2.1 叶片泵的性能参数
叶片泵性能参数是用来表征叶片泵性能的一组数据,包括流量、扬程、功率、效率、允许吸上真空髙度或必需汽蚀余量、转速共6个基本参數。现分述于下。
一、流量
流量是指水泵在单位时间内抽出水体的体积。常用表示,单位为mVS、L/S或tnVh。各单位的换算关系是:1m3/s=1000LA=3600mVliD水泵铭牌上所标出的流量是这台泵的设计流量,又称额定流量。泵在该流量下运行效率最髙。若偏离这个流量运行,其效率都会降低。为了节约能源,降低提水成本,应力争使水泵在设计流量情况下运行。
二、扬程
扬程是指被抽送的单位重力的水从泵进口到泵出口所增加的能量,用丑表示,单位邊mH20,简略为m。对于图2-1所示的卧式离心泵抽水装置,若以水泵轴线为基准面,泵运行时,单位重力的水在泵进CI断面处的总能量为
(_)有效功率
有效功率是指水泵传递给输出水流的功率,又称水泵的输出功率,用h表承,可用下式计算:
真空表、压力表的读数单位为兆帕(MPa)时,将以兆帕表示的读数换算为米水柱(mH20),则为了监视水泵的运行状况,在泵进、出口断面处分别安装真空表、压力表,如图2d所示。真空表、ffi力表的读数为相对压力,设真空表的读数为F(低于一个大气压的数值,即压力表的读数为蜊高于一个大气压的数值,即则公式(2-1)
(二)轴功率
(一)有效功率
有效功率是指水泵传递给输出水流的功率,又称水泵的输出功率,用h表承,可用下式计算功率是指动力机传递给泵轴的功率,又称输人功率,用P表示。水泵铭牌上的轴功率是指对应于通过设计流量时的轴功率,又称额定功率。
(三) 配套功率
配套功率是指为水泵配套的动力机功率,用表示。一般在水泵铭牌或样本上都标有配套功率的数值。
四、效率
水泵的效率是指水泵的有效功率与轴功率之比,它标志着水泵对能S的有效利用程度,是水泵质量的重要考核指标,用V表示。水泵铭牌上的效率是对应于通过设计流盘时的效率,该效率为泵的最高效率D泵的效率愈髙,表示水泵工作时的能量损失愈小。其表&式为
水泵轴功率不可能全部传递给被输出的液体,其中必 有一部分能量损先。水泵内的能量损失可分三部分,即机械损失、容积损失和水力损先。水泵的有效功率加上三顼损失功率等于水泵的轴功率,水泵的功率平衡,如图2-2所示。
(—}机械损失和机械效率
因w不浓的功承干m国
叶轮在泵体内的液体中旋转时,叶轮前后盖板外表面与液体产生摩擦损失(即轮盘损失),泵轴转动时轴和轴封、轴承产生摩擦损失,克服这些摩擦消耗了一部分能量,即机械损失。在机械损失中,轮盘损失所占比例较大,尤其是中低比转速的离心泵,轮盘损失约占轴功率的10%以上。其值除与叶轮直径和转速有关外,还与叶轮盖板外表面及泵壳内壁的粗粧度有关。
水功率与轴功率之比称为机械效
(二)容积损失和容积效率
水流流经叶轮之后,有一小部分髙压水经过泵体内间隙(如减漏环)和轴向力平衡裝置(如平衡孔、平衡盘)泄漏到叶轮的进口,妈有一小部分从轴封处泄漏到泵外,因而消耗了一部分能量,即容积损央。漏损流量7的大小与泵的结构型式、比转速及泵的流量大小
有关。在吸入口径相同的情况下,比转速大的泵漏损流S小。对给定的泵,要降低漏损
量
L哭键在于控制密封环与叶轮间的运转间隙量。漏损量7越大,泵的出水量0越小。通过泵出口的流量Q与通过泵进口的流景pt之比称为容积效率,即:
(三}水力损失和水力效率
水流流经水泵的吸人室、叶轮.、压出室时产生摩擦损失、局部损失和冲击损失。摩擦损失是水流与过流部件边壁间的摩檫阻力引起的损失。局部损先是水流在泵内由于水流运动速度大小与方向发生变化时引起的损失。冲击损央是菜在非设计工况下运行时水流在叶片人口处、出口处及压出室内引起的损失。水力损失的大小决萣于过流部件的形状尺寸、壁面粗糙度和水泵的工作情况。水力损失越大,泵扬程越小。若未考虑泵内损失时的扬程为理论扬程,则泵扬程//与理论扬程之比,称为水力效率& ,即由式(2-12)可见,水泵的效率即总效率是三个效率(容积效率、水力效率与机械效率)的乘积。要提高水泵的效率,就要减少泵内各种损失,特别是水力损央。提高水泵的效率,除了从水力模型、选用材质、加X工艺、基础部件(轴封件和密封件)等方面加以改善和提高外,使用单位还要迚意正确选择泵型、保证安装质量、合理调节运行工况和加强
维护管理,这样才能使水泵经常在髙效率状态下工作,达到保证灌排、节约能源、降低成本和提高经济效益的目的。
五、允许吸上真空高度或必需汽蚀余量
允许吸上真空高度或必需汽蚀余量是表征叶片泵吸水性能的参数,用来确定泵的安装高程D常用或(iVPS/Jh表示,单位是m。将在第三章详细介绍。
由式(2-3)计算的扬程为水泵工作状况时的扬程。水泵铭牌上所标出的疡程是这台泵的设计扬程,即相应于通过设计流量时的扬程,又称额定扬程从图2-1可淸楚地看出扬程//与实际扬程是两个不同的概念,前者为单位重力
的液体从泵进口到出口能量增加的数值,后者为进、出水池水位差。显然,泵扬程总是大于实际扬程。
六、转速
转速是指泵轴每分钟旋转的次数,用〃表示,单位是r/miiiD铭牌上的转速是这台泵的设计转速,又称额定转速。常用的转速有2900 r/min、l 450 r/min、970 r/min、730i/miii、485 r/miii等,一般口径小的泵转速高,口径大的泵转速低a转速是影响水泵性能的一个重要参数,当转速变化时,水泵的其他五个性能参数都相应地发生变化。
为了方便用户使用,水泵厂家在每台水泵的泵壳上都装有一块铭牌,铭牌上简明列出了该水泵在设计转速下运行,即效率达到最髙时的流量、扬程、轴功率、效率、转速及允许吸上真空高度或必需汽蚀佘量等性能参数值,称之为额定鼙数。如100S-90A单级双吸离心清水泵的铭牌力:
【例2-1】某离心泵抽水装置,测得水泵流量<水泵出口压力表读数为肷=0.324 MPa,进口真空表读数为P =0.039 MPa,真空表与压力表测压点距离=0. 8m,水泵进、出口直径分別为〗00 mm和75 nim,水泵轴功率P = 10 kW,求水泵的效率V〇
解:(1)水泵流= 1^=0.018
(2)水栗的扬程:由水泵进口直径h =100 mm =0. 1 m和水栗出口直径D2=75 mm=0. 075 m,可计算出