CN116428150A - 一种无汽蚀恒流量喂水泵泵组及运行方法 - Google Patents

Abstract

一种无汽蚀恒流量喂水泵泵组及运行方法，包括主排水泵、喂水泵、连接在主排水泵吸水口和喂水泵出口之间的连接管道，其特殊之处是：在所述连接管道上安装电接点压力表，所述电接点压力表与控制装置连接，所述控制装置用于接收由电接点压力表检测的连接管道的压力值并根据压力变化调节所述泵组的流量大小。本发明使连接管道的压力值始终保持在0‑0.001MPa之间，实现泵组恒流正压排水，高水位时，MD泵电机不超流；低水位时，流量基本不变，所以不会产生汽蚀，并且泵组运行平稳，运行寿命长，可提高水泵效率，加快排水速度，延长水泵的使用周期，减少水泵的日常维护量。

Description

一种无汽蚀恒流量喂水泵泵组及运行方法

技术领域

本发明涉及一种启动快速、高效节能的免抽真空的无汽蚀恒流量喂水泵泵组及运行方法。

背景技术

水泵给排水系统应用广泛，与工农业生产及人民生活密切相关，它是量大面广的覆盖社会方方面面的一项机电产品，全国水泵的总装机量逾千万台，仅煤矿使用的耐磨多段式水泵就有几十万台之多，虽然总量不高，但它的耗电量非常之大，水泵一年的耗电量占全国用电量的20％。

水泵的效率普遍不高，主要有两个原因，一是水泵负压供水(抽真空方式)存在较严重的汽蚀问题；二是即使正压供水(在主排水泵前端安装喂水泵方式)，也存在供水工程中流量衰减的问题，一但流量衰减严重就会再现汽蚀现象。

所有水泵的H-Q曲线是水泵流量与扬程对应关系的曲线，也就是说在水泵运行时，它的流量、扬程、功率、效率值处在动态变化之中，一般来说水泵的必须汽蚀余量是不变的。水泵的必须汽蚀余量是一种自然现象，是水泵水力模型设计及加工精度所不能改变的，而且随着水泵的老化，必须汽蚀余量的数值还在不断的增加。也就是说一旦水泵的流量、扬程、电机转数确定，它的必须汽蚀余量就已确定。所以说水泵的必须汽蚀余量是客观存在的，是水泵自身是无法克服的。无疑，水泵的汽蚀现象是一个有害的存在。

一般来说，大多数水泵是负压供水，即水泵安装在吸水井附近的泵房底板上，用抽真空装置让泵体内形成负压，然后在大气压的作用下，液体进入泵体内，水泵开始运行，将液体输送到设定的地点或高度，高水位启动，低水位停机。虽然水泵铭牌上有明确的参数，但实际上它的流量、扬程、功率、效率值是动态变化的。水泵的性能曲线图就能证明这一点。水泵设计点的效率最高；大流量点的流量增大，扬程降低，轴功率增大，效率降低；小流量点是流量、扬程、功率、效率均降低。各企业泵房司机，为了方便起见，往往将水泵前端调节阀全部打开，使水泵以比大流量点还大的流量运行。结果导致水泵的必须汽蚀余量继续增大，也就是吸程降低，使水泵汽蚀现象严重，排水速度减缓，泵效降低过多。

通过在主排水泵前端加装喂水泵实现泵组的正压供水，理论上消除了主排水泵的汽蚀问题。但实际上还存在随着喂水泵扬程增加而流量降低的问题，也可能出现汽蚀现象。

考虑到煤矿的排水实际情况，喂水泵水利模型是流量大、扬程低的结构形式。此结构特点是高水位时(此时喂水泵的扬程低)流量大，甚至超出设计点很多，主排水泵电机有超电流的可能；低水位时(此时喂水泵的扬程升高)，由于流量降低，主排水泵流量因某种原因可能不满足公式Q₁＝(1+a)Q₀的条件而出现汽蚀现象，式中：Q_1：喂水泵的流量，Q_0：主排水泵的流量，a：系数，a取值为0.15～0.25。

