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了解離心泵的性能曲線突破節(jié)能的瓶頸

時間：2022-08-21 來源：上海立申水泵制造有限公司

水泵的性能參數(shù)如流量Q 揚程H 軸功率N 轉(zhuǎn)速n效率η之間存在的一定的關(guān)系。他們之間的量值變化關(guān)系用曲線來表示，這種曲線就稱為水泵的性能曲線。
水泵的性能參數(shù)之間的相互變化關(guān)系及相互制約性：首先以該水泵的額頂轉(zhuǎn)速為先決條件的。
水泵性能曲線主要有三條曲線：流量—揚程曲線，流量—功率曲線，流量—效率曲線。
A、流量—揚程特性曲線油桶泵     它是離心泵的基本的性能曲線。比轉(zhuǎn)速小于80的離心泵具有上升和下降的特點（既中間凸起，兩邊下彎），稱駝峰性能曲線。比轉(zhuǎn)速在80～150之間的離心泵具有平坦的性能曲線。比轉(zhuǎn)數(shù)在150以上的離心泵具有陡降性能曲線。離心泵一般的說，當(dāng)流量小時，揚程就高，隨著流量的增加揚程就逐漸下降。
B、流量—功率曲線     軸功率是隨著流量而增加的，當(dāng)流量Q=0時，相應(yīng)的軸功率并不等于零，而為一定值（約正常運行的60%左右）。這個功率主要消耗于機械損失上。此時水泵里是充滿水的，如果長時間的運行，會導(dǎo)致泵內(nèi)溫度不斷升高，泵殼，軸承會發(fā)熱，嚴重時可能使泵體熱力變形，我們稱為“悶水頭”，此時揚程為最大值，當(dāng)出水泵閥門逐漸打開時，流量就會逐漸增加，軸功率亦緩慢的增加。
C、離心泵流量—效率曲線
離心泵的曲線像山頭形狀，當(dāng)流量為零時，效率也等于零，隨著流量的增大，效率也逐漸的增加，但增加到一定數(shù)值之后效率就下降了，效率有一個最高值，離心泵在最高效率點附近，效率都比較高，這個區(qū)域稱為高效率區(qū)。     節(jié)能減排已經(jīng)成中國經(jīng)濟發(fā)展規(guī)劃綱要的主要內(nèi) 容，尤其對電力、鋼鐵、有色、石油化工、水處理等工業(yè)領(lǐng)域高耗能企業(yè)提出了更加嚴格的減排目標(biāo)。水泵作為工業(yè)核心流體輸送設(shè)備，占據(jù)著耗能的主要部分，已經(jīng)成為節(jié)能工作首要需解決的問題。傳統(tǒng)的節(jié)能方式主要有變頻、改變泵的構(gòu)造，經(jīng)過長期的發(fā)展已經(jīng)沒有更大的提長空間陷入一種瓶頸狀態(tài)。本文主要介紹一種新型的高分子涂層材料，減少泵內(nèi)的摩擦阻力損失，可提高新泵效率 2-5%；對于已經(jīng)受腐蝕和磨損的舊泵，本文也提供了快速修復(fù)的涂層工藝，可恢復(fù)泵效率 15%左右。通常情況下，離心泵內(nèi)的容積損失 ηv、水力損失 ηh和機械損失 ηm 時構(gòu)成泵的效率的主要因素，即水泵的總效率 η 為 3 個局部效率的乘積：η=ηv·ηh·ηm
要提高水泵的效率，一方面，需要盡量減少機械損失和容積損失，可以通過改善泵殼內(nèi)過流部分的泵型設(shè)計、制造和裝配精度來達到。另一方面，離心泵也可以改善流體的水力損失 ηh 達到，而水力損失包括沖擊損失：     Δh1=k1（QT－Q0）2和摩阻損失： Δh2=k2Q2T      式中 QT    為理論流量；Q0 為設(shè)計流量；k1, k2 為比例系數(shù)。
根據(jù)阻力損失理論，流體流動分為層流區(qū)、過渡區(qū)和湍流區(qū)，取決于雷諾系數(shù) Re；離心泵中的流體雷諾系數(shù) Re＞4000，流動進入湍流區(qū)，摩擦系數(shù)λ不再隨 Re 變化，其值取決于相對粗糙度ε/d。即         λ=1/[1.74-2log(2ε/d)]2      阻力損失 hf 與摩擦系數(shù)λ成正比關(guān)系。可見，如何減小泵體內(nèi)的粗糙度ε，進而減低局部湍流程度，是提高水泵效率的手段之一。另外，從泵受腐蝕角度來看。金屬表面粗糙、局部湍流劇烈時，加快了金屬的腐蝕速度，使氧化保護層提早脫落被水流帶走；同時局部湍流也容易導(dǎo)致汽蝕，氣泡毀滅時產(chǎn)生的高強沖擊力使金屬表面層疏松，從而加深腐蝕情況。某些工況下，在含有固體砂粒的流體中，由于磨粒切削磨損，泵表面層變得更加粗糙，甚至穿孔。圖 1 為某化工廠冷卻水循環(huán)泵的腐蝕狀況。     常規(guī)減阻和焊接修復(fù)方法的弊端     常規(guī)的減低阻力損失的方法為精密機加工，拋光等；或采用不銹鋼材質(zhì)以提高表面光潔度，但是這樣會大大增加成本。     拋光的金屬表面并不能解決腐蝕問題，尤其在海水介質(zhì)條件下，氯離子濃度非常高，極易侵蝕不銹鋼表面。遭受腐蝕后的金屬表面的凹坑和裂縫，如果用堆焊的方法修復(fù)，容易造成熱應(yīng)力變形，導(dǎo)致泵體無法回裝。
另外，焊縫金屬和原本體金屬的形成原電池電位差，造成電解雙金屬腐蝕效應(yīng)，引起二次腐蝕。