2.3 叶片泵的性能曲线
叶片泵的性能参数,标志着叶片泵的性能。叶片泵性能参数之间的相互关系,通常用一组曲线表征,称之为基本性能曲线。由于泵肉液流的复杂性,对于有限叶片理论扬程以及各部分效率都难以从理论上准确计算,所以基本性能曲线是通过试验的方法测绘出来的,也称为试验性能曲线。通常将泵的转速U作为常量,扬程H、轴功率P、效率7?和允许吸上真空髙度或必需汽蚀余量随流量Q而变化的关系绘制成(〜办、〜P、〇〜〜坟,或〜(/VPS/0r曲线。
了解泵的性能,熟悉性能曲线的特点,掌握其变化规律,对合理选型配套、正确确定泵的安装髙度及调节泵的运行工况、加强科学运行管理等极为重要。
一、叶片泵域验性能曲线
图2-7、图2-8、图2-9分别为IS8045-125型离心泵、1000ZLQ-10型轴流泵及8HB-35型混流泵三种泵的试验性能曲线,并将水泵的型号和转速标注其上。其特点各不相同,分述于下。
(―)流量和扬程曲线
从图2-7〜图2-9中可以看出三种泵的曲线都是下降曲线,即扬程随着流量的增加而逐渐减小。离心泵的QH曲线下降较平缓。轴流泵的P〜丑曲线下降较陡,当
Q为零时,扬程最高,为设计扬程的2倍左右。当轴流泵的流量为设计流量的40%〜60%时,曲线上出现拐点,并呈马鞍形。这是一段不稳定区,使用时应避免在这个区域内运行,因为同一扬程,可能出现两个或两个以上的流量值,故在运行中会出现噪音和振动。混流泵的"曲线介于离心泵与轴流泵之间。
(二)流量和功率曲线Q-P
离心泵的曲线是一上升曲线,即功率随流量的增而增加。当流量为零时,其轴功率最小,为额定功率的30%左右。轴流泵的PQ-P曲线是一陡降曲线,即功率随流S的增加而减小。当流量为零时,轴功率达到最大值,为额定功率的2倍左右。在小流量区,轴功率曲线也呈马鞍形。混流泵的Q-P曲线比较平坦,当流量变化时,功率变化很小。
从功率曲线的特点可知,离心泵应关阀启动,以减小动力机启动负载。轴流泵则应开阀启动,一般在轴流泵出水管上不装闸阀。
(三)流量和效率曲线
三种泵效率曲线的变化趋势都是从最高效率点向两侧下降。但离心泵的效率曲线变化比较平缓,髙效区范围较宽,使用范围较大。轴流泵的效率曲线变化较陡,髙效率区范围较窄,使用范围较小。混流泵的效率曲线介于离心泵利轴流泵之间。泵运行时,应使运行工况落在髙效率区或在其附近,从而达到较好的经济效果。
(四)流量和允许吸上真空高度或必需汽蚀傘量曲线〜或P ~曲线和(/vpw/h曲线是表征水泵吸水性能的两条曲线,但两者的变化规律不同。离心泵的曲线是^条下降曲线,即A随流量的增加而减小。轴流泵的〜(7VPS//),曲线是一条具有最小值的曲线,即在最高效率点附近(f值最小,偏离最高效率点两侧,相应的丑I值都增加,偏离愈远,(APS丑h值愈大◦在离心泵中当流量大于设计流量时,往轴流泵中当流S大于或小于设计流量时,都要注意发生汽蚀或吸不上水的情况。
二、叶片泵的性能表
在水泵样本或产品目录中把水泵性能曲线上的髙效率工作参数范围还以表格的形式给出,就是水泵的性能表,如表2-1、表H表2-3分别为IS80-65-125型离心泵、1000ZLQ-
10型轴流泵及8HB-35型混流泵的性能表。表中从上向下第一行和第三行数据,分别为髙效区的左边边界及右边边界各性能参数值,表中第二行数据是效率最高点的各性能参数值,也就是水泵铭牌上标出的参数值。其他常用叶片泵的性能表见附录。
表2-1 IS80~65-125型离心泵性能 | |||||||||||||||||||||||||||||
水泵 型号 | 流 | 扬程// (m) | 转速n (r/min) | 功率(kW) | 效率T; (%) | 必需汽蚀余贵 (NPSH)t(m) | |||||||||||||||||||||||
mVh | iy3 | 轴功率P | 配套功率 | ||||||||||||||||||||||||||
30 | 8,33 | 22.5 | 2. 87 | 64 | 3.0 | ||||||||||||||||||||||||
1580-65-125 | 50 | 13.9 | 20 | 2 900 | 3. 63 | 5.5 | 78 | 3,0 | |||||||||||||||||||||
70 | 16.7 | ]g | 3- 98 | 74 | 3.5 | ||||||||||||||||||||||||
