电动机绝缘。上、下游检修门吊点是否牢固，们侧有无卡阻物、锈蚀及磨损情况。闸门启闭设备维护。行车维护。机组及设备本身清洁，周围环境卫生。 电排站（异步电机）开停机操作程序？进站后的准备工作：工作人员进站后需先检查站内设备是否完善（例：变压器、水泵、电机、连接线是否完好），电排站的水工建筑是否正常；供电线路、配电柜各开关是否在停止位置；进水口、出水口、防洪门有无杂物卡阻，防洪门能否上落自如。开机操作接到开机指示后，先将两只防洪门提升到定点位置，合上直流电源送直流到各高压配电柜；合上10KV进线真空开关，检查供电电压是否正常；初次启动水泵前先转动水泵有无卡阻，水泵上橡胶轴泵加水润滑，全部检查后进行开机操作； 水泵启动后注意水泵的转向是否符合；水泵运行时检查内容：机组启动正常后运行人员需密切注意水泵机械运转是否正常（振动和声音）电机的温度、电流表、电压表等的指示值处于正常，并定时做好运行记录。停机操作将运行中的机组逐台停下来，分断10KV进线开关，关闭外江防洪闸门。 泵站(同步电机)开机操作程序？在经过开机前，微机、现场仔细检查和处理完善即可进行如下开机操作。合上进线柜真空开关后，同时检查各线电压是否平衡。合上站变10KV高压真空开关（平时已在合同位置可免）。合上励变10KV高压真空开关（视需要也可免去，而改由站变低压柜合低压母联柜供电方式，亦可在站变退出的情况下，用励变配合低压母联的供电方式，即两台变压器既可同时各自供电，又可相互代其供电，还可并列联合供电）。合上站变低压开关（长期合闸可省）。合上励变开关。 泵站(同步电机)开机操作程序？供水电源投入并供水，每台机的供水压力应在2KG左右。供油系统电源投入并供油，检查油压力，应在4KG以下为宜。排水系统视水位情况或将“自动”投入。机组控制保护电源投入（由中投室直流屏供电）。励磁装置电源投入（检查励磁设定情况，将更换运行转换开关置“运行”位置，运行调试开关置“调试”位置时，励磁电压表、励磁电流表应指示实时运行所设定的电压35V左右电流值（约80A）按试验按钮电压表为零，电流表读数不变，后将转换开关转回原位置。） 泵站(同步电机)开机操作程序？开启防洪闸门至上限位置。根据现场情况，开启清污机及皮带运输机。开启通风机。向主厂房、高压室发开机信号。合所确定需开的主机真空开关，主机启动并投入励磁，机组进入运行状态。 中小型轴流泵安装过程中水泵的安装应特别注意的是哪些问题？安装前的准备检查叶片安装角度检查水泵弯管底面与传动装置底座底面之间的实际距离是否和设计值相符检查传动装置是否转动灵活安装顺序和方法泵体部件就位上机座就位初校水平找平找正 固定地脚螺丝泵轴和叶轮的安装传动轴安装基础灌浆吊装电动机质量检查 第四章水泵机组运行、测试第四节水锤防治水泵在运行过程中，因突然停电，人为误操作或意外原因而造成的停机，使得底阀或逆止阀突然关闭而发生水锤现象。水锤现象:水泵刚停机时，压力管道内的水体由于惯性力的作用继续向前运动，由于没有后继水体的补充，水压逐渐下降，此时管内可能产生负压；随之水体在自重的作用下，以极大的势能从压力池顺管路而下泄，冲撞逆止阀，逆止阀关闭后，水体无法下泄，此时管路中水体流动的动能全部转化为势能，使管路内水压力突然增加，这种压力交替升降的水力冲击现象称为水锤现象。 第四章水泵机组运行、测试第四节水锤防治离心泵本身供水均匀，正常运行时在水泵和管路系统中不产生水锤危害。一般的操作规程规定，在停泵前需将压水阀门关闭，因而正常停泵也不引起水锤。水锤的危害:水锤现象增大的压力，有时可能超过管路正常压力的许多倍，使管路破裂，造成大量泄水，淹没泵房和设备，危害很大。