第二章-葉片式水泵(5-13節(jié))課件

§2-5離心泵裝置的總揚程離心泵基本方程揭示了決定水泵本身揚程的一些內(nèi)在因素。這對于水泵的設(shè)計，選型以及深入分析各個因素對泵性能的影響是很有用處的。在下面的討論中，把水泵配上管路以及一切附件后的系統(tǒng)稱為水泵裝置。對于任意兩個端面1－1和2－2由水力學(xué)方程可得：

9/21/20231§2-5離心泵裝置的總揚程離心泵基本方程揭示了決9/21/202328/7/202329/21/202338/7/20233液體高度來計算9/21/20234液體高度來計算8/7/20234

由上式可知，水泵裝置的揚程等于壓力表和真空表讀數(shù)之和。另外，水泵的揚程也可以用管道中水頭損失和揚升液體高度計算。9/21/20235由上式可知，水泵裝置的揚程等于壓力表和真空表讀數(shù)之水頭損失的計算可由水力學(xué)公式求得：

9/21/20236水頭損失的計算可由水力學(xué)公式求得：8/7/20236

§2－6離心泵的特性曲線

在離心泵的六個性能參數(shù)中，通常選定轉(zhuǎn)速(n)，然后列出揚程（H），軸功率（N）,效率(η)以及允許吸上真空高度（Hs）而變化的函數(shù)：

當(dāng)n＝常數(shù)時H＝f(Q)N＝F（Q）H＝ｇ(Q)η＝Ｇ（Ｑ）如果把這些關(guān)系式用曲線的方式來表示，就稱這些曲線為離心泵的特性曲線。一、理論特性曲線定性分析

由離心泵的理論揚程公式：9/21/20237§2－6離心泵的特性曲線在離心泵的六個性能參9/21/202388/7/20238對徑向葉片，泵的理論壓頭與流量無關(guān)；對于前彎葉片，泵的理論壓頭隨流量增加而增大；對于后彎葉片，泵的理論壓頭隨流量增加而減少。上式為一直線方程。當(dāng)葉片為后彎式時：9/21/202398/7/20239其次要考慮水泵內(nèi)部的水頭損失，要從直線Ⅰ上減去相應(yīng)流量下的水泵內(nèi)部的水頭損失，可以得出水泵實際揚程和理論流量之間的關(guān)系曲線Ⅱ。

離心泵內(nèi)部的水頭損失可分為兩類：1.摩阻損失等△h1:在吸水室，葉槽中和壓水室中產(chǎn)生的摩阻損失。

2.沖擊損失△h2:當(dāng)流量不同于設(shè)計流量時，在葉輪進口導(dǎo)水器，蝸殼壓水室的進口處就會發(fā)生沖擊損失。流量與設(shè)計值相差越大，沖擊損失就越大。9/21/202310其次要考慮水泵內(nèi)部的水頭損失，要從直線Ⅰ上減去8/泵體內(nèi)的水力損失要消耗一部分功率，使水泵的總效率下降另外在水泵工作過程中存在著回流和泄漏的問題，這也會導(dǎo)致能量損失，成為容積損失。

除此以外還有機械損失，包括軸承內(nèi)的摩擦損失，填料軸封裝置內(nèi)的摩擦損失以及葉輪封蓋板旋轉(zhuǎn)時與水的摩擦損失，這些機械性的摩擦損失也會消耗一部分功率，使水泵的總效率下降。9/21/202311泵體內(nèi)的水力損失要消耗一部分功率，使水泵的總效率下降8/7其值可以用機械效率

水泵的總效率

總效率是3個局部效率之積要提高水泵的效率，必須盡量減小機械損失和容積損失，同時力求改善泵殼內(nèi)的水力條件，以減小水力損失。9/21/202312其值可以用機械效率8/7/2023129/21/2023138/7/2023139/21/2023148/7/202314二、實測特性曲線的討論：9/21/2023158/7/202315

每一個流量都相應(yīng)于一定的揚程，軸功率，效率和允許吸上真空高度。揚程隨流量的增大而下降。Q-H曲線是一條不規(guī)則曲線，效率最高點的各參數(shù)為銘牌上所列出的各數(shù)據(jù)。高效段：在效率最高點正負10％處之間的部分，稱之高效段。泵在高效段工作時，最經(jīng)濟。在圖中，Q＝0時，相應(yīng)的軸功率并不等0，此功率主要消耗于水泵的機械損失上。在給排水泵站中，離心泵通常使用閉閘啟動，即：水泵啟動前，壓水管上的閘閥是全閉的，等電機運轉(zhuǎn)正常后，壓力表達到預(yù)定的數(shù)值后，再逐步打開閘閥，使水泵正常運轉(zhuǎn)。9/21/202316每一個流量都相應(yīng)于一定的揚程，軸功率，效率和允許吸上真空高在Q-Hs曲線上，各點的縱坐標(biāo)表示相應(yīng)流量下水泵所允許的最大真空高度，它并不代表水泵在某點工作時的實際吸水真空值。水泵的實際吸水真空值必須小于曲線上的相應(yīng)值。否則將會產(chǎn)生氣蝕現(xiàn)象。

