流道效率與無(wú)負壓供水設備水泵效率對于泵裝置效率具有同等重要性。對泵裝置水力性能的研究，需要從水泵效率和流道效率兩個(gè)方面展開(kāi)。
1、關(guān)于無(wú)負壓供水設備水泵效率
軸流泵裝置具有揚程低、流量大的特點(diǎn)，在低揚程泵站中應用廣泛。水泵廠(chǎng)對軸流泵己經(jīng)進(jìn)行了大量的研究，并取得了較多研究成果，獲得了一系列不同比轉速的效率高、高效區范圍廣和抗空化性能好的水力模型。
1981年國內對水泵模型進(jìn)行了一次同臺對比試驗，將全國優(yōu)秀的水泵水力模型集中在北京農機院進(jìn)行同臺測試，包括比轉速為700、1000、1250、1400和1600等共13種軸流泵模型，水泵模型同臺試驗結果表明：這些軸流泵水力模型的最高效率在80%?84%之間，效率平均水平為82%左右，ZBM791-100水力模型的效率最高，最高效率達84.5%。
隨著(zhù)南水北調工程的幵工建設，為保證該工程泵站的設計質(zhì)量，水利部調水局組織開(kāi)展了水泵模型的同臺測試工作（以下簡(jiǎn)稱(chēng)“同臺測試”)。該項任務(wù)由中水北方勘測設計研究有限責任公司承擔，2004年共完成了27個(gè)管道泵模型的同臺測試工作。在這27個(gè)水泵水力模型中，水泵效率的平均水平為84%左右，水泵效率最高達86%。
從兩次水泵模型同臺測試的結果看，經(jīng)過(guò)20多年的努力水泵模型效率的平均水平以及最高效率水平均提高了2%左右，說(shuō)明將軸流泵水力模型的效率提高1%-2%是需付出長(cháng)時(shí)間的很大的努力。從發(fā)展趨勢看，水泵模型的能量性能今后仍應有一定的逐步的提升潛力，但可提升的空間不太大了。
2、泵裝置中的“泵段”
水泵效率是泵裝置效率的決定因素之一，故必須先弄清楚水泵包括哪些部分。大型特低揚程泵站的泵裝置由進(jìn)水流道、葉輪及導葉體和出水流道等4個(gè)部分組成。水泵廠(chǎng)給出了水平后軸伸泵裝置和前置貫流泵裝置的示意圖，其中，葉輪與導葉體的組合體是任何一種型式特低揚程泵裝置的基本組成部分，故可將這樣的組合體稱(chēng)之為“泵段”?？梢钥吹?，在各種型式的特低揚程泵裝置中均具有完整的“泵段”。根據大型特低揚程泵裝置的組成看，泵裝置效率應為“泵段”效率和流道效率的乘積。
圖1：水平后軸伸泵裝置示意圖
3、“泵段”效率的修正
測壓斷面水泵模型試驗可選在距其進(jìn)、出口法蘭2倍管徑處，不對測量斷面和水泵模型進(jìn)出口法蘭之間水力損失進(jìn)行修正，在南水北調工程水泵模型同臺測試中，揚程測量的測壓斷面的布1按上述規定執行，即：揚程的進(jìn)口測壓斷面和出口測壓斷面分別設于進(jìn)水直管的進(jìn)口斷面和出水直管的出口斷面?？梢?jiàn)，同臺測試測得的水泵模型綜合特性曲線(xiàn)是包括進(jìn)水直管段、進(jìn)水收縮段、出水彎管段和出水直管段在內的水泵模型測試段的水力性能。
在大型特低揚程泵裝置中，水泵模型水力性能測試段中的進(jìn)水直管段和進(jìn)水收縮段由進(jìn)水流道取代，出水彎管段與出水直管段由出水流道取代，僅“泵段”部分相似。故在對泵裝置效率進(jìn)行預測時(shí)采用的“泵段”效率須在水泵模型測試段的基礎上進(jìn)行修正。
根據水力學(xué)基本公式計算進(jìn)水直管段、進(jìn)水收縮段、出水彎管段和出水直管段的水力損失，對導葉體出口斷面和葉輪室進(jìn)口斷面之間的“泵段”揚程進(jìn)行修正，進(jìn)而計算“泵段”效率?，F以部分南水北調東線(xiàn)同臺測試的水泵水力模型為例，將與“泵段”效率修正的有關(guān)參數及修正的結果列于表1。
表1：部分同臺測試水泵模型高效區效率修正的相關(guān)數據及結果
我國無(wú)負壓供水設備水泵模型修正后的“泵段”效率己達到87%左右，與國際先進(jìn)水平已經(jīng)很接近；不同水泵模型修正后的“泵段”效率相差很小。
①泵裝置中的進(jìn)水流態(tài)
大型泵站進(jìn)水流道的作用是使水流由前池進(jìn)入水泵葉輪室的過(guò)程為水泵提供良好的進(jìn)水條件。在泵裝置中，只要進(jìn)水流道的設計符合要求，就可保證水泵葉輪正常工作。長(cháng)期以來(lái)對泵裝置進(jìn)水流道優(yōu)化水力設計的研究比較重視。從水泵廠(chǎng)已有研究結果來(lái)看，泵裝置的進(jìn)水流態(tài)問(wèn)題已經(jīng)基本解決。經(jīng)過(guò)優(yōu)化的特低揚程泵裝置進(jìn)水流道出口斷面的流速分布均勻進(jìn)水流態(tài)已滿(mǎn)足水泵正常運行所要求。
在泵裝置揚程一定的條件下，流道效率完全決定于進(jìn)、出水流道的水力損失。流道效率與流道水力損失及泵裝置揚程的關(guān)系，可以看到：當泵裝置揚程一定時(shí)，流道水力損失越大，流道效率越低；泵裝置揚程愈低，流道水力損失對流道效率的影響愈顯著(zhù)。水泵效率為87%時(shí)泵裝置效率與流道水力損失及泵裝置揚程的關(guān)系，可以看到：流道水力損失對泵裝置效率的影響非常顯著(zhù)，泵裝置揚程愈低，影響愈大。在泵裝置揚程較低的情況下，進(jìn)出水流道水力損失的相對值較大，導致流道效率較低，增加了提高泵裝置效率的困難。
在泵站揚程較高的情況下，流道水力損失對流道效率影響并不大，但在揚程很低的情況下，流道水力損失就成為影響流道效率的顯著(zhù)因素，需要給予充分重視。在己經(jīng)釆用了最優(yōu)秀的水泵水力模型后，進(jìn)一步提高泵裝置效率的關(guān)鍵就在于設法減少流道水力損失。
如：某無(wú)負壓供水設備泵站的設計揚程為3.0m，選擇了泵段效率為87%的水泵模型，若設計流量時(shí)流道的水力損失是0.5m，則該站泵裝置的流道效率只有85.7%，泵裝置效率只能達到74.6%；如果通過(guò)充分優(yōu)化水力設計將設計流量時(shí)流道的水力損失減少至0.4m，則流道效率和泵裝置效率分別可以提高至88.2%和76.8%。特低揚程泵裝置的流道效率變化范圍很大，與泵裝置揚程及流道水力損失有關(guān)。在揚程很低和流道水力設計較差的情況下，流道效率可能低于80%；反之，流道效率可以超過(guò)95%。所以，對于特低揚程泵裝置效率而言，流道效率的變化范圍較大，可挖掘的潛力也較大。特低揚程泵裝置優(yōu)化水力設計研究的關(guān)鍵是盡可能減少流道的水力損失。
