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离心泵知识性能参数及特性曲线

发布时间:2020-10-12 19:00

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  离心泵知识、性能参数与特性曲线 要正确地选择和使用离心泵,就必需了解泵的性能和它们之间的相互关系。离 心泵的主要性能参数有流量、压头、轴功率、效率等。离心泵性能间的关系通常 用特性曲线来表示。 一、离心泵的概念:水泵是把原动机的机械能转换成抽送液体能量的机器。来增 加液体的位能、压能、动能。原动机通过泵轴带动叶轮旋转,对液体作功,使其 能量增加,从而使需要数量的液体,由吸入口经水泵的过流部件输送到要求的高 处或要求压力的地方。 二、离心泵的基本构造 离心泵的基本构造是由六部分组成的,分别是:叶轮,吸液室,泵壳,转轴,托 架,轴承及轴承箱,密封装置,基础台板等。 1、 叶轮是离心泵的核心部分,它转速高输出力大,叶轮上的叶片又起到主要作 用,叶轮在装配前要通过静平衡实验。叶轮上 1 的 的内外表面要求光滑,以减少水流的摩擦损失。 2、 泵壳,它是水泵的主体。起到支撑固定作用,并与安装轴承的托架相连接。 3、 转轴的作用是借联轴器和电动机相连接,将电动机的转距传给叶轮,所以它 是传递机械能的主要部件。 4、 轴承是套在泵轴上支撑泵轴的构件,有滚动轴承和滑动轴承两种。轴承的依 托为轴承箱。滚动轴承使用牛油作为润滑剂加油要适当一般为 2/3~3/4 的体积太 多会发热,太少又有响声并发热!滑动轴承使用的是透明油作润滑剂的,加油到油 位线。太多油要沿泵轴渗出,不利于散热;太少轴承又要过热烧坏造成事故!在 水泵运行过程中轴承的温度最高在 85 度一般运行在 60 度左右,如果高了就要查 找原因(是否有杂质,油质是否发黑,是否进水)并及时处理! 5、 密封装置。叶轮进口与泵壳间的间隙过大会造成泵内高压区的水经此间隙流向 低压区,影响泵的出水量,效率降低!间隙过小会造成叶轮与泵壳摩擦产生磨损。 为了增加回流阻力减少内漏,延缓叶轮和泵壳的所使用寿命,在泵壳内缘和叶轮 外援结合处装有密封装置,密封的间隙保持在 0.25~1.10mm 之间为宜。 2 三、泵的分类 泵的种类很多,可按其各种特征加以分类,见表 1-1。 四、离心泵的主要性能参数 1、流量:离心泵的流量 Q---离心泵在单位时间内排送到管路系统的液体 体积,常用单位为 L/s 或 m3/h。 离心泵的流量 Q 与泵的结构、尺寸及转速等有关。 泵安装在特定的管路上,管路的特性必然要影响流量的大小。 2、压头 离心泵的压头 H---又称扬程,指离心泵对单位重量(1N)的额液体所能提供的有 效能量,其单位为 m。 离心泵的压头 H 与叶片的弯曲情况 β 2、直径 D2、转速 n 及流量 Q 有关。 3、效率 离心泵的效率 η ---反映泵对液体提供的有效能量与原动机提供给泵的能量(轴 功率 N)之比。 3 离心泵的能量损失包括以下几项: (1)容积损失 η v 各种泄漏、回流,使泵对这部分液体作了无用功,减少了泵 的实际输送能量。η v 与泵结构及液体在泵进、出口处的压强差有关。 (2)机械损失 η m 由泵轴与轴承之间、泵轴与填料函之间以及叶轮盖板外表面 与液体之间产生摩擦而引起的能量损失。其值一般为 0.96—0.99。 (3)水力损失 η h 叶片间涡流造成的损失、液体入泵时的水力冲击损失、液体 与泵壳、叶片间的摩擦损失之和。水力损失 η h 与泵的结构、流量及液体的性质有 关。 离心泵的效率反映这三项能量损失的总和,故又称为总效率 η ,总效率为这三个 效率的乘积,即: η =η vη mη h 这里 η v、η m 与流量 Q 无关。 由水力损失图示(右图)可知:额定流量 Qs(η h=0.8--0.9)下 hf 最小,η 最高。一 般小型离心泵的效率为 50%--70%,大型泵可 高达 90%。 4、轴功率 离心泵的轴功率 P---泵轴所需要的功率,当泵直接由电动机带动时,它即是电机 传给泵轴的功率。单位为 W 或 kW。 离心泵的有效功率 Pe 是指液体从叶轮获得的有效能量。 因为扬程是指水泵输出的单位重液体从水泵中所获得的有效能量,所以,扬程和 质量流量及重力加速度的乘积,就是单位时间内从水泵中输出的液体所获得的有 4 效能量——即水泵的有效功率: Pe=ρ gQH(W)=γ QH(W) 式中 ρ ——水泵输送液体的密度(kg/m3); γ ——水泵输送液体的重度(N/m3); Q——水泵的流量(m3/s); H——水泵的扬程(m); g——重力加速度(m/s2)。 轴功率 P 和有效功率 Pe 之差为水泵内的损失功率,其大小用大头娃娃的效率来计 量。大头娃娃的效率为有效功率和轴功率之比,用 η 表示,即 五、离心泵的特性曲线、特性曲线指 H~Q、N~Q 及 η ~Q(也有含△h~Q 或 hs~Q 的)等的关系曲 线。