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了解离心泵的性能曲线突破节能的瓶颈

时间:2022-08-21 来源:上海立申水泵制造有限公司

水泵的性能参数如流量Q 扬程H 轴功率N 转速n效率η之间存在的一定的关系。他们之间的量值变化关系用曲线来表示,这种曲线就称为水泵的性能曲线。      
水泵的性能参数之间的相互变化关系及相互制约性:首先以该水泵的额顶转速为先决条件的。    
水泵性能曲线主要有三条曲线:流量—扬程曲线,流量—功率曲线,流量—效率曲线。  
A、流量—扬程特性曲线油桶泵     它是离心泵的基本的性能曲线。比转速小于80的离心泵具有上升和下降的特点(既中间凸起,两边下弯),称驼峰性能曲线。比转速在80~150之间的离心泵具有平坦的性能曲线。比转数在150以上的离心泵具有陡降性能曲线。离心泵一般的说,当流量小时,扬程就高,随着流量的增加扬程就逐渐下降。      
B、流量—功率曲线     轴功率是随着流量而增加的,当流量Q=0时,相应的轴功率并不等于零,而为一定值(约正常运行的60%左右)。这个功率主要消耗于机械损失上。此时水泵里是充满水的,如果长时间的运行,会导致泵内温度不断升高,泵壳,轴承会发热,严重时可能使泵体热力变形,我们称为“闷水头”,此时扬程为最大值,当出水泵 阀门逐渐打开时,流量就会逐渐增加,轴功率亦缓慢的增加。      
C、离心泵流量—效率曲线    
离心泵的曲线像山头形状,当流量为零时,效率也等于零,随着流量的增大,效率也逐渐的增加,但增加到一定数值之后效率就下降了,效率有一个最高值,离心泵在最高效率点附近,效率都比较高,这个区域称为高效率区。       节能减排已经成中国经济发展规划纲要的主要内 容,尤其对电力、钢铁、有色、石油化工、水处理等 工业领域高耗能企业提出了更加严格的减排目标。水 泵作为工业核心流体输送设备,占据着耗能的主要部 分,已经成为节能工作首要需解决的问题。传统的节能方式主要有变频、改变泵的构造,经过长期的发展已经没有更大的提长空间陷入一种瓶颈状态。本文主要 介绍一种新型的高分子涂层材料,减少泵内的摩擦阻 力损失,可提高新泵效率 2-5%;对于已经受腐蚀和磨 损的旧泵,本文也提供了快速修复的涂层工艺,可恢复泵效率 15%左右。通常情况下,离心泵内的容积损失 ηv、水力损失 ηh和机械损失 ηm 时构成泵的效率的主要因素,即水泵的 总效率 η 为 3 个局部效率的乘积:η=ηv·ηh·ηm       
要提高水泵的效率,一方面,需要尽量减少机械 损失和容积损失,可以通过改善泵壳内过流部分的泵 型设计、制造和装配精度来达到。另一方面,离心泵也可以改善流体的水力损失 ηh 达到,而水力损失包括冲击损失:       Δh1=k1(QT-Q0)2和摩阻损失: Δh2=k2Q2T      式中 QT    为理论流量;Q0 为设计流量;k1, k2 为比例系数。           
根据阻力损失理论,流体流动分为层流区、过渡 区和湍流区,取决于雷诺系数 Re;离心泵中的流体雷 诺系数 Re>4000,流动进入湍流区,摩擦系数λ不再随 Re 变化,其值取决于相对粗糙度ε/d。即         λ=1/[1.74-2log(2ε/d)]2        阻力损失 hf 与摩擦系数λ成正比关系。 可见,如何减小泵体内的粗糙度ε,进而减低局部湍流程度,是提高水泵效率的手段之一。 另外,从泵受腐蚀角度来看。金属表面粗糙、局部湍流剧烈时,加快了金属的腐蚀速度,使氧化保护 层提早脱落被水流带走;同时局部湍流也容易导致汽蚀,气泡毁灭时产生的高强冲击力使金属表面层疏 松,从而加深腐蚀情况。某些工况下,在含有固体砂 粒的流体中,由于磨粒切削磨损,泵表面层变得更加粗糙,甚至穿孔。图 1 为某化工厂冷却水循环泵的腐蚀状况。       常规减阻和焊接修复方法的弊端       常规的减低阻力损失的方法为精密机加工,抛光等;或采用不锈钢材质以提高表面光洁度,但是这样 会大大增加成本。     抛光的金属表面并不能解决腐蚀问题,尤其在海 水介质条件下,氯离子浓度非常高,极易侵蚀不锈钢 表面。遭受腐蚀后的金属表面的凹坑和裂缝,如果用堆 焊的方法修复,容易造成热应力变形,导致泵体无法回装。      
另外,焊缝金属和原本体金属的形成原电池电位 差,造成电解双金属腐蚀效应,引起二次腐蚀。      

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