第四章离心泵工作特性及相似定律13

M sh ，由式，
代入上式得
Qsh Dsh 3 nshVsh ( ) QM DM nM VM
上式为流量相似定律，它说明几何相似的泵，在相似 的工况下运行时，其流量与几何尺寸的三次方、转速的 一次方、容积效率的一次方成正比。
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扬程相似定律 已知泵的扬程 H H T h u 2 cu 2 h g 两台泵工况相似时，其扬程之比值为
按设计泵和模型泵的参数Q、H、n计算所方比例i1。
1 1 DM H M 2 n sh DM QM n sh 3 i1 ( ) i1 ( ) D H nM Dsh Qsh n M sh sh 按照Dsh=DM/i1计算设计泵的各尺寸。算得的i1是不同的，一般选用 其中较大的值。


有了设计泵的各尺寸，即可绘制设计图，并根据模型泵的性能曲线 换算成设计泵的性能曲线。
Q1 n 1 Q2 n2

2
比例定律：
n1 H1 n H2 2 n1 Pa1 n Pa 2 2
sh M
3
2 3
3
n Q2 Q 2 n1
n2 H2 H n 1
低比转数泵
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Q' F ' 2 c' r 2 D ' 2 ; Q F c D 2 r 2 2 ' D2 2 H' ) ; ( H D 2 ' P' D2 3 a ( ) D2 Pa
高比转数泵
切割状态曲线及切割高效工区
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4 输送粘性液体式离心泵性能曲线的换算
c1M c2 M 1M u 2 M ic c1sh c2 sh 1sh u 2 sh
DM n M nM i1 Dsh nsh nsh
A2 M A2 sh
A1M A1sh
式中， nM、nsh 模型泵与实物泵的转速； i1 速度相似常数。
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是检查泵工作是 否发生气蚀的依 据。通常是按最 大流量下的NPSHr ，考虑安全余量 及吸入装置的有 关参数确定泵的 安装高度
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2)
管路的特性曲线
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H=Hst+B·V2
3) 泵在不稳定工况下工作
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1.2 离心泵运行工况的调节
改变泵特性曲线的调节

转速调节 切割叶轮外径调节 泵的串联或并联调节
么？如何减小这些损失？
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第三节
离心泵的工作特性
离心泵性能及调节
离心泵启动与运行
相似理论在离心泵中的应用 输送粘性液体性能曲线换算
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1. 离心泵的性能及调节
离心泵的运行特性

泵的性能曲线 管路特性曲线 泵在不稳定工况下工作
离心泵运行工况的调节
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1)
离心泵的性能曲线
H-Q曲线
界气蚀余量？它们之间的关系？
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过程流体机械及控制
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相似定律

流量相似定律 已知泵的流量 Q F2 cr 2v D2 b2 2 cr 2v 两台泵工况相似时，其流量之比值为
Qsh D2 shb2 sh cr 2 sh 2 shVsh QM D2 M b2 M cr 2 M 2 M VM
c M DM n M 由式 c D n sh sh sh
启动前的准备工作

启动前检查

润滑油的名称、型号、主要功能和加注数量是否符合技术文件 规定的要求； 轴承润滑系统、密封系统和冷却系统是否完好，轴承的油路、 水路是否畅通； 盘动泵的转子1～2转，检查转子是否有摩擦或卡住现象； 在联轴器附近或皮带防护装置处，是否有妨碍转动的杂物； 泵、轴承座、电动机的基础地脚螺栓是否松动； 泵工作系统的阀门或辅助装置均应处于泵运转时负荷最小的位 置，应关闭出口调节阀； 点动泵，看其叶轮转向是否与设计转向一致，若不一致，必需 使叶轮完全停止转动后，调整电动机接线后，方可再启动。
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过程流体机械
泵 （离心泵的工作特性）
思考题
流体在离心泵叶轮中有哪几中运动速度？这些速
度之间的关系如何？速度三角形是如何得到的？
速度三角形的形状和大小和那些因素有关？ 离心泵的主要性能参数有哪些？这些参数又有那 些名称，相互之间存在什么关系？ 泵内存在哪几中损失？这些损失的原因分别是什

