离心泵节能讲座

泵效率为
Ne2.1564.2%
N 3.35
离心泵的工作点与流量调节
管路特性曲线 表示在特定管路系统中，于固定操作条件下，流体流经 该管路时所需的压头与流量的关系
离心泵的工作点
泵的特性曲线H-Q线与所在管路特性曲线He~Qe线的交 点（M 点)。
离心泵的流量调节
离心泵流量的调节就是改变泵的工作点。方法有二： 1.改变阀门的开度 即改变离心泵出口管路上调节阀门开度 改变管路特性曲线，灵活方便，耗能大； 2.改变泵的转速 改变泵转速实质上是改变泵特性曲线，节 能，投资大。
防腐蚀泵
当输送酸、碱等腐蚀性液体时应采用耐腐蚀泵。耐腐蚀泵所有与液体介质接 触的部件都采用耐腐蚀材料制作。离心耐腐蚀泵有多种系列，其中常用的系 列代号为F。
油泵
用于输送石油产品，油泵系列代号为Y。因油类液体具有易燃、易爆的特点， 因此对此类泵密封性能要求较高。输送200℃以上的热油时，还需设冷却装 置。
（六）改变转速（调频技术）
原理：比例定律 特点：效率几乎不降低 适应性：大功率、流量大范围 无规律变化、长期使用 在用泵用调频，备用泵不必投 资安装调频器
调频技术
变极调速 串级调速 变频调速
n=60f(1-s)/P n转速；f频率；s差转率；P电机磁极对 数。
2.3其它类型泵节能分析
容积式泵
1.调速节能最有效 2. 用液力（透平）泵做功
离心泵的特性曲线
通常，离心泵的特性曲线由制造厂附于泵的样本 或说明书中，是指导正确选择和操作离心泵的主要 依据。
1. H-Q曲线：表示泵的压头与流量的关系 2. N-Q曲线：表示泵的轴功率与流量的关系 3.η-Q曲线：表示泵的效率与流量的关系
36
32
IS00-80-160B 离 心 泵
n=2900r/m in
一般而言：密度增大，则压力增大、 有效功率和轴功率也增大，而效率几乎 不变。
b. 黏度的影响
液体粘度的改变将直接改变其在离心泵内的能
量损失，因此，H—Q、N—Q、—Q曲线都将随之而 变。当液体运动粘度 γ> 2010-8 m2/s 时，离心泵
的性能则需按下式进行换算，即
Qˊ = CQQ Hˊ = CHH ηˊ = Cη η 一般而言：粘度增大，则流量、压头、有效功率 都下降，轴功率上升，综合结果是效率明显下降。
一、绝热压缩与等温压缩 二、凝气透平与背压透平 三、发动机（烟气透平）与电动机
H z 2 z 1 p 2 g p 1 0 .5 0 .2 1 8 0 0 0 0 . 0 2 9 5 .8 1 1 0 6 3 1 .6 m H 2 O
在工作流量下泵的有效功率为
N e H Q 3 .6 1 g 2 3 1 5 6 0 9 . 0 8 0 0 2 1 0W 1 2 5 .1 k 0 5 W
2.3其它类型泵节能分析 2.3.1容积式泵 2.3.2喷射型泵 2.4风机、压缩机节能分析 （绝热压缩→等温压缩） 3其它节能思路 4讨论
1机泵节能意义
泵的分类
（1）动力式：借助于高速旋转的叶轮使流体获得能 量。包括离心式、离心漩涡式、轴流式泵 （2）容积式：利用活塞或转子的挤压使流体升压以 获得能量。包括往复式、螺杆旋转式泵 （3）流体作用式：依靠能量转换原理以实现输送流 体任务。如蒸汽或水喷射泵
2离心泵 2.1离心泵的主要部件及工作原理 （一）离心泵的主要部件
离心泵由两个主要部分构成：
包括叶轮和泵轴的旋转部件 由泵壳、填料函（端面密封） 和轴承组成的静止部件
1-泵体；2-泵盖；3-叶轮；4-轴；5-密封环；6-叶轮螺母；7-止动垫圈； 8-轴盖；9-填料压盖；10-填料环；11-填料；12-悬架轴承部件
离心泵的有效功率是指液体从叶轮获得 的实际能量，通常用Ne表示，其可由泵 的流量和扬程求得
Ne HQ g
有效功率与轴功率的比值为离心泵的效率 Ne
N
N QH 102
影响离心泵性能的因素和性能换算
泵的生产部门所提供的离心泵特性曲线是在一定转速和常压下， 以常温的清水为工质做实验测定的。若所输送的液体性质与此相 差较大时，泵的特性曲线将发生变化，应当重新进行换算。
