离心泵的安装与使用.

改变叶轮直径
可改变泵的特性曲线，但可调节流量范围不大，且直 径减小不当还会降低泵的效率。
在输送流体量不大的管路中，一般都用阀门来 调节流量，只有在输液量很大的管路才考虑使用调 速的方法。
问：离心泵流量调节的方法有哪些？
四、 并联与串联操作
在实际工作中，当单台离心泵不能满足输送 任务的要求或者为适应生产大幅度变化而动用备 用泵时，都会遇到泵的并联与串联使用问题。这 里仅讨论二台性能相同泵的并联与串联的操作情 况。
1
1‘
解 根据已知条件，选用清水泵。以河面1-1截面为基准面，并 取1-1与2-2截面列柏努利方程式，则
H

z

p g

u 2 2g

Hf
10 0 0 7 17m
根据流量Q(80m3/h) 和H(17m) 可选4B20型号的泵。由附录查
得该泵性能为： 流量90m3/h；压头20mH2O；轴功率6.36kW； 效率78% 。
装高度必须进行限制。
汽蚀余量
汽蚀余量也是离心泵的一个性能参数，是离心泵生产厂家
规定的：为防止汽蚀现象离心泵入口处的静压头与动压头之
和必须超过被输送液体在操作温度下的饱和蒸汽压头的最小
值，用△h允表示
h p1
u12
pv
g 2g g
式中
h — 汽蚀余量，m； pv — 操作温度下液体饱和蒸汽压，N/m2。
Ｈｇ
解: 当水温为40℃时，Hv=0.75m。查表得Ha=9.74m。
Hs’=Hs＋(Ha－10)－(Hv－0.24)
=6＋(9.74－10)－(0.75－0.24) =5.23m
泵的安装高度为:
Hｇ=Hs’－ u12/2g－ ΣHf
=5.23－0.2－1 =4.93m<5m 故泵安装在离水面5m高度处不合适。
如图所示。在两截面间列柏努利方程，则有
z1 g

p1


u12 2
W

z2 g

p2


u22 2

hf
式中，z1=0, z2=10m, p1=p2, u10, u2 0
∴ W=9.81×10+∑hf
hf hf直 hf局
进口段：
h f（进口段） h直 h局
h f直
时摩擦系数的变化也很小，令

(

8 2g
)(
l

d5
le
)

B
则式（2-14）可简化为
Ｈ＝Ａ＋BQ2
上式表明：在特定管路中输送液体时，所需压头 Ｈ随液体流量Q的平方而变化，此关系所描绘的Ｈ－ Q曲线，称为管路特性曲线。它表示在特定的管路中 ，压头随流量的变化关系。
H
A Q
注意：管路特性曲线的形状与管路布置及操作条件有
泵安装地点的海拔越高，大气压力就越低，允许吸上
真空高度就越小。
输送液体的温度越高，所对应的饱和蒸汽压就越高，
这时，泵的允许吸上真空高度也就越小。
不同海拔高度时大气压力值可查表。
海拔高度↑，液体温度↑→Hg↓
如何利用允许吸上真空高度确定泵的安装高度？
将式（2-9）与（2-12）合并可导出汽蚀余量 Δh与允许安 装高度Hg之间关系为
Ⅰ Q Q串 Q
泵串联后的联合特性曲线 Ⅱ ，
H串< 2H
例2-4 如附图所示，今有一输送河水的任务，要求 将某处河水以80m3/h的流量，输送到一高位槽中，已 知高位槽水面高出河面10m，管路系统的总压头损失 为7mH2O。试选择一适当的离心泵.并估算由于阀门调 节而多消耗的轴功率。
2
2‘
10m
提高Hg的方法
问题：泵制造厂能直接给出泵的安装高度吗？
泵制造厂只能给出Hs值，而不能直接给出Hg值。
因为每台泵使用条件不同，吸入管路的布置情况也
各异，有不同的u2/2g 和∑Hf 值，所以，只能由使
用单位根据吸入管路具体的布置情况，由计算确定
Hg。
泵允许吸上真空高度的换算
原因：在泵的说明书中所给出的Hs是大气压为10mH2O，水温

