泵房(fáng)是給水(shuǐ)廠中至關重要的(de)組成部分(fēn)，不僅是水(shuǐ)廠運行中能耗最大(dà)的(de)一個(gè)單元，更關系到整個(gè)城(chéng)市供水(shuǐ)系統是否能夠順利運行。在低海拔地區(qū)水(shuǐ)泵的(de)選型可(kě)以根據水(shuǐ)泵廠家給出的(de)樣本進行設計，但是在高(gāo)海拔地區(qū)氣候條件特殊，高(gāo)原氣候的(de)特點主要表現爲大(dà)氣壓強低，空氣密度低，氧氣含量小，空氣濕度小，溫差變化(huà)大(dà)，紫外線強度大(dà)，降水(shuǐ)量小等，需要對(duì)水(shuǐ)泵和(hé)電機的(de)參數進行修正。

1. 水(shuǐ)泵安裝高(gāo)度設計

離心泵的(de)正常工作是建立在水(shuǐ)泵吸水(shuǐ)條件正确的(de)基礎上，水(shuǐ)泵的(de)故障常常是由于吸水(shuǐ)條件選擇不當引起的(de)，所謂的(de)正确的(de)吸水(shuǐ)條件就是指在吸水(shuǐ)過程中不産生氣蝕情況下(xià)的(de)最大(dà)吸水(shuǐ)高(gāo)度。當泵中的(de)最低壓力降低到被抽液體工作溫度下(xià)的(de)飽和(hé)蒸氣壓時(shí)，水(shuǐ)就大(dà)量氣化(huà)，同時(shí)原先溶解在水(shuǐ)裏的(de)氣體也(yě)自動逸出，就會産生氣蝕現象。水(shuǐ)的(de)飽和(hé)蒸氣壓和(hé)溫度有密切的(de)關系，如表1所示。

表1 水(shuǐ)的(de)飽和(hé)蒸氣壓和(hé)溫度關系表

另外水(shuǐ)泵的(de)氣蝕條件和(hé)運行環境下(xià)的(de)大(dà)氣壓力有關系，大(dà)氣壓力和(hé)海拔高(gāo)度有密切的(de)關系，如表2所示。

表2 大(dà)氣壓力和(hé)海拔高(gāo)度關系表

在水(shuǐ)泵選型時(shí)，水(shuǐ)泵廠家一般給出的(de)Hs（允許吸上真空高(gāo)度）或者NPSHR（必需氣蝕餘量）。允許吸上高(gāo)度Hs是指水(shuǐ)泵吸入口允許低于标準大(dà)氣壓的(de)數值，即水(shuǐ)泵在标準狀況（水(shuǐ)溫爲20 ℃，水(shuǐ)表面爲标準大(dà)氣壓）運行時(shí)，所允許的(de)水(shuǐ)泵最大(dà)吸上真空高(gāo)度。當水(shuǐ)泵實際工況和(hé)标準狀況不一緻時(shí)，Hs需要修正爲H’s，如式（1）所示。

當水(shuǐ)泵廠家給出NPSHR時(shí)，可(kě)根據式（2）換算(suàn)。

水(shuǐ)泵的(de)實際安裝需要考慮吸水(shuǐ)管的(de)水(shuǐ)頭損失，水(shuǐ)泵的(de)安裝高(gāo)度如式（3）所示。

一般吸水(shuǐ)管路的(de)沿程損失可(kě)由式（4）計算(suàn)得(de)出。

拉薩某水(shuǐ)廠海拔高(gāo)度3 650 m，最熱(rè)月(yuè)的(de)平均氣溫爲15.5 ℃，最冷(lěng)月(yuè)的(de)平均氣溫爲-2.3 ℃，極端最高(gāo)溫度爲29.4 ℃，極端最低溫度爲-16.5 ℃。由表1、表2得(de)出，當地大(dà)氣壓爲6.65 m H2O，最高(gāo)月(yuè)平均氣溫15.5 ℃時(shí)，水(shuǐ)飽和(hé)蒸氣壓爲0.17 m H2O。

在設計工程中，以水(shuǐ)泵A爲例，水(shuǐ)泵流量爲3 750 m3/h，揚程41 m，水(shuǐ)泵進水(shuǐ)口直徑爲700 mm，進水(shuǐ)口流速爲3.7 m/s，參考水(shuǐ)泵樣本給出的(de)NPSH爲3.5 m，水(shuǐ)泵流量由式（6）可(kě)以得(de)出。

另外水(shuǐ)泵在運行過程中可(kě)能不在最佳工況點，水(shuǐ)泵工況點往右偏移時(shí)，水(shuǐ)泵的(de)NPSHR可(kě)能達到5 m左右，在這(zhè)個(gè)工況點水(shuǐ)泵的(de)安裝高(gāo)度經過計算(suàn)是＜0的(de)。也(yě)就是說水(shuǐ)泵的(de)吸水(shuǐ)水(shuǐ)位要比水(shuǐ)泵的(de)泵軸水(shuǐ)位要高(gāo)。因此在二級泵房(fáng)設計時(shí)，考慮到安全因素，盡量采用(yòng)正進水(shuǐ)形式。