泵制造厂对轴承的温度有规定滚动轴承的温升一般不超 过40℃，表面温度不超过70℃，否则就说明滚动轴承内 部出现毛病，应停机检查。如果继续运行，可能引起事 故。对于滑动轴承的温度规定，应参阅有关泵的技术文 件，处理方法与滚动轴承一样。 泵转子的不平衡，结构刚度或旋转轴的同心度差，都会 引起泵产生振动。因此在泵运转时，用测振器在轴承上 检查振幅是否符合规定。 为了保证泵的正常运转，叶轮的径向跳动和端面跳动不 能超过规定的数值，否则会影响转子不平衡，产生振动。
2
n2 Pa 2 Pa1 n 1
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作相似状态曲线和通用特性曲线
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3.3 改变叶轮外径对泵性能的影响
切割定律
Q' F ' 2 c' r 2 D ' 2 b2 ' c ' r 2 D ' 2 c ' r 2 D'2 2 ( ) ; F2 c r 2 D2 b2 c r 2 D2 c r 2 D2 Q D'2 2 H ' ' 2 c' 2 ( ) ; 2 c 2 D2 H P' ' ' gQ ' H ' D 2 4 a 2 ( ) gQH D2 Pa
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换算不同转速下泵的性能曲线
3 Q D n sh sh sh D n QM M M 2 n sh H D sh sh n H D M M M 5 P D n sh ash sh D n PaM M M
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充水 水泵在启动以前，泵壳和吸水管内必须先充满水，这 是因为有空气存在的情况下，泵吸入口的真空无法形成 和保持。 暖泵 输送高温液体的泵，如电厂的锅炉给水泵，在启动前 必须先暖泵。这是因为给水泵在启动时，高温给水流过 泵内，使泵体温度从常温很快上升到100～200℃，这会 引起泵内外和各部件之间的温差，若没有足够长的传热 时间和适当控制温升的措施，会使泵各处膨胀不均，造 成泵体各部分变形、磨损、振动等。
1)
离心泵的性能曲线
H-Q曲线
N-Q曲线
效率-Q曲线
NPSHr-Q曲线
是检查泵工作经 济性的依据，尽 可能在高效区工 作。通常效率最 高点为额定点， 也是设计工况点 。目前取最高效 率以下5%-8%范 围内所对应的工 况为高效工作区
1)
离心泵的性能曲线
H-Q曲线
N-Q曲线
效率-Q曲线
NPSHr-Q曲线
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功率相似定律 gQH gQH P a 已知泵的功率 mV h 两台泵工况相似时，其功率之比值为
Pash shQsh H sh mM VM hM PaM M QM H M mshvsh hsh
将流量相似定律和扬程相似定律代入上式得
Pash D n ( sh ) 5 ( sh ) 3 sh mM PaM DM nM M msh
H sh D n ( sh ) 2 ( sh ) 2 hsh HM DM nM hM
将式 c c
M sh

DM n M Dsh nsh
的关系代入上式，得
H sh u 2 sh cu 2 sh hsh H M u 2 M cu 2 M bM
上式为扬程相似定律，它说明几何相似的泵，在相似 工况下运行时，其扬程与几何尺寸的平方、转速的平方、 水力效率的一次方成正比。
上式为功率相似定律，它说明几何相似的泵，在相似 的工况下运行时，其功率与几何尺寸的五次方、转速的 三次方、流体密度的一次方、机械效率的一次方成正比。
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比转速
ns 3.65 n Q H
3 4
式中各量的单位与国际上使用的 n s* 的单位相同，但这 是一种有量纲的比转数，而且前面乘以3.65。 式中，Q 泵的流量，m3/s； H 泵的扬程，m； n 泵的转速，r/min ； 3
shshshsh菜单28换算不同转速下泵的性能曲线shamash菜单29作相似状态曲线和通用特性曲线菜单3033改变叶轮外径对泵性能的影响切割定律低比转数泵菜单31高比转数泵32切割状态曲线及切割高效工区菜单33输送粘性液体式离心泵性能曲线的换算被输送液体的粘度对离心泵性能的影响离心泵输送粘液时由于液体粘度比水大泵流道内液体流动情况改变各处的液体流速和压力重新分配使泵的流量和扬程降低并使泵的效率剧烈下降轴功率也有所变化
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3 相似理论在泵中的应用
离心泵相似理论 相似理论在离心泵中的应用 改变叶轮外径对泵性能的影响
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3.1 离心泵相似理论
相似条件

