第三章 叶片式水泵的性能 第二 讲

1、 内容：主要介绍了叶片泵的工作参数、基本方程式、内容：主要介绍了叶片泵的工作参数、基本方程式、 性能曲线及叶轮相似定律性能曲线及叶轮相似定律 目的：重点掌握叶片泵的性能曲线。熟悉叶片泵的工目的：重点掌握叶片泵的性能曲线。熟悉叶片泵的工 作参数、基本方程式及相似定律作参数、基本方程式及相似定律 难点：叶片泵的基本性能参数、叶片泵基本方程式、难点：叶片泵的基本性能参数、叶片泵基本方程式、 离心泵装置的总扬程、离心泵的特性曲线相似离心泵装置的总扬程、离心泵的特性曲线相似 定律及相似抛物线、比例律及比转数、切削律及定律及相似抛物线、比例律及比转数、切削律及 切削抛物线切削抛物线 内容：离心泵的性能曲线

2、、轴流泵的实测特性曲线，离心泵的性能曲线、轴流泵的实测特性曲线， 目的：了解理论特性曲线的特点；重点掌握实测特性目的：了解理论特性曲线的特点；重点掌握实测特性 曲线的形状及特点。曲线的形状及特点。 难点：实测特性曲线的性能特点。难点：实测特性曲线的性能特点。 3.3.1 离心泵的性能曲线离心泵的性能曲线 当转速当转速n为常量（为常量（n=const）时，列出）时，列出H 、N、以及以及Hs等随流量等随流量变化的函数关系，即：变化的函数关系，即： H = f（Q） N = F（Q） Hs = （Q） = （Q） 我们把这些关系用曲线方程来表示，就称这些曲线为离心泵的我们把这些关系用曲线方程来表示

3、，就称这些曲线为离心泵的特性曲线。特性曲线。 1、离心泵的理论、离心泵的理论扬程曲线扬程曲线 由由HT = 中，中， 将将 C2u = u2 - C2rctg2 代入，可代入，可得：得： HT = （u2 - C2rctg2 ）gCuU22gu2 叶轮中通过的水量（即 理论流量）可用下式表示： QT = A2C2r 也即： C2r = 式中 QT 泵理论流量（ m3/s ） ； A2 叶轮的出口面积（m2）； C2r 叶轮出口处水流绝对速度的径向（ m/s ）。所以： HT = （u2 - ctg2 ）2AQTgu22AQT式中式中2 、A2均为常数。当水泵转速一定时，均为常数。当水泵转速一定

4、时，u2也为常数。也为常数。 故：故： HT = A B QT 该式是一个直线方程。其斜率是用叶片的出水角该式是一个直线方程。其斜率是用叶片的出水角2来反来反映的。映的。 当当2 90时，也即叶片是前弯式时，是一条上倾直线，理论扬时，也即叶片是前弯式时，是一条上倾直线，理论扬程将随理论流量的增加而减小。即程将随理论流量的增加而减小。即 ：HT = A + B QT 当当2= 90时，也即叶片是径向式时，是一条水平直线，理论扬程时，也即叶片是径向式时，是一条水平直线，理论扬程不随理论流量的变化而变化。不随理论流量的变化而变化。 当当2 90时，也即叶片是后弯式时，是一条下倾直线，理论扬程时，也即

5、叶片是后弯式时，是一条下倾直线，理论扬程将随理论流量的增加而增加。即：将随理论流量的增加而增加。即：HT = A B QT 2、离心泵曲线的理论推导、离心泵曲线的理论推导 （1）叶槽中液流不均匀流动，同半径处同名速度不同。）叶槽中液流不均匀流动，同半径处同名速度不同。 由由HT=HT/（1+p）式可知，绘曲线）式可知，绘曲线QT- HT曲线。曲线。 （2）水泵内部水头损失的修正）水泵内部水头损失的修正 水泵内部水头损失是因所抽送的液体不是理想液体，存水泵内部水头损失是因所抽送的液体不是理想液体，存在着一定能量损失，泵内的水头损失可归纳为两大类：在着一定能量损失，泵内的水头损失可归纳为两大类：

