日 益 電 機 股 份 有 限 公 司 泵浦選用注意事項

泵浦選用注意事項 泵浦的用途是加壓管路中的液體，使液體具有足夠的靜壓力，以克服管路系統內的流動阻抗，以所需要的流量在管路中持續的運轉，因此泵浦與管路的關係密不可分。若從整個泵浦系統來看，泵浦是整個管路系統的心臟，管路亦即血管，泵浦若不運轉或是運轉不良，都會使系統無法正常操作或是效率無法彰顯；而沒有管路的存在，泵的用處就變得非常的少。因此泵浦在選用上有幾點必須加以注意： 泵浦種類眾多，在選用時必須依照確切的場合與需求來挑選正確的類型。 泵浦最高效率點之流量、揚程儘量與管路需求一致，也就是讓泵浦操作在最佳效率點，因泵浦若不在最佳效率點附近操作，會消耗過多的能源，增加營運成本及加速環境惡化。

泵浦選用注意事項 由於管路阻抗估算不易精確，或管路使用一段時間後因結垢造成管阻增加，或管路的流量在正常情況下會有某一範圍的變動等因素，都會使管路內的流量產生一些變化，因此若能選擇高效率區寬廣的泵浦，在操作點附近的流量都能在高效率情況下運轉，對節能會有明顯的助益。 基本上泵浦的功率是隨著流量增加而增大，因此泵浦在流量增加時應考量馬達是否會有過載之狀況。 選用離心式泵浦時應要特別注意空蝕與發生水鎚現象等之問題。 正確的考量所需淨正吸水頭(NPSHR)與有效淨正吸水頭(NPSHA)之需求，一般NPSHA之值須大於NPSHR值，如此泵浦才不會發生空蝕或汽蝕(cavitation)的狀況。

泵浦選用注意事項 仔細考量振動問題，一般大多數的泵浦都是固定在地面上，但仍有些會置於架子上，此時泵浦的振動量就必須仔細評估。 泵浦在運轉時常會伴隨有內漏及外漏等問題，一般內漏是運用磨損環來因應，外漏則須靠軸封來加以解決，通常洩漏的發生會影響到泵浦的運轉效率，例如在排量式的泵浦中，洩漏量的大小就會影響到其容積效率以若平常不加以注意，則以能源的角度來看，實是一種能源上的浪費。 考量泵浦的洩漏問題：泵浦的選擇應與管路配置相互搭配，例如在原管路系統中，若再加上一段管路或加上管件，此時系統因阻抗增大，進而造成流量減小、效率明顯降低與耗能明顯增加之現象，此時若想維持原先的流量，就必須選用揚程更高的泵浦才行。

泵浦的氣蝕現象 在使用輸送液體的流體機械中，由汽蝕現象所導致的流體機械故障，可說是一種相當常見的故障發生原因。為何在泵浦的使用過程中會有汽蝕現象的發生，簡單來說主要是與泵浦葉輪入口的壓力有關，因此一旦當入口水池或吸入管路設計不合理、吸入管路與泵浦匹配不當，以及未充分考量到大氣壓力、溫度和液體的飽和蒸汽壓力等變化時，則就有可能會發生汽蝕現象。

何謂有效淨正吸水頭NPSHA 有效淨正吸水頭NPSHA( Net Positive Suction Head Available) 所謂有效淨正吸水頭，主要是當泵浦實際安裝在系統管路進行運轉時，於吸入口處所生成的實際(有效)的淨正吸水頭之值；簡單的說就是在泵浦的吸入口處，液體所具有的壓力在扣除液體本身在該溫度下的飽和蒸汽壓力後，所具有的多餘能量。此值的大小是與吸水管路系統的佈置及液體的性質有關，至於與泵浦本體設計部分則就毫無關聯。 NPSHa = [10E6(Pa – Pv) / pg ] ± hs – hfs 　　　其中 Pa：吸入端的液面壓力 (大氣壓力為 0.1013 MPa) 　　　 　Pv：吸入端液溫的飽和蒸氣壓力 (MPa) 　　　 　p：液體密度 (kg/cm3) 　　　　 g：引力加速 (9.80665 m/sec2) 　　　　 hs：吸入端的最低液面高度 (m) 　　　　　　　+ 為壓出吸入 - 為提升抽吸 　　　　 hfs：吸入端管阻 (m)