发明内容

本发明是要解决背景技术存在的上述问题，提供一种无汽蚀恒流量喂水泵泵组及运行方法。

本发明的技术解决方案是：一种无汽蚀恒流量喂水泵泵组，包括主排水泵、喂水泵、连接在主排水泵吸水口和喂水泵出口之间的连接管道，其特殊之处是：在所述连接管道上安装电接点压力表，所述电接点压力表与控制装置连接，所述控制装置用于接收由电接点压力表检测的连接管道的压力值并根据压力变化调节所述泵组的流量大小。

进一步地，所述控制装置包括控制单元和变频器，所述喂水泵电机为变频电机，所述控制单元通过变频器与喂水泵变频电机连接，由变频器根据控制单元的指令改变变频电机的转速进而调节所述泵组的流量大小。

进一步地，所述控制装置包括控制单元和与控制单元连接且安装在喂水泵出口的电动阀门，通过控制单元改变电动阀门的开度进而调节所述泵组的流量大小。

进一步地，所述电动阀门为具有点动功能的电动阀门，可以精确调节主排水泵流量。

进一步地，所述电动阀门与电接点压力表之间的距离大于等于500mm，以减小涡流对压力的影响。

如上述的无汽蚀恒流量喂水泵泵组的运行方法，其特殊之处是：

S1、通过控制装置设定连接管道压力区间值，所述压力区间值为0-0.001MPa；

S2、首先启动喂水泵电机，然后启动主排水泵电机，同时接通控制装置及电接点压力表电源，通过电接点压力表实时检测连接管道的压力值；

S3、当连接管道压力值大于0.001MPa时，通过控制装置使泵组的流量减小；当连接管道压力值小于0时，通过控制装置使所述泵组的流量增大；将连接管道内的压力始终保持在0-0.001MPa之间，使整个泵组正压恒流运行。

进一步地，所述控制装置包括控制单元和变频器，所述喂水泵电机为变频电机，所述控制单元通过变频器与喂水泵变频电机连接，通过变频器改变变频电机的转速进而调节所述泵组的流量大小。

进一步地，所述控制装置包括控制单元和与控制单元连接且安装在喂水泵出口的电动阀门，通过控制单元改变电动阀门的开度进而调节所述泵组的流量大小。

进一步地，所述电动阀门的开度调整时间小于等于1s。

本发明的有益效果是：

1、通过控制单元、电动阀门与电接点压力表配合，使连接管道的压力值始终保持在0-0.001MPa之间，实现泵组恒流正压排水，运行平稳，运行寿命长。

2、高水位时，MD泵电机不超流；低水位时，流量基本不变，所以不会产生汽蚀。

3、水泵始终在正压恒流供水状态且流量无限接近恒定值，工况点固定不变，那么水泵的流量、扬程、功率、效率值就基本是恒定的，这将大大提高水泵效率，加快排水速度，延长水泵的使用周期，减少水泵的日常维护量。

附图说明

图1是本发明实施例1的无汽蚀恒流量喂水泵泵组的结构示意图；

图2是加装抽真空装置的MD泵性能曲线图；

图3是加装喂水泵的MD泵性能曲线图；

图4是本发明实施例的MD泵性能曲线图；

图5是本发明实施例2的无汽蚀恒流量喂水泵泵组的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进行详细说明：

实施例1

如图1所示，该无汽蚀恒流量喂水泵泵组，包括主排水泵1、喂水泵3、连接在主排水泵吸水口101和喂水泵3出口之间的连接管道2，在所述连接管道2上安装电接点压力表6，在喂水泵出口安装具有点动功能的电动阀门4，所述电动阀门4与电接点压力表6之间的距离大于等于500mm，所述电动调节阀4和电接点压力表6分别与控制单元5连接，所述控制单元5和电动阀门4组成控制装置，所述控制单元5用于接收由电接点压力表6检测的连接管道2的压力值并根据压力变化改变电动调节阀的开度进而调节所述泵组的流量大小。