0.0037
查图， 得=0.029
进口段的局部阻力：
底阀：le=6.3m 弯头：le=2.73m 进口阻力系数：=0.5
关，而与泵的性能无关。
2 、工作点 （duty point）
离心泵的特性曲线H-Q与其所在管路的特性曲线He-
Qe的交点称为泵在该管路的工作点，如图所示。
H或He H=He
H-Q M He-Qe
工作点所对应的流量 与压头既满足管路系统 的要求，又为离心泵所 能提供。
Q=Qe Q或Qe
泵的工作点表示
为20℃状态下的数值。如果泵的使用条件与该状态不同时，则 应把样本上所给出的Hs值，按下式换算成操作条件下的Hs’值。
Hs’=Hs＋(Pa－10)－(Pv－0.24)
式中 Hs’—操作条件下输送水时允许吸上真空高度，mH2O； Hs — 泵样本中给出的允许吸上真空高度，mH2O； Pa — 泵工作处的大气压，mH2O； Pv — 泵工作温度下水的饱和蒸汽压，mH2O； 0.24 — 实验条件下水的饱和蒸汽压，mH2O。
2 离心泵的安装高 度
为避免发生气蚀现象，应限制p1不能太低， 或Hg不能太大，即泵的安装高度不能太高。
汽蚀现象发生的条件是：泵入口处的压力p1＜操作温度下液 体的饱和蒸汽压pv
安装高度即泵吸入口处中心线距贮槽液 面的垂直距离为Hg
根据柏ห้องสมุดไป่ตู้力方程
p0
g

p1
g

u12 2g

Hg
hf 01
1
Hg p0
0
1 0
取截面0-0，1-1，并以截面0-0为基准面，在两截 面间柏努利方程，可得
H g

p0 p1
g
u12 2g
Hf
若贮槽为敞口，则p0为大气压pa，则有
H g

Hs

u12 2g

Hf
Hg — 泵的安装高度； u2/2g — 进口管动能；
∑Hf — 进口管阻力; Hs — 允许吸上真空高度，由泵的生产厂家给出。
二、 离心泵的工作点 当离心泵安装在一定的管路系统中工作时，
其压头和流量不仅与离心泵本身的特性有关，而 且还取决于管路的工作特性。
1 、管路特性曲线
离心泵在特定管路系统中工作时，液体要求泵供
给的压头Ｈ可由柏努利方程式求得，即
H

z

p
g

u 2 2g

Hf
z

p
g
与管路中液体流量无关，在输液高度 和压力不变的情况下为一常数，以符 号Ａ表示。
两者均可以改变泵的工作点，以调节流量。
1 、改变阀门的开度
改变阀门开度以调节流量，实质是用开大或关小阀门的方
法来改变管路特性曲线。
当阀门关小时，管路局部阻力
加大，管路特性曲线变陡，泵的 工作点由M移到M1。流量由QM减小 到QM1。
H或He 1
H-Q M1 M2 M2
当阀门开大时，管路局部阻力
减小，管路特性曲线变得平坦一 些，工作点移到M2，流量加大到 QM2。
Q Q Q M1
M
M2
Q或Qe
2 、改变泵的转数
改变离心泵的转数以调节流量，实质上是维持管路特性曲 线不变，而改变泵的特性曲线。
要把泵的转数提高到n1，泵 H或He
的特性曲线就上移到nM1位置，
工作点由M移到M1，流量和压头
H-Q
p1
g

p0
g

u12 2g
Hg
hf 01
造成离心泵汽蚀现象的因素分析
• ①几何安装高度Hg 越高，泵入口处压力p1越低， 若 Hg要有防一止个发最生大汽值蚀。现象，必须使p1＞pv，因此，
• ②越大，泵入口处压力p1越低，汽蚀的可能性 越大
• ③ 低吸，入汽管蚀内的的可流能速 性越 也大 越， 大泵入口处压力p1也越 • 为了防止汽蚀现象的发生，对离心泵的几何安
u 2 2g
0
若贮槽与受槽的截面都很大，该处 流速与管路相比可忽略不计.
上式可简化为
Ｈ＝Ａ＋ ∑Hf
此式中压头损失为
H f


(
l

d
le
)
u2 2g


(
l

d
le
)(
1 2g
)(

Q d2
)


(

8 2g
)(
l
le
d5
)Q2
4
式中Q为管路系统的流量，m3/s
对于特定的管路系统，l、le、d 均为定值，湍流
由于所选泵压头较高，操作时靠关小阀门调节，因此多消耗 功率为：
N

