EKB-20250411-磊鑫 鄭總PUMP教學整理-Jack

磊鑫PUMP教學 - 鄭 總經理 

一、泵浦抽水系統流程說明:

液面上或下→ 吸水管徑 → 吸入揚程→ 進口流量表 → 負壓表 → PUMP → 正壓表 → 出口流量表 → 出水管徑 → 出水揚程

在實際操作中，整套泵浦系統各環節之間具備密切的相互影響關係，以下依序說明相互影響、實務案例以及背後的學理依據：

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1. 液面上或下

說明：
液面的位置對泵浦吸水性能有直接影響。如果液面低於吸入口（即泵在液面上方），就可能面臨吸入負壓過大，降低可用的正吸入壓力，進而導致空氣進入和泵浦氣蝕。反之，若液面保持充足且高於吸水管入口，則可以確保泵浦能持續穩定吸水。

重點作用與注意事項：
吸水管入口是否完全浸沒。若液面低於吸入口容易產生氣蝕，進而損害泵浦。

實務案例：
某水處理廠因儲水槽水位過低，導致吸水管入口未充分浸沒，引發氣蝕現象，進而損傷泵浦葉輪。經調整儲水槽設計及加裝防吸空裝置後，改善吸水狀況。

學理依據：
根據流體力學原理，NPSH（Net Positive Suction Head）不足時容易產生氣蝕，這正是當液面低於吸入口時，吸入壓力過低導致的問題。

NPSH

https://drive.google.com/file/d/

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2. 吸水管徑大小

說明：
吸水管徑的大小會影響流速及摩擦損失。管徑過小會使流速加快，導致沿管線的摩擦壓降增加，容易產生負壓，增加吸入困難。

重點作用與注意事項：
管徑太小會增加流速與摩擦損失，造成局部負壓，甚至引發氣蝕。因此要根據流量需求選擇合理直徑。

實務案例：
在某建築工地，使用過細的吸水管導致局部壓力大幅降低，結果泵浦運作時經常出現不穩定的吸入現象，經過調整，使用較大直徑的吸水管後，改善了系統的穩定性。

學理依據：

根據達西-韋斯巴赫方程式，管內流體因摩擦力損失與管徑有顯著關係，管徑不足時壓降增大，直接影響NPSH條件。

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3. 吸入揚程（高低位置距離）

說明：
吸入揚程定義為從液面到泵吸入口的高差。高差越大，泵浦吸入的阻力也越大，使得系統需要更高的NPSH來避免氣蝕。

重點作用與注意事項：
吸入揚程為液面至吸入口高度差，高揚程會使吸入壓力降低，需補償NPSH不足。

實務案例：
某化工廠的泵浦系統安裝位置過高，液面與泵浦吸入口之間差距過大，結果吸入壓力不足，操作過程中頻繁出現振動及噪音問題。調整安裝位置並增加一個預吸水池後，狀況獲得改善。