如上所述的无汽蚀恒流量喂水泵泵组的运行方法，其步骤是：

S1、通过控制单元5设定连接管道的压力区间值，所述压力区间值为0-0.001MPa；

S2、首先启动喂水泵3电机，然后启动主排水泵1电机，同时接通控制单元5及电接点压力表6电源，通过电接点压力表6实时检测连接管道2的压力值；

S3、当连接管道压力值大于0.001MPa时，控制单元5发出指令，将电动阀门4的开度减小；当压力值小于0时，控制单元发出指令，将电动阀门4的开度增大；从而将连接管道3内的压力值始终保持在0-0.001MPa之间，使整个泵组正压恒流运行。

进一步，所述电动阀门4的开度调整时间小于等于1s，以保证恒流效果，防止产生气蚀。

进一步，所述喂水泵3的设计点流量Q₁是按照以下公式确定的：

Q₁＝(1+a)Q₀，Q₀为主排水泵设计点流量，a＝0.1-0.25，经过管路的延程损失后，确保流量的增加值在10％-25％之间。

举例说明：

某矿每天有约6000m³/h的水需要排出，水平高度520m，确定水泵型号为：MD580-6*10(以下简称MD泵)。水泵的进水管中心距离泵房底板900mm，水泵吸水管路垂直长度8.5m，当水位距离泵房房底板0.5m(高水位)时水泵启动，当水位距离泵房房底板8m(低水位)时水泵停止运行。

从MD泵性能曲线图中可以查得该泵的必须汽蚀余量为：

流量Q＝450m³/h汽蚀余量NPSH＝4.3m

流量Q＝580m³/h汽蚀余量NPSH＝5.3m

流量Q＝635m³/h汽蚀余量NPSH＝5.7m

通常情况下，煤矿井下使用MD泵时，水泵的出口阀门全部打开，导致水泵工况点扬程低于设计点扬程较多，造成水泵在大流量点运行。此工况点的必须汽蚀余量要大于5.7m，即使按5.7m计算，在标准大气压下水泵的吸上高度H：

H＝10.33-NPSH-h_c-v²/2g-0.24

取NPSH＝5.7m

h_c＝0.25m

v²/2g＝0.5

H＝3.64m。

再考虑水泵的安装高度及制造误差及水泵老化而导致吸程降低等因素，MD泵在水位距离泵房底板2.5m即发生汽蚀。也就是说水泵在排水过程中有大部分高度是在汽蚀状态下运行。

第一种安装方式，MD泵加装抽真空装置，如图2所示，一个排水周期平均小时流量Q＝490m³/h,12.24小时将水排净。说明随着水位下降流量也随之衰减，效率值严重偏离了设计点的效率点。

第二种方式，MD泵加装喂水泵，如图3所示，同样这台水泵，加装喂水泵后，一个排水周期平均小时流量Q＝620m³/h，9.68小时将水排净。从水泵性能曲线可以看出，此种泵组，随着水位下降流量也随之衰减。此种组合可能出现两种情况，一是高水位时喂水泵流量超过设计点较多，导致MD泵在大流量点运行。此刻的大流量点是泵组的大流量点，这个大流量点比原MD泵的大流量点还大，如果主排水泵电机余量过小或老旧，有可能超电流；二是低水位时，各种不利因素叠加，如：进水口堵塞、吸水管有轻微漏气，可能出现汽蚀现象。

第三种方式，MD泵加装喂水泵、电动阀门、电接点压力表和控制单元。

一个排水周期平均小时流量Q＝660m³/h，9.09小时将水排净，效率值大幅度提高。喂水泵的流量不随着扬程变化而变化，就是说该泵的流量是恒定值。无论水位是1米还是9米，其流量基本是不变的。如果喂水泵的流量是恒定的，那么MD泵的流量就是恒定的，也就是泵组的流量是恒定的。

