离心泵设计外文翻译

附录A译文

（一）离心泵使用时的调节方式与能源耗损分析

离心泵是广泛应用于化工工业系统的一种通用流体机械。它具有性能适应范围广（包括流量、压头及对输送介质性质的适应性）、体积小、结构简单、操作容易、操作费用低等诸多优点。通常，所选离心泵的流量、压头可能会和管路中要求的不一致，或由于生产任务、工艺要求发生变化，此时都要求对泵进行流量调节，实质是改变离心泵的工作点。离心泵的工作点是由泵的特性曲线和管路系统特性曲线共同决定的，因此，改变任何一个的特性曲线都可以达到流量调节的目的。目前，离心泵的流量调节方式主要有调节阀控制、变速控制以及泵的并、串联调节等。由于各种调节方式的原理不同，除有自己的优缺点外，造成的能量损耗也不一样，为了寻求最佳、能耗最小、最节能的流量调节方式，必须全面地了解离心泵的流量调节方式与能耗之间的关系。

1 泵流量调节的主要方式

1.1 改变管路特性曲线

改变离心泵流量最简单的方法就是利用泵出口阀门的开度来控制，其实质是改变管路特性曲线的位置来改变泵的工作点。

1.2改变离心泵特性曲线

根据比例定律和切割定律，改变泵的转速、改变泵结构（如切削叶轮外径法等）两种方法都能改变离心泵的特性曲线，从而达到调节流量（同时改变压头）的目的。但是对于已经工作的泵，改变泵结构的方法不太方便，并且由于改变了泵的结构，降低了泵的通用性，尽管它在某些时候调节流量经济方便[1]，在生产中也很少采用。这里仅分析改变离心泵的转速调节流量的方法。从图1中分析，当改变泵转速调节流量从Q1下降到Q2时，泵的转速（或电机转速）从n1下降到n2，转速为n2下泵的特性曲线Q-H与管路特性曲线He=H0+G1Qe2（管路特曲线不变化）交于点A3(Q2，H3)，点A3为通过调速调节流量后新的工作点。此调节方法调节效果明显、快捷、安全可靠，可以延长泵使用寿命，节约电能，另外降低转速运行还能有效的降低离心泵的汽蚀余量NPSHr，使泵远离汽蚀区，减小

离心泵发生汽蚀的可能性[2]。缺点是改变泵的转速需要有通过变频技术来改变原动机（通常是电动机）的转速，原理复杂，投资较大，且流量调节范围小。

1.3泵的串、并连调节方式

当单台离心泵不能满足输送任务时，可以采用离心泵的并联或串联操作。用两台相同型号的离心泵并联，虽然压头变化不大，但加大了总的输送流量，并联泵的总效率与单台泵的效率相同；离心泵串联时总的压头增大，流量变化不大，串联泵的总效率与单台泵效率相同。

2不同调节方式下泵的能耗分析

在对不同调节方式下的能耗分析时，文章仅针对目前广泛采用的阀门调节和泵变转速调节两种调节方式加以分析。由于离心泵的并、串联操作目的在于提高压头或流量，在化工领域运用不多，其能耗可以结合图2进行分析，方法基本相同。

2.1 阀门调节流量时的功耗

离心泵运行时，电动机输入泵轴的功率N 为：

/N QH νη=

式中N ——轴功率，W ；

Q ——泵的有效压头，m ；

H ——泵的实际流量，3/m s ；

ν——流体比重，3/N m ；

η——泵的效率。

当用阀门调节流量从1Q 到2Q ，在工作点2A 消耗的轴功率为：

222/NA Q H νη=

23Q H ν——实际有用功率，W ；

223()Q H H ν-——阀门上损耗得功率，W ；

22(1/1)Q H νη-——离心泵损失的功率，W 。

2.2变速调节流量时的功耗

在进行变速分析时因要用到离心泵的比例定律，根据其应用条件，以下分析均指离心泵的变速范围在±20%内，且离心泵本身效率的变化不大。用电动机变速调节流量到流量2Q 时，在工作点3A 泵消耗的轴功率为：

323/NA Q H νη=

同样经变换可得：

32323(1/1)NA Q H Q H ννη=+-

式中23Q H ν——实际有用功率，W ；

23(1/1)Q H νη-——离心泵损失的功率，W 。

2.3能耗对比分析

3结论

对于目前离心泵通用的出口阀门调节和泵变转速调节两种主要流量调节方式，泵变转速调节节约的能耗比出口阀门调节大得多，这点可以从两者的功耗分析和功耗对比分析看出。通过离心泵的流量与扬程的关系图，可以更为直观的反映出两种调节方式下的能耗关系。通过泵变速调节来减小流量还有利于降低离心泵发生汽蚀的可能性。当流量减小越大时，变速调节的节能效率也越大，即阀门调节损耗功率越大，但是，泵变速过大时又会造成泵效率降低，超出泵比例定律范围，因此，在实际应用时应该从多方面考虑，在二者之间综合出最佳的流量调节方法。

（二）泵在CAD中的原理方案设计模型论文摘要：在详细分析泵行业中CAD状况的基础上，阐述了建立水泵原理方案设计模型的必要性。考虑现有的设计方法模型的特点以及水泵原理设计的自身规律，在面向对象设计模型的基础上融合了逐步求精模型的闭环设计思想，在功能分解中采用了Function-Behavior-State(FBS)方法，提出了一个原理方案设计模型。并进一步将该模型应用于泵的原理方案设计的一实例中，得到了一个较为完整的水泵原理设计流程，表明此模型具有可操作性、可重用性、可交换性等特点。

1 引言

自90年代初我国实施CAD应用工程以来，在水泵行业开展CAD设计虽普遍受到重视，但基本仍处于初级的CAD绘图阶段，主要是应用于整个设计过程中的“中下游”设计阶段，即设计方案的具体实现阶段，其本质上属于面向零件的细节设计。CAD的发展趋势是不仅支持面向零件的细节设计，更重要的是支持概念设计与方案设计等“上游”设计，即是设计过程中最主要的创造性阶段［1］。在产品设计过程中，创新性表现最为集中、最为突出的阶段是产品的原理方案设计阶段。为适应泵的设计创新需要，有必要对水泵原理方案设计机理进行研究，建立一个满足水泵设计实际需要的建模方法。在对泵的设计过程进行总体分析，针对泵的产品特点，总结设计过程中的设计规律，探讨其设计创新机理，并适应计算机辅助设计的需要，建立反映泵的设计经验知识、设计方法以及设计规范的原理方案设计模型，并将其与已有的“中下游”设计模型耦合，以做到真正支撑和辅助设计全过程。

2模型设计方法

方案设计是设计过程中，在阐明任务要求后，通过抽象化认识本质问题，建立功能结构，通过寻求合适的作用原理并将其组合成作用结构，从面确定原理解(原理方案)［2］。方案设计是在原理上确定一个解。其工作步聚如图1所示。