學理依據：
根據能量守恆和壓力分布的原理，提升泵浦高度會增加靜壓損失；合適的揚程設計能確保系統有足夠的NPSH，避免氣蝕現象發生。

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4. 進口流量表

說明：
進口流量表主要用於監控進入泵浦前的流量，確認系統運作是否正常。流量不足意味著吸水管或儲液體系中存在阻塞或其他異常狀況。

重點作用與注意事項：
實時監控吸入側的流量，確保進入泵浦的液體符合設計需求。流量不足表示管路堵塞或吸水條件異常。

實務案例：
某水處理系統中，進口流量表讀數不穩定，經檢查發現管路部分堵塞導致流量受限，清理後恢復了正常流量，系統運作效率也隨之提升。

學理依據：
通過流量表可以即時觀察流體運動狀態，根據連續性能量損失概念來分析管路內部流動是否符合設計要求。

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5. 負壓表

說明：
負壓表（或吸入壓力表）可反映泵浦吸入口內的壓力變化，過低的壓力通常代表吸入困難及潛在氣蝕風險。

重點作用與注意事項：
測量吸入壓力狀況，若數值過低，可能預示氣蝕風險。定期校正與檢查負壓表數據非常重要。

實務案例：
在一次設備巡檢中，負壓表顯示數值異常偏低，檢查後發現吸水管間接連有氣泡滲入，導致整個系統吸入壓力下降，經過修補密封措施後數值恢復正常。

學理依據：
氣蝕現象通常與低壓狀態有關根據流體力學，吸入口壓力不足會使液體在局部瞬間汽化，因此負壓表是一項重要監測工具。

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6. PUMP

說明：
泵浦功率決定了泵浦運行能力，與進出口流量、揚程密切相關。若入口條件不足，泵浦可能需要更高功率補償，但這同時可能會因流量不匹配而導致效率下降。

重點作用與注意事項：
泵浦運行功率必須與系統需求匹配。若泵浦過載或選型不當，可能導致效率低或運轉不穩。

實務案例：
某工廠在改變工程後，要求提升出水壓力但未同步更換泵浦，導致原泵在高負荷下運轉，出現異常振動與能耗劇增，後續更換合適規格的泵浦後，運行效率大幅改善。

學理依據：
根據泵浦特性曲線，不同的工作點對應不同的功率消耗，匹配適當的進出條件才能達到最佳運行效率及避免過載。

泵浦圖書館

https://www.uberty.com.tw/page/doc/index.aspx?page=1&kind=1725

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7. 正壓表

說明：
正壓表提供泵浦出口的壓力狀況，以及是否存在管路壓力過大等問題。

重點作用與注意事項：
監控出水側壓力狀態。正壓過高或過低皆可能代表管網異常或泵浦效率問題，需與出口流量配合檢查。

實際案例：
某系統正壓讀數偏高，但同時出口流量不足，經檢查發現管路中過多彎頭導致局部壓降，重新設計管道後達標。

學理依據：
伯努利定律闡述壓力與流速及能量損失的關係，進一步影響整體出水效果。

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8. 出口流量表

說明：

出口流量表則監控泵浦的流量，以及是否存在管路阻塞等問題。

重點作用與注意事項：
確保泵浦產生的流量符合設計數據，異常數據提示可能存在管路阻塞或設備故障。

實際案例：
在一次故障排查中發現出口流量表數據波動大，隨後發現管道內部有部分沉積物堆積，清理後恢復穩定。

學理依據：
流量與壓力數據可以透過系統特性曲線進行對比檢查，確保運作點落在設計範圍內。

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9. 出水管管徑大小

說明：
出口管徑過小會引起局部壓力損失與湍流，嚴重時可能反作用至泵浦，改變整體效率運作點。

重點作用與注意事項：
出水管徑影響局部壓降與流速，管徑太小容易產生損失，反饋影響泵浦出口運行點。

實際案例：
某用水系統安裝的出水管因直徑不足，導致出口壓力浪費，後更換大管徑後系統整體效能提升。

學理依據：
同樣遵循達西-韋斯巴赫原理，管徑對摩擦損失及能量效率具有直接影響。

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10. 出水揚程位置距離

說明：
出水揚程（從泵浦出口到最終用水點的高度差）越高，泵浦需要提供越大的能量來克服重力與摩擦損失。

重點作用與注意事項：
最終給水點與泵浦出口間的高度差，過高揚程要求泵浦提供更多能量，設計時需考量消耗與效率的平衡。

實際案例：
某高層建築冷卻系統由於出水揚程過大，導致部分泵浦長期超負荷運行，經設計優化採用中間加壓站後問題改善。

學理依據：
根據靜壓與動壓轉換原理，出水揚程直接影響泵浦的運轉工況和能耗需求。

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下表總結各參數的重點作用、注意事項、典型案例與學理依據

二、揚程、壓力、流量的相關性：

泵浦系統的性能分析基於流體力學中的基本原理，尤其是伯努利定律（Bernoulli's Principle）。該定律是能量守恆原理在流體系統中的具體應用，為我們理解揚程、壓力與流量之間的關係提供了理論基礎。

揚程（Head）是衡量泵浦能力的關鍵指標，它表示泵浦所能提供的液體上升高度，單位通常為米（m）。從能量角度看，揚程實際上代表了泵浦單位質量液體所能提供的能量。

壓力（Positive Pressure）指系統中高於大氣壓力的壓力，通常在泵浦的排出側形成。正壓力直接影響液體的運動能力，與揚程成正比關係。

流量（Flow Rate）則表示單位時間內通過泵浦的液體體積，常用單位有每秒立方米（m³/s）或每分鐘公升（L/min）。

根據伯努利定律，泵浦系統中的總揚程可以通過以下公式表示：

H = P/(ρg) + v²/(2g) + z

其中：H 為總揚程（m），P 為壓力（Pa），ρ 為流體密度（kg/m³），g 為重力加速度（9.81 m/s²），v 為流速（m/s），z 為高度（m）。此公式表明了揚程與壓力、流速和高度之間的數學關係，是理解泵浦系統性能的基礎。

揚程與流量的反比關係

對於特定的泵浦而言，在恆定轉速下運行時，揚程與流量呈現出明顯的反比關係。這一現象可以通過離心泵的工作原理來解釋：當流量增加時，液體在泵內的停留時間縮短，接收的能量減少，因而提供的揚程降低；反之，當流量減少時，液體在葉輪中停留時間延長，獲得更多能量，導致揚程提高。

流量影響因素

• 泵浦轉速：轉速提高，流量增大
• 葉輪直徑：直徑增大，流量增加
• 管路阻力：阻力增大，流量減小
• 液體黏度：黏度增加，流量減小

揚程影響因素

• 泵浦轉速：轉速提高，揚程增大
• 葉輪直徑：直徑增大，揚程增加
• 液體密度：對於離心泵，密度變化不顯著影響揚程
• 葉輪形狀：後傾葉片提供較高揚程

效率影響因素

• 工作點位置：最佳效率點通常在額定流量附近
• 葉輪設計：專為特定條件設計的葉輪效率更高
• 機械損耗：軸封、軸承等部件的摩擦損失
• 液體性質：高黏度液體通常降低效率

泵浦特性曲線

• 揚程-流量曲線（H-Q曲線）：顯示不同流量下的揚程變化，通常呈下降趨勢
• 功率-流量曲線（P-Q曲線）：顯示不同流量下泵浦所需功率，通常隨流量增加而上升
• 效率-流量曲線（η-Q曲線）：顯示不同流量下的泵浦效率，通常呈抛物線形狀，存在一個最佳效率點