從能量傳遞角度上看:

揚程表示：當(dāng)流量為Q時，每1kg水通過水泵后能量的增值。

功率表示：當(dāng)流量為Q時，泵軸所消耗的功率。9/21/202317在Q-Hs曲線上，各點的縱坐標(biāo)表示相應(yīng)流量下水泵所允許的最§2－7離心泵裝置定速運行工況從離心泵的特性曲線上可以看出，每臺水泵在一定下，有自己的特性曲線，它反映了水泵的潛在工作能力。在實際運行中，就表現(xiàn)為瞬時流量、揚程、軸功率、和效率等。我們把這些值在特性曲線上的具體位置，稱為水泵裝置的瞬時工況。它反映了水泵的實際工作能力。一、管道系統(tǒng)特性曲線

水流經(jīng)過管道時，存在一定的水頭損失，其值為：9/21/202318§2－7離心泵裝置定速運行工況從離心泵的特性曲在泵站計算中，為計算水泵裝置的工況點，常把此曲線和外界條件聯(lián)系起來考慮。

注：管道水頭損失特性曲線和系統(tǒng)特性曲線是兩個不同的概念。它們是由不同的函數(shù)表達式作出的。9/21/2023198/7/202319二、圖解法求水箱出流的工況點

有直接法和折引曲線法兩種：前者主要根據(jù)當(dāng)管道中的流量為Qk時，系統(tǒng)耗于水力損失上液體的比能恰好等于水箱所能夠提供的液體比能，即為系統(tǒng)的能量平衡點。后者則是用系統(tǒng)能夠提供的總能量減去在任意流量下的系統(tǒng)的水力損失，直至剩余能量為0時的那個點即為系統(tǒng)的工況點。即此時的工況點為系統(tǒng)所提供的總能量被全部消耗的情況。

從實質(zhì)上看，兩種方法是一樣的。都是利用能量的供給與消耗平衡的原理，來求得工況點。

9/21/202320二、圖解法求水箱出流的工況點8/7/2023209/21/2023218/7/202321三、圖解法求離心泵裝置的工況點把泵特性曲線和裝置特性曲線畫在同一張圖上，裝置特性曲線和泵特性曲線的交點(圖中的M點)就是泵的運轉(zhuǎn)工況點。如右圖所示，假設(shè)工況點不在M點，而在B點，水泵所能提供的總比能大于管道所消耗的總比能，即供給>需要，富裕了一部分能量，此富裕能量將以動能的形式9/21/202322三、圖解法求離心泵裝置的工況點8/7/2023229/21/2023238/7/202323使管道中的流速變大，流量加大，由此，使水泵的工況點自動向流量增大的一側(cè)移動，直至到達M點為止。反之，假設(shè)水泵的工況點不在M點而在A點，那么水泵供給的總比能將小于管道所要求的總比能，即供給<需要，管道中水流的能量不足，流速減小，水泵裝置的工況點將沿著流量減小的一側(cè)移動，直至到達M點為止。同理，也可以用折引曲線的方法來求解。四、離心泵裝置工況點的改變

離心泵裝置的工況點，是建立在水泵和管道系統(tǒng)能量供求平衡；那么只要兩者之一的情況發(fā)生改變，其工況點就會發(fā)生移動。這種暫時的平衡點就會被新的平衡點所代替。9/21/202324使管道中的流速變大，流量加大，由此，使水泵的工況8/7/29/21/2023258/7/2023259/21/2023268/7/202326在城市給水中，平衡點是隨時改變的。當(dāng)管網(wǎng)用水量減小時，對水泵而言，其靜揚程不斷增高，水泵的工況點勢必沿著流量減小的一側(cè)移動（如下圖中的a所示）；相反，當(dāng)城市用水量增大，管網(wǎng)內(nèi)靜壓下降，水泵裝置就會自動沿著流量增大的一側(cè)移動（如下圖中的b所示）。9/21/202327在城市給水中，平衡點是隨時改變的。當(dāng)管網(wǎng)用水量減8

