第三章 葉片式水泵的性能 第二 講

1、 內(nèi)容：主要介紹了葉片泵的工作參數(shù)、基本方程式、內(nèi)容：主要介紹了葉片泵的工作參數(shù)、基本方程式、 性能曲線及葉輪相似定律性能曲線及葉輪相似定律 目的：重點(diǎn)掌握葉片泵的性能曲線。熟悉葉片泵的工目的：重點(diǎn)掌握葉片泵的性能曲線。熟悉葉片泵的工 作參數(shù)、基本方程式及相似定律作參數(shù)、基本方程式及相似定律 難點(diǎn)：葉片泵的基本性能參數(shù)、葉片泵基本方程式、難點(diǎn)：葉片泵的基本性能參數(shù)、葉片泵基本方程式、 離心泵裝置的總揚(yáng)程、離心泵的特性曲線相似離心泵裝置的總揚(yáng)程、離心泵的特性曲線相似 定律及相似拋物線、比例律及比轉(zhuǎn)數(shù)、切削律及定律及相似拋物線、比例律及比轉(zhuǎn)數(shù)、切削律及 切削拋物線切削拋物線 內(nèi)容：離心泵的性能曲線

2、、軸流泵的實(shí)測(cè)特性曲線，離心泵的性能曲線、軸流泵的實(shí)測(cè)特性曲線， 目的：了解理論特性曲線的特點(diǎn)；重點(diǎn)掌握實(shí)測(cè)特性目的：了解理論特性曲線的特點(diǎn)；重點(diǎn)掌握實(shí)測(cè)特性 曲線的形狀及特點(diǎn)。曲線的形狀及特點(diǎn)。 難點(diǎn)：實(shí)測(cè)特性曲線的性能特點(diǎn)。難點(diǎn)：實(shí)測(cè)特性曲線的性能特點(diǎn)。 3.3.1 離心泵的性能曲線離心泵的性能曲線 當(dāng)轉(zhuǎn)速當(dāng)轉(zhuǎn)速n為常量（為常量（n=const）時(shí)，列出）時(shí)，列出H 、N、以及以及Hs等隨流量等隨流量變化的函數(shù)關(guān)系，即：變化的函數(shù)關(guān)系，即： H = f（Q） N = F（Q） Hs = （Q） = （Q） 我們把這些關(guān)系用曲線方程來(lái)表示，就稱這些曲線為離心泵的我們把這些關(guān)系用曲線方程來(lái)表示

3、，就稱這些曲線為離心泵的特性曲線。特性曲線。 1、離心泵的理論、離心泵的理論揚(yáng)程曲線揚(yáng)程曲線 由由HT = 中，中， 將將 C2u = u2 - C2rctg2 代入，可代入，可得：得： HT = （u2 - C2rctg2 ）gCuU22gu2 葉輪中通過(guò)的水量（即 理論流量）可用下式表示： QT = A2C2r 也即： C2r = 式中 QT 泵理論流量（ m3/s ） ； A2 葉輪的出口面積（m2）； C2r 葉輪出口處水流絕對(duì)速度的徑向（ m/s ）。所以： HT = （u2 - ctg2 ）2AQTgu22AQT式中式中2 、A2均為常數(shù)。當(dāng)水泵轉(zhuǎn)速一定時(shí)，均為常數(shù)。當(dāng)水泵轉(zhuǎn)速一定

4、時(shí)，u2也為常數(shù)。也為常數(shù)。 故：故： HT = A B QT 該式是一個(gè)直線方程。其斜率是用葉片的出水角該式是一個(gè)直線方程。其斜率是用葉片的出水角2來(lái)反來(lái)反映的。映的。 當(dāng)當(dāng)2 90時(shí)，也即葉片是前彎式時(shí)，是一條上傾直線，理論揚(yáng)時(shí)，也即葉片是前彎式時(shí)，是一條上傾直線，理論揚(yáng)程將隨理論流量的增加而減小。即程將隨理論流量的增加而減小。即 ：HT = A + B QT 當(dāng)當(dāng)2= 90時(shí)，也即葉片是徑向式時(shí)，是一條水平直線，理論揚(yáng)程時(shí)，也即葉片是徑向式時(shí)，是一條水平直線，理論揚(yáng)程不隨理論流量的變化而變化。不隨理論流量的變化而變化。 當(dāng)當(dāng)2 90時(shí)，也即葉片是后彎式時(shí)，是一條下傾直線，理論揚(yáng)程時(shí)，也即