6
2
3
1
4 5
2.1.2离心泵的性能参数
离心泵的性能参数
1.流量（Q） : 离心泵在单位时间送到管路系统
的液体体积，常用单位为L/s或m3/h（ m3/ s ）；
2.压头（H） ：离心泵对单位重量的液体所能
提供的有效能量，其单位为m；
3.有效功率（Ne) ：指泵在单位时间内对所输
送流体做的有效功，单位为W或kW
（四）离心泵的流量调节 离心泵流量的调节就是改变泵的工作点。方法有二： 1.改变阀门的开度 即改变离心泵出口管路上调节 阀门开度改变管路特性曲线，灵活方便，耗能大； 2.改变泵的转速 改变泵转速实质上是改变泵特性 曲线，节能，投资大。
（五）更换叶轮
原理：切割定律 优缺点：效率可能低一点，但轴 功率大为降低。 适应：季节性或周期性改变负荷 特点：两台泵叶轮可一大一小， 根据需要去选择使用
4.效率（） ：由原动机提供给泵轴的能量不能
全部为液体所获得，通常用效率来反映能量利用 率；
5.轴功率（N）：指离心泵的泵轴所需的功率，单
位为W或kW
（四）离心泵的能量损失
H反映离心泵能量损失，包括： 容积损失：由于泵的泄漏所造成的损失。一部
份已获得能量的高压液体由叶轮出口处通过叶 轮与泵壳间的缝隙或从平衡孔漏返回到叶轮入 口处的低压区造成的能量损失。 水力损失：进入离心泵的粘性液体产生的摩擦 阻力以及在泵的局部处因流速与方向改变引起 的环流和冲击而产生的局部阻力。 机械损失：由泵轴与轴承之间、泵轴与填料函 之间以及叶轮盖板外表面与液体之间产生的机 械摩擦引起的能量损失。
解：与泵的特性曲线相关的性能参
数有泵的转速n、流量Q、压头H、轴 功率N和效率。其中流量和轴功率 已由实验直接测出，压头和效率则需 进行计算。
以真空表和压力表两测点为1，2截 面，对单位重量流体列柏努力方程
压力表
z2
真空表
z1
H z2z1p 2 gp 1u2 2 2 g u1 2 H f1 2 把数据代入，得
设计点
离心泵在一定转速下有一最高效率点，该点称为 设计点，设计点对应的流量、压头和轴功率称为额 定流量、额定压头和额定轴功率，标注在泵的铭牌 上。一般将最高效率值的90%的范围称为泵的高效区， 泵应尽量在该范围内操作。
改变阀门开度时流量变化 改变泵的转速时流量变化
离心泵的并联与串联
离心泵并联和串联，将组合安装的两台型号相同离心泵视为 一个泵组，泵组的特性曲线或称合成特性曲线，据此确定泵 组工作点。
Q'
D
' 2
Q D2
H ' ( D2' ) 2 H D2
H ' ( D2' ) 2 H D2
Q'
(
D
' 2பைடு நூலகம்
)
2
Q D2
N'
(
D
' 2
)3
N D2
N'
(
D
' 2
)5
N D2
例：用清水测定某离心泵的特性曲线，实验装置如附图所示。当调
节出口阀使管路流量为25m3/h时，泵出口处压力表读数为0.28MPa （表压），泵入口处真空表读数为0.025MPa，测得泵的轴功率为 3.35kW，电机转速为2900转/分，真空表与压力表测压截面的垂直 距离为0.5m。试由该组实验测定数据确定出与泵的特性曲线相关的 其它性能参数。
机泵节能讲座
目录
1机泵节能意义 2离心泵 2.1离心泵泵的分类及工作原理 2.1.1离心泵工作性能参数 2.2离心泵节能分析 2.2.1离心泵机泵能耗及效率计算（例题） 2.2.2离心泵特性曲线与离心泵的适宜工作 区域高效区
2.2.3 管路特性曲线与离心泵的工作点 2.2.4离心泵的流量调节方法 2.2.5离心泵节能途径 ⑴离心泵的最佳设计选型 ⑵离心泵的叶轮改造 ⑶变频技术及离心泵的变频调速 ⑷泵串并联的选择
（3）核算泵的轴功率
若输送液体的密度大于水的密度时，可按 N QH ,kW
核算泵的轴功率。
102
（三）设计点 离心泵在一定转速下有一最高效率点，该点称为设 计点，设计点对应的流量、压头和轴功率称为额定 流量、额定压头和额定轴功率，标注在泵的铭牌上。 一般将最高效率值的90%的范围称为泵的高效区， 泵应尽量在该范围内操作。