因此，泵站在整個工作過程中，只要城市管網(wǎng)中用水量是變化的，水泵裝置的工況點就會相應(yīng)的變動，不斷建立能量供求平衡。為了不使水泵的工況點移出高效段，在泵站的運行管理中，常需要人為地改變水泵工況點。常見的調(diào)節(jié)方式是用閘閥來控制，也就是改變水泵出水閘閥的開啟度來進行調(diào)節(jié)的。（改變需能曲線，達到改變水泵工況點的目的）管路特性曲線變陡，浪費的功率為γQ△H這種方式能量有浪費，但向左移，安全。主要用于離心泵變速調(diào)節(jié)適合所有葉片泵，變徑可用于低比轉(zhuǎn)速混流泵，變角（全調(diào)試）大中型軸流泵

五數(shù)解法求離心泵裝置的工況點：9/21/202328因此，泵站在整個工作過程中，只要城市管網(wǎng)中用水量89/21/2023298/7/202329

§2-8離心泵裝置調(diào)速運行工況一、葉輪相似定律

水泵相似定律是基于幾何相似和運動相似的基礎(chǔ)的。凡是兩臺水泵能滿足幾何相似和運動相似的條件，稱工況相似水泵。幾何相似：兩葉輪主要過流部分一切相應(yīng)尺寸成一定比例，所有對角相等。運動相似：兩葉輪對應(yīng)點上水流的同名流速方向一致，大小互相成比例。即在相應(yīng)點上水流的速度三角形相似。在幾何相似的條件下，運動相似就是工況相似。9/21/202330§2-8離心泵裝置調(diào)速運行工況一、葉輪相似定律8/7/2上式表明兩臺水泵的流量：與轉(zhuǎn)速與容積效率的乘積成正比，與線性比例的三次方成正比。9/21/202331上式表明兩臺水泵的流量：與轉(zhuǎn)速與容積效率的乘積成8/7/20第二相似定律：第三相似定律：9/21/202332第二相似定律：8/7/202332二、相似定律的特例－－比例律把相似定律應(yīng)用于不同轉(zhuǎn)速的同一臺葉片泵，可得：上面三個式子表示同一臺水泵，當(dāng)轉(zhuǎn)速n變化時，其它性能參數(shù)將按照上面的比例關(guān)系變化，它們是相似定律的特殊形式，稱為比例率。1.比例律應(yīng)用的圖解方法：

比例律在泵站設(shè)計和運行中，常遇到下列兩種情況：9/21/202333二、相似定律的特例－－比例律8/7/2023331）已知水泵在轉(zhuǎn)速n1時的特性曲線，而所需要的工況點A2（Q2，H2）不在該特性曲線上，求如果需要水泵在A2點工作時泵的轉(zhuǎn)速n2：2)已知水泵轉(zhuǎn)速為n1時的（Q-H）1曲線，試用比例率求轉(zhuǎn)速為n2時的（Q-H）2。9/21/2023341）已知水泵在轉(zhuǎn)速n1時的特性曲線，而所需要的工況點8/采用圖解法求轉(zhuǎn)速n2值時，必須在轉(zhuǎn)速為n1的曲線上找出與A2（Q2,H2）點工況相似的點A1(Q1,H1)可采用相似工況拋物線來求A1點。

由上式可以看出，凡是符合比例律的工況點，均分別在一條以坐標(biāo)原點為定點的拋物線上，該拋物線即為相似工況拋物線。將A2（Q2,H2）代入，可求出k，再找出與A2點工況相似的拋物線方程。由此可以作出曲線，該線與轉(zhuǎn)速為n1的特性曲線的交點A1即為所要求的與A2點工況相似的點。把A1，A2點的坐標(biāo)值代入比例律，即可求出n2。再利用比例律，可以畫出n2時的（Q-H）2曲線。9/21/202335采用圖解法求轉(zhuǎn)速n2值時，必須在轉(zhuǎn)速為n1的曲線8例題：n1=950r/min,H=10+17500Q2,Q以m3/s求（1）水泵裝置的工況點；（2）保證靜揚程為10m，流量降低33.3%,n2=?，（Q-H）2曲線相似準(zhǔn)數(shù)－比轉(zhuǎn)數(shù)Ns

在最高效率下，當(dāng)有效功率Nμ＝735.5W，揚程Hm＝1m，流量Qm＝0.075m3/s，這時模型泵的轉(zhuǎn)速叫做與它相似的實際泵的比轉(zhuǎn)數(shù)Ns。9/21/202336例題：n1=950r/min,H=10+175公式由來H/(nD）2=Hm/（nmDm）2=常數(shù)N/n3D5=Nm/nm3Dm5=常數(shù)消去直徑后，ns=nN1/2÷H5/4N=γQH（國標(biāo)單位）9/21/202337公式由來H/(nD）2=Hm/（nmDm）2=9/21/2023388/7/202338