由泵的制造厂家提供,附于 书中。右图即为某一转速下,典 级单吸悬臂式)泵的特性曲线。 特性曲线的共同特点: Q↑→H↓ (2) N~Q: Q↑→N↑, Q=0, Nmin; 5 样本或说明 型的 B 型(单 (1)H~Q: (3)η ~Q:先 Q↑→η ↑,达 η min 后 Q↑→η ↓,η max 点——设计点。 其下的 H、Q(即 Os)、N 是最佳工况参数——标于铭牌上。 选择泵时至少应使其在≥92%η max 下工作。 2、水泵的工作范围和型谱 图中的 ABCD 中的 1、2 是改变转速或切割叶轮前后的特性曲线 是改变转速 的相似抛物线或是切割外径的切割线(抛物线)。方块 ABCD 称为水泵扩大了的工 作范围,大头娃娃可以在此范围的任一点工作,而且效率下降最多不会趋势 5~8 很多。 把许多水泵的工作范围画在一张坐标图中,称为型谱。为了使图形协调,高扬程 和大流量时的工作范围不致过大(因高扬程大流量的工作范围相对变大),通常 采用对数坐标表示。一般,每种系列大头娃娃有一个型谱。 3、 汽蚀现象 液体在一定温度下,降低压力至该温度下的汽化压力时,液体便产生汽泡。把这 6 种产生气泡的现象称为汽蚀。汽蚀时产生的气泡,流动到高压处时,其体积减小 以致破灭。这种由于压力上升气泡消失在液体中的现象称为汽蚀溃灭。 水泵在运转中,若其过流部分的局部区域(通常是叶轮叶片进口稍后的某处)因 为某种原因,抽送液体的绝对压力降低到当时温度下的液体汽化压力时,液体便 在该处开始汽化,产生大量蒸汽,形成气泡,当含有大量气泡的液体向前经叶轮 内的高压区时,气泡周围的高压液体致使气泡急剧地缩小以至破裂。在气泡凝结 破裂的同时,液体质点以很高的速度填充空穴,在此瞬间产生很强烈的水击作用, 并以很高的冲击频率打击金属表面,冲击应力可达几百至几千个大气压,冲击频 率可达每秒几万次,严重时会将壁厚击穿。 在水泵中产生气泡和气泡破裂使过流部件遭受到破坏的过程就是水泵中的汽蚀过 程。水泵产生汽蚀后除了对过流部件会产生破坏作用以外,还会产生噪声和振动, 并导致水泵的性能下降,严重时会使水泵中液体中断,不能正常工作。 (1)、水泵汽蚀基本关系式 水泵发生汽蚀的条件是由水泵本身和吸入装置两方面决定的。因此,研究汽蚀发 生的条件,应从水泵本身和吸入装置双方来考虑,水泵汽蚀的基本关系式为 ( ) 零米液位 NPSHc≤NPSHr≤[NPSH]≤NPSHa 7 临界汽蚀余量 HL≤必须汽蚀余量 HB≤许用汽蚀余量 HX≤有效汽蚀余量 HY NPSHa=NPSHr(NPSHc)——水泵开始汽蚀 NPSHa NPSHaNPSHr(NPSHc)——水泵无汽蚀 式中 NPSHa——装置汽蚀余量又叫有效汽蚀余量,越大越不易汽蚀; NPSHr——水泵汽蚀余量,又叫必需的汽蚀余量或水泵进口动压降,越小抗汽蚀性 能越好; NPSHc——临界汽蚀余量,是指对应水泵性能下降一定值的汽蚀余量; [NPSH]——许用汽蚀余量,是确定水泵使用条件用的汽蚀余量,通常取[NPSH]= (1.1~1.5)NPSHc。 (2)、装置汽蚀余量的计算 (3)、 防止发生汽蚀的措施 欲防止发生汽蚀必须提高 NPSHa,使 NPSHaNPSHr 可防止发生汽蚀的措施如下: 1. 减小几何吸上高度 hg(或增加几何倒灌高度); 2. 减小吸入损失 hc,为此可以设法增加管径,尽量减小管路长度,弯头和附件 等; 防止长时间在大流量下运行; 4. 在同样转速和流量下,采用双吸水泵,因减小进口流速、水泵不易发生汽蚀; 5. 水泵发生汽蚀时,应把流量调小或降速运行; 6. 水泵吸水池的情况对水泵汽蚀有重要影响; 7. 对于在苛刻条件下运行的水泵,为避免汽蚀破坏,可使用耐汽蚀材料。 六、 水泵的相似理论的应用: 8 换算改变转速时水泵的特性曲线 设水泵的相应尺寸相等(或对同一台水泵),则相似定律公式 式中的下标 1 表示转速为 n1 时的参数,2 表示转速为 n2 时的参数。 七、 切割定律的应用 1、切割叶轮外径,按下式换算水泵的性能 Q1/Q2=D1/D2 1、 比转数 水泵的比转数也称水泵的相似准则,是从水泵的相似定律推得的,表达式为 H1/H2=(D1/D2)2 N1/N2=(D1/D2)3 式中 Q——流量(m3/s),双吸水泵取 ; n——转速(r/min)。 H——扬程(m),多级水泵取单级扬程; 2、关于比转数的说明 1. 同一台水泵在不同工况下具有不同的 ns 值,作为相似准则的 ns 是指对应最高 效率点工况下的值。 9 2. 因为 ns 是水泵几何相似的准则,所以可以按 ns 对水泵特性曲线(运动参数的 外部表现形式)的趋势进行分类。运动相似的前提条件是几何相似。所以,水泵 特性曲线的形状和水泵的几何形状有关。 10

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