【文章內容簡介】 水泵如果在此區(qū)域內運轉時，就會發(fā)出噪音和震動，水泵效率急劇下降，甚至因超負荷而損壞動力機。所以，軸流泵宜在大流量情況下工作，宜開閘啟動。B點以后，流量與揚程、功率成反比關系變化，工作穩(wěn)定，效率高。Q－η曲線呈山峰形，離開設計工作點，效率向兩旁陡降。其高效率范圍狹小。（3）混流泵性能曲線 混流泵的性能曲線形狀介于離心泵和軸流泵之間，比轉數(shù)ns低的混流泵，曲線接近于離心泵；比轉數(shù)ns高的混流泵，曲線形狀接近于軸流泵。3．水泵工作點的確定水泵工作點的確定對于水泵運行的效率十分重要。水泵工作點應選在性能曲線的工作范圍內。如果工作點定得恰當，機組運轉安全經(jīng)濟，效率高，揚程和流量都能滿足要求。但是如果工作點定得不恰當，效率下降10％是常見的。要確定水泵的工作點，必須具有水泵性能曲線和管路阻力曲線。前者在水泵選定后，可在《水泵樣本》中查得；后者則根據(jù)用戶管路布置情況按管道水力計算繪制。（1）管路阻力曲線 它是管路中的通過流量Q與需要揚程的關系曲線。管路需要揚程由實際揚程（即地形高度）和損失揚程h兩部分組成。對既定的水泵機組來說，實際揚程通過實地測量得知，為一常數(shù)。而損失揚程h則由沿程摩擦損失和局部阻力損失組成。如令Sy為沿程阻力系數(shù)、Sj為局部阻力系數(shù)，則總阻力系數(shù)為 S=Sy+Sj 而總損失揚程h則隨管路布置和通過流量而變。即為 h=SQ2 管路需要揚程Hxu為 Hxu=Hd+h=Hd+SQ2 即損失揚程與流量的平方成正比，管路阻力曲線Q－Hxu為一通過原點O的拋物線。以不同的水泵流量代入上式，即可求得相應的Hxu。如果以Q為橫座標，Hxu為縱座標，就會繪制出管路阻力曲線Q－Hxu（圖7－21）。在這條曲線上，可以查得輸水管路在通過不同流量的損失揚程。（2）確定水泵工作點 圖7－21中兩曲線相交點A，即為水泵機組的工作點。A點表明： 圖721 水泵機組工作點a．水泵供給的揚程應等于管路需要的揚程Hxu。b．水泵供給的流量QA應等于消耗在管路上揚程為Hxu時所能通過的流量Qxu。從能量的觀點來看，A點就是能量的平衡點或“供”與“需”的平衡點。5．水泵性能調節(jié)水泵機組在水泵和管路既定的條件下只有一個工作點。如果這一工作點的工作參數(shù)（Q、H）不符合要求，就必須調節(jié)水泵的性能或改變管路布置來改變水泵的工作點，以滿足實際需要。水泵性能調節(jié)有以下幾種：（1）變速調節(jié) 即改變水泵轉速，以改變水泵的性能。水泵轉速改變后，其性能與轉速的變化關系可按比例律換算如下：對原有的水泵，當它的轉速為n1時，流量為Q揚程為H功率為N1。如果改變轉速為n2時，流量為Q揚程為H功率為N2。則即應該指出，水泵的變速調節(jié)一般只能低于水泵的額定轉速。但降低轉速不能低于該泵額定轉速的30－50％。否則水泵運轉會引起劇烈的振動，而且水泵效率顯著下降。此外，注意不要任意將轉速提高超過水泵的額定轉速。因為提高轉速會增加水泵零件的應力。（2）變徑調節(jié) 即將水泵葉輪外徑車削變小，以改變水泵性能，達到擴大水泵使用范圍的目的。葉輪削小后，水泵的流量、揚程、功率也將隨著改變。它們的關系按比例律換算如下式中 QHN1－葉輪未車削時D1水泵的流量、揚程和功率 QHN2－葉輪車削后D2水泵的流量、揚程和功率水泵葉輪的車削不能過多，否則會破壞設計性能，效率下降。