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    乌鲁木齐新拓疆界机电设备有限公司

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    关于泵效率的那些事

    发布日期:2018-05-09 10:40:00

    一、泵内能量损失的三大方面

    泵是一种能量转换的机器,能量的转换过程必然伴随能量的损失,而效率就是这种转换的量度,怎样提高泵的效率,减少能量的损失呢?就必须弄清楚泵内能量的损失。泵内的能量损失主要包括以下三方面:

    1、机械损失

    主要是液体和叶轮前后盖板外表面及泵腔的摩擦损失(也叫圆盘损失)。

    圆盘损失所占比例较大,甚至达到占有效功率的30%。试验表明圆盘损失和转速的三次方成正比,和叶轮外径的五次方成正比。因此,叶轮外径越大,圆盘损失也越大。虽然圆盘损失和转速的三次方成正比,但在给定的扬程下,随之转速的提高,叶轮外径相应地减少(可以认为泵转速的提高一倍,叶轮外径减少一半),圆盘损失成五次方比例下降,所以,随着转速的提高,圆盘损失并不增加,反而下降,这是发展高速泵的原因之一。

    2、容积损失

    叶轮的一部分液体经叶轮密封环间隙泄露回到叶轮进口而得不到有效利用,形成损失。因此,密封环的间隙应是越小越好,但由于加工和装配等原因,过小的间隙可能形成偏磨或卡死,国家标准对各种类型的泵的间隙做了专门的规定。

    3、水力损失

    泵过流部分(从进口到出口)液体的流体必然有速度大小和方向改变引起的损失,这两部分就是水力损失。要减少这部分损失,除了提高过流部件的光洁度外,尽量选用优秀的水力模型。

    二、提高泵效率的一般方法

    改进管路系统,减少阻力。管线长度应尽可能缩短和保持直线,降低流速以减少沿程水头损失;减少闸阀、底阀、弯头、孔板等部件的数量,以减少局部水头损失。降低水泵出水压力的富裕量,恰如其分地满足管路系统对出水压力的要求。

    提高泵本身的效率

    1、叶片向吸入口延伸并减薄,使液体提早受到叶片作用,可减小叶轮外径,也可以增加叶道内流线的长度,减少相对扩散;但延伸要适当,过于前伸会使入Et面积过小,使叶片入口与叶片盖板相交的壁角变小,反而加大水力摩擦损失,挤缩进口流道,对汽蚀和效率均不利。

    2、使相邻叶片间流道出口和进口面积之比控制在1.0〜1.3范围内,以减小扩散损失。若该比值大于l.3,流道扩散严重,效率下降。

    3、流道的水力半径越大越好,尽可能使叶片进口截面接近正方形,以减少摩擦损失,由水力学知道,过水断面面积和湿周的比值叫做水力半径,即水力半径一过水断面面积/湿周。湿周大,实际上就是液体与壁面的接触面积大,当把流道截面从近似正方形变为狭长矩形时,实质上就是让液体在狭长截面的间隙内流过,所以阻力必然大。

    4、由于弯曲扩散管水力损失较大,现在多数采用略带弯曲接近直线的扩散段。对反导叶来说,它的进口角和在圆周方向的位置,应结合液流在扩散段流出的情况而定,原则是形成连续的流道,避免反导叶流道入口截面过窄,否则在反导叶进口处会引起涡流和撞击损失。

    5、对多级泵,叶轮进口加预旋(反导叶出口角小于90。),减小叶轮进口相对速度,同时减小相对速度扩散,当反导叶出口角选择小于90。时,水流进入叶轮之前就产生了预旋,即可。

    6、由于反导叶出口角所造成的预旋对下一级叶轮的特性有较大影响,在设计时为了使理论扬程公式Ht—U2Vu2一“lVul中的“1Vul项为零,反导叶的出口角似应选定90。,这对于末级导叶来说可消除旋转分量。但实验证明,这对效率和获得稳定的性能曲线都不利,尤其对于一些低比转速泵,为了获得下降的特性曲线,反导叶的出口角应选取小于90。,通常在60〜80。叶片的两端要薄一些,以免产生撞击和涡流损失。

