一、水泵扬程和吸程的计算

1、上海东方泵业 余桂生 一、 水泵的扬程及吸入高度的计算方法1.水泵的扬程计算方法1.1泵系统的特性和泵的扬程泵是用来抽送规定的流量使通过特定的系统(装置)。因此泵必须在满足规定的流量的前提下,具有克服系统阻力所需的扬程。离心泵通常以m计算；容积式泵通常以mpa来计算。用户或设计院需要详细地计算系统阻力，选择合理的泵扬程。对于离心泵低估所需的扬程（泵扬程低于系统阻力扬程），会使抽送液体流量小于要求通过系统的流量（系统设计流量）；高估所需的扬程（泵扬程高于系统阻力扬程），会使抽送液体流量大于要求通过系统的流量，此时会使要求的功率大于估算的功率，并有可能使电机超载。不论是低

2、估或高估，泵均在偏设计点运行，其效率均低于泵设计点效率。对于容积式泵，低估所需的压差，会使要求的功率大于估算的功率值，并有可能使泵的压力超过泵设计压力界限。因此，系统的阻力特性，决定了选择泵的额定扬程（设计扬程）。1.2泵系统(泵装置)液体流入泵和从泵流出(排出)所通过的管路和设备(如装在泵上的附件真空泵、压力表、流量计、滤网、底阀、闸阀、逆止阀、调节阀、锥管、弯管、伸缩节、拍门以及开式流道、容器、喷嘴、堰口、流程装置和基于各种原因要求液体通过的其它输送液导管)构成了泵输送系统。也就是说只要由泵的作用所控制的含有液体的管路长度（泵本身除外），才被认为是泵的系统部分。泵和泵系统长度界限如下图所示

3、泵系统的吸入和排出管路可能由分支管路组成，如下图所示。输送系统中的泵可能由一台、几台。泵可以是串联、并联或串并联等形式用管路连在一起,如下图所示,当系统中的泵多于一台时,通过系统的流量就要由各台泵的合成特性来确定。1.3.泵的扬程曲线（阻力曲线）当为选择泵(一台或多台)而分析特定系统(装置)扬程时,必须计算液体(流)通过各构件的阻力所形成的系统扬程,其阻力是随通过系统的流量的平方成正比(h=kq2),因此它是变化的系统扬程.另外,还有吸入液面和排出液面的压力差水头(pt-pc)/g)和两液面的几何高差(ha),其中(pt-pc)/g、和ha均可能为零、为正或为负值。在特定的系统中，这值是固定不

4、变的系统扬程，其中ha扬程叫作净扬程。系统总扬程（装置扬程）hz是由三部分组成即hz=(pt-pc)/g+ ha+h （1） 式中：pt、pc排出液面、吸入液面的压力； ha吸入液面和排出液面的几何高度； h系统的阻力（损失）扬程；系统的阻力扬程h包括系统中所有的局部阻力（损失）扬程和沿程阻力（损失）扬程，即h=v2/2g+l/d*v2/2g（2）式中： 局部阻力（损失）系数（查有关资料）； v液面通过计算截面的平均速度； 沿程阻力（损失）系数（查有关资料）； l、d；液体流过的管道长度和直径。1.4.满足特定系统要求,泵的运行工况点是唯一的式(2)是一条二次抛物线,称为系统(装置) 曲线hz

5、q（通常也用r表示），把该曲线和泵特性曲线hq画在一张图上，这两条曲线的交点就是泵的运行工况点，如图a所示。这一点正是特定泵系统（装置）要求泵运行工况点，它是一个稳定的工况点。可以想象：如果泵偏离m点在a点工作，这时hahm因为多余的能量促使管路内液体流速增加,泵的流量增加,这时qaqm工况点便从a点向m点靠拢。反之如果泵在b点工作，这时hahm管路内液体流速减慢,泵的流量减少,这时qbpc(pt-pc)/g为正值),进出液面几何高差ha为正值时的扬程特性图。图b所示泵从敞开的吸入池将液体送至高处敞开的排水池，此时pt=pc=pa，两液面的压差水头(pt-pc)/g=0，两液面的高度差（几何高

6、度）ha为正值时的扬程特性图。如果图a所示的土封闭容器中的液面绝对压力相等（pt=pc）时，其扬程特性曲线也如图b所示。图c所示泵在一个封闭的循环系统中输送液体，使其在系统中循环（图中a），在此系统中(pt-pc)/g=0、ha=0，其扬程特性曲线图。图中（b）泵在一个开式系统运行（循环抽水），其扬程特性曲线图。图d所示，泵在一个开式系统中输送液体，此时pt=pc=pa，进水池液面高于排水池液面，其几何高度差ha为负值时的扬程特性曲线图。1.5.泵扬程的确定 泵系统（装置）扬程是确定泵扬程的唯一依据，当是当具体确定的时候，不必须对运行过程中的净扬程和系统扬程的变化等作必要的分析。对于泵输送系统