表2-2 1000ZLQ-10型轴流泵性能 | |||||||||||||||||||||||||||||
水泵 | 叶片 | 流置<? | 扬程 | 转速 | 功率(kW) | 效率 | 必需汽蚀余量 | 叶轮直 | |||||||||||||||||||||
型号 | 安装 | H | n | V | (NPSH)r | 径D | |||||||||||||||||||||||
角度 | m3/li | L/s | (m) | (r/min) | 轴功率P | 配套功率 | (%) | (m) | (mm) | ||||||||||||||||||||
7 920 | 2 200 | 14. 1 | 367 | S3.6 | 9.2 | ||||||||||||||||||||||||
1000ZLQ-10 | -6° | 9 000 | 2 500 | 12 | 585 | 342 | 400 | 86. 2 | 8.0 | 870 | |||||||||||||||||||
10 080 | 2 820 | 9 | 300 | 82. 3 | 8.1 | ||||||||||||||||||||||||
表2~3 8HBJ5型混流泵性能 | |||||||||||||||||||||||||||||
水泵 型号 | 流贵? | 扬程 H (m) | 转速 n (r/min) | 功率(kW) | 效率 V (嗝) | 允许吸上 寘空高度 i^(m) | 叶轮直 径D (mm) | 重量 G (kg) | |||||||||||||||||||||
mVh | L/s | 轴功率P | 配套功率 | ||||||||||||||||||||||||||
230 | 64 | 7. 10 | 6, 18 | 72 | |||||||||||||||||||||||||
SHB-35 | 290 | 80.6 | 6.15 | 1 250 | 6. 21 | 7 | 7S | 3,5 | 248 | 122 | |||||||||||||||||||
335 | 93+1 | 4. 92 | 6. 15 | 73 |
三、叶片泵的性能试验
试验时,通常保持泵在额定转速下运行,调节出水项阀的开度,改变水泵的运行工况, 测出各项数据,通过计算得到一系列性能参数值,将这起数倌绘制在囿上,便可得出在一 定转速下的曲线。下面分別介绍试验目的和要求、试验装置、试验方法及测量设备和计算公式。
(2) 试验目的和要求
通过试验,加深学生对离心泵的工作原理和基本性能参数及性能曲线(水泵在恒定转速^的条件下,扬程丑、功率P、效率^与流量之间的关系曲线)的理解;熟悉离心泵 基本性能参数的测试及基本性能曲线的绘制方法;了解离心泵抽水装置的启动过程和运 行操作方法;掌握测试仪表的读数和使用方法。
(二)试验装置
水泵试验装置可分为开式、闭式和半开式三种◦图2-10为离心泵基本性能开式试验 装置示意图。水泵通过联轴器与电动机连接,组成抽水机组。水泵启动后,从水池吸水,水流经出水管路流人優水槽,再经过稳流栅达到平稳水流的作用,通过三角堰流回水池,水流在进出水池中形成开式循环,因此称开式试验装置。试验时通过改变出水管路上闸阀的开疤度来控制流量、扬程。水泵的扬程用装在水泵进、出口处的真空表和压力表来测量。水泵的流S用三角堰或管道流量计测量,其过堰水头用游标测针测定。水泵转速用转速表测定。轴功率用电功率表或马达天平测定。
(三)试验方法
试验前应熟悉设备、装置和仪表的使用方法,检查、校正和率定量测仪表;记下必要的原始数据,如水泵铭牌上所示的水泵型号、扬程、流量、转速、效率、泵进出水口的直径、真空表测压点至压力表中心的垂直距离等;检査试验设备,用手拨联轴器检查机组是否转动灵活;检查电线是否接好等。
启动前,关闭出水闸阀以及压力表与真空表的开关。打开水泵抽气管闸阀,开动真空泵,进行抽气。待抽气结束后,关闭抽气管闸阀,然后启动电动机,打开压力表与真空表上的开关,并将出水管上的闸阀拧开1〜2转,检查机组及各种仪表的工作情况是否正常。
如正常即可幵始观测。观测时,逐渐打开出水管上的闸阀,流量自零到最大,可分10次左右开启。每开启一次,待转速和流量稳定后,同时观测压力表、真空表、游标测针或流量计、转速表以及电功率表或马迖天平的读数。观测完毕,关闭压力表、真空表上的幵关以及出水闸阀,然后停机.