水锤的危害在高扬程泵站或管路较长的供水泵站尤为突出。因为扬程泵站或供水泵站扬程高、压力管路长，管路中存水量大，水流的倒泄压力也大。国内外大量的实践证明:停泵水锤的危害主要是因为水泵出口止回阀的突然关闭所引起的。 第四章水泵机组运行、测试第四节水锤防治发生突然停泵的原因可能有：(1）由于电力系统或电气设备突然发生故障，人为的误操作等致使电力供应突然中断。(2）雨天雷电引起突然断电。(3）水泵机组突然发生机械故障，如联轴器断开，水泵密封环被咬住，致使水泵转动发生困难而使电机过载，由于保护装置的作用而将电机切除。(4)在自动化泵站中由于维护管理不善，也可能导致机组突然停电。 第四章水泵机组运行、测试第四节水锤防治常用的措施有：一、空气罐空气罐为圆形筒状，安装在水泵出口逆止阀之后的压力管路上。当水泵正常运行时，压力管路中的水压力使罐内空气压缩，水泵停机时，由于压力管路中的压力降低，罐内空气迅速膨胀，下部的水体迅速补给压力管路，以防止管内出现负压；待水流因势能倒流使逆止阀关闭时，管路中压力升高，一部分水体进入空气罐，抬高罐中水位，压缩罐中空气，从而减少压力管路中的压力升高值。二、调压塔调压塔是一种缓冲式的水锤防护设备，一旦管路中压力降低，可迅速给管路补水，防止压力管路中产生负压，同时也可减少压力管路中的压力上升。调压塔为圆筒状，装在管路中可能产生负压的部位。调压塔在水泵启动、运行和停机过程中，塔内水位变化不大，且压力波可在调压塔内被反射回上游侧，但应有足够大的断面面积和容积，以防在补水过程中将塔内水泄空而使空气进入主管路。 第四章水泵机组运行、测试第四节水锤防治三、缓闭阀普通逆止阀由于阀板关闭的时间短，引起很大的水锤升压值。缓闭式逆止阀是一种靠缓冲机构使逆止阀的阀板缓慢关闭的泄水式水锤防护设备，主要用于防止管路系统的压力上升。缓闭式逆止阀通常是在普通旋启式逆止阀上装置缓冲器，由带大、小排油孔的阻尼油缸、活塞等组成。事故停机时，管中水流开始倒流，旋启式阀板在自重和倒流水的作用下开始关闭，当关闭到一定开度时，阻尼油缸的排油孔转换成小孔，排油速度迅速减慢，形成阻尼，使阀板开始缓慢关闭，从而减少阀板对阀座的撞击及管内水锤压力的上升。另外，正常运行时阀板重量常用一杠杆平衡，从而减少了阀板对水流的阻力，使水流过逆止阀的水头损失大为减少。 液控缓闭止回蝶阀是目前国内外较先进的管路控制设备，主要用于水电站、自来水给水泵房以及电力、石油、化工、冶金、矿山等其他各类泵站、安装在水轮机进口或水泵出口管路、作截止、止回、调节之用。该阀具有以下特点：1、能按程序启闭、在正常供电和突然断电情况下均能自动按预定的时间和角度分快、慢二阶段关闭；调节范围大、适应性强。2、可消除破坏性水锤、防止水泵和水轮机组发生飞逸事故，有效地降低了管网系统的压力波动、保障设备的安全可靠运行。3、该阀可取代水泵出口处原电动闸阀和止回阀的功能，减少占地面积及基建投资。同时其流阻系数仅为0.1～0.6，远小于止回阀的流阻系数（1.7～2.6），节能效果明显。第四章水泵机组运行、测试液控蝶阀的应用原理 全液控止回蝶阀液控止回蝶阀 第四章水泵机组运行、测试液控蝶阀的应用原理重锤式蝶阀由蝶阀本体、液压联动旁通阀、重锤、释放装置、手动油泵(或电动油泵)、齿条传动油缸及电子控制等部分组成(见图)。由油泵的压力油输入齿条传动油缸，经活塞上齿条推动蝶板主轴上的齿轮旋转来开启蝶板，并将同轴上的重锤举至高点。重锤上的棘爪通过释放装置上的锁锭轴锁锭；锁锭轴的固定，由电磁铁和支托装置来控制。当事故发生时，由于电子控制部分的动作，电磁铁断电，锁锭轴失去控制，在重锤的自重作用下脱扣绕轴旋转，使蝶阀自动关闭。