水(shuǐ)泵的(de)必需氣蝕餘量越小越安全，水(shuǐ)泵的(de)氣蝕餘量和(hé)水(shuǐ)泵的(de)構造有關系，一般來(lái)講水(shuǐ)泵的(de)轉速越低，必需氣蝕餘量越小，因此在高(gāo)原地區(qū)盡量選擇低轉速的(de)水(shuǐ)泵，提高(gāo)水(shuǐ)泵的(de)安全運行性能。

2. 高(gāo)原水(shuǐ)泵電機選擇

高(gāo)原環境下(xià)，若電機的(de)額定輸出功率需保持不變，則需滿足式（8）。

若無法滿足這(zhè)一環境溫度需求，則電機額定輸出功率将有所降低，額定功率降低一半可(kě)按照(zhào)每補償1 ℃，功率降低1%計算(suàn)，其關系如式（9）所示。

在拉薩地區(qū)，海拔高(gāo)度爲3 650 m，如果電氣保護選用(yòng)F級，允許溫升爲155 ℃，代入式（8）：。由此可(kě)得(de)出，tat=-1.075 ℃，即環境溫度需要在-1.075 ℃條件下(xià)，電機才能在溫升極限内安全運行。拉薩夏季極端最高(gāo)溫度爲29.4 ℃，不能滿足環境要求，因此需要對(duì)電機進行降容處理(lǐ)。

代入式（9）：

由此可(kě)得(de)出水(shuǐ)泵需要的(de)電機功率爲444.7 kW，一般水(shuǐ)泵廠家在配電機時(shí)考慮1.1~1.3的(de)安全系數，按1.2計算(suàn)，水(shuǐ)泵所選電機功率爲533 kW。

在高(gāo)原使用(yòng)需要考慮降容30%使用(yòng)，因此水(shuǐ)泵選用(yòng)的(de)功率爲762 kW，對(duì)照(zhào)電機功率等級表，水(shuǐ)泵最終選用(yòng)800 kW的(de)電機。由此可(kě)見，最終選的(de)電機功率和(hé)計算(suàn)功率之間差值很大(dà)，這(zhè)是高(gāo)原地區(qū)特殊氣候條件帶來(lái)的(de)影(yǐng)響。

對(duì)塑料性能的(de)影(yǐng)響

海拔5 000 m時(shí)的(de)最大(dà)太陽輻射強度爲低海拔時(shí)相應值的(de)1.25倍。熱(rè)輻射對(duì)物(wù)體有加熱(rè)作用(yòng)，對(duì)于戶外用(yòng)電産品，太陽熱(rè)輻射的(de)增加引起較大(dà)的(de)表面附加溫升，降低有機絕緣材料的(de)性質性能，使材料變形，産生機械熱(rè)應力等影(yǐng)響。熱(rè)固性塑料分(fēn)子鍵呈網狀結構，密度相對(duì)較大(dà)，因此光(guāng)化(huà)裂解作用(yòng)對(duì)其機械性能影(yǐng)響不大(dà)，而對(duì)熱(rè)塑性的(de)機械性能影(yǐng)響較大(dà)，比如絕緣材料等。

 對(duì)油漆塗層的(de)影(yǐng)響

高(gāo)原地區(qū)日照(zhào)強裂，溫差變化(huà)大(dà)，會加速油漆塗層的(de)老化(huà)和(hé)龜裂。據分(fēn)析，油漆塗層的(de)老化(huà)是光(guāng)氧老化(huà)，其速度和(hé)太陽光(guāng)的(de)輻射強度和(hé)輻射量總量有關，也(yě)和(hé)大(dà)氣中的(de)水(shuǐ)份、氧氣、溫度、濕度都有關。

（1）在高(gāo)原地區(qū)，水(shuǐ)泵的(de)安裝高(gāo)度和(hé)平原地區(qū)差别很大(dà)，爲了(le)避免産生氣蝕，影(yǐng)響水(shuǐ)泵的(de)正常運轉，高(gāo)原地區(qū)水(shuǐ)泵最好采用(yòng)正進水(shuǐ)。

（2）高(gāo)原的(de)特殊氣候對(duì)電機的(de)功率、絕緣、溫升等有顯著影(yǐng)響，電機需要降容使用(yòng)。

（3）在高(gāo)原地區(qū)選擇水(shuǐ)泵盡量選擇必需氣蝕餘量小的(de)水(shuǐ)泵，選擇電機時(shí)充分(fēn)計算(suàn)電機功率降低餘量及絕緣溫升要求，選用(yòng)适當的(de)電機。

參考材料：

馬延強.高(gāo)原地區(qū)給水(shuǐ)水(shuǐ)泵與電機選型設計[J].淨水(shuǐ)技術,2018,37(6): 104-107 .

Ma Yanqiang. Selection and design for water supply pump and electric motor in plateau area[J]. Water Purification Technology, 2018,37(6):104 -107 .
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