(四)性能参数测量
杨程的测量
常用的测量仪表有弹黉管式压力表、U形水银压力计及数字编码压力传感器等。若在水泵进、出口处安装真空表和压力表,如图2-10所示,再利用式(2-3)计算水
泵的工作扬程。
流量的测量
流量的测量方法较多,常用的有量水堰、节流法(如孔板、喷嘴、文丘里管)、涡轮流量计、电磁流量计、玻璃转子流计、超声波流量计等。量水堰由堰槽和堰板组成。图2-11所示为90°薄壁三角堰。堰板安装在麗水槽上,为使水流稳定,堰槽内应设置稳流栅,同水流经出水管路流人優水槽,再经过稳流栅达到平稳水流的作用,通过三角堰流回水池,
水流在进出水池中形成开式循环,因此称开式试验装置。试验时通过改变出水管路上闸阀的开疤度来控制流量、扬程。水泵的扬程用装在水泵进、出口处的真空表和压力表来测量。水泵的流S用三角堰或管道流量计测量,其过堰水头用游标测针测定。水泵转速用转速表测定。轴功率用电功率表或马达天平测定。
(三)试验方法
试验前应熟悉设备、装置和仪表的使用方法,检查、校正和率定量测仪表;记下必要的原始数据,如水泵铭牌上所示的水泵型号、扬程、流量、转速、效率、泵进出水口的直径、真空表测压点至压力表中心的垂直距离等;检査试验设备,用手拨联轴器检查机组是否转动灵活;检查电线是否接好等。
启动前,关闭出水闸阀以及压力表与真空表的开关。打开水泵抽气管闸阀,开动真空泵,进行抽气。待抽气结束后,关闭抽气管闸阀,然后启动电动机,打开压力表与真空表上的开关,并将出水管上的闸阀拧开1〜2转,检查机组及各种仪表的工作情况是否正常。如正常即可幵始观测。观测时,逐渐打开出水管上的闸阀,流量自零到最大,可分10次左右开启。每开启一次,待转速和流量稳定后,同时观测压力表、真空表、游标测针或流量计、转速表以及电功率表或马迖天平的读数。观测完毕,关闭压力表、真空表上的幵关以及出水闸阀,然后停机.
(四)性能参数测量
杨程的测量
常用的测量仪表有弹黉管式压力表、U形水银压力计及数字编码压力传感器等。若在水泵进、出口处安装真空表和压力表,如图2-10所示,再利用式(2-3)计算水泵的工作扬程。
流量的测量
流量的测量方法较多,常用的有量水堰、节流法(如孔板、喷嘴、文丘里管)、涡轮流量计、电磁流量计、玻璃转子流计、超声波流量计等。量水堰由堰槽和堰板组成。图2-11所示为90°薄壁三角堰。堰板安装在麗水槽上,为使水流稳定,堰槽内应设置稳流栅。