该蝶阀的油压系统，利用二段节流来控制蝶阀的关闭速度，开始时关闭速度较快，以减少飞车时间的持续和速率上升；后阶段关闭缓慢以控制水压上升率。 第四章水泵机组运行、测试重锤式液控蝶阀的应用原理 第四章水泵机组运行、测试第三节水泵机组的运行技术特点在没有外来电源的情况下，能利用重力蓄能自行关机。当机组过速、轴承过热及发电机失磁时均能自动关闭，从而对机组进行了自动保护。具有快慢两段关闭特性。采用电磁铁控制的锁锭机构，既安全可靠、操作力又小。 空气阀四、空气阀空气阀是采用补气的方法来防止管路中因负压而造成水锤事故的特殊阀门，通常装设在管线凸起的部位。当管路内压力低于大气压时吸入空气，高于大气压时排出空气。这种阀不允许液体进入大气，在排除管路中的空气后具有自动关闭的功能。 第四章水泵机组运行、测试第四节水锤防治五、水锤消除器水锤消除器实际上是具有一定泄水能力，并适合于泵站停机时水锤压力变化过程的安全阀，主要用于防止压力的升高。它安装在逆止阀的出水侧，停泵后先是管中压力降低，阀瓣落下，排水口打开；随后管中压力升高，管中部分高压水由排水口泄走，从而达到减少压力增加，保护管路的目的。六、通气管对于扬程较低、压水管路较短的轴流泵、混流泵，一般采用拍门断流。为排出管内空气对机组启动时的影响和停机时压水管路中水倒流造成的拍门关闭时的冲击力增大，一般应设置通气管。对启动前需充水的机组，设置通气管后，应在通气管上设小闸阀，机组充水时将闸阀关闭，机组启动投入正常运行后应打开闸阀。通气管的高度要高于压力池的最高水位。 水锤消除器 第四章水泵机组运行、测试第五节水泵机组的超常运行及修复措施一、水泵超高扬程运行及修复措施平原湖区轴流泵站通常在外洪、内涝的情况下运行，尽管在设计时对一些泵站在某些不利工况下运行进行过校核，但由于受水环境变化的影响，沿江和湖泊的河床逐年淤高，泵站内、外水位变幅较大，特别是特大洪水期间外江水位居高不下，泵站的扬程超出其设计使用范围，泵站被迫停机，甚至损坏。（一）调节叶片安装角目前，国产轴流泵口径在300mm以上的，叶片角度可以调节。调节叶片安装角在一定程度上扩大了泵的使用范围，当泵站扬程增高时，可减小叶片安装角，适当减小出水量，以满足水泵在高扬程情况下正常运行的要求。 第四章水泵机组运行、测试第五节水泵机组的超常运行及修复措施（二）换泵如果将叶片角度调至最小仍不能满足高扬程的长期运行要求，则可考虑更换成高扬程的水泵，如比转数较低的轴流泵或导叶式混流泵等。更换水泵通常是一种比较省事的办法，但对大中型水泵，要考虑机组配套和流道匹配等因素，因此工程投资较大，机组设备费用较高。另外，在同流量下由于泵的扬程高，泵气蚀及水力振动的可能性增大，特别是与进、出水流道之间的水力配合问题往往成为换泵的主要矛盾。因此，在原有泵站水工基础上采用换泵的办法来解决高扬程问题，不仅代价较高，而且技术上较复杂，因而一般只适用于中小型轴流泵站。另外，换泵时不仅要考虑在最高扬程时泵站能够安全运行，而且也应该尽可能使泵站能在多年运行中的平均效率较高，对于最高扬程与平均扬程相差甚大的泵站应该充分考虑这一点。 第四章水泵机组运行、测试第五节水泵机组的超常运行及修复措施（三）改换叶轮改换叶轮与换泵优缺点大致相同。不过，改换叶轮仅涉及到泵内的某一部件，因而可大量节省改造投资，通常适用于大中型轴流泵站的修复与技术改造。（四）提高水泵转速由相似定律得知，提高水泵转速，可增大泵的流量和扬程，但水泵的轴功率增加，动力机需要增容。