几何相似 几何相似是指模型泵和实物泵对应点的几何尺寸成比 例，比值相等，各对应角相等（包括叶片数z、叶片安 装角和阻塞系数都相等）。即
D1M D2 M b1M D M i1 D1sh D2 sh b1sh Dsh
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思考题
什么是离心泵的性能曲线？说明每条曲线所表示的意义和 特点。 什么是泵的相似定律、比例定律和切割定律？ 什么是比转数？为什么可用比转数对泵进行分类？
什么是气蚀现象？它对泵的工作有何危害，如何防止气蚀
的发生？ 什么是有效气蚀余量，必需气蚀余量，允许气蚀余量和临 界气蚀余量？它们之间的关系？ 什么是有效气蚀余量，必需气蚀余量，允许气蚀余量和临
N-Q曲线
效率-Q曲线
NPSHr-Q曲线
是选择和使用 泵的主要依据 ，有“平坦” 和“驼峰”状 之分，“驼峰 ”状易产生不 稳定现象。
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1)
离心泵的性能曲线
H-Q曲线
N-Q曲线
效率-Q曲线
NPSHr-Q曲线
是合理选择原动机 功率和操作起动泵 的依据，按需流量 变化范围中的最大 规律再加上一定的 安全余量，选择原 动机功率。起动泵 应关闭排出管路上 的调节阀，可以减 小启动电流，保护 电机
ns
m 4 ( 比转数，s 2 ) 。
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3.2 相似理论在离心泵中的应用
相似方法设计泵 将实物泵设计成模型泵，便于进行模型试验，或按照 选定的高效模型泵设计实物泵。设计步骤为：

按给定的参数（Q、H、n）计算所设计泵的ns。 选择性能良好的模型泵，此模型泵与所设计泵的ns应相等或相近。

改变装置特性曲线的调节闸源自调节液位调节
旁路分流调节
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改变泵特性曲线的调节 a.转速调节 b.切割叶轮外径调节
c.改变前置导叶叶片角度的调节
d.改变半开式叶轮叶片端部间隙的调节
e.泵的串联或并联调节
改变装置特性曲线的调节
改变管路特性曲线的调节
a.闸阀调节
b.液位调节
c.旁路分流调节
2 离心泵的启动与运行
被输送液体的粘度对离心泵性能的影响
离心泵输送粘液时，由于液体粘度比水大，泵
流道内液体流动情况改变，各处的液体流速和压 力重新分配，使泵的流量和扬程降低，并使泵的 效率剧烈下降，轴功率也有所变化。
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输送粘性液体时离心泵的性能曲线
Q K Q Q, H K H H , K ,
A1M A1sh
A2 M A2 sh
z M z sh
M sh
式中，DM、Dsh i1
模型泵与实物泵的任一线性尺寸； 缩放比例。
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运动相似 又称流动相似，它是指模型泵和实物泵各对应点的速 度方向相同，大小成比例，比值相等，对应角相等。即 流体在各对应点的速度三角形相似，即
动力相似 动力相似是指模型泵和实物泵相对应的各种同名力的 方向相同，大小成比例，比值相等。流体在泵中流动主 要受到以下四种力的作用：惯性力、粘性力、压力、重 力。即 I M FM PM GM I sh Fsh Psh Gsh 式中，I F P G 流体的惯性力； 流体的粘性力； 流体的压力； 流体的重力。
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启动程序

离心泵泵腔和吸水管内全部充满水并无空气，出口阀关 闭。给水泵暖泵完毕。 对于强制润滑的泵，启动油泵向各轴承供油。



启动冷却水泵或打开冷却水阀。
合闸启动，启动后泵空转时间不允许超过2～4min，使 转速达到额定值后，逐渐打开离心泵的出口阀，增加流 量，并达到要求的负荷。
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运行中的注意事项