    7、增加叶轮出口宽度,减小叶轮出口绝对速度,从而减小压水室中的水力损失。

    8、斜切叶轮出口、减小前后流线的长度差或不同流线选取不同的叶片出口角,以便减小前后盖板流线压力差,从而减小出口的二次回流(公众号:泵管家)。

    9、增加压水室喉部面积,当原设计面积小时,可使流动不受阻塞。

    (2)减少机械和摩擦损失

    ①轴承、填料引起的机械摩擦损失一般很小,对效率影响不大。填料密封的机械摩擦损失比机械密封大,若能采用机械密封贝4更好。

    ②提高叶轮、导叶流道表面的光洁度。若可能,最好用手持砂轮等工具对流道表面进行打磨,这样,水力摩擦损失会明显减少。

    ③叶轮的前后盖板表面与液体产生的圆盘摩擦损失,与叶轮外径的5次方成正比。选取较大的叶片出口角可减小叶轮外径,从而减小圆盘摩擦损失。圆盘摩擦损失与表面粗糙度大有关系,叶轮盖板外壁应尽量光滑。适当减小叶轮盖板与导叶之间的问隙也可以降低圆盘摩擦损失。

    (3)减少泄漏

    适当缩小各部分间隙或加长密封问隙以及采用迷宫密封等,增加泄漏阻力,以减少容积损失。

    泵内的泄漏部位发生在叶轮与密封环处、多级泵级间、轴向力平衡装置等。

    三、效率下降可能的原因

    1、由于水流的冲刷,水泵流道内壁和叶轮过水面变得粗糙不平,水泵内流道的摩阻系数增大,再加上水在泵内的流速很大,水头损失增加。水力效率降低。

    2、由于在泵前投加药物或水质等原因,使泵壳内严重积垢或腐蚀。泵壳内积垢严重的可以使泵壳壁厚增加2ram左右,而且水泵内壁形成垢瘤,使泵体容积缩小、抽水量减少、并且流道粗糙,水头损失增加。客积效率和水力效率都降低。

    3、由于水泵加工工艺造成的铸造缺陷、汽蚀、磨蚀、腐蚀和化学浸蚀等原因造成泵流道内产生空洞或裂缝,水流动时产生旋涡而造成能量损失。水力效率降低。

    4、叶轮表面的汽蚀。由于叶片背水面运行时产生负压,当压力Pk<Pva时,产生汽穴和蜂窝表面后,在电化学腐蚀作用下,使泵叶汽蚀。

    5、容积损失和机械损失。由于泵使用时间长,机械磨损产生漏失和阻力增大,使容积效率和机械效率降低。

    四、其他影响泵效率的几个因素

    1、泵本身效率是最根本的影响。同样工作条件下的泵,效率可能相差15%以上。

    2、离心泵的运行工况低于泵的额定工况,泵效低,耗能高。

    3、电机效率在运用中基本保持不变。因此选择一台高效率电机致关重要。

    4、机械效率的影响主要与设计及制造质量有关。泵选定后,后期管理影响较小。

    5、水力损失包括水力摩擦和局部阻力损失。泵运行一定时间后,不可避免地造成叶轮及导叶等部件表面磨损,水力损失增大,水力效率降低。

    6、泵的容积损失又称泄漏损失,包括叶轮密封环、级间、轴向力平衡机构三种泄漏损失。容积效率的高低不仅与设计制造有关,更与后期管理有关。泵连续运行一定时间后,由于各部件之间摩擦,间隙增大,容积效率降低。

    7、泵启动前,员工不注重离心泵启动前的准备工作,暖泵、盘泵、灌注泵等基本操作规程执行不彻底,经常造成泵的气蚀现象,引起泵噪声大、振动大、泵效低。