泵叶轮外径与扬程.pdf

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1、泵叶轮外径与扬程 用户使用离心式潜水泵时，有时因其扬程选的太高太富余，使泵处在大流量低扬程状况下运行，这时泵流量大运行电流大，使工作点处在低效区，造成启动器因电流太大随时可能跳闸断电，使泵开开停停无法正常运行。为解决这方面问题，作者谈一下自己的看法和作法。一、泵扬程和用户装置所需扬程 扬程是泵所抽送的单位重量液体从泵进口处（泵进口法兰）到泵出口处（泵出口法兰）能量的增值，也就是一牛顿液体通过泵获得的有效能量。为便于说明问题，拿常见的地面上的一般卧式离心泵来说，泵的总扬程，应包括三部分：一、泵进口的吸程；二、泵出口的扬程；三、泵的出水管和进水管中的速度头差，三条中每条头都有泵字，所以说泵扬程就是

2、强调泵的自身能力，即出厂试泵时的性能，只要泵出厂时性能合格，使用就纯属用户的事了。这些泵拿到不同的场合，就会得到不同的流量，即使同一地区类似的条件下，也是会有差别的，很难一模一样。其原因是用户装置所需扬程总是有差别的，甚至差别很大。还有个别用户不能正确理解泵扬程，或错误的估算装置所需扬程，都会造成泵难以使用，或无法使用。泵扬程与叶轮出口安放角有关，这就要求设计人员优化设计。当叶轮叶片出口安放角已成定局时，泵扬程主要与叶轮外径有关；其关系是外径大，扬程就高；外径小，扬程就低。二、改变叶轮外径时，流量、扬程、轴功率的计算 在使用离心式潜水泵时，增大叶轮外径，会使泵流量、扬程和轴功率增加；减小其外径

3、，会使泵流量、扬程、轴功率减少。对低比转数（比转数小于 80）离心式潜水泵来说，叶轮外径稍有变化，其出口宽度变化不大，甚至没有变化。这时若保持转速不变，当叶轮外径由 D2变化成 D2时，则流量 Q、扬程 H、轴功率 P 会分别变化成 Q、H、P，具体数值按下式计算 Q=Q（D2/D2）2 H=H（D2/D2）2 P=P（D2/D2）4 对中高比转数（比转数 80300）的离心式潜水泵来说，其叶轮外径稍有变化，其叶轮出口宽度都有较大变化。这时若保持转速不变，当叶轮外径由 D2变化到 D2时，其变化后的流量、扬程、轴功率可按下式计算：Q=Q（D2/D2）H=H（D2/D2）2 P=P（D2/D2）

4、3 上述六式为一般离心泵叶轮外径改变后，其流量、扬程、轴功率的计算公式，它适用于一般蜗壳离心泵，也适用于多级离心泵，同样也适用于潜水离心泵。离心泵在设计、达标、改进中也常用上述六式，现场也经常使用这些公式，来提高或降低泵的扬程，扩大泵的使用范围，解决工程上的各种问题，使泵发挥作用，给用户带来实惠。为了方便用户，有些厂家把同一种叶轮，外径车成两种或三种，分成 A 型、B 型、C 型，这样用户因多种原因，错购了难以使用的叶轮时，也可以及时更换，只要找到找准原因，会更方便一些，也可以通过观察，让技术人员指导解决。三、泵在大流量低扬程下难以工作 在潜水泵中，离心式潜水泵最为多见，深井泵中的潜水泵，几乎

5、都是离心式的。用户在选用离心式多级潜水泵时，要根据自己装置所需的扬程选，其目的是要让泵工作在高效区，保持电机运行电流不超过规定值。如果把泵扬程选得太高太富余，装置又用不了那样高的扬程，则会形成大流量运行。当泵工作流量太大时，电流会随着增大，甚至超过电机规定值，使泵在高效区外工作，这时就可能造成难以起动，起动后易跳闸断电，难以持久可靠工作，甚至烧坏电机绕组。图 1 泵工作点与效率 为说明问题现举一例，有家水厂的机井经抽水试验发现，当机井动水位距井口为 16m 时，其井涌水量为 230m3/h，因使用离心泵吸程不够，来我厂选购一台 300QJ230-30 型潜水电泵，配用 30kW 潜水电机进行使