5、葉片是后彎式時(shí)，是一條下傾直線，理論揚(yáng)程將隨理論流量的增加而增加。即：將隨理論流量的增加而增加。即：HT = A B QT 2、離心泵曲線的理論推導(dǎo)、離心泵曲線的理論推導(dǎo) （1）葉槽中液流不均勻流動(dòng)，同半徑處同名速度不同。）葉槽中液流不均勻流動(dòng)，同半徑處同名速度不同。 由由HT=HT/（1+p）式可知，繪曲線）式可知，繪曲線QT- HT曲線。曲線。 （2）水泵內(nèi)部水頭損失的修正）水泵內(nèi)部水頭損失的修正 水泵內(nèi)部水頭損失是因所抽送的液體不是理想液體，存水泵內(nèi)部水頭損失是因所抽送的液體不是理想液體，存在著一定能量損失，泵內(nèi)的水頭損失可歸納為兩大類(lèi)：在著一定能量損失，泵內(nèi)的水頭損失可歸納為兩大類(lèi)：

6、1) 摩阻損失摩阻損失h1指液流在吸水室、葉槽和壓水室中產(chǎn)指液流在吸水室、葉槽和壓水室中產(chǎn)生的摩阻損失，其中還包括轉(zhuǎn)彎處的彎道損失和由流速水生的摩阻損失，其中還包括轉(zhuǎn)彎處的彎道損失和由流速水頭轉(zhuǎn)換為壓頭時(shí)的轉(zhuǎn)換損失。頭轉(zhuǎn)換為壓頭時(shí)的轉(zhuǎn)換損失。 h1=k1QT 2)沖擊損失沖擊損失h2 當(dāng)流量偏離設(shè)計(jì)流量時(shí)，在葉輪的進(jìn)口導(dǎo)水器蝸殼當(dāng)流量偏離設(shè)計(jì)流量時(shí)，在葉輪的進(jìn)口導(dǎo)水器蝸殼壓水室的進(jìn)口等處發(fā)生水力沖擊現(xiàn)象而引起的水頭損失。壓水室的進(jìn)口等處發(fā)生水力沖擊現(xiàn)象而引起的水頭損失。 h2=k2(QT-Q2) 由于泵內(nèi)存在著這兩部分水頭損失，流量不變揚(yáng)程降由于泵內(nèi)存在著這兩部分水頭損失，流量不變揚(yáng)程降低低

7、。即。即QT- HT曲線上減去相應(yīng)理論流量下的泵內(nèi)水頭損失，得實(shí)際曲線上減去相應(yīng)理論流量下的泵內(nèi)水頭損失，得實(shí)際揚(yáng)程揚(yáng)程H和理論流量和理論流量QT之間的之間的 關(guān)系曲線，關(guān)系曲線，QT- H曲線。曲線。（3）容積損失對(duì)曲線的影響）容積損失對(duì)曲線的影響 水泵工作過(guò)程存在泄漏和回流，所以水泵的水泵工作過(guò)程存在泄漏和回流，所以水泵的出水量總比通過(guò)葉輪的流量小。即：出水量總比通過(guò)葉輪的流量小。即： Q = QT- q 式中式中 q-漏滲損失量漏滲損失量 由于滲漏的存在影響水泵性能曲線，在由于滲漏的存在影響水泵性能曲線，在QT- H曲線上減去相應(yīng)揚(yáng)程下的曲線上減去相應(yīng)揚(yáng)程下的 流量，流量，即得到實(shí)際流量

8、與實(shí)即得到實(shí)際流量與實(shí)際揚(yáng)程之間的性能曲線際揚(yáng)程之間的性能曲線Q - H。 3. 離心泵的離心泵的 實(shí)測(cè)特性曲線及其實(shí)測(cè)特性曲線及其 分析分析 以以14SA10型水泵的特性曲線為例，來(lái)討論型水泵的特性曲線為例，來(lái)討論Q H、Q P、Q及及QHs等特性曲線。其特點(diǎn)如下：等特性曲線。其特點(diǎn)如下： 1）、揚(yáng)程是隨流量的增大而下降。這與理論的曲線的分）、揚(yáng)程是隨流量的增大而下降。這與理論的曲線的分析結(jié)果是相吻合的。有利于泵站中電機(jī)的選擇與管網(wǎng)聯(lián)合工析結(jié)果是相吻合的。有利于泵站中電機(jī)的選擇與管網(wǎng)聯(lián)合工作中工況的自動(dòng)調(diào)節(jié)。作中工況的自動(dòng)調(diào)節(jié)。 管道中流波動(dòng)時(shí)，如管道中流波動(dòng)時(shí)，如QA QB，水泵所提供揚(yáng)程