何謂所需淨正吸水頭NPSHR 所需淨正吸水頭NPSHR( Net Positive Suction Head Required) 所謂所需淨正吸水頭，主要是指為抑制（或防止）)汽蝕的發生，泵浦本體所應具有之淨正吸水頭的最低限值。此值的大小是與泵浦的結構設計有關，而與吸水管路系統的佈置無關，因此此數值可由泵浦的製造商處取得。一般泵浦在使用時，其泵浦的NPSHR值要小於吸入管路的NPSHA值，如此才不會發生汽蝕的現象。

何謂汽蝕(Cavitation)現象？ 所謂汽蝕(Cavitation)，有人又將它稱作為空蝕或者是孔蝕，這是泵浦在使用上時常會遇到的一種現象。泵浦之所以會發生汽蝕的原因，主要是泵浦在運轉輸送液體的過程中，當泵浦內部的流場有某處的壓力低於該液體在當時溫度下所具有的飽和蒸汽壓時，此時所輸送的液體將會在該處產生局部汽化(沸騰)的現象進而形成蒸汽泡，此形成的蒸汽泡，在液體中像是一個個的空洞，隨著液體的流動，蒸汽泡也就被帶離此低壓處。

汽蝕發生的因素 泵浦在選用時未充分考量大氣壓力、溫度和液體飽和蒸汽壓力等的變化。 入口水池或吸入管路設計不合理，例如像吸入高度太高、彎管閥件太多、使用泵浦之入口閥門來調節流量...等，造成吸入管路的管損過大，導致NPSHA值變小。 泵浦的運轉轉速高於所規定的轉速值，由於泵浦的NPSHR值約略與泵浦轉速的平方成正比，因此一旦太高很容易會讓NPSHR值大於NPSHA值。

汽蝕造成的影響 產生振動與噪音： 當泵浦發生汽蝕現象時，泵浦內部的組件表面，由於持續遭受到壓力波的撞擊，因此會讓泵浦機組產生振動的現象，若此時其撞擊的頻率又與機組之自然頻率相同時，則還會引發汽蝕共振現象而產生噪音，此噪音為一種高頻率的噪音，頻率範圍約在1k ~ 2k Hz之間。一般泵浦的規格越大，所產生的振動與噪音則將會更加明顯。 造成泵浦性能下降： 當泵浦內部的汽蝕現象嚴重時，由於汽化所產生的蒸氣泡會縮小及堵塞流道的有效斷面積，此時泵浦的性能曲線將會產生急速惡化的現象。 造成泵浦組件的破壞： 由於持續遭受壓力波撞擊的影響，將會在泵浦的組件表面引發疲勞性的破壞，這種破壞不僅會影響到泵浦的性能，而且還將會大大的縮短泵浦組件的使用壽命。

甚麼條件可以防止離心泵產生汽蝕？ 簡單而言，當泵體內的壓力低於液體的汽 化壓力，便會產生汽蝕。 簡單而言，當泵體內的壓力低於液體的汽 化壓力，便會產生汽蝕。 隨流量增加，一般 NPSHa 的值會減少；而 NPSHr 的值則會增加。 要避免發生汽蝕，必須確保 NPSHa ≧ NPSHr + 安全系數 (約 0.5米)。

如何改善 NPSHa 值來防止離心泵產生汽蝕？ 降低泵的安裝高度。 減少吸入管路的阻力，例如：加大管徑，減少吸入管路的附件(如彎頭、閥類、接頭等等)。 降低泵送液體溫度，以降低汽化壓力。 滿足流量和揚程的條件下，降低泵的轉速。簡單而言，當泵體內的壓力低於液體的汽化壓力，便會產生汽蝕。

如何改善 NPSHa 值來防止離心泵產生汽蝕？ 綜上所述，提高泵浦抗汽蝕性能，簡單來說意即: 泵浦的入口管路越短越好,越粗越好 (不可小於泵浦所設計的入口規格)。 管路損失越小越好 (彎頭,大小頭,球閥,逆止閥等等)。