《大型轴流泵站设计培训》之流量、扬程和汽蚀余量计算
《大型轴流泵站设计培训》之流量、扬程和汽蚀余量计算
来源：格兰富市政水务解决方案
前两期，我们介绍了轴流泵站设计需要考量的因素和常见的安装类型。本期，我们将对流量、扬程和汽蚀余量计算进行简单的分享。（第一期：《大型轴流泵站设计培训》之全局考量，第二期：《大型轴流泵站设计培训》之常见安装类型）
在水泵选型、数量确认前，系统流量、扬程、汽蚀余量的确认至关重要，直接影响到后期泵站是否能够安全、稳定、高效的运行。
1. 流量（Q）
排涝泵站设计流量受诸多因素的影响，如季节变化、 暴雨重现期（10年、30年甚至100年）、汇水面积、城市发展和规划等。设计过程中，需要根据实际考虑安全因素的不同，选用不同的方法。
一般根据排涝标准、排涝方式、排涝面积及调蓄容积等综合分析计算确定，也可使用专业软件DHI 的 MIKE URBAN 和 MIKE FLOOD 等进行计算。
2． 扬程（H）
水泵的扬程由静扬程Hgeod、总水头损失Hlosses（包括管道、阀门、弯头和拍门等产生的水头损失）和安全余量Hmargin组成。
H = Hgeod + Hlosses + Hmargin
Hgeod：静扬程（最大、最小、平均）
Hlosses：水头损失（扬程变化影响流量，流量变化影响流速，流速变化影响水损）
Hmargin：安全余量（根据不同系统，确认合适的安全余量值）
安装拍门的自由出流
安装拍门的淹没出流
2.1 速度水头
如果采用堰流出水，需要考虑速度水头。在这种情况下，很重要的一点是要计算水溢流出堰产生水头损失Hw，此时扬程计算如下：
H ≈ Hgeod + Hlosses+ Hw
Q 流量（m3 /s）
b 堰宽（m）
3．汽蚀余量
（NPSH，Net Positive Suction Head）
汽蚀余量（NPSH）用来描述与空化有关的条件。汽蚀现象通常会降低水泵性能，带来振动和噪音，严重时，损坏过流部件，甚至造成气体堵塞整个流道，导致无法出水。因此，应尽量避免汽蚀现象的发生，对于轴流泵来说更是如此。
3.1 什么是汽蚀？
汽蚀，即当区域内的局部压力降至低于液体的饱和蒸汽压力时，液体便在此处发生汽化，产生蒸汽、形成气泡，当气泡移动到高压区时，周围的高压液体将会使气泡迅速凝结缩小、破裂，并产生强烈的冲击力，如该力作用在过流部件上，便会导致局部过流部件受到侵蚀破坏的现象。
对于轴流泵来说，汽蚀破坏的位置，大多情况最先发生在叶轮进口的轮缘处。
3.2 NPSH的解释
NPSH以绝对压力表示，而不是以表压表示。换句话说，NPSH包括了大气压力，通常单位以（m）表示。
3.3 NPSHA和NPSHR的区别
NPSHA和NPSHR两个不同的汽蚀余量值之间的区别如下：
NPSHA：装置汽蚀余量又称有效汽蚀余量、有效的净正吸入压头，它是与系统装置有关的参数，等于液体到达泵入口时的压头减去汽化压力头后的剩余值。
NPSHR：必要汽蚀余量又称必要的净正吸入压头，它是与泵本身的结构设计有关的参数。必要汽蚀余量是泵吸入口必需的正压头，其主要是克服泵内的压降并保持液体的压力在汽化压力之上。在使用NPSHR 时应该考虑到最不利工作情况或者全部性能曲线范围，而不只是特定的工作点。
3.4 NPSH计算
NPSHA 计算如下：
Pbar：大气压力，由所处的海拔高度决定。
示例
对于图示垂直安装轴流泵的情况，NPSH计算结果如下：
NPSHR + 安全余量 ≤ NPSHA
(所有工况)
NPSHR ≤ ( Smin + 10 – 安全余量 ) = Smin + 9.5 (m)
小贴士
要考虑水泵全部工况运行范围满足 NPSHR 的要求，而不只是特定工况点。推荐的最小安全余量值为 0.5 米，根据应用情况的不同，可能需要更高的安全等级。
好了，本期内容就介绍到这里，如果大家还感觉意犹未尽，想进一步了解轴流泵安装设计相关，欢迎填写表单，有机会与格兰富进行线下交流，并获取完整的设计手册。
下一期，我们将继续为大家介绍泵站设计中的流速、格栅和清淤。下期见~
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