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泵內(nèi)能量損失的三大方面

　　泵是一種能量轉(zhuǎn)換的機(jī)器，能量的轉(zhuǎn)換過程必然伴隨能量的損失，而效率就是這種轉(zhuǎn)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(nèi)能量的損失。泵內(nèi)的能量損失主要包括以下三方面：

　　1、機(jī)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（也叫圓盤損失）。

　　圓盤損失所占比例較大，甚至達(dá)到占有效功率的30%。試驗(yàn)表明圓盤損失和轉(zhuǎn)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，圓盤損失也越大。雖然圓盤損失和轉(zhuǎn)速的三次方成正比，但在給定的揚(yáng)程下，隨之轉(zhuǎn)速的提高，葉輪外徑相應(yīng)地減少（可以認(rèn)為泵轉(zhuǎn)速的提高一倍，葉輪外徑減少一半），圓盤損失成五次方比例下降，所以，隨著轉(zhuǎn)速的提高，圓盤損失并不增加，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(yīng)是越小越好，但由于加工和裝配等原因，過小的間隙可能形成偏磨或卡死，國家標(biāo)準(zhǔn)對(duì)各種類型的泵的間隙做了專門的規(guī)定。

　　3、水力損失

　　泵過流部分（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(jī)傳到泵軸上的功率，故又稱軸功率，用P表示。

  有效功率即：泵的揚(yáng)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(tǒng)，減少阻力。管線長度應(yīng)盡可能縮短和保持直線，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(shù)量，以減少局部水頭損失。降低水泵出水壓力的富裕量，恰如其分地滿足管路系統(tǒng)對(duì)出水壓力的要求。

泵是應(yīng)用最廣的通用機(jī)械，又是耗電耗能大戶，因而提高泵本身的效率和泵的使用效率對(duì)節(jié)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(nèi)流線的長度，減少相對(duì)擴(kuò)散；但延伸要適當(dāng)，過于前伸會(huì)使入Et面積過小，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(duì)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(nèi)，以減小擴(kuò)散損失。若該比值大于l．3，流道擴(kuò)散嚴(yán)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，過水?dāng)嗝婷娣e和濕周的比值叫做水力半徑，即水力半徑一過水?dāng)嗝婷娣e／濕周。濕周大，實(shí)際上就是液體與壁面的接觸面積大，當(dāng)把流道截面從近似正方形變?yōu)楠M長矩形時(shí)，實(shí)質(zhì)上就是讓液體在狹長截面的間隙內(nèi)流過，所以阻力必然大。

4、由于彎曲擴(kuò)散管水力損失較大，現(xiàn)在多數(shù)采用略帶彎曲接近直線的擴(kuò)散段。對(duì)反導(dǎo)葉來說，它的進(jìn)口角和在圓周方向的位置，應(yīng)結(jié)合液流在擴(kuò)散段流出的情況而定，原則是形成連續(xù)的流道，避免反導(dǎo)葉流道入口截面過窄，否則在反導(dǎo)葉進(jìn)口處會(huì)引起渦流和撞擊損失。

5、對(duì)多級(jí)泵，葉輪進(jìn)口加預(yù)旋(反導(dǎo)葉出口角小于90。)，減小葉輪進(jìn)口相對(duì)速度，同時(shí)減小相對(duì)速度擴(kuò)散，當(dāng)反導(dǎo)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(yù)旋，即可。1≠0。

6、由于反導(dǎo)葉出口角所造成的預(yù)旋對(duì)下一級(jí)葉輪的特性有較大影響，在設(shè)計(jì)時(shí)為了使理論揚(yáng)程公式Ht—U2Vu2一“l(fā)Vul中的“1Vul項(xiàng)為零，反導(dǎo)葉的出口角似應(yīng)選定90。，這對(duì)于末級(jí)導(dǎo)葉來說可消除旋轉(zhuǎn)分量。但實(shí)驗(yàn)證明，這對(duì)效率和獲得穩(wěn)定的性能曲線都不利，尤其對(duì)于一些低比轉(zhuǎn)速泵，為了獲得下降的特性曲線，反導(dǎo)葉的出口角應(yīng)選取小于90。，通常在60。～80。。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(duì)速度，從而減小壓水室中的水力損失。

