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離心泵的性能參數(shù)與特性曲線

2010-11-16 來源：互聯(lián)網(wǎng)瀏覽次數(shù)：112

離心泵的性能參數(shù)與特性曲線泵的性能及相互之間的關(guān)系是選泵和進行流量調(diào)節(jié)的依據(jù)。離心泵的主要性能參數(shù)有流量、壓頭、效率、軸功率等。它們之間的關(guān)系常用特性曲線來表示。特性曲線是在一定轉(zhuǎn)速下，用20℃清水在常壓下實驗測得的。 （一）離心泵的性能參數(shù) 1、流量離心泵的流量是指單位時間內(nèi)排到管路系統(tǒng)的液體體積，一般用Q表示，常用單位為l/s、m3/s或m3/h等。離心泵的流量與泵的結(jié)構(gòu)、尺寸和轉(zhuǎn)速有關(guān)。 2、壓頭（揚程) 離心泵的壓頭是指離心泵對單位重量（1N）液體所提供的有效能量，一般用H表示，單位為J/N或m。壓頭的影響因素在前節(jié)已作過介紹。 3、效率離心泵在實際運轉(zhuǎn)中，由于存在各種能量損失，致使泵的實際（有效）壓頭和流量均低于理論值，而輸入泵的功率比理論值為高。反映能量損失大小的參數(shù)稱為效率。離心泵的能量損失包括以下三項，即 (1)容積損失即泄漏造成的損失，無容積損失時泵的功率與有容積損失時泵的功率之比稱為容積效率ηv。閉式葉輪的容積效率值在0.85～0.95。 (2)水力損失由于液體流經(jīng)葉片、蝸殼的沿程阻力，流道面積和方向變化的局部阻力，以及葉輪通道中的環(huán)流和旋渦等因素造成的能量損失。這種損失可用水力效率ηh來反映。額定流量下，液體的流動方向恰與葉片的入口角相一致，這時損失最小，水力效率最高，其值在0.8～0.9的范圍。 (3)機械效率由于高速旋轉(zhuǎn)的葉輪表面與液體之間摩擦，泵軸在軸承、軸封等處的機械摩擦造成的能量損失。機械損失可用機械效率ηm來反映，其值在0.96～0.99之間。離心泵的總效率由上述三部分構(gòu)成，即

η=ηvηhηm

（2-14）

離心泵的效率與泵的類型、尺寸、加工精度、液體流量和性質(zhì)等因素有關(guān)。通常，小泵效率為50～70％，而大型泵可達90％。 4、軸功率N 由電機輸入泵軸的功率稱為泵的軸功率，單位為W或kW。離心泵的有效功率是指液體在單位時間內(nèi)從葉輪獲得的能量，則有

Ne = HgQρ

（2-15）

式中

Ne------離心泵的有效功率，W； Q--------離心泵的實際流量，m3/s； H--------離心泵的有效壓頭，m。

由于泵內(nèi)存在上述的三項能量損失，軸功率必大于有效功率，即

（2-16）

式中

N ----軸功率，kW。

（二）離心泵的特性曲線 離心泵壓頭H、軸功率N及效率η均隨流量Q而變，它們之間的關(guān)系可用泵的特性曲線或離心泵工作性能曲線表示。在離心泵出廠前由泵的制造廠測定出H－Q、N－Q、η－Q等曲線，列入產(chǎn)品樣本或說明書中，供使用部門選泵和操作時參考。各種型號的離心泵都有其本身獨有的特性曲線，且不受管路特性的影響。但它們都具有一些共同的規(guī)律：

（1）離心泵的壓頭一般隨流量加大而下降(在流量極小時可能有例外)，這一點和離心泵的基本方程式相吻合。（2）離心泵的軸功率在流量為零時為最小，隨流量的增大而上升。故在啟動離心泵時，應關(guān)閉泵出口閥門，以減小啟動電流，保護電機。停泵時先關(guān)閉出口閥門主要是為了防止高壓液體倒流損壞葉輪。（3）額定流量下泵的效率最高。該最高效率點稱為泵的設計點，對應的值稱為最佳工況參數(shù)。離心泵銘牌上標出的性能參數(shù)即是最高效率點對應的參數(shù)。離心泵一般不大可能恰好在設計點運行，但應盡可能在高效區(qū)（在最高效率的92%范圍內(nèi)，如圖中波折號所示的區(qū)域）工作。 （三）影響離心泵性能的因素分析和性能換算 影響離心泵的性能的因素很多，其中包括液體性質(zhì)（密度ρ和粘度μ等）、泵的結(jié)構(gòu)尺寸（如D2和β2）、泵的轉(zhuǎn)速n等。當這些參數(shù)任一個發(fā)生變化時，都會改變泵的性能，此時需要對泵的生產(chǎn)廠家提供的性能參數(shù)或特性曲線進行換算。 1．液體物性的影響 （1）密度的影響離心泵的流量、壓頭均與液體密度無關(guān)，效率也不隨液體密度而改變，因而當被輸送液體密度發(fā)生變化時，H-Q與η-Q曲線基本不變，但泵的軸功率與液體密度成正比。此時，N-Q曲線不再適用，N需要用式2-16重新計算。（2）粘度的影響當被輸送液體的粘度大于常溫水的粘度時，泵內(nèi)液體的能量損失增大，導致泵的流量、壓頭減小，效率下降，但軸功率增加，泵的特性曲線均發(fā)生變化。當液體運動粘度γ大于20cSt（厘沲）時，離心泵的性能需按下式進行修正，即

（2-17）

式中

cQ、cH、cη——分別為離心泵的流量、壓頭和效率的校正系數(shù)，其值從圖2-13、2-14查得； Q、H、η——分別為離心泵輸送清水時的流量，壓頭和效率； Q’、H’、η’——分別為離心泵輸送高粘度液體時的流量，壓頭和效率。

粘度系數(shù)換算圖是在單級離心泵上進行多次試驗的平均值繪制出來的，用于多級離心泵時，應采用每一級的壓頭。兩圖均適用于牛頓型流體，且只能在刻度范圍內(nèi)使用，不得外推。圖2-13中的QS表示輸送清水時的額定流量，單位為m3/min。粘度系數(shù)換算圖的使用方法見例2-3。

2．離心泵轉(zhuǎn)速的影響 由離心泵的基本方程式可知，當泵的轉(zhuǎn)速發(fā)生改變時，泵的流量、壓頭隨之發(fā)生變化，并引起泵的效率和功率的相應改變。當液體的粘度不大，效率變化不明顯，不同轉(zhuǎn)速下泵的流量、壓頭和功率與轉(zhuǎn)速的關(guān)系可近似表達成如下各式，即

（2-18）

式中

Q1、H1、N1------轉(zhuǎn)速為n1時泵的性能； Q2、H2、N2------轉(zhuǎn)速為n2時泵的性能；

式2-18稱為離心泵的比例定律。其適用條件是離心泵的轉(zhuǎn)速變化不大于±20%。 3．離心泵葉輪直徑的影響 當離心泵的轉(zhuǎn)速一定時，泵的基本方程式表明，其流量、壓頭與葉輪直徑有關(guān)。對于同一型號的泵，可換用直徑較小的葉輪（除葉輪出口其寬度稍有變化外，其它尺寸不變），此時泵的流量、壓頭和功率與葉輪直徑的近似關(guān)系為