1、 水泵的效率
泵是一种能量转换机械,即通过动力设备将电能等能量型式转换为机械能,再将它施之于液体,使液体能量增加,从而达到提升或压送液体目的的一种能量转换机械。
泵的运转需要有动力。一般情况下,泵的轴和带动泵轴运转的动力机直接相连,可将动力机的输出功视为泵的输入功率,称为泵轴功率。泵在提升或压送液体过程中有能量损失,泵轴功率扣除能量损失,就是泵的叶轮传递给液体的功率,称为水功率。因此水泵的有效功率总是小于泵轴功率。泵的有效功率与泵轴功率之比称为水泵的效率,它标志着水泵对能量的有效利用程度,是水泵质量的重要考核指标。水泵效率是衡量水泵工作效能高低的一项技术经济指标。
泵轴功率不可能全部传递给被输出的液体,其中必有一部分能量损失。水流流经水泵的吸入室、叶轮、压出室时产生各种水力损失,主要包括:水力损失、容积损失和机械损失。
1.1、水力损失和水力效率
从水泵入口至出口过流部分的沿程水力损失,是水流与过流部件边壁间的摩擦阻力引起的损失。水力损失的大小决定于过流部件的形状尺寸、壁面光洁度和泵的工作情况,水力损失越大,泵扬程越小。设未考虑泵内损失时的扬程为理论扬程,则泵扬程与理论扬程之比,称为水力效率。
1.2、容积损失和容积效率
由流道断面和方向变化而产生局部水力阻力造成的损失,是水流流经叶轮之后,有一小部分高压水经过泵体内间隙(如密封环)和轴向力平衡装置(如平衡孔、平衡盘)泄漏到叶轮的进口,以及从轴封处泄漏到泵外,因而消耗的一部分能量。漏损流量的大小与泵的结构形式、比转速及泵的流量大小有关。在吸入口径相同的情况下,比转速大的泵漏损流量小。对给定的泵,要降低漏损量,关键在于控制密封环与叶轮间的运转间隙量。漏损量越大,泵的出水量越小。泵出口实际流出的流量和泵进口的流量之比称为容积效率。
1.3、机械损失和机械效率
水流在叶轮入口及出口处的撞击涡流损失,是叶轮在泵体内的液流中旋转时,叶轮盖板外侧与液体产生摩擦,泵轴转动时轴和轴封、轴承产生摩擦,因而消耗的一部分能量。叶轮盖板摩擦损失与叶轮内的水力损失就其本质来说没有什么不同,但它发生在叶轮外部,归属机械损失。在机械损失中,叶轮盖板的损失所占比例较大,尤其是低比转速的离心泵,盖板损失约占轴功率的10%以上。泵轴功率和机械损失与轴功率之比称为机械效率。
1.4、水泵的总效率
水泵效率等于水泵的机械效率、容积效率和水力效率的乘积,也等于水泵的有效功率(即水泵输出功率)和水泵轴功率(即水泵输人功率)之比。
2、 提高水泵效率的主要措施
水泵效率一般在65 % -90,大型泵可达90%以上。要提高水泵的效率,就要减少泵内的损失,即减少水力损失、容积损失和机械损失。
2.1减少水力损失
在提高水泵的效率中,其中以水力损失最为关键。水力损失的大小决定于过流部件的形状尺寸、壁面光洁度和泵的工作情况。水力模型决定了过流部件的形状尺寸,因此,水泵模型的选择是决定水力损失大小的最重要的因素;在模型选择上,务求所选水泵的额定流量、扬程与装置实际需要的流量、扬程相近,以减少扬程的浪费,并可提高水泵的运行效率。提高水泵壁面光洁度需要在水泵选用的材质、加工工艺、基础部件(轴封件和密封件)等方面加以改善和提高。要注意合理调节工况和加强维护管理,使水泵经常在高效率状态下工作,还应充分考虑到泵联合工作时的情形,尽量使水泵在联合工作时各种情形都保持高效,达到保证输水、灌溉、节约能源,降低成本和提高经济效益的目的。水泵效率的高低,在很大程度上和水泵的使用情况密切相关,如果维修和使用不当,即使制造出高效率的水泵,也达不到高效低耗经济运行的目的。
2.2减少容积损失
容积损失是指水在流经水泵后所漏损的流量,包括从口环间隙,水泵填料密封和叶轮平衡孔等处所流失的水量。对给定的泵,要降低漏损量,关键在于控制密封环与叶轮间的运转间隙量,确保水泵的密封可靠。要减少容积损失,除了保证安装质量外,水泵在密封方面的设计也很重要。
2.3、减少机械损失
机械损失是水流在叶轮人口及出口处的撞击涡流损失,是叶轮在泵体内的液流中旋转时,叶轮盖板外侧与液体产生摩擦,泵轴转动时轴和轴封、轴承产生摩擦,因而消耗的一部分能量。因此,在水泵实际运行中应尽力提高水泵效率。尽量减少在水泵把能量传给水的过程中存在着的各项能量损失,即从设计上就要十分重视叶轮入口和出口的设计,并需要通过模型试验进行复核和优化,减少水流在叶轮人口和出口处的撞击涡流损失,并尽可能地减少由于泵轴转动所产生的摩擦损失。