葉輪車削限度和車削后的效率下降情況，與水泵的比轉數(shù)有密切關系（表7－3）表7－3 水泵葉輪最大允許車削量比 轉 數(shù)60120200300350350以上葉輪最大車削量20％15％11％9％7％0效率下降值每車削10％下降1％每車削4％下降1％（3）變角調節(jié) 即在軸流泵上調節(jié)葉片安裝角，以改變水泵性能，使水泵保持在高效率下運轉，以擴大使用范圍。目前，我國生產(chǎn)的軸流泵，根據(jù)葉片安裝角的裝置情況可分為固定式；半調節(jié)式，β=－10－18176。和全調節(jié)式β=0－26176。三種。對于后兩種型式的軸流泵，適宜于采用變角調節(jié)。在轉速一定時，減小軸流泵葉片安裝角度，其揚程、流量、功率均相應減小；反之，則增大。變角后軸流泵的效率最高點沒有多大變化。因此，這種方法有利于軸流泵的性能調節(jié)。（4）水泵的串聯(lián)和并聯(lián)工作 當一臺水泵滿足不了實際揚程和流量要求時，可以將兩臺或多臺水泵串聯(lián)或并聯(lián)工作。a．水泵串聯(lián)工作 把一臺水泵的出水管與另一臺水泵的進水管聯(lián)接，稱為串聯(lián)。它可以增加揚程，而保持流量不變。串聯(lián)時的總性能曲線可以用縱加法繪制（圖7－22），就是把同一流量下兩臺水泵的不同揚程相加。圖7－22中A點串聯(lián)工作點。多臺串聯(lián)時的總性能曲線繪制方法和兩臺串聯(lián)相同。 圖722 水泵串聯(lián)工作 圖723 水泵并聯(lián)工作b．水泵并聯(lián)工作 兩臺或兩臺以上水泵連接到共同的出水管，稱為并聯(lián)。其目的是增加流量。并聯(lián)時的總性能曲線可以用橫加法繪制（圖7－23）。就是把每臺水泵對應于同一揚程流量相加可求得并聯(lián)后總的性能曲線，圖7－23中A點為并聯(lián)工作點。（六）水泵的選型目前農(nóng)用水泵的型號很多，各有其獨特的規(guī)格性能。應根據(jù)使用條件和生產(chǎn)需要來選擇。選用水泵的原則為：滿足農(nóng)業(yè)生產(chǎn)所提出流量和揚程的要求；水泵工作效率高，而且常期運行效率穩(wěn)定，工作點應盡量落在高效區(qū)以內；按照選定的泵型，建站的投資和所需用的功率應為最??；裝機臺數(shù)不宜太多，但最好不少于兩臺，并盡量選用同型號的水泵。（1）灌溉設計流量 根據(jù)灌區(qū)作物生長的需水量而定式中 m－最大一次灌水定額，米3／畝 A－灌溉總面積，畝 t－水泵每天開機時數(shù)， 時 T—作物輪灌延續(xù)天數(shù)，天 ηg－灌溉水的利用系數(shù)?？紤]到全灌區(qū)各級渠道輸水損失和田間水量損失， ηg=－（2） 排水流量與汛期暴雨，河網(wǎng)調蓄能力、作物布局、土壤類別及管理水平有關。為了保證農(nóng)作物不受洪澇，選擇作物耐淹能力最低而最會出現(xiàn)澇情的時期來確定排水流量。假設排水區(qū)內的蒸發(fā)量與圩堤滲漏量相抵消，則排水流量為式中 As－水田面積，畝 Ah－旱地面積，畝 Aw－河網(wǎng)水面面積，畝 P－排澇標準中規(guī)定的設計暴雨量，毫米 C－旱地暴雨徑流系數(shù)，隨地區(qū)而異，各省水文站均有觀測總結資料 hxu－水田允許蓄水深（毫米），即水稻耐淹水深減去適宜灌水深度。一般取30－50毫米。這個因素，對排澇流量的計算，影響很大，各地可根據(jù)群眾的豐產(chǎn)經(jīng)驗加以總結確定。 －河網(wǎng)預降水深，毫米。一般采用500－1000 T－排水天數(shù)，以設計暴雨多少天排除不成災而定 t－每天開機時數(shù)，小時2．排水設計揚程的確定（1）灌溉設計揚程 以保證灌區(qū)95％以上的耕地獲得自流灌溉的灌溉渠首水位作為上水位，以河流最枯水位為下水位。兩者高程之差則為實際揚程。再加上管路損失揚程，便得灌溉設計揚程，即 Hg=hchj+h 式中 hc－出水池水位 hj－進水池水位 h－損失揚程 （2）排水設計揚程 以訊期平均洪水位作為上水位，以排澇區(qū)內有90％以上的耕地能解除漬水的地面高程作為下水位，上下水位的高程差即為實際地形聲水高度，加上管路損失揚程即得排水設計揚程。在初選泵型時，一般可以粗略地按實際揚程的10－25％來估算損失揚程。待選型最后階段，再詳細計算進行校核修正。3．水泵型號的確定根據(jù)設計流量和設計揚程，就可以在《水泵樣本》中的“水泵綜合性能型譜圖”或“水泵規(guī)格性能表”等技術資料中初步選擇所需的水泵型號。利用水泵規(guī)格性能表來選擇水泵時，要求設計流量和設計揚程都能落在水泵工作范圍內。應用水泵性能綜合型譜圖選擇泵型時，應先以設計揚程在型譜圖上找出揚程符合要求的幾種水泵，然后再根據(jù)設計流量來確定選用哪種水泵和選用的臺數(shù)。當水泵型號初步選定后，就要進行校核，并確定水泵機組的工作點。如果驗證工作點是落在高效率的工作范圍之內，則說明所選擇的水泵是合理的，能夠滿足農(nóng)業(yè)生產(chǎn)需要，水泵的選型就能最后確定下來。否則就需要另選泵或重新修改管路布置方案。三、噴頭的種類和性能指標（一）噴頭的種類可按不同的方法對噴頭進行分類。如按噴頭的工作壓力（或射程）、工作特征和材質等對其分類，一般用得最多的有下列兩種。1．按工作壓力和射程分類按工作壓力和射程大小，大體上可以把噴頭分為微壓噴頭、低壓噴頭（或稱近射程噴頭）、中壓噴頭（或稱中射程噴頭）和高壓噴頭（或稱遠射程噴頭）四類，如表7－4。表7－4 噴頭按工作壓力和射程分類表類 別工作壓力（kPa）射 程（m）流 量（m3/h）特點及適用范圍微壓噴頭50－1001－2耗能量省、霧化好，適用于微型灌溉系統(tǒng)，可用于花卉、園林、溫室作物的灌溉低壓噴頭(近射程噴頭)100－2002－－耗能少，水滴打擊強度小，主要用于菜地、果園、苗圃、溫室、公園、草地、連續(xù)自走行噴式噴灌機等中壓噴頭（中射程噴頭）200－500－42－32均勻度好，噴灌強度適中，水滴合適，適用范圍廣，如公園、草地、果園、菜地、大田作物、經(jīng)濟作物及各種土壤等高壓噴頭（遠射程噴頭）＞500＞42＞32噴灌范圍大，生產(chǎn)率高，耗能高，水滴大，適用于對噴灑質量要求不太高的大田、牧草等的灌溉2．按結構形式和噴灑特征分類按噴頭結構形式和噴灑特征，可以分為旋轉式（射流式）噴頭、固定式（散水式、漫射式）噴頭、噴灑孔管三類。此外還有一種同步脈沖式噴頭。（1）旋轉式噴頭。這是繞其自身鉛垂軸線旋轉的一類噴頭。它把水流量集中呈股狀，在空氣作用下碎裂，邊噴灑邊旋轉。因此，它的射程較遠，流量范圍大，噴灌強度較低，均勻度較高，是中射程和遠射程噴頭的基本形式，也是目前國內外使用最廣泛的一類噴頭。但要限制這類噴頭的旋轉速度，并應使噴頭安裝鉛直以保證基本勻速轉動。因為驅動機構和換向機構是旋轉式噴頭的重要部件，因此，根據(jù)驅動機構的特點，旋轉式噴頭還可以分成為搖臂式（撞擊式、葉輪式（蝸輪蝸桿式）和反作用式三種。