对超高扬程的泵站，采用这种方法的关键在于增速方式及变速设备的选择 第四章水泵机组运行、测试第五节水泵机组的超常运行及修复措施二、水泵超功率运行及解决措施在特大洪涝灾害发生时，特别需要泵站在超高扬程下尽可能地加大水泵流量。这时往往使水泵的轴功率大大超过额定轴功率，致使配套动力机超载损伤。解决水泵超功率问题的常用方法有减小叶片安装角、降低水泵转速、更换功率较大的动力机、电机增容改造等。（一）减小叶片安装角（二）降低动力机转速通常只适用于变速容易实现的中小型机组。对大型机组，由于变速设备昂贵，一般很少采用。（三）更换功率较大的动力机 第四章水泵机组运行、测试第五节水泵机组的超常运行及修复措施运行更换功率较大的动力机与降速类似，一般只适用于中小型机组，对大型电机，除非确需增容和更新（如老化和损坏严重，修复不如新买），一般应尽可能不采用，以免造成不必要的花费。（四）电机增容改造三、加大水泵流量运行考虑排涝泵站自身的特点，设法加大泵站抢排流量对减小排区经济损失意义重大。对已建泵站，增大流量的办法除增加抢排时间外，主要是加大叶片安装角和提高水泵转速。加大叶片安装角是指在电机功率允许的范围内，尽可能地调大叶片角度，使机组满负荷运行，以便使泵站在较短的时间内能排除更多的积水。但是，这种运行方式常常受到外江高水位的限制，产生高扬程与大流量的矛盾，机组容量无法适应。为解决上述矛盾，同时满足水泵在高、低扬程时安全、正常、高效运转的客观需要，结合老化电机的增容改造，采用丢极式的变极方法将电机构成两档转速，是值得研究和推广的一种好方法。 第四章水泵机组运行、测试第六节泵站噪声及其消除一、噪声的定义 第四章水泵机组运行、测试第六节泵站噪声及其消除二、噪声的来源空气动力性噪声机械性噪声电磁性噪声 第四章水泵机组运行、测试第六节泵站噪声及其消除三、噪声的危害1．可以造成职业性听力损失＞90dB造成耳聋 第四章水泵机组运行、测试第六节泵站噪声及其消除 第四章水泵机组运行、测试第六节泵站噪声及其消除三、噪声的危害2．噪声引起多种疾病神经衰弱症产生头疼、脑胀、昏晕、耳鸣、多梦、失眠、心慌和全身疲乏无力等临床症状噪声还会对人的消化系统和心血管系统造成损害，导致胃病及胃溃疡的发病率增高，使人心跳加快，心律不齐，血管痉挛，血压升高，以致冠心病和动脉硬化的发病率增高等。 第四章水泵机组运行、测试第六节泵站噪声及其消除三、噪声的危害3．噪声影响正常生活吵闹的噪声影响人们的生活，它妨碍睡眠、干扰谈话，吵得人惶惶不安，烦恼异常。噪声级达到90dB(A）以上，你就是大声喊也听不清了。至于打电话，在55~60dB(A）就有些困难，到了85dB(A）就根本听不见了。所以在水厂内，泵房的布置应离开办公楼远一些。 第四章水泵机组运行、测试第六节泵站噪声及其消除三、噪声的危害4．噪声降低劳动生产率在嘈杂的环境里，人们心情烦燥，干活容易疲乏，反应也迟钝，所以工作效率降低，而且影响工作质量。由于噪声的心理学作用，分散了人们的注意力，容易引起工伤事故。 第四章水泵机组运行、测试第六节泵站噪声及其消除四、泵站内噪声的防治防治噪声最根本的办法是从声源上治理，即将发声体改造成为不发声体。 第四章水泵机组运行、测试第六节泵站噪声及其消除四、泵站内噪声的防治1．吸音 第四章水泵机组运行、测试第六节泵站噪声及其消除四、泵站内噪声的防治2．消音泵房中的消音一般用于单体机组方面，目前国内已生产的水冷式消音电机，对于消除电机内空气动力性噪声方面效果较好，可使整个泵房的工作噪声得到较大幅度下降。 第四章水泵机组运行、测试第六节泵站噪声及其消除四、泵站内噪声的防治3．