對比轉(zhuǎn)數(shù)的討論：1.當(dāng)轉(zhuǎn)速n一定時，Ns越大，表明這種水泵的流量越大，揚程越小。反之，表明這種水泵的流量小，揚程大。2.葉片泵葉輪的形狀，尺寸，性能和效率隨Ns的變化而變化。低比轉(zhuǎn)數(shù)的水泵揚程高，流量小；高比轉(zhuǎn)數(shù)的水泵揚程低，流量大。3.比轉(zhuǎn)數(shù)不同，反映了水泵的特性曲線形狀也不同。四、調(diào)速途徑一種方法是電機轉(zhuǎn)速不變，通過中間偶合器達到調(diào)速的目的；另一種方法時通過電機本身速度的改變來實現(xiàn)。五、比例律的數(shù)解法9/21/202339對比轉(zhuǎn)數(shù)的討論：8/7/2023399/21/2023408/7/202340相對性能

曲線畫法：額定參數(shù)瞬時參數(shù)/額定參數(shù)橫縱坐標(biāo)和原來的特性曲線對應(yīng)9/21/202341相對性能

曲線8/7/2023419/21/2023428/7/2023429/21/2023438/7/202343

例題：清理倉庫時，找到一臺舊的BA型水泵，從其模糊的銘牌上可看出，Q=32L/S,H=50米，n＝2900r/min，N＝22.9kw，η=68.5%，試?yán)L制其Q－H，Q－N，Q-η曲線。解：該泵的比轉(zhuǎn)速100由相對性能曲線可得多個點的Q,H,N,η9/21/202344例題：清理倉庫時，找到一臺舊的BA型水泵，從其模糊的8/7§2-9離心泵裝置的換輪運行換輪運行就是將水泵的葉輪外徑切削得小一些，（大一點的葉輪），再安裝好運轉(zhuǎn)。切削后的水泵的特性曲線將按照一定的規(guī)律變化，這種方法即所謂的變徑調(diào)節(jié)。一、切削律

式中Q’，H’，N’是葉輪外徑為D’是的流量，揚程和軸功率。二、切削律的應(yīng)用

與比例律的應(yīng)用類似。切削拋物線：凡是滿足切削律的任何工況點都分布在一條拋物線上，此拋物線稱之切削拋物

9/21/202345§2-9離心泵裝置的換輪運行換輪運行就是將水泵的線。切削拋物線上各點的效率近似相等，故又稱其為等效率曲線。9/21/202346線。切削拋物線上各點的效率近似相等，故又稱其為等效率曲線。8

應(yīng)用切削律，除要限定切削量以外，還要注意：1.低比轉(zhuǎn)數(shù)葉輪，切削量對葉輪前后蓋板和葉輪都是一樣的；對于高比轉(zhuǎn)數(shù)的離心泵葉輪，切削量不同，后蓋板的切削量大于前蓋板。2.葉輪切削是解決水泵類型，規(guī)格的有限性與供水對象要求之間矛盾的一種方法，它可以使水泵的使用范圍變大。高效方框圖：將水泵的高效率段用直線連接起來得到的面積，成為該水泵的高效方框圖。性能曲線圖譜：將廠方所生產(chǎn)的某種型號的水泵的高效方框圖，成系列地繪制在同一張坐標(biāo)紙上，稱之性能曲線圖譜。9/21/2023478/7/2023479/21/2023488/7/2023489/21/2023498/7/202349

