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要正確地選擇和使用離心泵，就必需了解泵的性能和它們之間的相互關系。離心泵的主要性能參數(shù)有流量、壓頭（揚程）、軸功率、效率等。離心泵性能間的關系通常用特性曲線來表示。
一、泵的分類
泵的種類很多，可按其各種特征加以分類，見表1-1。
水泵是把原動機的機械能轉換成抽送液體能量的機器。來增加液體的位能、壓能、動能。原動機通過泵軸帶動葉輪旋轉，對液體作功，使其能量增加，從而使需要數(shù)量的液體，由吸入口經(jīng)水泵的過流部件輸送到要求的高處或要求壓力的地方。
二、離心泵的基本構造
離心泵的基本構造是由六部分組成的，分別是：葉輪，吸液室，泵殼，轉軸，托架，軸承及軸承箱，密封裝置，基礎臺板等。
1、 葉輪是離心泵的核心部分，它轉速高輸出力大，葉輪上的葉片又起到主要作用，葉輪在裝配前要通過靜平衡實驗。葉輪上的的內外表面要求光滑，以減少水流的摩擦損失。
2、 泵殼，它是水泵的主體。起到支撐固定作用，并與安裝軸承的托架相連接。
3、 轉軸的作用是借聯(lián)軸器和電動機相連接，將電動機的轉距傳給葉輪，所以它是傳遞機械能的主要部件。
4、 軸承是套在泵軸上支撐泵軸的構件，有滾動軸承和滑動軸承兩種。軸承的依托為軸承箱。滾動軸承使用牛油作為潤滑劑加油要適當一般為2/3～3/4的體積太多會發(fā)熱，太少又有響聲并發(fā)熱！滑動軸承使用的是透明油作潤滑劑的,加油到油位線。太多油要沿泵軸滲出，不利于散熱；太少軸承又要過熱燒壞造成事故！在水泵運行過程中軸承的溫度最高在85度一般運行在60度左右，如果高了就要查找原因（是否有雜質，油質是否發(fā)黑，是否進水）并及時處理！
5、 密封裝置。葉輪進口與泵殼間的間隙過大會造成泵內高壓區(qū)的水經(jīng)此間隙流向低壓區(qū)，影響泵的出水量，效率降低！間隙過小會造成葉輪與泵殼摩擦產(chǎn)生磨損。為了增加回流阻力減少內漏，延緩葉輪和泵殼的所使用壽命，在泵殼內緣和葉輪外援結合處裝有密封裝置，密封的間隙保持在0.25～1.10mm之間為宜。
1、流量：離心泵的流量Q---離心泵在單位時間內排送到管路系統(tǒng)的液體
體積，常用單位為L/s或m3/h。
離心泵的流量Q與泵的結構、尺寸及轉速等有關。
泵安裝在特定的管路上，管路的特性必然要影響流量的大小。
2、壓頭（揚程）
離心泵的壓頭H---又稱揚程，指離心泵對單位重量（1N）的額液體所能提供的有效能量，其單位為m。
離心泵的壓頭H與葉片的彎曲情況β2、直徑D2、轉速n及流量Q有關。
3、效率
離心泵的效率η---反映泵對液體提供的有效能量與原動機提供給泵的能量（軸功率N）之比。
離心泵的能量損失包括以下幾項：
（1）容積損失ηv 各種泄漏、回流，使泵對這部分液體作了無用功，減少了泵的實際輸送能量。ηv與泵結構及液體在泵進、出口處的壓強差有關。
（2）機械損失ηm 由泵軸與軸承之間、泵軸與填料函之間以及葉輪蓋板外表面與液體之間產(chǎn)生摩擦而引起的能量損失。其值一般為0.96—0.99。
（3）水力損失ηh 葉片間渦流造成的損失、液體入泵時的水力沖擊損失、液體與泵殼、葉片間的摩擦損失之和。水力損失ηh與泵的結構、流量及液體的性質有關。
離心泵的效率反映這三項能量損失的總和，故又稱為總效率η，總效率為這三個效率的乘積，即：
η=ηvηmηh
這里ηv、ηm與流量Q無關。
由水力損失圖示（右圖）可知：額定流量Qs（ηh=0.8--0.9）下hf最小，η最高。一般小型離心泵的效率為50%--70%,大型泵可高達90%。
4、軸功率
離心泵的軸功率P---泵軸所需要的功率，當泵直接由電動機帶動時，它即是電機傳給泵軸的功率。單位為W或kW。
離心泵的有效功率Pe是指液體從葉輪獲得的有效能量。 
因為揚程是指水泵輸出的單位重液體從水泵中所獲得的有效能量，所以，揚程和質量流量及重力加速度的乘積，就是單位時間內從水泵中輸出的液體所獲得的有效能量——即水泵的有效功率：
Pe=ρgQH(W)=γQH(W)
式中 ρ——水泵輸送液體的密度（kg/m3）；
γ——水泵輸送液體的重度（N/m3）；
Q——水泵的流量（m3/s）；
H——水泵的揚程（m）；
g——重力加速度(m/s2)。
軸功率P和有效功率Pe之差為水泵內的損失功率，其大小用大頭娃娃的效率來計量。大頭娃娃的效率為有效功率和軸功率之比，用η表示，即
1、特性曲線指H～Q、N～Q及η～Q（也有含△h～Q或hs～Q的）等的關系曲線。由泵的制造廠家提供，附于樣本或說明書中。右圖即為某一轉速下，典型的B型（單級單吸懸臂式）泵的特性曲線。 
特性曲線的共同特點：