9、變?yōu)樗盟峁P(yáng)程變?yōu)镠B，管道中所需揚(yáng)程為管道中所需揚(yáng)程為HB。 當(dāng)波動(dòng)消失后，當(dāng)波動(dòng)消失后，HBHB 這時(shí)管道內(nèi)流速增大，流量這時(shí)管道內(nèi)流速增大，流量增加，水泵揚(yáng)程增加，水泵揚(yáng)程HB下降，下降，HB增大，直到增大，直到HB下降至下降至HA, 又又 QB 變?yōu)樽優(yōu)?QA為止。系統(tǒng)又回到原為止。系統(tǒng)又回到原工作點(diǎn)工作點(diǎn)A點(diǎn)。點(diǎn)。 2）、）、 QH曲線是一條不規(guī)則的下傾曲線曲線是一條不規(guī)則的下傾曲線 設(shè)計(jì)工況點(diǎn)。最高效率點(diǎn)，水泵在該點(diǎn)工作效率最高。設(shè)計(jì)工況點(diǎn)。最高效率點(diǎn)，水泵在該點(diǎn)工作效率最高。 水泵高效工作段。水泵工作時(shí)效率較高的工作范圍，我水泵高效工作段。水泵工作時(shí)效率較高的工作范圍，我們把

10、最高效率點(diǎn)們把最高效率點(diǎn)10%左右范圍內(nèi)作為水泵的高效工作段，選左右范圍內(nèi)作為水泵的高效工作段，選泵時(shí)，應(yīng)使設(shè)計(jì)流量和揚(yáng)程落在高效段內(nèi)。泵時(shí)，應(yīng)使設(shè)計(jì)流量和揚(yáng)程落在高效段內(nèi)。 3）、）、QP曲線是一條上升的曲線曲線是一條上升的曲線 該曲線上各點(diǎn)的縱坐標(biāo)，表示水泵在各不同流量該曲線上各點(diǎn)的縱坐標(biāo)，表示水泵在各不同流量Q時(shí)的軸時(shí)的軸功率值。當(dāng)流量等于零點(diǎn)時(shí)，相應(yīng)的軸功率不等于零，該功功率值。當(dāng)流量等于零點(diǎn)時(shí)，相應(yīng)的軸功率不等于零，該功率主要消耗于水泵的機(jī)械損失上。在實(shí)際運(yùn)行中，水泵在率主要消耗于水泵的機(jī)械損失上。在實(shí)際運(yùn)行中，水泵在Q=0的情況下，只允許作短時(shí)間的運(yùn)行。的情況下，只允許作短時(shí)間的運(yùn)

11、行。 水泵正常啟動(dòng)時(shí)，水泵正常啟動(dòng)時(shí)，Q=0的情況，相當(dāng)于閘閥全閉，此時(shí)的情況，相當(dāng)于閘閥全閉，此時(shí)泵的軸功率僅為設(shè)計(jì)軸功率的泵的軸功率僅為設(shè)計(jì)軸功率的30%40%左右，而又是揚(yáng)程最左右，而又是揚(yáng)程最高高,完全符合電動(dòng)機(jī)輕載啟動(dòng)的要求。因此，離心泵通常采用完全符合電動(dòng)機(jī)輕載啟動(dòng)的要求。因此，離心泵通常采用“閉閘啟動(dòng)閉閘啟動(dòng)”。閉閘啟動(dòng)時(shí)間一般為。閉閘啟動(dòng)時(shí)間一般為35Min 。 閉閘啟動(dòng)：水泵啟動(dòng)前，壓水管路閘閥是全閉的，待閉閘啟動(dòng)：水泵啟動(dòng)前，壓水管路閘閥是全閉的，待電動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)正常后，壓力表讀數(shù)達(dá)到預(yù)定數(shù)值時(shí)，再逐步打電動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)正常后，壓力表讀數(shù)達(dá)到預(yù)定數(shù)值時(shí)，再逐步打開(kāi)閘閥，是水泵工作正常

