9.1 泵的选择

选择灌溉泵需要匹配两个重要的灌溉系统参数，即总灌溉系统流量和所需的总动态扬程。 灌溉系统的流量（Q）由同时工作的最大洒水装置数量决定。 请记住，洒水喷头可能具有不同的喷嘴尺寸，因此流速也不同。 总动态扬程（TDH）是灌溉系统正常运行所需的最大扬程压力。 它是通过以下公式计算的：

马力

扬水所需要的马力，可以使用公式 9.2 计算由水泵输送的实际能量。

灌溉泵所需的动力总功率需要将水泵的效率损失纳入考虑范围。 可以从公式9.3计算得出。

有用的提示–泵的选择–最佳效率点

为满足灌溉系统的流量和压力要求，选择运行在最佳效率点上的水泵将确保把能源成本降至最低。 对于图9.1 中所示的泵，在350 ft扬程下的流量为950 gpm时，出现了85％的最佳效率点。 如果该泵以400 gpm的速度运行，则泵效率将从85％降至约63％。 另外，所产生的压力从350英尺扬程增加到400英尺扬程。 由于并不需要额外的扬程，因此产生的额外压力会导致效率降低15％。

该泵每年400 gpm的运行时间为2000小时@ $ 0.0441 / kw-hr的运行成本为$ 4220。

如果选择其他泵，以最佳效率运行，并与400 gpm和350 ft扬程的所需运行特性相匹配，则每年运行2000小时的成本为

2836.00美元。 这样可以节省$ 1384或33％。

离心泵的选择

离心泵通常用于总动压头小于400英尺，吸程小于20英尺的灌溉系统。所选水泵应在或接近其最佳效率点时提供灌溉系统的运行要求。

最佳效率点（BEP）

离心泵的BEP范围从45％到85％不等，但应考虑选择BEP值为65％或更高的泵。小于5 hp的小型泵的效率往往低于此。离心泵的运行功率不得低于其BEP的80％。因此，BEP为80％的泵不应以低于64％的效率运行。

总动态吸力提升（TDSL）

为确保离心泵正常运行，应检查吸力。为了使泵高效运行，计算出的总动态吸力扬程（TDSL）必须小于泵性能曲线上显示的允许TDSL。公式9.4说明了如何确定TDSL。

必须使用在泵性能曲线上找到的泵的TDSL能力来检查计算出的TDSL（请参见图9.1）。 泵性能曲线上显示的TDSL值适用于在70°F水温下在海平面运行的泵。 表9.1 用于降低在较高海拔或升高的水温下运行的泵的TDSL能力。 （所示的降额值是由于海拔高度而变化的大气压力和由于温度而变化的水的蒸汽压力的组合）。

如果吸水管系统的TDSL需求超过泵的TDSL能力，则可能会出现气蚀现象。

气化

气化是一种状态，在这种状态下，液体（水）在受到低于蒸气压的绝对压力时会从液相转变为蒸气相，然后随着压力升高到高于蒸气压而迅速返回液相。蒸汽压力。对于泵系统，如果抽吸系统的TDSL超过泵的TDSL能力，则会发生气蚀现象。也可以通过使用净正吸压头（NPSH）来计算发生气蚀的条件。

蒸气压是在特定温度下必须保持在液体上以防止从液相转换为气相的绝对压力。

所需净正吸水头（NPSHR）是将水移入叶轮眼而不形成水蒸气气泡所需的能量。 （这是高于蒸气压所需的最小绝对压力）。它是泵速度（rpm），叶轮形状，液体性质（温度等）和排量的函数。 NPSHR将随不同的泵型号而变化。它由泵制造商确定，并显示在泵性能曲线上。