§2-10離心泵并聯(lián)與串聯(lián)運行大中型水廠中，為了適應(yīng)各種不同時段管網(wǎng)中所需水量，水壓的變化，常常需要多臺泵聯(lián)合工作。一、水泵并聯(lián)1.特點可以增加供水量；可以開停水泵的臺數(shù)來調(diào)節(jié)泵站的流量和揚程；并聯(lián)工作的水泵中的水泵有一臺損壞時，其它水泵還可以繼續(xù)供水。2.特性曲線的繪制在繪制水泵并聯(lián)特性曲線時，先把并聯(lián)的各水泵的（Q-H）曲線繪制在同一個坐標(biāo)系中，然后把對應(yīng)于同一揚程H下的流量相加，即可得到并聯(lián)后的特性曲線，這種等揚程下疊加的方法，實際上是將管道水頭損失視為零的情況下來求得并聯(lián)后的工況點。事實上，管道的水頭損失是必須考慮的，9/21/202350§2-10離心泵并聯(lián)與串聯(lián)運行大中型水廠中，9/21/2023518/7/202351所以尋求工況點的圖解法就沒有那么簡單。3.同型號同水位的兩臺水泵的并聯(lián)工作。a.繪制兩臺水泵并聯(lián)后的（Q-H）曲線，由于兩條支路的水頭損失和流量均相同，兩臺水泵并聯(lián)后的結(jié)果是在同一揚程下流量的疊加，即橫向疊加原理。b.繪制管道系統(tǒng)特性曲線，求并聯(lián)的工況點。按照上一節(jié)所介紹的方法即可求得。c.求每臺水泵的工況點：過系統(tǒng)的工況點做橫軸的平行線，與單泵的特性曲線的交點即為單臺水泵的工況點。由圖可以看出：單泵工作時的功率大于并聯(lián)時各泵的功率，一臺水泵單獨工作時的流量也大于并聯(lián)工作時每臺水泵的出水量，即多臺水泵并聯(lián)工作時，其流量并不是成倍增加的。并聯(lián)工作時，應(yīng)考慮到各單臺水泵的流量是減少的。9/21/202352所以尋求工況點的圖解法就沒有那么簡單。8/7/2023529/21/2023538/7/2023534.不同型號的2臺水泵在相同水位下的并聯(lián)運行

這時的情況與上述的不同在于：兩臺水泵的特性曲線不同，管道中的水力不對稱，所以兩條支路的水頭損失不等。兩臺水泵并聯(lián)后，每臺水泵的工況點的揚程也不相等。這樣就不能在一開始就使用等揚程疊加原理來繪制并聯(lián)后的特性曲線。

這時采用的方法是：將兩條水泵折引到兩條支路的交點處（因為此處只可能有一個測壓管水頭）的揚程，這樣就扣除了兩條不同支路的水頭損失的因素，兩臺水泵就好像是在公共點工作一樣。然后在利用前邊介紹的等揚程下流量疊加的方法，即可得到并聯(lián)后的特性曲線。5.兩臺同型號并聯(lián)工作的水泵，其中一臺為調(diào)速泵另一臺為定速泵。9/21/2023548/7/2023549/21/2023558/7/2023559/21/2023568/7/2023569/21/2023578/7/2023576.一臺水泵向并聯(lián)的兩個高位水池輸水

注：并聯(lián)工作的數(shù)值解法不作要求。二、并聯(lián)工作中調(diào)速泵臺數(shù)的選定泵站中如果有多臺水泵并聯(lián)工作時，調(diào)速泵與定速泵配置臺數(shù)的選定，應(yīng)以充分發(fā)揮每臺調(diào)速泵在調(diào)速運行時仍然在高效段運行為原則。三、水泵串聯(lián)工作串聯(lián)就是將第一臺水泵的壓水管作為第二臺水泵的吸水管，水由第一臺水泵壓入第二水泵，水以同樣的流量依次經(jīng)過各臺水泵。在串聯(lián)工作中，水流獲得的能量為各臺水泵所供給的能量之和，即總揚程為各個水泵揚程之和。9/21/2023586.一臺水泵向并聯(lián)的兩個高位水池輸水8/7/202358

