一、
離心泵的工作原理
離心泵的主要過流部件有吸水室、葉輪和壓水室。吸水室位于葉輪的進(jìn)水口前面,起到把液體引向葉輪的作用;壓水室主要有螺旋形壓水室(蝸殼式)、導(dǎo)葉和空間導(dǎo)葉三種形式;葉輪是泵的最重要的工作元件,是過流部件的心臟,葉輪由蓋板和中間的葉片組成。
離心泵工作前,先將泵內(nèi)充滿液體,然后啟動(dòng)離心泵,葉輪快速轉(zhuǎn)動(dòng),葉輪的葉片驅(qū)使液體轉(zhuǎn)動(dòng),液體轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)依靠慣性向葉輪外緣流去,同時(shí)葉輪從吸入室吸進(jìn)液體,在這一過程中,葉輪中的液體繞流葉片,在繞流運(yùn)動(dòng)中液體作用一升力于葉片,反過來葉片以一個(gè)與此升力大小相等、方向相反的力作用于液體,這個(gè)力對液體做功,使液體得到能量而流出葉輪,這時(shí)液體的動(dòng)能與壓能均增大。
二、 離心泵的基本參數(shù)
1、 流量
泵的流量含體積流量和質(zhì)量流量,體積流量是泵在單位時(shí)間內(nèi)所抽送的液體體積,即是從泵的壓出口截面所排出的液體體積。體積流量用Q表示,其單位為立方米每秒(m3/s),升每秒L/S或立方米每小時(shí)(m3/h),質(zhì)量流量則是泵在單位時(shí)間內(nèi)所抽送的液體質(zhì)量,質(zhì)量流量q ,其單位為千克每秒(kg/s)或噸每小時(shí)(t/h)工程習(xí)慣上用t/h作單位。
泵的體積流量Q和質(zhì)量流量q之間的關(guān)系為:
Q=q/p (式中p為液體的密度)
2、 揚(yáng)程
泵揚(yáng)程是指單位重力的液體通過泵后其能量的增值,即是泵壓出口處單位重力液體的機(jī)械能減去泵吸入口處單位重力的機(jī)械能,其單位為每牛頓液體增加的焦耳數(shù)J/N,而能量單位焦耳即是牛頓米,J=N×M,故揚(yáng)程的單位為米。
3、 轉(zhuǎn)速
泵的轉(zhuǎn)速是指單位時(shí)間內(nèi)泵轉(zhuǎn)子的回轉(zhuǎn)數(shù)。泵的轉(zhuǎn)速以n表示,其單位為轉(zhuǎn)每分(r/min)或轉(zhuǎn)每秒(r/s)
4、 功率
泵的功率是指泵的輸入功率,以P表示,即是原動(dòng)機(jī)傳遞給泵軸的功率,又叫軸功率,有時(shí)叫制動(dòng)功率。
泵除輸入功率外,還有輸出功率,即是液體流過泵時(shí)由泵傳遞給它的有用功率,又叫水力功率,是泵輸送液體所需要的功率,不包括損失。也就是質(zhì)量流量q與單位質(zhì)量的液體通過泵時(shí)能量的增值gH的乘積,以Pu來表示:
Pu=Qp×gH/1000 (kw)
輸出功率和輸入功率之比為
水泵的效率
η=Pu/P
三、 離心泵的性能曲線和型譜
離心泵的性能曲線包括流量——揚(yáng)程(Q-H)曲線,流量——功率曲線(Q-N),流量——效率曲線(Q-η)以及流量——汽蝕余量(Q—NPSHr)曲線。這些曲線都是在一定的轉(zhuǎn)速下,以試驗(yàn)的方法求得的。不同的轉(zhuǎn)速,有不同的性能曲線。
在性能曲線上,對于一個(gè)任意的流量點(diǎn),都可以找出一組與其相對應(yīng)的揚(yáng)程、功率、效率以及汽蝕余量值。通常,把這一組相對應(yīng)的參數(shù)稱為工作狀況,簡稱工況或工況點(diǎn)。對于離心泵最高效率點(diǎn)的工況稱為最佳工況點(diǎn)。
泵在最高效率點(diǎn)工況下運(yùn)行是最理想的,但是用戶要求的性能千差萬別,不一定和最高效率點(diǎn)下的性能相一致。通常泵的工作范圍以效率下降6%~9%為界。
四、 離心泵的汽蝕
如果泵在運(yùn)行中產(chǎn)生了噪音和振動(dòng),并伴隨著流量、揚(yáng)程和效率的降低,有時(shí)甚至不能工作,當(dāng)檢修這臺泵時(shí),常?梢园l(fā)現(xiàn)在葉片入口邊靠前蓋板處和葉片進(jìn)口邊附近有麻點(diǎn)或蜂窩狀破壞,嚴(yán)重時(shí)整個(gè)葉片和前后蓋板都有這種現(xiàn)象,甚至葉片和蓋板被穿透,這就是由于汽蝕所引起的破壞。
汽蝕或汽蝕過程就是流動(dòng)的液體產(chǎn)生汽泡并隨后發(fā)生破裂的過程。當(dāng)流體的絕對速度增加,由于流體的靜壓力下降,對于一定溫度下流體的某些特定質(zhì)點(diǎn)來說,雖無熱量自外部輸入,但它們已達(dá)到了汽化壓力,使得質(zhì)點(diǎn)汽化,并產(chǎn)生汽泡。沿著流道,如果流體的靜壓力隨之再次升高,大于汽化壓力,汽泡就會迅速破裂,產(chǎn)生巨大的屬于內(nèi)向爆炸性質(zhì)的冷凝沖擊,若汽泡破裂不是發(fā)生在流動(dòng)的液體里,而是發(fā)生在導(dǎo)流組件的壁面處,則汽蝕會導(dǎo)致壁面材料受到侵蝕。
當(dāng)泵在汽蝕狀況下操作時(shí),即使沒有發(fā)生壁面材料的侵蝕,也會發(fā)現(xiàn)此時(shí)泵的噪聲增大,振動(dòng)加劇,效率下降,以及揚(yáng)程降低。
裝置汽蝕余量,又稱為有效的汽蝕余量。裝置汽蝕余量是由吸入裝置提供的,在泵進(jìn)口處單位重量液體具有的超過汽化壓力水頭的富余能量。國外稱此為有效的凈正吸頭,即泵進(jìn)口處(位置水頭為零)液體具有的全水頭減去汽化壓力水頭凈剩的值,用NPSHa表示。它的大小與裝置參數(shù)及液體性質(zhì)有關(guān),因?yàn)槲胙b置的水力損失和流量的平方成正比,所以NPSHa隨流量增加而減小,NPSHa—Q是下降的曲線。
泵汽蝕余量(NPSHr)和泵內(nèi)流動(dòng)情況有關(guān),是由泵本身決定的。NPSHr表征泵進(jìn)口部分的壓力降,也就是為了保證泵不發(fā)生汽蝕,要求在泵進(jìn)口處單位重量液體具有超過汽化壓力水頭的富余能量,即要求裝置提供的最小裝置汽蝕余量。
泵汽蝕余量與裝置參數(shù)無關(guān),只與泵進(jìn)口部分的運(yùn)動(dòng)參數(shù)有關(guān),運(yùn)動(dòng)參數(shù)在一定轉(zhuǎn)速和流量下是幾何參數(shù)決定的,這就是說NPSHr是由泵本身(吸水室和葉輪進(jìn)口部分的幾何參數(shù))決定的