6、1) 摩阻损失摩阻损失h1指液流在吸水室、叶槽和压水室中产指液流在吸水室、叶槽和压水室中产生的摩阻损失，其中还包括转弯处的弯道损失和由流速水生的摩阻损失，其中还包括转弯处的弯道损失和由流速水头转换为压头时的转换损失。头转换为压头时的转换损失。 h1=k1QT 2)冲击损失冲击损失h2 当流量偏离设计流量时，在叶轮的进口导水器蜗壳当流量偏离设计流量时，在叶轮的进口导水器蜗壳压水室的进口等处发生水力冲击现象而引起的水头损失。压水室的进口等处发生水力冲击现象而引起的水头损失。 h2=k2(QT-Q2) 由于泵内存在着这两部分水头损失，流量不变扬程降由于泵内存在着这两部分水头损失，流量不变扬程降低低

7、。即。即QT- HT曲线上减去相应理论流量下的泵内水头损失，得实际曲线上减去相应理论流量下的泵内水头损失，得实际扬程扬程H和理论流量和理论流量QT之间的之间的 关系曲线，关系曲线，QT- H曲线。曲线。（3）容积损失对曲线的影响）容积损失对曲线的影响 水泵工作过程存在泄漏和回流，所以水泵的水泵工作过程存在泄漏和回流，所以水泵的出水量总比通过叶轮的流量小。即：出水量总比通过叶轮的流量小。即： Q = QT- q 式中式中 q-漏渗损失量漏渗损失量 由于渗漏的存在影响水泵性能曲线，在由于渗漏的存在影响水泵性能曲线，在QT- H曲线上减去相应扬程下的曲线上减去相应扬程下的 流量，流量，即得到实际流量

8、与实即得到实际流量与实际扬程之间的性能曲线际扬程之间的性能曲线Q - H。 3. 离心泵的离心泵的 实测特性曲线及其实测特性曲线及其 分析分析 以以14SA10型水泵的特性曲线为例，来讨论型水泵的特性曲线为例，来讨论Q H、Q P、Q及及QHs等特性曲线。其特点如下：等特性曲线。其特点如下： 1）、扬程是随流量的增大而下降。这与理论的曲线的分）、扬程是随流量的增大而下降。这与理论的曲线的分析结果是相吻合的。有利于泵站中电机的选择与管网联合工析结果是相吻合的。有利于泵站中电机的选择与管网联合工作中工况的自动调节。作中工况的自动调节。 管道中流波动时，如管道中流波动时，如QA QB，水泵所提供扬程

9、变为水泵所提供扬程变为HB，管道中所需扬程为管道中所需扬程为HB。 当波动消失后，当波动消失后，HBHB 这时管道内流速增大，流量这时管道内流速增大，流量增加，水泵扬程增加，水泵扬程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 变为变为 QA为止。系统又回到原为止。系统又回到原工作点工作点A点。点。 2）、）、 QH曲线是一条不规则的下倾曲线曲线是一条不规则的下倾曲线 设计工况点。最高效率点，水泵在该点工作效率最高。设计工况点。最高效率点，水泵在该点工作效率最高。 水泵高效工作段。水泵工作时效率较高的工作范围，我水泵高效工作段。水泵工作时效率较高的工作范围，我们把

10、最高效率点们把最高效率点10%左右范围内作为水泵的高效工作段，选左右范围内作为水泵的高效工作段，选泵时，应使设计流量和扬程落在高效段内。泵时，应使设计流量和扬程落在高效段内。 3）、）、QP曲线是一条上升的曲线曲线是一条上升的曲线 该曲线上各点的纵坐标，表示水泵在各不同流量该曲线上各点的纵坐标，表示水泵在各不同流量Q时的轴时的轴功率值。当流量等于零点时，相应的轴功率不等于零，该功功率值。当流量等于零点时，相应的轴功率不等于零，该功率主要消耗于水泵的机械损失上。在实际运行中，水泵在率主要消耗于水泵的机械损失上。在实际运行中，水泵在Q=0的情况下，只允许作短时间的运行。的情况下，只允许作短时间的运