例：請圖示并詳細說明四臺同型號并聯(lián)工作的水泵，采用一調(diào)三定，三調(diào)一定或采用兩調(diào)兩定方案做調(diào)速運行時，其節(jié)能效果各有何不同？9/21/202359例：請圖示并詳細說明四臺同型號并聯(lián)工作的水泵，采用一調(diào)三定答：一調(diào)三定的并聯(lián)的Q-H特性曲線及管路特性曲線如圖，分析如下：1）若泵站所要求的流量為QA，當(dāng)Q3﹤QA﹤QB，且QA很接近于Q3時若用一調(diào)三定的方案，則調(diào)速泵流量QI很小，其效率很低，節(jié)能效果不好。若用二調(diào)二定的方案，則每臺調(diào)速泵的流量，即為額定流量的50%-100%的范圍內(nèi)工作，可基本保證泵在高效范圍內(nèi)工作，節(jié)能效果較好。若用三調(diào)一定，則每臺調(diào)速泵的流量，即每臺調(diào)速泵的流量在額定流量的66.7%-100%的范圍內(nèi)工作，可完全保證泵在高效段內(nèi)工作，節(jié)能效果最好。9/21/202360答：一調(diào)三定的并聯(lián)的Q-H特性曲線及管路特性曲線如圖，8/72）若Q2﹤QA﹤Q3，由QA接近于Q2時，若用一調(diào)三定的方案，則關(guān)掉一臺定速泵，調(diào)速泵Qi的流量仍很小，其效率很低，用二調(diào)二定或三調(diào)一定的方案，則可關(guān)閉一臺定速泵，使調(diào)速泵的流量為（Qi+Q0）/2或（Qi+2Q0）/3，其節(jié)能效果的分析同上?？傊?，從節(jié)能角度上看，采用三調(diào)一定的方案，其節(jié)能效果最好了。（又考慮到調(diào)速設(shè)備的價格昂貴，兼顧減少設(shè)備投資和調(diào)速節(jié)能的效果?？蛇x擇二調(diào)二定的方案）9/21/2023612）若Q2﹤QA﹤Q3，由QA接近于Q2時，8/7/209/21/2023628/7/202362§2-11離心泵吸水性能由離心泵工作原理可知，在離心泵葉輪中心附近形成低壓，這一壓強的高低與泵的吸上高度密切相關(guān)。（吸水管和軸處是真空狀態(tài)）離心泵的正常工作是建立在對水泵吸水條件正確選擇的基礎(chǔ)上的。所謂正確的吸水條件，就是指在抽水過程中，泵內(nèi)不產(chǎn)生氣蝕情況下的最大吸水高度。為了掌握水泵的吸水條件，我們做以下討論：一、吸水管中壓力的變化和計算在水泵運行中，由于葉輪的高速旋轉(zhuǎn)，在其入口造成了真空，水自吸水管端流入葉輪的進口。吸水池水面大氣壓與葉輪進口處的絕對壓力之差轉(zhuǎn)化為位置水頭，流速水頭，并克服各項水頭損失。在圖中，以吸水管軸線為相對壓力零線，則管軸線與壓力線之間的高差表示了真空值的大小。絕對壓力沿水流減小，到進入葉輪后，在葉輪背水面靠近吸水口的K點處壓力達到最低值，Pk=Pmin。9/21/202363§2-11離心泵吸水性能由離心泵工作原理可知，在9/21/2023648/7/2023649/21/2023658/7/202365最低壓力Pk由以下方法確定（在本例中吸水地形高度及安裝高度）a.寫出吸水池水面和水泵進口安裝真空表處1-1斷面處的絕對壓力的能量方程（以吸水池水面為基準(zhǔn)面且忽略行進流速水頭）：對吸水池水面及葉片入口稍前處0－0端面：9/21/202366最低壓力Pk由以下方法確定（在本例中吸水地形高度及安8/7能量方程：9/21/202367能量方程：8/7/2023679/21/2023688/7/202368二、氣穴與氣蝕

水泵最低壓力Pk如果降到被抽升液體工作速度下的飽和蒸汽壓力（即氣化壓力）Pvs時，泵殼內(nèi)即發(fā)生了氣穴與

氣蝕現(xiàn)象。水的飽和蒸汽壓就是在一定溫度下防止水氣化的最小壓力。其值與溫度有關(guān)，水的氣化現(xiàn)象隨泵殼內(nèi)壓力的下降和溫度的升高而加劇。當(dāng)葉輪出口低壓區(qū)的壓力Pk<=Pvs時，水就會大量氣化，同時原先溶解在水中的氣體也會自動逸出，出現(xiàn)“冷沸”現(xiàn)象，形成的氣泡中充滿了蒸汽和逸出的氣體。氣泡隨水流帶入葉輪中壓力升高的區(qū)域時，氣泡突然被四周水壓壓破，水流因慣性以高速沖向氣泡中心，在氣泡閉合區(qū)內(nèi)產(chǎn)生強烈的局部水錘現(xiàn)象其瞬間的局部壓力可達幾十兆帕，此時可以聽到氣泡沖破時炸裂的噪聲，這種現(xiàn)象稱為氣穴現(xiàn)象。

9/21/202369二、氣穴與氣蝕8/7/202369氣蝕是氣穴現(xiàn)象侵蝕材料的結(jié)果，在氣蝕開始時，表現(xiàn)在水泵外部的是輕微的噪音，震動和水泵揚程功率開始有些下降。如果外部條件促使氣蝕更加嚴(yán)重時，氣穴就會突然擴大，這時H,N和效率就會急劇下降，最終導(dǎo)致停止出水。氣蝕影響對于不同類型的水泵是不同的。對Ns較低的水泵，在出現(xiàn)氣蝕后，Q-H,Q-η曲線迅速降落，對Ns較高的水泵，由于其流槽較寬，不易被氣泡堵塞，所以Q-H,Q-η曲線先是逐漸下降,過一段才銳落,正常輸水破壞.（噪聲和振動，最好的判斷方法）9/21/202370氣蝕是氣穴現(xiàn)象侵蝕材料的結(jié)果，在氣蝕開始時，表8/三、水泵最大安裝高度