隔音泵房中把水泵机组放置在隔音机罩内，与值班人员隔开，或者也可以把值班人员置于隔音性能良好的控制室内，与发音的机组隔开，从而使值班人员免受噪声的危害。 第四章水泵机组运行、测试第六节泵站噪声及其消除四、泵站内噪声的防治4．隔振振动是波动的一种形式。水泵机组所产生的振动，传给基础、地板、墙体等，以弹性波的形式沿房屋结构传到泵房内，以噪声的形式出现，这就称为固体噪声。钢筋混凝土、金属板等虽然是隔绝空气声波的良好材料，但它们对固体声波都没有多大程度的减弱。 第四章水泵机组运行、测试第六节泵站噪声及其消除 四、机泵的更新改造改造目的：1、节能2、工作可靠1、电动机电动机运行中的效率完全由负荷率的大小决定电动机更新改造的基本条件之一是当负荷率低于0.5时。2、水泵水泵的特性与原曲线相差很多。水泵效率不低于规范要求（58%—80%） 离心泵流量—效率关系图(水泵的效率应不低于下图)M3/h% 三相异步电动机的调速三相异步电动机的调速有变极调速、变转差率调速和变频调速三种方式。（1）变极调速异步电动机的转速决定干同步转速，在电源频率不变的情况下，改变定子绕组的极对数p，同步转速就会改变。如果极对数增加一倍，同步转速就下降—半，电动机的转速相应地也大约下降一半。通过改变磁极对数p，可以得到2:1调速、3:2调速、4:3调速及三速电机等，调速的级数很少。由于磁极对数p取决于定子绕组的结构，而且笼型转子的极数能自动地保持与定子极数相等，所以此调速只适用于特制的笼型异步电动机，这种电动机结构复杂，成本高。用这种方法来调速，只能做到一级一级跳跃式地改变转速，不是平滑调速。 （2）变频调速当电源的频率改变时，同步转速与频率成正比变化，电动机的转速n也随之而变。所以，改变电源频率可以平滑的调节异步电动机的转速。但必须有一套专用的变频电源，设备投资较大，使它的应用受到很大限制。近几年来，随着晶闸管可控硅技术的进步和发展，异步电动机的交流变频调速发展得很快，正在日益进入实际应用。（3）变转差率调速变转差调速一般适用于线绕型异步电动机或滑差电动机。具体的实现方法很多，比如：转子串电阻的串级调速、调压调速、电磁转差离合器调速等等。随着s的增大，电动机的机械特性变软，效率降低。其中变极调速和变频调速适用于鼠笼式电动机，变转差率调速适用于绕线式电动机。 水泵的变频节能变频调速得到广泛应用的主要原因:1、变频调速给水的供水压力可调，可以方便地满足各种供水压力的需要。2、目前，变频器技术已很成熟，在市场上有很多国内外品牌的变频器，这为变频调速供水提供了充份的技术和物质基础。3、变频调速恒压供水具有优良的节能效果。 调节供水流量的二种方法；1、节流调节，开大供水阀，流量上升；关小供水阀，流量下降。2、调速调节，水泵转速升高，供水流量增加；转速下降，流量降低，对于用水流量经常变化的场合（例如生活用水），采用调速调节流量，具有优良的节能效果。为了使变频恒压供水具有优良的节能效果，变频恒压供水宜采用多泵并联的供水模式。 多泵并联的供水模式：由多泵并联恒压变频供水理论可知：多泵并联恒压供水，只要其中一台泵是变频泵，其余全是工频泵，可以实现恒压变量供水。在变频恒压变量供水当中，变频泵的流量是变化的，当变频泵是各并联泵中最大，即可保证恒压供水。多泵并联恒压供水，在设计上可做到在恒压条件下各工频泵的效率不变（因工况不变），并使之处于高效率区工作，变频泵的流量是变化的，其工作效率随流量而改变。因为采用多泵并联恒压供水，变频泵的功率降低，从而可以降低多泵并联变频恒压供水系统的能耗，改善节能状况。 