關(guān)于泵效率的那些事

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泵內能量損失的三大方面

　　泵是一種能量轉換的機器，能量的轉換過(guò)程必然伴隨能量的損失，而效率就是這種轉換的量度，怎樣提高泵的效率，減少能量的損失呢？就必須弄清楚泵內能量的損失。泵內的能量損失主要包括以下三方面：

　　1、機械損失

　　主要是液體和葉輪前后蓋板外表面及泵腔的摩擦損失（也叫圓盤(pán)損失）。

　　圓盤(pán)損失所占比例較大，甚至達到占有效功率的30%。試驗表明圓盤(pán)損失和轉速的三次方成正比，和葉輪外徑的五次方成正比。因此，葉輪外徑越大，圓盤(pán)損失也越大。雖然圓盤(pán)損失和轉速的三次方成正比，但在給定的揚程下，隨之轉速的提高，葉輪外徑相應地減少（可以認為泵轉速的提高一倍，葉輪外徑減少一半），圓盤(pán)損失成五次方比例下降，所以，隨著(zhù)轉速的提高，圓盤(pán)損失并不增加，反而下降，這是發(fā)展高速泵的原因之一。

　　2、容積損失

　　葉輪的一部分液體經(jīng)葉輪密封環(huán)間隙泄露回到葉輪進(jìn)口而得不到有效利用，形成損失。因此，密封環(huán)的間隙應是越小越好，但由于加工和裝配等原因，過(guò)小的間隙可能形成偏磨或卡死，國家標準對各種類(lèi)型的泵的間隙做了專(zhuān)門(mén)的規定。

　　3、水力損失

　　泵過(guò)流部分（從進(jìn)口到出口）液體的流體必然有速度大小和方向改變引起的損失，這兩部分就是水力損失。要減少這部分損失，除了提高過(guò)流部件的光潔度外，盡量選用優(yōu)秀的水力模型。

三、泵效率公式解析

什么叫泵的效率？公式如何？

  答：指泵的有效功率和軸功率之比。η=Pe/P 泵的功率通常指輸入功率，即原動(dòng)機傳到泵軸上的功率，故又稱(chēng)軸功率，用P表示。

  有效功率即：泵的揚程和質(zhì)量流量及重力加速度的乘積。

Pe=ρg QH (W) 或Pe=γQH/1000 （KW）

  ρ：泵輸送液體的密度（kg/m3）

  γ：泵輸送液體的重度 γ=ρg （N/ m3）

  g：重力加速度（m/s）

  質(zhì)量流量 Qm=ρQ (t/h 或 kg/s)

提高泵效率的一般方法

改進(jìn)管路系統，減少阻力。管線(xiàn)長(cháng)度應盡可能縮短和保持直線(xiàn)，降低流速以減少沿程水頭損失；減少閘閥、底閥、彎頭、孔板等部件的數量，以減少局部水頭損失。降低水泵出水壓力的富裕量，恰如其分地滿(mǎn)足管路系統對出水壓力的要求。

泵是應用最廣的通用機械，又是耗電耗能大戶(hù)，因而提高泵本身的效率和泵的使用效率對節約能源舉足輕重。

提高泵本身的效率

1、葉片向吸入口延伸并減薄，使液體提早受到葉片作用，可減小葉輪外徑，也可以增加葉道內流線(xiàn)的長(cháng)度，減少相對擴散；但延伸要適當，過(guò)于前伸會(huì )使入Et面積過(guò)小，使葉片入口與葉片蓋板相交的壁角變小，反而加大水力摩擦損失，擠縮進(jìn)口流道，對汽蝕和效率均不利。

2、使相鄰葉片間流道出口和進(jìn)口面積之比控制在1．0～1．3范圍內，以減小擴散損失。若該比值大于l．3，流道擴散嚴重，效率下降。

3、流道的水力半徑越大越好，盡可能使葉片進(jìn)口截面接近正方形，以減少摩擦損失，由水力學(xué)知道，過(guò)水斷面面積和濕周的比值叫做水力半徑，即水力半徑一過(guò)水斷面面積／濕周。濕周大，實(shí)際上就是液體與壁面的接觸面積大，當把流道截面從近似正方形變?yōu)楠M長(cháng)矩形時(shí)，實(shí)質(zhì)上就是讓液體在狹長(cháng)截面的間隙內流過(guò)，所以阻力必然大。

4、由于彎曲擴散管水力損失較大，現在多數采用略帶彎曲接近直線(xiàn)的擴散段。對反導葉來(lái)說(shuō)，它的進(jìn)口角和在圓周方向的位置，應結合液流在擴散段流出的情況而定，原則是形成連續的流道，避免反導葉流道入口截面過(guò)窄，否則在反導葉進(jìn)口處會(huì )引起渦流和撞擊損失。

5、對多級泵，葉輪進(jìn)口加預旋(反導葉出口角小于90。)，減小葉輪進(jìn)口相對速度，同時(shí)減小相對速度擴散，當反導葉出口角選擇小于90。時(shí)，水流進(jìn)入葉輪之前就產(chǎn)生了預旋，即可。1≠0。

6、由于反導葉出口角所造成的預旋對下一級葉輪的特性有較大影響，在設計時(shí)為了使理論揚程公式Ht—U2Vu2一“l(fā)Vul中的“1Vul項為零，反導葉的出口角似應選定90。，這對于末級導葉來(lái)說(shuō)可消除旋轉分量。但實(shí)驗證明，這對效率和獲得穩定的性能曲線(xiàn)都不利，尤其對于一些低比轉速泵，為了獲得下降的特性曲線(xiàn)，反導葉的出口角應選取小于90。，通常在60?！?0。。葉片的兩端要薄一些，以免產(chǎn)生撞擊和渦流損失。