11、行。 水泵正常启动时，水泵正常启动时，Q=0的情况，相当于闸阀全闭，此时的情况，相当于闸阀全闭，此时泵的轴功率仅为设计轴功率的泵的轴功率仅为设计轴功率的30%40%左右，而又是扬程最左右，而又是扬程最高高,完全符合电动机轻载启动的要求。因此，离心泵通常采用完全符合电动机轻载启动的要求。因此，离心泵通常采用“闭闸启动闭闸启动”。闭闸启动时间一般为。闭闸启动时间一般为35Min 。 闭闸启动：水泵启动前，压水管路闸阀是全闭的，待闭闸启动：水泵启动前，压水管路闸阀是全闭的，待电动机运转正常后，压力表读数达到预定数值时，再逐步打电动机运转正常后，压力表读数达到预定数值时，再逐步打开闸阀，是水泵工作正常

12、运行。开闸阀，是水泵工作正常运行。 4）Q 曲线呈驼峰形。具有最高点，也即效率最高曲线呈驼峰形。具有最高点，也即效率最高点。点。 5）、）、QHs曲线曲线 该曲线上各点的纵坐标，表示水泵在相应流量下工作该曲线上各点的纵坐标，表示水泵在相应流量下工作时，水泵所允许的最大限度的吸上真空高度值。不表示水泵时，水泵所允许的最大限度的吸上真空高度值。不表示水泵在某点（在某点（Q，H）点工作的实际吸水真空值。实际的）点工作的实际吸水真空值。实际的Hs必须必须小于小于QHs曲线上的相应值。曲线上的相应值。 6）、被输送液体的重力密度和粘度等对特性曲线）、被输送液体的重力密度和粘度等对特性曲线的影响。的影响。

13、 水泵所输送的液体粘度愈大，泵内的能量损失水泵所输送的液体粘度愈大，泵内的能量损失愈大，水泵的扬程和流量都要减小，效率要下降，愈大，水泵的扬程和流量都要减小，效率要下降，而轴功率增大。因此，如果被输送液体的粘度与试而轴功率增大。因此，如果被输送液体的粘度与试验条件不符时，验条件不符时， 则则QH，QN，Q ，QHs性能曲线要发生变化，需要进行换算后才能使用，性能曲线要发生变化，需要进行换算后才能使用，不能直接套用。不能直接套用。 轴流泵与离心泵的特性曲线相比，具有如下明显轴流泵与离心泵的特性曲线相比，具有如下明显的特点：的特点： （1） QH扬程特性曲线陡降且具有拐点扬程特性曲线陡降且具有拐点

14、 许多轴流泵在流量为设计流量的许多轴流泵在流量为设计流量的40% - 60%时，时，出现拐点。主要是因为当流量小时，叶轮进、出口出现拐点。主要是因为当流量小时，叶轮进、出口处产生回流，回流水多次反复得到能量，故扬程曲处产生回流，回流水多次反复得到能量，故扬程曲线很陡。线很陡。 Q0时，扬程为设计扬程的时，扬程为设计扬程的1.52.0倍。倍。（2）Q - P曲线陡降。曲线陡降。 当流量当流量Q0时，轴功率为设计轴功率时，轴功率为设计轴功率1.21.4 倍，因倍，因为流量小时，水泵损失更多的能量：一是叶轮进出口处产为流量小时，水泵损失更多的能量：一是叶轮进出口处产生回流，回流内水力损失要消耗能量；二是叶轮进出口处生回流，回流内水力损失要消耗能量；二是叶轮进出口处产生回流旋涡，使主流从轴向流动变为斜流形式，也要损产生回流旋涡，使主流从轴向流动变为斜流形式，也要损失能量。失能量。 轴流泵一般采用轴流泵一般采用“开阀启动开阀启动”。（3） Q 曲线呈单驼峰形曲线呈单驼峰形 曲线呈驼峰型曲线呈驼峰型,当运行工况一旦偏离设计工况时效当运行工况一旦偏离设计工况时效 率下降很快。不宜采用闸阀调节流量。采用改变叶片安率下降很快。不宜采用闸阀调节流量。采