6、用，其流量为 308m3/h，电流 80A，起动箱运行 12 分钟就跳闸断电，无法连续运行，泵这时工作点处在图 1 中 A 点，在大流量大电流状况下运行。这时该厂找到作者，作者据用户提供的有关数据，给用户分析原因，扬程为 30m的 300QJ230-30 型泵的扬程与流量的性能曲线 H1Q，再画出扬程为 20m的 300QJ230-30 型泵的扬程与流量的关系曲线 H2Q，再画出两种泵的轴功率曲线 P1Q 和 P2Q，再画出 30m、20m 扬程的工作点 A 和 B（见图1）。给用户讲这种状况是选型时，泵扬程选的太高用户装置用不了，使泵处在超大流量低扬程低效率状况下运行，造成电机运行电流太大和

7、超载现象。同时提出解决问题的最好办法，是车小叶轮外径，30m 扬程的叶轮外径是 178mm，要车小成 20m 扬程的，其叶轮外径是 164mm，车好后安装上再进行测试，在动水位形成的状况下，测得流量为 240 m3/h，电流为 48A，起动箱也不跳闸了，使用户的潜水泵长期可靠运行。把扬程 30m 的叶轮车成 20m，相当于把泵工作点从 A 点移到 B 点，使泵轴功率大幅度减小，很容易解决了泵电流大的问题，有的说电机有问题，在现场这种乱说是难免的，因为不是所有用户都懂得泵的性能和选型的重要性。潜水电泵在设计流量附近高效区运行是理想的，欲达此目的，正确做法是从开始就要搞清楚用户机井，在什么流量下动

8、水位高度是多少，再据此数据选择配套泵，要求泵扬程略大于井装置所需扬程，泵流量略小于井的涌水量，这样选出的电泵装到对应的机井中，不会形成大电流。运行几年后，井中水位下降，井的涌水量就相应减少，这时也应采用相应对策，其正确做法是据井的状况，安装使用较小流量，较高扬程的电泵，而不是从机井落成之时，就考虑五年，十年甚至更长时间后，机井水位下降的深度，而去错购扬程太高的潜水电泵，使电泵在装置扬程不那么高的状况下运行，从开始就埋下隐患。潜水电泵在大流量、低扬程、大电流、低效率状况下运行是常见的，这是不会选型和不会使用造成的。个别用户用关小闸阀的方法去解决，但关小闸阀会使装置效率下降，不符合高效节能，运行电

9、流有时减小一些，但并不理想。另外个别潜水电泵当关小闸阀时，流量可以减少而电流并不减小，电流反而增大了。这是电机推力盘下和石墨推力盘上有缺陷造成的，如磨出沟槽，进了泥沙等脏东西。这时当关小闸阀时，泵流量减少上冲力也减少，使泵中水压力增大，导致轴向力增大，直接使推力盘和石墨间的摩擦力增大，最终导致电流增加。对于这种有点故障的电机，就不能简单的采用关小闸阀的方法。相比之下改变叶轮外径则是较理想的办法。车小叶轮这种方法，在现场主要是一、二、三级泵用的较多，在工厂有时因多级泵扬程太高，超过标准要求，为了达标也可采用这种方法。在现场多级泵的扬程太高时，电流太大时，把各个叶轮车小点也是可行的，能达到减小电流的目的。当然还可以根据用户实际所需扬程，去掉一个甚至两个叶轮，也是最常用的有效方法。最后再强调指出，车小叶轮外径时要特别注意：低比转数最大车削量不超过 19%；中比转数不超过 16%；高比转数不超过 10%。因为车削叶轮外径时，泵效率略有下降，车削超过上述值时，其效率会下降的更多，这一点工程技术人员、操作人员应牢记不忘。此文发表在东北水泵杂志 1998 年第 1 期上