QH 102

(80 / 3600)( 2017)1000 1020.78
0.838kW
例题：用泵把20℃的苯从地下贮罐送到高位槽，流量为300
l/min。高位槽液面比贮罐液面高10m。泵吸入管用 89×4mm的
1 并联操作
当一台泵的流量不够时，可以用两台泵并
联操作，以增大流量。
联合特性曲线的作法：在每一个压头条 件下，使一台泵操作时的特性曲线上的流量增 大一倍而得出。
H
H并
H
ⅠⅡ He-Qe
曲线Ｉ表示一台泵的特性曲线 曲线Ⅱ表示两台相同的泵并联
操作时的联合特性曲线
0
Q Q并 Q
注意：对于同一管路，其并联操作时泵的流量不会增大一
工作点所对应的流量Q与压头Ｈ既是管路系统
所要求，又是离心泵所能提供的;
若工作点所对应效率是在最高效率区，则该
工作点是适宜的。
三、 流量调节
调节流量实质上就是改变离心泵的特性曲线或管 路特性曲线，从而改变泵的工作点。
离心泵的流量调节，通常从两方面考虑： 在排出管线上装适当的调节阀，以改变管路特性曲线； 改变离心泵的转速或改变叶轮外径，以改变泵的特性曲线。
采用什么方法来调节流量，关系到能耗问题。
改变阀门开度调节流量
方法简便，应用广泛。 但关小阀门会使阻力加大，因 而需要多消耗一部分能量以克服附加的阻力，该法不经济 的。
改变转速调节流量
可保持管路特性曲线不变，流量随转速下降而减小， 动力消耗也相应降低，因节能效果显著，但需要变速装 置，难以做到流量连续调节。
允许吸上真空高度Hs
泵入口处压力p1所允许的最大真空度。 mH2O
H pa p1
s
g
式中 pa—大气压，N/m2 ρ —被输送液体密度，kg/m3
Hs

pa
g
10.33mH2O
Hs与泵的结构、液体的物化特性等因素有关。 一般， Hs< 5~7 mH2O.
如何用允许吸上真空高度确定泵的安装高度？
离心泵安装与使用
一、离心泵的安装高度地确定
1. 气蚀现象 由于液体的汽化和
1
凝结而产生的对叶轮的破坏现象
p1<pa ——有一定真空度，真空度越高， Hg
吸力越大, Hg 越大。
pa 0
当p1 小于一定值后(p1<pv, pv 为环境温
度下液体的饱和蒸汽压，将发生气蚀现
1 0
象。
pv100 ℃ =760mmHg, pv 40℃=55.32mmHg


l d

u2 2
hf局



le d

u2 2
或hf局


u2 2
d=89-2×4=81mm, l=15m
u 300 1000604 0.0812
0.97m / s
Re

du

0.0810.97880 6.5104
1.06 105


0.3mm,

d

0.3 81
H g

p0 g

pv g
h
Hf
上式中p0为液面上方的压力，若为敞口液面则p0=pa。
注：泵性能表上的值也是按输送20℃水而规定的。当输送其
它液体时，需进行校正。具体校正方法可参阅有关文献。
只要已知允许吸上真空高Hs与汽蚀余量中的任一个参数，均 可确定泵的安装高度。
例2-2 某台离心泵从样本上查得允许吸上真空高度 Hs=6m，现将该泵安装在海拔高度为500m处，若夏季平 均水温为40℃。问修正后的Hs’应为多少？若吸入管 路的压头损失为1mH2O，泵入口处动压头为0.2mH2O。 问该泵安装在离水面5m高度处是否合适？
都相应加大;
M2
若把泵的转数降到n2，泵的特性
曲线就移到nM2位置，工作点移到 M2，流量和压头都相应地减小。
He-Qe
M1 M
n1 n n2
Q或Qe
3 、车削叶轮的外径
车削叶轮的外径是离心泵调节流量的一种独特 方法。在车床上将泵叶轮的外径车小，这时叶轮直 径、流量、压头和功率之间关系。
4 、几种流量调节方法的比较
无缝钢管，直管长为15m，管上装有一个底阀(可初略地按旋启
式止回阀全开时计算)、一个标准弯头；泵排出管用
57×3.5mm的无缝钢管，直管长度为50m，管路上装有一个全开 的截止阀和三个标准弯头。贮罐和高位槽上方均为大气压。设 贮罐液面维持恒定。试选择合适的泵。
2
2‘
10m
7m
7m
1
1‘
解： 依题意，绘出流程示意图。取截面和基准面，
倍，如图所示。因为两台泵并联后，流量增大，管路阻力亦
增大。
Q并< 2Q
2 串联操作
当生产上需要利用原有泵提高泵的压头时，可以考虑将泵 串联使用。
H 两台相同型号的泵串联工作
时，每台泵的压头和流量也是相
同的。在同样的流量下，串联泵 H串
的压头为单台泵的两倍。
H
Ⅱ
联合特性曲线的作法：将单 台泵的特性曲线Ｉ的纵坐标加倍 0 ，横坐标保持不变，可求得两台