水泵泵軸與吸水井水面的高差稱為安裝高度（小泵）.在實際工程中,正確計算水泵的最大安裝高度,使水泵既能安全供水,又能節(jié)省土建造價,具有很重要的意義.9/21/202371三、水泵最大安裝高度8/7/202371泵軸與開式吸水井水面的垂直距離即安裝高度Hg，不

同于Hss(后者指吸水地形高度，吸水井處測壓管的高度與

軸的垂直距離）

我們可以建立吸水池液面0—0和泵入口斷面1—1之間的能量方程式一般安裝高度小于6米水泵的銘牌或樣本中,都給定了一個允許吸上真空高度Hv,當(dāng)水泵的真空度Hs大于Hv時,就會發(fā)生氣蝕.在使用時,水泵的真空度是一個條件值,

它與當(dāng)?shù)氐拇髿鈮汉退臏囟扔嘘P(guān):當(dāng)?shù)卮髿鈮涸降?水泵的Hs值就越小,被抽升水的溫度越高,水泵的Hs值就越小.而且是迅速下降。從40度開始，飽和蒸汽壓迅速上升。9/21/202372泵軸與開式吸水井水面的垂直距離即安裝高度Hg，不

注意：離心泵的允許吸上真空度值越大，表示該泵在一定操作條件下抗氣蝕性能越好。值大小與泵的結(jié)構(gòu)、流量、被輸送液體的性質(zhì)及當(dāng)?shù)卮髿鈮旱纫蛩赜嘘P(guān)，通常由泵的制造工廠實驗測定。實驗值列在泵的樣本或說明書的性能表上。該實驗是在大氣壓為10mH2O柱（9.81×104Pa）下，以20度清水為介質(zhì)進行的。因此若輸送其它液體，或操作條件與上述的實驗條件不同時，應(yīng)按上式進行換算：

Hs’-操作條件下，輸送液體時允許吸上真空度，m液柱；

Hs－實驗條件下，輸送清水時的允許吸上真空度，m水柱；

Ha－當(dāng)?shù)卮髿鈮?，mH2O；

Hva－操作溫度下液體的飽和蒸氣壓，Pa；

0.24－實驗條件下水的飽和蒸氣壓，mH2O；10.33－實驗條件下的大氣壓（不同海拔大氣壓強見教材）氣蝕余量：9/21/202373注意：離心泵的允許吸上真空度值越大，表示該泵在一定操作條件下在離心泵的入口處液體的靜壓頭和動壓頭之和必須大于操作溫度下的液體飽和蒸汽壓頭某一數(shù)值加吸水管中的流速水頭，此數(shù)值即定義為離心泵的總氣蝕余量，所有的定義均有特定的含義或是粗糙的（有工程的概念）

目前在國產(chǎn)泵樣本的性能表中，離心油泵中的氣蝕余量用符號Δh表示，離心水泵的氣蝕余量用NPSH表示，而允許吸上真空度已被停止使用。

臨界汽蝕余量

m

當(dāng)流量一定且流體流動進入阻力平方區(qū)時，氣蝕余量僅與泵的結(jié)構(gòu)及尺寸有關(guān)，它是泵的抗氣蝕性能參數(shù)。離心泵的Δhc由泵制造廠實驗測定，其值隨流量增大而增大。為確保離心泵的正常操作，將所測得的臨界汽蝕余量Δhc加上一定的安全量后，稱為必需氣蝕余量Δhr，并且列入泵產(chǎn)品樣本性能表中。離心水泵用（NPSH）r表示，離心油泵用Δhr表示。在一些離心泵的特性曲線圖上，也繪出Δhr－Q曲線。也應(yīng)注意在確定離心泵安裝高度時應(yīng)取可能出現(xiàn)的最大流量為計算依據(jù)。

