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水泵的参数、性能以及相互间的关系

日期:2019-03-21  作者:

    (一)水泵的参数及性能

   (1)水泵的主要参数

   水泵参数是指泵工作性能的主要技术数据,包括流量、扬程、转速、效率和比转数等。

    1、流量(Q)

    泵的流量是指单位时间内所排出的液体的数量。通常泵的流量用体积计算,以Q表示,单位为米3/时(m3/h)、米3/秒(m3/s)、升/秒(1/s),也可用重量计,以G表示,单位为吨/时(t/h)、吨/秒(t/s)、千克/秒(kg/s)。

    G与Q的关系:

    G=r×Q r-液体重度(千克/米3)

    因水的重量近似1000千克/米3,故

    1升/秒=3.6米3/时=3.6吨/时

    2、扬程(H)

    泵的扬程是指单位重量的液体通过泵所增加的能量。以H表示,实质上就是水泵能够扬水的高度,又叫总扬程或全扬程。单位为米液柱高度,习惯上省去“液柱”,以米(m)表示。

    泵的总扬程由吸水扬程与出水扬程两部分组成,因此

                            总扬程=吸水扬程=出水扬程

    但由于水流经过管路时受到各种阻力而减少了泵的吸水扬程和出水扬程,因此

                        吸水扬程=实际吸水扬程+吸水损失扬程

                        出水扬程=实际出水扬程+出水损失扬程

                        损失扬程=吸水损失扬程+出水损失扬程

                        总扬程=实际扬程+损失扬程

    由于水泵铭牌上标明的扬程是上述水泵的总扬程,因此不能误认为铭牌上的扬程是实际扬程数值,水泵的实际扬程都比水泵铭牌上的扬程数值小。因此在确定水泵扬程时,这一点要特别注意。否则,如果只按实际扬程来确定水泵的扬程,订购来的水泵扬程就低了,那可能会降低水泵的效率,甚至打不上水来。损失扬程与管路上的水管和附件种类(低阀、闸阀、逆止阀、直管、弯管)、数量、水管内径、管长、水管内壁粗糙程度以及水泵流量等都有密切关系,这一点在管路设计和选配水管和附件时也应注意。

    3、允许吸上真空高度(Hs)

    允许吸上真空高度是指真空表读数吸水扬程,也就是泵的吸水扬程(简称泵的吸程),包括实际吸水扬程与吸水损失扬程之和。以Hs表示,单位为米(m)。

    允许吸上真空高度是安装水泵高度的重要参数,安装水泵时,应使水泵的吸水扬程小于允许吸上真空高度值,否则安装过高,就吸不上水或生产气蚀现象。如生产气蚀,不仅水泵性能变坏,而且也可能使叶轮损坏。

    4、转速(n)

    转速是指泵叶轮每分钟的转数,以n表示,单位为转/分(r/min)。每台泵都有一定的转速,不能随意提高或降低,这个固定的转素称为额定转速,水泵铭牌上标定的转速即为额定转速。如泵运转超过额定转速,不但会引起动力机超载或转不动,而且泵的零部件也容易损坏;转速降低,泵的效率就会降低,影响水泵的正常工作。

    5、比转数(ns)

    在前述水泵型号中,有些型号的组成部分有比转数这个参数。比转数与转速是两个概念,水泵的比转数,简称比速,常用符号为ns。水泵的比转数是指一个假想的所谓标准水泵叶轮的转数,这个假想的水泵与真实水泵的叶轮各部分都几何相似,而在消耗功率为0.735千瓦、扬程为1米、流量为0.075立方米/秒时所具有的转数。叶轮形状相同或相似的水泵比转数相同,叶轮形状不相同或不相似的水泵比转数不相同。如轴流泵比转数比混流泵大,混流泵比转数也是反映水泵特性的综合性指标。此外,要注意比转数大的水泵,其转速不一定高;比转数小的,转速不一定低。大流量、低扬程的水泵,比转数大,反之则小。一般比转数较低的离心泵,其流量小、扬程高;而比转数较高的轴流泵,其流量大、扬程低。