7、中确定的一组工况，对应每一个流量正好有一个（总）扬程，因此，离心泵在恒定转速下也正好只能产生一个流量。但是实际上，系统中的工况由于可控制的和不可控制的的各种变化因素而发生变化。例如，泵排出侧或旁通管路中阀门开度的变化，吸入或排出侧液面上压力的变化，管路的老化，管路的规格、长度或数量的变化，流量的变化，向一个共同的排出总管（母管）排送的泵台数的变化等。这些都是可控制和不控制的系统变化因素的实例。这些变化通常有两种较为一般的情况。净扬程的变化a泵从一个容器吸入并输送到另一个容器系统中如图5a所示，假设排出水位和吸入水位之差不同，最高水位zb，最低水位za，系统净扬程是变化的。作系统扬程曲线hzq和

8、与之平行的最高和最低水位zb和za时的现两条扬程曲线hzbq和hzaq与这两条曲线中任一条的交点或与其它任一水位的任一中间系统扬程曲线的交点，就是泵的流量点。如果在净扬程变化状态，要求维持恒定的系统流量，则可以调节泵的转速，以适应系统扬程的增加或减少如图5b所示。 应当指出：使所选择的泵在系统的工作范围内应具有良好的效率，并且最好使泵经常在此工况下运行，这一点是非常重要的。b进水侧或（和）出水侧液面变化时（ha变化），或者向压力变化（pt变化，即pt/g变化）的封闭容器送水时，即相当于扬程变化。图5c表示对a、b两个不同特性的扬程曲线haq（曲线较陡），hbq（曲线较平坦），在净扬程ha1、h

9、a2、ha3变化时的情况。系统扬程曲线（阻力曲线）r不变，而是在各自净扬程处作r1、r2、r3（均同于r）呈平行移动，泵扬程曲线haq、hbq和系统扬程曲线交点即就是泵工作点（工况点）也就变动。变动的趋势如表所示。haq（曲线较陡）hbq（曲线较平坦）是ns比较大的泵例，扬程变化大，但流量变化不大，这是因为扬程曲线较陡。因此适合低扬程条件下净扬程变化大的排水用泵。是ns比较小的泵例，对应扬程变化不大，流量变化大，因为对应于流量变化时的扬程变化小，所以适合于喷灌、消防等高扬程泵。系统（装置）扬程变化象喷灌设备、消防设备、除垢设备等一类把压力从喷头喷出的设备，当喷射的喷头数有变动时，管路的水头损失

10、也就变动，也就是系统扬程变化。好图5d中，如果把具有喷头基数的系统扬程曲线（阻力曲线）作为r1，喷头减少时为r2，增加时为r0，则泵的流量从q1变化到q2或q0。虹吸管道对于有虹吸管道的系统（装置），在起动时，由于尚未形成虹吸，故泵的扬程最少要能扬到到最高部位（驼峰顶部），但是，一旦形成虹吸，则净扬程就减少了如下图2.水泵的吸入高度的计算方法对于一般小型离心泵来说,泵轴心线距液面的垂直高度叫几何吸高度,或称几何安装高度,以hg表示。对于大型泵来说通常参考下图，泵的几何吸入高度应从吸入液面算至基准面。在选用离心泵时，当然希望泵的几何吸上高度越高越好，这样可以提高泵机组安装高度，减少土建工程。但是

11、，泵的几何吸上高度是否可以无限制地提高呢？不能。从离心泵工作原理可知，泵能把低处液体吸至高处，是因为液体在叶轮离心力的作用下被甩出叶轮，而在叶轮吸入口处造成真空度，贮水池中的液体在液面压力作用下经吸入管路进入泵内。因此，泵的吸上高度与泵吸入口的真空度、液面压力、吸入管路的速度、阻力及被抽送液体的重度等因素有关。例如，用离心泵抽水。假设离心泵吸入口绝寻真空，管路阻力为零，液面压力为一个大气压，则水能沿吸入管路上升10.33m.但是吸入口处是不可能达到绝对真空的,当叶轮吸入口处的压力接近水的汽化压力时,就会发生汽蚀而吸不上水来.另外,吸入管路还有一定的阻力.所以,离心泵抽水时的几何吸上高度是不可能达到10.33m的。同样，抽取其它液体时的几何吸上高度也是有一定限度的。通常我们采用以下两种公式计算泵的安装高度hg=pc/g -hc- pv/g -npsh（吸上）hg=npsh-pc/g +hc+pv/g（倒灌）式中 pc吸入液面的绝对压力（可能是任意压力、大气压力或汽化压力）； pv/g抽送液体温度下的汽化压力水头（m）； hc