多泵并联变频恒压变量供水的工作模式：当用水流量小于一台泵在工频恒压条件下的流量，由一台变频泵调速恒压供水；当用水流量增大，变频泵的转速自动上升；当变频泵的转速上升到工频转速，如用水流量进一步增大，由变频供水控制器控制，自动启动一台工频泵投入，该工频泵提供的流量是恒定的（工频转速恒压下的流量），其余各并联工频泵按相同的原理投入。 多泵并联变频恒压变量的供水：当用水流量下降，变频调速泵的转速下降（变频器供电频率下降）；当频率下降到零流量的时候，变频供水控制器发出一个指令，自动关闭一台工频泵使之超出并联供水。为了减少工频泵自动投入或超出时的冲击（水力的或电流的冲击）：在投入时，变频泵的转速自动下降，然后慢慢上升以满足恒压供水的要求。在超出时，变频泵的转速应自动上升，然后慢慢下降以满足恒压供水的要求。 多泵并联变频恒压变量供水方式中：各并联水泵是按工频方式自动投入或超出的。因为变频泵固定不变，当用水流量变化，变频泵始终处于运行状态，因此变频泵的运行时间最长。为了均衡各水泵的运行时间，对于变频泵固定运行方式，可以设计成变频泵定时轮换运行方式。即当某一台变频泵运行一定时间后，由变频控制器控制变频泵自动进行轮换。例如：开始时1泵变频，2－3泵工频，当1泵变频运行T时间后（T可按序设定）自动轮换为2泵变频，3－1泵工频；在此状态下运行T时间后自动轮换为3泵变频，1－2工频，……。如此反覆进行定时轮换。 变频器的日常检查内容变频器上电之前应先检查周围环境的温度及湿度，温度过高会导致变频器过热报警，严重的会直接导致变频器功率器件损坏、电路短路；空气过于潮湿会导致变频器内部直接短路。在变频器运行时要注意其冷却系统是否正常，如：风道排风是否流畅，风机是否有异常声音。变频器的排风系统如风扇旋转是否流畅，进风口是否有灰尘及堵塞物都是我们日常检查不可忽略的地方。运行中变频器是否有异常响声；变频器面板电流显示是否偏大或电流变化幅度太大，输出UVW三相电压与电流是否平衡 变频器的通断电是在停止输出状态下进行的，在运行状态下一般不允许切断电源1）变频器内部电路的原因：变频器的逆变电路工作在开关状态，每个大功率开关管都是工作在饱和或截止状态。尽管饱和时通过每只管子的电流很大，但因饱和压降很低，相当于开关闭合，所以管子的功耗不大。如果电路突然断电，电路中所有的电压都同时下降，当管子导通所需要的驱动电压下降到使管子不能处于饱和状态时，就进入了放大状态。由于放大状态的管压降大大增大，管子的耗散功率也成倍增加，可在瞬间将开关管件烧坏。虽然变频器在设计时考虑到了这种情况并采取了保护措施，但在使用中还是应避免突然断电。 2）负载的原因：电源突然断电，变频器立即停止输出，运转中的电动机失去了降速时间，处于自由停止状态，这对于某些运行场合也会造成影响，因此不允许运行中的变频器突然断电。变频器的通、断电控制一般均采用电磁接触器，因为采用接触器可以方便地进行自动或手动控制，一旦变频器出现问题，可立即自动切断电源。 水泵机组负载运行中工频－变频的相互切换泵类负载运行中进行工频－变频切换的原因：一方面变频运行在不满载的情况下才可达到节能的目的，如果泵类工作在大流量区，变频运行反而不如工频运行合适；另一方面，当变频器跳闸或出现故障停止输出时，为使电动机继续运转，需将电动机由变频运行切换到工频运行。由于变频器的输出为电子开关电路，过载能力差，在切换时要考虑变频器的承受能力。 ①由工频运行切换到变频运行时，先将电动机断电，让电动机自由降速运行。同时检测电动机的残留电压，以推算出电动机的运行频率，使接入变频器的输出频率与电动机的运行频率一致，以减小冲击电流。②当变频运行切换到工频运行时，采用同步切换的方法，即变频器将频率升高到工频，确认频率及相位与工频一致时再进行切换。