9/21/202374在離心泵的入口處液體的靜壓頭和動壓頭之和必須大8/1.從前面的討論中容易使人獲得這樣一種認識，即汽蝕是由于安裝高度太高引起的，事實上汽蝕現(xiàn)象的產(chǎn)生可以有以下三方面的原因：①離心泵的安裝高度太高；②被輸送流體的溫度太高，液體蒸氣壓過高；③吸入管路的阻力或壓頭損失太高。允許安裝高度這一物理量正是綜合了以上三個因素對汽蝕的貢獻。由此，我們又可以有這樣一個推論：一個原先操作正常的泵也可能由于操作條件的變化而產(chǎn)生汽蝕，如被輸送物料的溫度升高或吸入管線部分堵塞。2.有時，計算出的允許安裝高度為負值，這說明該泵應(yīng)該安裝在液體貯槽液面以下。3.允許安裝高度Hg的大小與泵的流量有關(guān)。由其計算公式可以看出，流量越大，計算出的Hg越小。因此用可能使用的最大流量來計算Hg是保險的。9/21/2023751.從前面的討論中容易使人獲得這樣一種認識，即汽蝕8/4.安裝泵時，為保險計，實際安裝高度比允許安裝高度還要小0.5至1米。（如考慮到操作中被輸送液體的溫度可能會升高；或由于貯槽液面降低而引起的實際安裝高度的升高）5.當(dāng)液體的操作溫度較高或其沸點較低時，應(yīng)注意盡量減小吸入管路的壓頭損失（如可以選用較大的吸入管徑，減少管件和閥門，縮短管長等），或?qū)㈦x心泵安裝在貯槽液面以下，使液體利用勢能自動流入泵體內(nèi)。我的方法：1.固定流量：2.弄清流量的變化范圍：取最大的流量下的允許真空高度或氣蝕余量，其它的按設(shè)計最大流量算9/21/2023764.安裝泵時，為保險計，實際安裝高度比允許安裝高度還8/例1：書上P88氣蝕余量=吸水井表面大氣壓-該溫度氣化壓力-吸水管道的水損-安裝高度（若為自灌式，加安裝高度）氣蝕余量+允許吸上真空高度=吸水井表面大氣壓-該溫度氣化壓力+吸水管道的速度水頭（工程上0.24可忽略，但80度4.82強調(diào)計算）例2：.有一臺離心泵，樣本上規(guī)定的NPSHR＝4.5m，若分別用在天津地區(qū)和蘭州地區(qū)，抽送常溫清水，它的最大允許安裝高度各位多少？吸水管路損失估計約0.5m水柱（天津海拔3m，蘭州海拔1517m）海拔0500100015002000對應(yīng)的大氣壓ha（mH2o）為10.33，9.7，9.2，8.6，8.4。解：氣蝕余量4.5m，天津地區(qū)，不需修正，Hg最大值5.09泵用于蘭州地區(qū)，Hg3.36m。9/21/202377例1：書上P888/7/202377離心泵機組的使用，維護及更新改造自學(xué)9/21/202378離心泵機組的使用，維護及更新改造自學(xué)8/7/202378§2-12軸流泵和混流泵軸流泵和混流泵都是葉片泵中比轉(zhuǎn)數(shù)較高的一種泵.它們的特點都是屬于中大流量,中低揚程.在排水工程中軸流泵和混流泵得到了廣泛應(yīng)用.一.軸流泵

1.基本構(gòu)造(1)吸入管:為改善水力條件,一般采用符合流線型的喇叭管或做成流道形式.(2)葉輪:是軸流泵的主要部件,其性能直接影響到泵的性能.按照葉輪調(diào)節(jié)的可能性,可以分為固定式,半調(diào)式和全調(diào)式.固定式葉片安裝角度不能調(diào)節(jié).半調(diào)式軸流泵的葉片是用螺母栓緊在輪轂上,在葉片的跟部上刻有基準(zhǔn)線,葉片不同的安裝角度,其特性曲線也不同.全調(diào)式軸流泵就是該泵可以根據(jù)不同的的揚程和流量要求,在停機或不停機的情況下,通過一套油壓調(diào)節(jié)機構(gòu)來改變?nèi)~片的安裝角度,9/21/202379§2-12軸流泵和混流泵軸流泵和混流泵都是葉片泵從而改變其性能.(4)導(dǎo)葉:導(dǎo)葉固定在泵殼上不動，水流經(jīng)過導(dǎo)葉時就消除了旋轉(zhuǎn)運動，把旋轉(zhuǎn)的動能轉(zhuǎn)化為壓力能。(5)軸和軸承:泵軸是用來傳遞扭矩的.軸承的作用主要是承受徑向力及將力傳遞至基礎(chǔ)的作用.(6)密封裝置:一般采用壓蓋填料的密封裝置.二、軸流泵的工作原理軸流泵的葉片形狀一般為翼形.當(dāng)葉片在水中高速旋轉(zhuǎn)時,水流相對于葉片就產(chǎn)生了急速繞流,葉片對水產(chǎn)生壓力P’,在此壓力作用下,水流就被壓升到一定高度上去.離心泵的基本方程也叫葉片泵基本方程三、軸流泵的性能特點1.揚程隨流量的減小而劇裂增加,Q-H曲線陡降,并有轉(zhuǎn)折點;2.Q-N曲線也是陡降的;(1.2-1.4Nd，開閘啟動，甚至不設(shè)閘閥）9/21/202380從而改變其性能.8/7/2023809/21/2023818/7/