（二）离心泵的工作原理
液体随叶轮旋转，在惯性离心力的作用下自叶轮中 心被甩向外周并获得了能量，使流向叶轮外周的液 体的静压强提高，流速增大。液体离开叶轮进入蜗 壳，因蜗壳内流道逐渐扩大而使流体速度减慢，液 体的部分动能转换成静压能。于是，具有较高压强 的液体从泵的排出口进入排出管路，被输送到所需 的管路系统。
转速的影响—比例定律
转速变化特性曲线变化， 在转速变化小于±20%范围内
Q1 n1 Q2 n2
H1 ( n1 )2 H 2 n2
叶轮直径的影响—切割定律
N1 ( n1 )3 N2 n2
减小叶轮直径特性参数随之而变，对叶轮圆周进行少量车削
在叶轮直径变 化小于±20%
当泵的叶轮直 径和其他尺寸 均发生变化
离心泵并联操作时，泵在同一压头下工作，两台并联泵的流量等于单台泵 的两倍。据此，并联离心泵组的H-Q特性曲线。
离心泵串联操作时，泵送流量相同，两台串联泵的扬程为该流量下 单台泵的扬程两倍。离心泵串连工作时的合成特性曲线
离心泵的并联 离心泵的串联
离心泵并联组合安装，根据其泵组合成特性曲线， 应使用在管路特性曲线较为平缓的管路系统。
杂质泵
用于输送悬浮液及稠厚的浆液等，其系列代号为P，又可分为污水泵、 砂泵、泥浆泵等。这类泵的主要结构特点是叶轮上叶片数目少，叶片 间流道宽，有的型号泵壳内还衬有耐磨材料。
（二）离心泵的选择
（1）确定输送系统的流量与压头
液体的输送量一般为生产任务所规定，如果流量在一定范围内 波动，选泵时应按最大流量考虑。根据输送系统管路的安排， 用柏努力方程计算在最大流量下管路所需的压头。
1.液体物性的影响 （a）密度的影响 （b）黏度的影响 2.离心泵转速的影响 3.离心泵叶轮直径的影响
a. 流体密度的影响
由离心泵的基本方程可看出，离心 泵的压头、流量均与液体的密度无关，
说明离心泵特性曲线中的H—Q及—Q曲
线保持不变。但离心泵所需的轴功率则 随液体密度的增加而增加，即 N—Q曲 线要变，此时泵的轴功率可按式（2-14） 重新计算。
（2）选择泵的类型与型号 首先应根据输送液体的性质和操作条件确定泵的类型，然后按 已 型号确。定显的然流，量选Qe出和的压泵头所He提从供泵的的流样量本和或压产头品不目见录得中与选管出路合要适求的 的 一定流的量裕Qe量和，压所头选He泵完的全流相量符和，压且头考可虑稍到大操一作点条，件但的在变该化条和件备下有 对 高应效泵率的范效围所率应对比应的较高H-，Q曲即线点下（方Qe。、型He号）选坐出标后位，置应应列靠出在该泵泵的的 各种性能参数。
2.4鼓风机、压缩机节能分析
鼓风机： Ne＝VPT
压缩机： Ne＝0.1634P1V1{m/(m－1)}{P2/P2}(m-1) /m－1}
式中：Ne—机泵有效功率，kW； V－气体，m3/min ； PT —鼓风机气体全风压，Pa；P1—压缩流体入口压力， MPa；P2—压缩流体出口压力，MPa；V1－压缩流体体积 流量，m3/min；M－压缩流体多变指数。
离心泵串联组合安装，根据其泵组合成特性曲线， 应使用在管路特性曲线较为陡峭的管路系统。
2.2离心泵节能分析
2.2.1离心泵能耗及效率计算
机泵效率表
2.2.2离心泵的类型与选择
（一）离心泵的类型
清水泵
用于输送物理、化学性质类似于水的清洁液体。最简单的清水泵为单级单吸 式，系列代号为“IS”，结构简图如图，若需要的扬程较高，则可选D系列多 级离心泵。若需要流量很大，则可选用双吸式离心泵，其系列代号为“Sh” 。
90 80
28
70
H [m ] N [kW ]
[% ]
24
60
20
50
16
40
12
12 30
8
8 20
4
4 10
0 0
2 0 4 0 6 0 8 0 1 0 0 1 2 0 1 4 00
0
Q / m 3/h
离心泵的压头H一般是随流量Q的增 大而下降，这是离心泵的一个重要 特性。
注意：对前弯叶片H一般是随流量Q 的增大先升一点后而下降。工业上 广泛采用后弯叶片或径向叶片。