12、運(yùn)行。開(kāi)閘閥，是水泵工作正常運(yùn)行。 4）Q 曲線呈駝峰形。具有最高點(diǎn)，也即效率最高曲線呈駝峰形。具有最高點(diǎn)，也即效率最高點(diǎn)。點(diǎn)。 5）、）、QHs曲線曲線 該曲線上各點(diǎn)的縱坐標(biāo)，表示水泵在相應(yīng)流量下工作該曲線上各點(diǎn)的縱坐標(biāo)，表示水泵在相應(yīng)流量下工作時(shí)，水泵所允許的最大限度的吸上真空高度值。不表示水泵時(shí)，水泵所允許的最大限度的吸上真空高度值。不表示水泵在某點(diǎn)（在某點(diǎn)（Q，H）點(diǎn)工作的實(shí)際吸水真空值。實(shí)際的）點(diǎn)工作的實(shí)際吸水真空值。實(shí)際的Hs必須必須小于小于QHs曲線上的相應(yīng)值。曲線上的相應(yīng)值。 6）、被輸送液體的重力密度和粘度等對(duì)特性曲線）、被輸送液體的重力密度和粘度等對(duì)特性曲線的影響。的影響。

13、 水泵所輸送的液體粘度愈大，泵內(nèi)的能量損失水泵所輸送的液體粘度愈大，泵內(nèi)的能量損失愈大，水泵的揚(yáng)程和流量都要減小，效率要下降，愈大，水泵的揚(yáng)程和流量都要減小，效率要下降，而軸功率增大。因此，如果被輸送液體的粘度與試而軸功率增大。因此，如果被輸送液體的粘度與試驗(yàn)條件不符時(shí)，驗(yàn)條件不符時(shí)， 則則QH，QN，Q ，QHs性能曲線要發(fā)生變化，需要進(jìn)行換算后才能使用，性能曲線要發(fā)生變化，需要進(jìn)行換算后才能使用，不能直接套用。不能直接套用。 軸流泵與離心泵的特性曲線相比，具有如下明顯軸流泵與離心泵的特性曲線相比，具有如下明顯的特點(diǎn)：的特點(diǎn)： （1） QH揚(yáng)程特性曲線陡降且具有拐點(diǎn)揚(yáng)程特性曲線陡降且具有拐點(diǎn)

14、 許多軸流泵在流量為設(shè)計(jì)流量的許多軸流泵在流量為設(shè)計(jì)流量的40% - 60%時(shí)，時(shí)，出現(xiàn)拐點(diǎn)。主要是因?yàn)楫?dāng)流量小時(shí)，葉輪進(jìn)、出口出現(xiàn)拐點(diǎn)。主要是因?yàn)楫?dāng)流量小時(shí)，葉輪進(jìn)、出口處產(chǎn)生回流，回流水多次反復(fù)得到能量，故揚(yáng)程曲處產(chǎn)生回流，回流水多次反復(fù)得到能量，故揚(yáng)程曲線很陡。線很陡。 Q0時(shí)，揚(yáng)程為設(shè)計(jì)揚(yáng)程的時(shí)，揚(yáng)程為設(shè)計(jì)揚(yáng)程的1.52.0倍。倍。（2）Q - P曲線陡降。曲線陡降。 當(dāng)流量當(dāng)流量Q0時(shí)，軸功率為設(shè)計(jì)軸功率時(shí)，軸功率為設(shè)計(jì)軸功率1.21.4 倍，因倍，因?yàn)榱髁啃r(shí)，水泵損失更多的能量：一是葉輪進(jìn)出口處產(chǎn)為流量小時(shí)，水泵損失更多的能量：一是葉輪進(jìn)出口處產(chǎn)生回流，回流內(nèi)水力損失要消耗能量；二是葉輪進(jìn)出口處生回流，回流內(nèi)水力損失要消耗能量；二是葉輪進(jìn)出口處產(chǎn)生回流旋渦，使主流從軸向流動(dòng)變?yōu)樾绷餍问?，也要損產(chǎn)生回流旋渦，使主流從軸向流動(dòng)變?yōu)樾绷餍问?，也要損失能量。失能量。 軸流泵一般采用軸流泵一般采用“開(kāi)閥啟動(dòng)開(kāi)閥啟動(dòng)”。（3） Q 曲線呈單駝峰形曲線呈單駝峰形 曲線呈駝峰型曲線呈駝峰型,當(dāng)運(yùn)行工況一旦偏離設(shè)計(jì)工況時(shí)效當(dāng)運(yùn)行工況一旦偏離設(shè)計(jì)工況時(shí)效 率下降很快。不宜采用閘閥調(diào)節(jié)流量。采用改變?nèi)~片安率下降很快。不宜采用閘閥調(diào)節(jié)流量。采