葉片流道的截面

7、增加葉輪出口寬度，減小葉輪出口絕對速度，從而減小壓水室中的水力損失。

8、斜切葉輪出口、減小前后流線(xiàn)的長(cháng)度差或不同流線(xiàn)選取不同的葉片出口角，以便減小前后蓋板流線(xiàn)壓力差，從而減小出口的二次回流。

9、增加壓水室喉部面積，當原設計面積小時(shí)，可使流動(dòng)不受阻塞。

(2)減少機械和摩擦損失

①軸承、填料引起的機械摩擦損失一般很小，對效率影響不大。填料密封的機械摩擦損失比機械密封大，若能采用機械密封貝4更好。

②提高葉輪、導葉流道表面的光潔度。若可能，最好用手持砂輪等工具對流道表面進(jìn)行打磨，這樣，水力摩擦損失會(huì )明顯減少。

③葉輪的前后蓋板表面與液體產(chǎn)生的圓盤(pán)摩擦損失，與葉輪外徑的5次方成正比。選取較大的葉片出口角可減小葉輪外徑，從而減小圓盤(pán)摩擦損失。圓盤(pán)摩擦損失與表面粗糙度大有關(guān)系，葉輪蓋板外壁應盡量光滑。適當減小葉輪蓋板與導葉之間的問(wèn)隙也可以降低圓盤(pán)摩擦損失。

(3)減少泄漏

適當縮小各部分間隙或加長(cháng)密封問(wèn)隙以及采用迷宮密封等，增加泄漏阻力，以減少容積損失。

泵內的泄漏部位發(fā)生在葉輪與密封環(huán)處、多級泵級間、軸向力平衡裝置等。

提高泵的使用效率

改進(jìn)管路系統，減少阻力。管線(xiàn)長(cháng)度應盡可能縮短和保持直線(xiàn)，降低流速以減少沿程水頭損失；減少閘閥、底閥、彎頭、孔板等部件的數量，以減少局部水頭損失。

降低水泵出水壓力的富裕量，恰如其分地滿(mǎn)足管路系統對出水壓力的要求。如果水泵壓力的富裕量過(guò)大，水泵的出水壓力高于系統需要的壓力，這就勢必要采取關(guān)小閥門(mén)等節流方法來(lái)降壓，造成功率浪費。這時(shí)必須對水泵采取改造措施，可根據系統要求的壓力拆除一、二級葉輪；若過(guò)剩壓力不太大，可采取車(chē)削葉輪方法來(lái)減壓，使系統(管路)裝置中的水泵盡量工作在泵的最佳效率點(diǎn)，避免在大流量或小流量下(效率較低點(diǎn))工作。

五、其他影響泵效率的因素及解決措施

其他影響離心泵效率的幾個(gè)因素

1、泵本身效率是最根本的影響。同樣工作條件下的泵，效率可能相差15％以上。

2、離心泵的運行工況低于泵的額定工況，泵效低，耗能高。

3、電機效率在運用中基本保持不變。因此選擇一臺高效率電機致關(guān)重要。

4、機械效率的影響主要與設計及制造質(zhì)量有關(guān)。泵選定后，后期管理影響較小。

5、水力損失包括水力摩擦和局部阻力損失。泵運行一定時(shí)間后，不可避免地造成葉輪及導葉等部件表面磨損，水力損失增大，水力效率降低。

6、泵的容積損失又稱(chēng)泄漏損失，包括葉輪密封環(huán)、級間、軸向力平衡機構三種泄漏損失。容積效率的高低不僅與設計制造有關(guān)，更與后期管理有關(guān)。泵連續運行一定時(shí)間后，由于各部件之間摩擦，間隙增大，容積效率降低。

7、由于過(guò)濾缸堵塞、管線(xiàn)進(jìn)氣等原因造成離心泵抽空及空轉。

8、泵啟動(dòng)前，員工不注重離心泵啟動(dòng)前的準備工作，暖泵、盤(pán)泵、灌注泵等基本操作規程執行不徹底，經(jīng)常造成泵的氣蝕現象，引起泵噪聲大、振動(dòng)大、泵效低

提高離心泵效率應采取的措施

1、更換低效離心泵。更換時(shí)，選用與實(shí)際運行工況參數相接近的離心泵，保證了更換后的泵始終在高效狀態(tài)下運行。更換低效、高耗離心泵后，可提高泵效10％左右。

2、變頻節能技術(shù)的應用。對設計參數大于實(shí)際運行工況的離心泵，加裝變頻調速裝置后，始終運行在高效區

3、在主要離心泵上推廣應用高效節能的永磁調速電機及雙功率電機等新型節能產(chǎn)品。

4、選用新泵時(shí)，應選大廠(chǎng)家生產(chǎn)的泵，以保證離心泵高效率。

5、離心泵的維護。

(1)要經(jīng)常對離心泵軸端密封進(jìn)行檢查和調整，降低容積損失；

(2)當離心泵累計運行1萬(wàn)h后，應進(jìn)行大修，恢復泵效；

(3)在離心泵上推廣應用波紋管密封技術(shù)，徹底消除離心泵外漏，提高容積效率。

6、定期清理過(guò)濾缸，檢查管線(xiàn)連接，保證離心泵進(jìn)液管路暢通。

7、嚴格按照離心泵操作規程，啟泵前一要進(jìn)行盤(pán)泵，打開(kāi)進(jìn)口閥門(mén)，關(guān)閉出口閥門(mén)，進(jìn)行排氣放空，檢查泵的進(jìn)口壓力是否符合要求。防止供液壓力低和流量不足而引起泵的氣蝕現象發(fā)生。

8、定期對離心泵進(jìn)行泵效檢測，對泵效低的泵組，要及時(shí)查找原因，采取相應措施加以解決

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