    6、功率

    功率是指机组在单位时间内作功的大小。水泵功率可分为有效功率、轴功率和配套功率三种。

    (1)有效功率 它是除掉水泵内部分损失功率后,纯用于扬水所消耗的功率,因此又称为净功率、输出功率或水马力。常用符号为N效,单位为千瓦(或马力)。有效功率值可用水泵的流量和扬程计算得出:

                                                流量(千克/秒)×总扬程(米)

                有效功率率(千瓦)=————————————————

                                                            102

    (2)轴功率 它是动力机传给水泵轴上的功率,因此称为轴功率或输入功率。常用符号为N轴。它是水泵有效功率与水泵损失功率之和。水泵的损失功率主要包括泵体内轴承的摩擦、水泵轴与填料的摩擦、水与叶轮、泵壳间的摩擦,以及泵内高压水的回漏等所消耗的功率。

    (3)配套功率 它是指水泵应选配的动力机的功率,因此又称用功率。常用符号为N配,它比轴功率大。这是因为动力机把动力传递给水泵的过程中,有传动损失;同时还要考虑水泵工作时,流量及扬程有波动而可能出现动力机超载,因此动力机需有比水泵轴功率大的功率储备。配套功率可按下式求得:

                                           动力安全系数×(千克/秒)×扬程(米)

         配套功率(千瓦)=—————————————————————

                                               102×水泵效率×传动效率

    动力安全系数(或称备用系数)可根据水泵轴功率大小确定,轴功率小时取大值。

    传动交率要根据传动类型和传动方式确定。采用联轴器直接传动时,取0.99。采用皮带传动时,开口式传动取0.98,交叉传动取0.9,半交叉传动取0.92~0.94;三角带传动取0.96。

    7、效率(n)

    效率是指有效功率与轴功率的比值,因此它是反映泵对动力所给予的功率利用程度的技术经济指标。常用符号为n,其大小用百分数表示。可用下式表达:

                                        有效效率

                     水泵效率=——————×100%

                                          轴功率

    由于有效功率小于轴功率,因此水泵效率永远小于1。但水泵效率值越大说明有效功率越大,泵内损失功率越小。我们选择水泵时,应尽量选择效率高的水泵。铭牌上的效率是指水泵可能达到的最高效率,一般农用水泵的最高效率为60%~80%,有些大型水泵超过了80%。

    (二)水泵性能参数之间关系

    水泵的参数较多,但它们都不是孤立存在而是相互关联相互影响的。掌握它们之间的关系,对正确选购和使用水泵具有一定的指导意义。

    1、水泵转速一定时,流量与扬程、功率、效率的关系,即其扬程、功率和效率均随流量变化而按一定规律变化。

    以离心泵和轴流泵为例,它们的变化规律是不相同的。这两种泵的扬程虽然都随流量的增大而降低,随流量的减少而增高,但轴流泵变化更为显著。而且当流量为零时(相当于出水管闸阀关闭),它的扬程比正常值升高很多。而离心泵扬程升高并不显著。

    两种水泵的功率与流量间的关系,其变化规律是相反的。离心泵的功率随流量的减小而降低(或者说随扬程的增大而降低),当离心泵的流量为零时,功率为最小。因此离心泵在起动和停车前应关闭闸阀,以降低起动功率和稳定停车。而轴流泵则相反,其功率是随流量的减小而增高,流量为零时功率最大。因此不能关闭闸阀起动,正是这个原因,所以轴流泵的出水管上并不安装闸阀。

    两种水泵的效率与流量间的关系,其变化规律也不相同。离心泵的效率在流量变化时,其变化较小,也就是说,流量在较大的范围内改变时,仍能保持较高的效率。由于离心泵高效率范围较宽,因此水泵在运行中可以调节流量的扬程。但轴流泵则相反,流量稍有改变,效率变化较大。因此水泵在运行中不宜调节流量和扬程。

    2、水泵转速改变时,流量与扬程、功率、效率的关系。
 
 
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