一般情况下，MD泵的排高是不变的，流量理论上是不变的(水泵流量是衰减的，衰减是因为汽蚀的存在)，那么加装恒流喂水泵后，泵组的流量、扬程、效率、轴功率基本不变。如图4所示，恒流喂水泵泵组的性能曲线有三条，H-Q曲线、效率曲线、功率曲线，没有了必须汽蚀余量曲线。

实施例2

如图5所示，该无汽蚀恒流量喂水泵泵组包括主排水泵1、连接管道2、喂水泵3、控制单元5、电接点压力表6和变频器7，所述喂水泵电机301为变频电机，控制单元5和变频器7组成控制装置，所述控制单元5通过变频器7与喂水泵变频电机301连接，通过变频器7改变变频电机301的转速来调节所述泵组的流量，使连接管道2压力始终保持在0-0.001MPa之间，进而实现整个泵组正压恒流运行。

其它与实施例1相同。

以上仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种无汽蚀恒流量喂水泵泵组，包括主排水泵、喂水泵、连接在主排水泵吸水口和喂水泵出口之间的连接管道，其特征是：在所述连接管道上安装电接点压力表，所述电接点压力表与控制装置连接，所述控制装置用于接收电接点压力表检测的连接管道的压力值并根据压力变化调节所述泵组的流量大小。

2.根据权利要求1所述的一种无汽蚀恒流量喂水泵泵组，其特征是：所述控制装置包括控制单元和变频器，所述喂水泵电机为变频电机，所述控制单元通过变频器与喂水泵变频电机连接，由变频器根据控制单元的指令改变变频电机的转速进而调节所述泵组的流量大小。

3.根据权利要求1所述的一种无汽蚀恒流量喂水泵泵组，其特征是：所述控制装置包括控制单元和与控制单元连接且安装在喂水泵出口的电动阀门，通过控制单元改变电动阀门的开度进而调节所述泵组的流量大小。

4.根据权利要求3所述的一种无汽蚀恒流量喂水泵泵组，其特征是：所述电动阀门为具有点动功能的电动阀门。

5.根据权利要求3或4所述的一种无汽蚀恒流量喂水泵泵组，其特征是：所述电动阀门与电接点压力表之间的距离大于等于500mm。

6.如权利要求1所述的无汽蚀恒流量喂水泵泵组的运行方法，其特征是：

S1、通过控制装置设定连接管道压力区间值，所述压力区间值为0-0.001MPa；

S2、首先启动喂水泵电机，然后启动主排水泵电机，同时接通控制装置及电接点压力表电源，通过电接点压力表实时检测连接管道的压力值；

S3、当连接管道压力值大于0.001MPa时，通过控制装置使所述泵组的流量减小；当连接管道压力值小于0时，通过控制装置使所述泵组的流量增大；将连接管道内的压力始终保持在0-0.001MPa之间，进而使整个泵组正压恒流运行。

7.根据权利要求6所述的无汽蚀恒流量喂水泵泵组的运行方法，其特征是：所述控制装置包括控制单元和变频器，所述喂水泵电机为变频电机，所述控制单元通过变频器与喂水泵变频电机连接，通过变频器调整变频电机的转速进而调节所述泵组的流量大小。

8.根据权利要求6所述的无汽蚀恒流量喂水泵泵组的运行方法，其特征是：所述控制装置包括控制单元和与控制单元连接且安装在喂水泵出口的电动阀门，通过控制单元改变电动阀门的开度进而调节所述泵组的流量大小。

9.根据权利要求8所述的无汽蚀恒流量喂水泵泵组的运行方法，其特征是：所述电动阀门的开度调整时间小于等于1s。

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