（1）H～Q：Q↑→H↓
（2）N～Q：Q↑→N↑，Q=0，Nmin；
（3）η～Q：先Q↑→η↑，達ηmin后Q↑→η↓，ηmax點——設計點。
其下的H、Q（即Os）、N是最佳工況參數(shù)——標于銘牌上。
選擇泵時至少應使其在≥92%ηmax下工作。
圖中的ABCD中的1、2是改變轉速或切割葉輪前后的特性曲線，3、4是改變轉速的相似拋物線或是切割外徑的切割線（拋物線）。方塊ABCD稱為水泵擴大了的工作范圍，大頭娃娃可以在此范圍的任一點工作，而且效率下降最多不會趨勢5～8很多。
把許多水泵的工作范圍畫在一張坐標圖中，稱為型譜。為了使圖形協(xié)調，高揚程和大流量時的工作范圍不致過大（因高揚程大流量的工作范圍相對變大），通常采用對數(shù)坐標表示。一般，每種系列大頭娃娃有一個型譜。
3、 汽蝕現(xiàn)象
液體在一定溫度下，降低壓力至該溫度下的汽化壓力時，液體便產(chǎn)生汽泡。把這種產(chǎn)生氣泡的現(xiàn)象稱為汽蝕。汽蝕時產(chǎn)生的氣泡，流動到高壓處時，其體積減小以致破滅。這種由于壓力上升氣泡消失在液體中的現(xiàn)象稱為汽蝕潰滅。
水泵在運轉中，若其過流部分的局部區(qū)域（通常是葉輪葉片進口稍后的某處）因為某種原因，抽送液體的絕對壓力降低到當時溫度下的液體汽化壓力時，液體便在該處開始汽化，產(chǎn)生大量蒸汽，形成氣泡，當含有大量氣泡的液體向前經(jīng)葉輪內的高壓區(qū)時，氣泡周圍的高壓液體致使氣泡急劇地縮小以至破裂。在氣泡凝結破裂的同時，液體質點以很高的速度填充空穴，在此瞬間產(chǎn)生很強烈的水擊作用，并以很高的沖擊頻率打擊金屬表面，沖擊應力可達幾百至幾千個大氣壓，沖擊頻率可達每秒幾萬次，嚴重時會將壁厚擊穿。
在水泵中產(chǎn)生氣泡和氣泡破裂使過流部件遭受到破壞的過程就是水泵中的汽蝕過程。水泵產(chǎn)生汽蝕后除了對過流部件會產(chǎn)生破壞作用以外，還會產(chǎn)生噪聲和振動，并導致水泵的性能下降，嚴重時會使水泵中液體中斷，不能正常工作。
（1）、水泵汽蝕基本關系式
水泵發(fā)生汽蝕的條件是由水泵本身和吸入裝置兩方面決定的。因此，研究汽蝕發(fā)生的條件，應從水泵本身和吸入裝置雙方來考慮，水泵汽蝕的基本關系式為
NPSHc≤NPSHr≤[NPSH]≤NPSHa
臨界汽蝕余量HL≤必須汽蝕余量HB≤許用汽蝕余量HX≤有效汽蝕余量HY
NPSHa=NPSHr(NPSHc)——水泵開始汽蝕
NPSHa> NPSHa>NPSHr(NPSHc)——水泵無汽蝕
式中 NPSHa——裝置汽蝕余量又叫有效汽蝕余量，越大越不易汽蝕；
NPSHr——水泵汽蝕余量，又叫必需的汽蝕余量或水泵進口動壓降，越小抗汽蝕性能越好；
NPSHc——臨界汽蝕余量，是指對應水泵性能下降一定值的汽蝕余量；
[NPSH]——許用汽蝕余量，是確定水泵使用條件用的汽蝕余量，通常取[NPSH]=（1.1～1.5）NPSHc。
（2）、裝置汽蝕余量的計算
（3）、 防止發(fā)生汽蝕的措施
欲防止發(fā)生汽蝕必須提高NPSHa，使NPSHa>NPSHr可防止發(fā)生汽蝕的措施如下：
1． 減小幾何吸上高度hg（或增加幾何倒灌高度）；
2． 減小吸入損失hc，為此可以設法增加管徑，盡量減小管路長度，彎頭和附件等；
防止長時間在大流量下運行；
4． 在同樣轉速和流量下，采用雙吸水泵，因減小進口流速、水泵不易發(fā)生汽蝕；
5． 水泵發(fā)生汽蝕時，應把流量調小或降速運行；
6． 水泵吸水池的情況對水泵汽蝕有重要影響；
7． 對于在苛刻條件下運行的水泵，為避免汽蝕破壞，可使用耐汽蝕材料。
六、 水泵的相似理論的應用：
換算改變轉速時水泵的特性曲線
設水泵的相應尺寸相等（或對同一臺水泵），則相似定律公式
式中的下標1表示轉速為n1時的參數(shù)，2表示轉速為n2時的參數(shù)。
七、 切割定律的應用
1、切割葉輪外徑，按下式換算水泵的性能
Q1/Q2=D1/D2 H1/H2=（D1/D2）2 N1/N2=（D1/D2）3
1、 比轉數(shù)
水泵的比轉數(shù)也稱水泵的相似準則，是從水泵的相似定律推得的，表達式為
式中 Q——流量（m3/s），雙吸水泵取 ；
H——揚程（m），多級水泵取單級揚程； n——轉速(r/min)。
2、關于比轉數(shù)的說明
1． 同一臺水泵在不同工況下具有不同的ns值，作為相似準則的ns是指對應最高效率點工況下的值。
2． 因為ns是水泵幾何相似的準則，所以可以按ns對水泵特性曲線（運動參數(shù)的外部表現(xiàn)形式）的趨勢進行分類。運動相似的前提條件是幾何相似。所以，水泵特性曲線的形狀和水泵的幾何形狀有關。 |
