农用输水泵船技改显成效

凌勇坚 王桂豪 费建明 何明凤

作者信息：浙江信息工程学校，313000，湖州

在环太湖区域有一种用于农田灌溉的自航式农用输水泵船，俗称流动泵站，其上的动力配备为柴油机，如6135。 当需要航行时，通过合上离合器挡位Ⅰ，使尾轴及螺旋桨旋转；当需要抽水排灌时，通过合上离合器挡位Ⅱ，使齿轮组及水泵运转，从河道中抽水， 再借助于管道把水排送到需要浇灌的农田和庄稼地。该泵船经多年使用下来，发现其总体效果还不是很理想，原因是排水工况（排距、高度）千变万化，泵组的适应性差。 特别是当遇到排距过短、高度较低的工况时， 由于水泵处于低扬程、 大流量区工作，此时需要消耗的功率很大，柴油机常常因超载运行而出现过热，尤其是在夏天，故障时有发生，严重时甚至于毁机。 为了扭转这种不利于农业生产的状况，向技术要效益，于是那里的一家林工农机制造有限公司对现有的一款流动泵站进行了技术改造，取得了较为明显的综合实效。

1 性能曲线

环太湖区域一带农用输水泵船上的水泵， 通常为离心式， 而离心式水泵性能曲线的变化特点如图1 所示。

图1 中的A（Qe，He）为额定工况点，Q—H 为流量—扬程曲线，Q—N 为流量—功率曲线，Q—η 为流量—效率曲线。从图1 中可以看出，泵扬程随着流量的增大而减小，呈现出下降的曲线特性，在接近关阀的小流量区时，扬程就高；在大流量区时，扬程很低。 泵效率随着流量的增大，先是有一段上升，达到一个最高值（额定工况点或附近）后，接着是下降。显然，泵在高效率区域工作时，单位抽排水量能耗小，泵出力充分，运行比较经济。泵功率是随着流量的增大，先上升比较缓慢，到了大流量区后，就会急剧上升，此时效率很低，能耗大，甚至于超载。倘若水泵长时间处在大流量区工作， 尤其是在大量需水浇灌的夏天，那不安全的隐患自然而然地就显露出来了。

图1 水泵性能曲线图

2 技改措施

面对此情此景， 许多农机制造企业纷纷在开动脑筋，力求有所改观，措施各异，均有成效。而林工农机制造有限公司所采取的技改措施是： 在该船的柴油机与水泵之间，去除原齿轮组，增设一道液压控制系统。 在操作时，柴油机发动后，先启动液压控制系统，待系统稳定后，再启动水泵。这样有一个好处，就是当水泵的工况发生大的变化时， 可以通过液压控制系统方便地来实现变速， 从而使柴油机功率和转速保持在一个合适的量值。 新增设的液压控制系统原理如图2 所示。

图2 水泵液压控制系统

该液压控制系统大致工作过程是：

当要使水泵投入运转状态时， 只要先使液压系统处于稳定状态，然后操作三位四通手动换向阀8，即可实现。

（1）当水泵抽水时的液压油路方向为：由油箱→带单向阀过滤器1→手动闸阀2→液压式齿轮泵3→液压单向阀6→液压调速阀7→三位四通手动换向阀8（右位）→液压齿轮泵9（右位→左位）→三位四通手动换向阀8（右位）→液压背压阀10→带单向阀过滤器11→回归油箱。

（2）当水泵反转时的液压油路方向为：由油箱→带单向阀过滤器1→手动闸阀2→液压式齿轮泵3→液压单向阀6→液压调速阀7→三位四通手动换向阀8（左位）→液压齿轮泵9（左位→右位）→三位四通手动换向阀8（左位）→液压背压阀10→带单向阀过滤器11→回归油箱。

3 节能机理

当泵的转速发生变化时，泵的流量、扬程、功率也会跟着发生变化， 离心式水泵的变化规律如下公式所示：

（1）流量与转速的关系： Q2=Q1（n1/n2）

（2）扬程与转速的关系： H2=H1（n1/n2）2

（3）功率与转速的关系： N2=N1(n1/n2)3

由此可见，流量与转速是一次方的关系，扬程与转速是两次方的关系，功率与转速是三次方的关系。也即当泵的转速发生变化时， 功率会发生显著的变化，比如说，当泵的转速较额定转速下降20%，则功率下降为：

N＇=0.512N （式中：N 为调速前的泵功率，N＇ 为调速后的泵功率）

可见变化显著。在水泵处于低扬程、大流量区运行时，通过降低转速，可有效地遏止功率的上升，确保水泵运行的安全。

4 综合实效

自林工农机制造有限公司对流动泵船进行改造以来，已2~3 年时间过去了，经实践证明，该船的使用效果是明显的，基本达到了预期的目标，得到了用户的充分肯定。经归纳，改造后的流动泵船大致有如下特点。

（1）改造后水泵能方便地进行调速，工况适应性增强，在低扬程排水时，节燃油效果显著。倘若按技改后造价增加为3 万元计算，一年使用下来可节省燃油费用至少2 万元，即不到2 年的时间，就能收回增加的投资，且该船排水时的安全性提高，使用寿命变长（至少能用上10~12 年），真是价廉物美。

（2） 该船在目前使用中也存在着某些不尽如人意之处：由于增设了液压控制系统（该系统应该说是比较简单的），因而一旦该系统出现故障，对于不懂液压技术的农机人员来说就犯难了。 而就目前农村现状而言， 多数驾船操泵人员对液压系统还是比较生疏，要排除故障有一定困难，有待通过人员充实和培训来提高使用和维修技能。