其中搖臂式噴頭根據(jù)導水板的形式還可分為固定導流板式搖臂噴頭和楔導水擺塊式搖臂噴頭；反作用式噴頭還可分為鐘表式、垂直擺臂式、全對流式（射流元件式）等。根據(jù)是否裝有換向機構和噴嘴數(shù)目，旋轉式噴頭又有全圓噴灑、扇形噴灑和單噴嘴、雙噴嘴等形式。（2）固定式噴頭。 固定式噴頭的指噴灑時，其零部件無相對運動的噴頭，即其所有結構部件都固定不動。這類噴頭在噴灑時，水流在全圓周或部分圓周（扇形）呈膜狀向四周散裂。它的特點是結構簡單，工作可靠，要求工作壓力低（100－200kPa），故射程較近，距噴頭近處噴灌強度比平均噴灌強度大（一般在15－20mm／h以上），一般霧化程度較高，多數(shù)噴頭噴水量分布不均勻。根據(jù)固定式噴頭的結構特點和噴灑特征，它還可以分成折射式、縫隙式和漫射式三種。（3）噴灑孔管。噴灑孔管又稱孔管式噴頭，其特點是水流在管道中沿許多等距小孔呈細小水舌狀噴射。管道?？衫米陨硭畨菏箶[動機構繞管軸作900旋轉。噴灑孔管一般由一根或幾根直徑較小的管子組成，在管子的上部布置一列或多列噴水孔，其孔徑僅1－2mm。根據(jù)噴水孔分布形式，又可分為單列和多列噴灑孔管兩種。噴灑孔管結構簡單，工作壓力比較低，操作方便，但其噴灌強度高，由于噴射水流細小，所以受風影響大，對地形適應性差，管孔容易被堵塞，支管內水壓力受地形起伏變化的影響較大，對耕作等有影響，并且投資也較大，故目前大面積推廣應用較少，在國內一般僅用于溫室、大棚等固定場地的噴灌。上述各種噴頭中，我國目前使用最多的是搖臂式噴頭、垂直搖臂式噴頭、全射流噴頭、折射式噴頭等，特別是搖臂式噴頭和固定式噴頭在我國應用很普遍。（二）噴頭的性能指標1．壓力噴頭的壓力包括工作壓力和噴嘴壓力。工作壓力指噴頭工作時，其進水口前的壓力，即距噴頭進水口20cm處測取的靜水壓力，單位為kPa，一般在此處的豎管上安裝壓力表來測量。噴嘴壓力是指噴頭出口處的水流總壓力（即流速水頭）。它可以用來評價噴頭性能的好壞。噴頭工作壓力和噴嘴壓力非常接近，噴嘴壓力是工作壓力減噴頭內過流部件的水力損失而得出的，所以這個損失越小，噴頭內部的流道就越好，產(chǎn)品質量也就越高。2．流量噴頭流量是指單位時間內噴頭噴出的水的體積，單位為m3/h或L／min。影響噴頭流量的主要因素是工作壓力和噴嘴的直徑，同樣的嘴徑，工作壓力愈大，噴頭的流量也就愈大，反之亦然。噴頭的流量可以用體積法、重量法、堰法、流量計法等測量而得出，也可以用水力學管嘴出流公式計算，即式中：Q為噴頭流量，m3／h；μ為噴頭流量系數(shù)，－，一般噴嘴錐角大的（450、500等）取下限，錐角小的（150、250等）取上限；A為噴嘴過水斷面面積，m2；／s2；hp為噴頭的工作壓力水頭，m。3．射程射程是指在無風情況下，噴頭正常工作時的噴灑濕潤圓半徑，即指噴灑有效水所能達到的最遠距離，又稱噴灑半徑，單位為m。射程可由實測得出。對于旋轉式噴頭，為了統(tǒng)一標準，規(guī)定在無風條件下正常工作時，（對于噴水量低于250L／／h）的那一點到噴頭旋轉中心的水平距離作為射程。對于旋轉式噴頭，當其結構參數(shù)確定后，它的射程就主要受工作壓力和轉速影響，在一定的工作壓力變化范圍內，壓力增大，射程也相應地增大。超過這一壓力范圍，壓力增加只會提高霧化程度，而射程不再會增加。噴頭射程隨轉速的增大而減小，當轉速接近零時，它的射程達到最大。在噴頭流量相同