泵的NPSHR不会随水温或水位而变化。 NPSHR可以通过使用公式9.5计算。

可用净正压水头（NPSHA）是泵入口处可用的能量（绝对压力），可以使用公式9.6确定。

气化可以通过以下方法检测：

出现像水泵上的碎石一样发出嘶哑的声音。

如果水泵未正确安装，则摇动装置。

泵的性能可能会大大降低。 气化的泵将无法产生与泵曲线上的泵流量相对应的扬程压力。

气蚀可能是由于：

堵塞的过滤器增加了抽吸系统中的摩擦损失。

吸水管太长或太小。

吸力过高。

流速过高。

（请注意，以上所有内容都会使泵叶轮的NPSHA减小。）

由于NPSHA（19.2 ft）超过泵曲线上的NPSHR（17 ft），因此图9.2 中的水泵应在灌溉系统要求的运行条件下令人满意地运行。

图9.1 离心泵曲线

图9.2 离心泵曲线– Cornell 康奈尔

离心泵安装

离心泵单元应尽可能靠近水面放置，以最大程度地减少垂直吸水扬程，并尽量使用最少数量的配件进行安装出短而直的吸水管道。安装离心泵时应考虑以下几点：

吸油管和排气管应与泵自然对齐，并独立支撑，以防止在泵壳上产生应变。

在没有其他遮蔽物的恶劣天气情况下，应使用全封闭的风扇冷却电动机。

泵单元必须正确固定，以防止在运行过程中移动。

大多数吸水泵都配有填料压盖。水必须从填料上滴下来以润滑和

冷却。典型的建议是每秒滴出一滴水。电机脚应升高3到4英寸。应提供足够的排水，以防止包装水在电动机进气口下方积聚。

必须将抽吸系统中的摩擦损失控制在可接受的范围内。可以通过比较泵允许的TDSL（根据泵曲线）和计算得出的抽吸系统的TDSL来确定要使用的最小抽吸管尺寸。

吸入管中的流速应小于5 ft / sec。

吸油管的尺寸至少应比泵上的吸油管的尺寸大一到两级尺寸。

图9.3 吸水管和出水管的安装

应考虑以下几点，以防止空气进入或进入水泵抽吸系统：

必须使用偏心异径管作为吸水管和泵入口之间的过渡。偏心异径管应直接连接到泵的入口，其水平侧在顶部。

整个吸入管道系统应朝泵稍微向上倾斜。建议的最小坡度为每英尺¼英寸。

所有法兰连接处均应装有密封垫并保持气密性。

吸入管的入口应至少浸入水中4倍的管道直径深度中，并且距离底部至少2倍管道的直径高度。在没有足够浸没的情况下，应使用防涡流板以防止空气吸入水泵抽吸系统。

如果泵使用吸水提升机制运行，则切勿在吸水管路上安装控制阀。 （应使用出水管道上的阀对泵进行节流）。

在泵的吸水管和弯头之间应使用直管，直管的直径至少应为6倍管径。直接在泵吸入口处连接的弯头会导致不平衡的推力，这是因为水液体会比另一侧更多地充入水泵和叶轮孔内。

应始终在离心泵的吸水系统上安装过滤器。过滤器必须能够滤掉太大而无法通过泵或灌溉系统的物体。过滤器的开口面积必须至少是吸管面积的三倍。

从有鱼水流或湖泊中吸水时，通过滤网的最大流速必须限制在0.1 ft / sec。滤网的最大开口也不应超过1/10（0.1）英寸。请记住，大多数进气滤网的开孔面积仅为50％到60％。参见表9.2。

出水管道应考虑以下几点：

出水管路中的最大流速不应超过5 ft / sec。 这将有助于限制由于突然的流量中断（例如，泵关闭，阀门关闭等）而可能发生的任何压力波动。

如果要用流量或压力节流装置，则出水阀应该是球阀，截止阀或蝶形阀。 闸阀只能用作截止阀（即完全打开或关闭）。 注意：在操作球阀或蝶阀时应格外小心，以防止发生严重的压力波动。

应使用非紧急止回阀或弹簧止回阀，以防止在停机期间通过泵回流。 需要用弹簧加载的止回阀，因为它会在出现反向速度之前关闭。

当从一种管道尺寸更改为另一种管道尺寸时，应使用锥形的异径管或异径管。 对于出水管道系统来说，同心放大变径管就足够了。

潜水泵

从静态水位低于15英尺的水井中抽水时，要使用潜水泵。泵部分在顶部，电机在底部。这样可以确保水流过电机进行冷却。

目的。潜水泵的直径最大为10英寸，电机尺寸最大为100 hp。超过60 hp的潜水泵通常不用于灌溉目的。潜水泵有两种类型，涡轮机泵体组件和平泵体组件。涡轮机泵体组件为黄铜或铸铁结构，而平底泵体将由塑料制成；涡轮机泵体总成通常占较少的工作平台，并且使用寿命更长；潜水泵通常会以3600 rpm的转速进行选择，以降低成本和减小电机尺寸，从而使泵能够将其安装在较小直径的井中，因此应注意确保该泵泵送的是无淤泥的水。

深井泵

对于总动压头超过400英尺的情况，通常使用立式（线轴）涡轮泵代替离心泵。对于吸力升降波动的运河或河流设施也是如此。线轴涡轮水泵的电动机安装在井的顶部，驱动叶轮安装在井的底部。马达通常为100匹马力。与潜水泵相比，它们能够有更大的流量和总动态扬程。

深井泵（线轴涡轮水泵）分为两大类：半开式叶轮和封闭式叶轮。可调节开放式叶轮泵体，以调节总压头和容量或补偿磨损。封闭式叶轮泵的下推力较小，并且由于对轴的伸长较不敏感，因此更适合于可变扬程条件。

为了获得最佳寿命，轴系涡轮水泵应以1,800 rpm的转速运行。对于低扬程情况和淤泥存在问题的情况，也可以选择1200 rpm的转速。孔应至少比泵大一个公称尺寸。表9.3提供了有关不同类型的泵和流量的推荐井孔直径的信息。

常见应用比较：

在这些泵中，NPSHR通常很高，并且当淹没最小时，必须考虑这一点。

有关各种类型的套管的最小壁厚和最大使用深度的建议，可在不列颠哥伦比亚省的“水井建设最低标准指南”中找到，可从环境部地下水处获得。

图9.4 井泵安装