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

9、增加壓水室喉部面積，當(dāng)原設(shè)計(jì)面積小時(shí)，可使流動(dòng)不受阻塞。

(2)減少機(jī)械和摩擦損失

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

②提高葉輪、導(dǎo)葉流道表面的光潔度。若可能，最好用手持砂輪等工具對(duì)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，從而減小圓盤摩擦損失。圓盤摩擦損失與表面粗糙度大有關(guān)系，葉輪蓋板外壁應(yīng)盡量光滑。適當(dāng)減小葉輪蓋板與導(dǎo)葉之間的問隙也可以降低圓盤摩擦損失。

(3)減少泄漏

適當(dāng)縮小各部分間隙或加長密封問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(nèi)的泄漏部位發(fā)生在葉輪與密封環(huán)處、多級(jí)泵級(jí)間、軸向力平衡裝置等。

提高泵的使用效率

改進(jìn)管路系統(tǒng)，減少阻力。管線長度應(yīng)盡可能縮短和保持直線，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(shù)量，以減少局部水頭損失。

降低水泵出水壓力的富裕量，恰如其分地滿足管路系統(tǒng)對(duì)出水壓力的要求。如果水泵壓力的富裕量過大，水泵的出水壓力高于系統(tǒng)需要的壓力，這就勢必要采取關(guān)小閥門等節(jié)流方法來降壓，造成功率浪費(fèi)。這時(shí)必須對(duì)水泵采取改造措施，可根據(jù)系統(tǒng)要求的壓力拆除一、二級(jí)葉輪；若過剩壓力不太大，可采取車削葉輪方法來減壓，使系統(tǒng)(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(yùn)行工況低于泵的額定工況，泵效低，耗能高。

3、電機(jī)效率在運(yùn)用中基本保持不變。因此選擇一臺(tái)高效率電機(jī)致關(guān)重要。

4、機(jī)械效率的影響主要與設(shè)計(jì)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(yùn)行一定時(shí)間后，不可避免地造成葉輪及導(dǎo)葉等部件表面磨損，水力損失增大，水力效率降低。

6、泵的容積損失又稱泄漏損失，包括葉輪密封環(huán)、級(jí)間、軸向力平衡機(jī)構(gòu)三種泄漏損失。容積效率的高低不僅與設(shè)計(jì)制造有關(guān)，更與后期管理有關(guān)。泵連續(xù)運(yùn)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、由于過濾缸堵塞、管線進(jìn)氣等原因造成離心泵抽空及空轉(zhuǎn)。

8、泵啟動(dòng)前，員工不注重離心泵啟動(dòng)前的準(zhǔn)備工作，暖泵、盤泵、灌注泵等基本操作規(guī)程執(zhí)行不徹底，經(jīng)常造成泵的氣蝕現(xiàn)象，引起泵噪聲大、振動(dòng)大、泵效低

提高離心泵效率應(yīng)采取的措施

1、更換低效離心泵。更換時(shí)，選用與實(shí)際運(yùn)行工況參數(shù)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(yùn)行。更換低效、高耗離心泵后，可提高泵效10％左右。

2、變頻節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用。對(duì)設(shè)計(jì)參數(shù)大于實(shí)際運(yùn)行工況的離心泵，加裝變頻調(diào)速裝置后，始終運(yùn)行在高效區(qū)

3、在主要離心泵上推廣應(yīng)用高效節(jié)能的永磁調(diào)速電機(jī)及雙功率電機(jī)等新型節(jié)能產(chǎn)品。

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

5、離心泵的維護(hù)。

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

(2)當(dāng)離心泵累計(jì)運(yùn)行1萬h后，應(yīng)進(jìn)行大修，恢復(fù)泵效；

(3)在離心泵上推廣應(yīng)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、定期清理過濾缸，檢查管線連接，保證離心泵進(jìn)液管路暢通。

7、嚴(yán)格按照離心泵操作規(guī)程，啟泵前一要進(jìn)行盤泵，打開進(jìn)口閥門，關(guān)閉出口閥門，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(xiàn)象發(fā)生。

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

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