一、水泵的分类
不同情况和工作场景下需选用不同类型的水泵,本文以格兰富水泵为例,主要分享离心水泵的一些基础知识及选型。
二、水泵的基础知识
1、流量Q
流量是泵在单位时间内输送出去的液体量(体积或质量)。
体积流量用Q表示,单位是:m3/s,m3/h,l/s等。
水泵铭牌上标注的流量是这台泵的设计流量,又称额定流量,水泵在额定流量下运行效率最高。
计算公式为:Q=P×η/2.73H
式中:Q为流量,单位m³/h;
P为轴功率,单位KW;
η 为水泵效率,单位%;
2.73为常数;
H为扬程,单位m。
2、扬程H
水泵扬程是指泵能够扬水的高度。即泵将水从水泵的吸水口能送达到的最高点。通常以符号H来表示,单位位米(m)。
离心泵的扬程以叶轮中心为基准,分两部分组成,即吸水扬程和压水扬程
即:水泵扬程=吸水扬程+压水扬程
计算公式为: H=(p2-p1)/ρg+(v2²-v1²)/2g+z2-z1
式中 H——扬程,m;
p1,p2——泵进出口处液体的压力,Pa;
v1,v2——流体在泵进出口处的流速,m/s;
z1,z2——两个测压点之间的距离,m;
ρ——液体密度,kg/m³;
g——重力加速度,m/s²。
3、转速n
转速是泵轴单位时间的转数,用符号n表示,单位是r/min。
4、汽蚀余量
(1)汽蚀余量是评价水泵汽蚀性能的重要参数,是指在水泵进口断面,绝对总水头与汽化压力水头的差,也可以理解为单位重量液体具有的超过汽化压力的富余能量,汽蚀余量的单位为米。
(2)NPSH汽蚀余量又叫净正吸头,是表示汽蚀性能的主要参数。汽蚀余量国内常用Δh表示。
(3)必需汽蚀余量(NPSHR):在保证泵体内部不发生沸腾的条件下,水泵进口断面的最低汽蚀余量,就是水泵要求的必需汽蚀余量。
5、功率
水泵功率是指单位时间内水泵所做的功,通常用符号N来表示,常用单位为KW。
水泵功率又可细分为轴功率、有效功率和配套功率等。
水泵铭牌上标注的轴功率是指对应于通过设计流量时的轴功率,又称额定功率。
轴功率是指动力机(电机)传递给水泵轴的功率,可以理解为水泵的输入功率,
通常讲水泵功率就是指轴功率,用符号P来表示。
有效功率是指单位时间内流过水泵的液体从水泵那里获得的能量,又称水泵的输出功率,通常用Pu来表示。
配套功率是指为水泵配套的动力机(电机)功率,一般在水泵铭牌或样本上标有配套功率的数值。
水泵功率计算公式为:P=ρ×g×Q×H/1000η
式中:P为额定功率,单位KW;
ρ为液体密度,单位kg/m³;
g为重力加速度,单位m/s²;
Q为流量,单位m³/s;
H为扬程,单位m;
η为水泵效率,单位%。
6、效率
水泵效率是指泵的有效功率与轴功率之比的百分数,是水泵的重要技术经济指标,用符号η来表示。
水泵铭牌上标注的效率是对应于通过设计流量时的效率,该效率为水泵的最高效率。
水泵轴功率不可能全部传递给输出的液体,其中必有一部分能量损失,水泵内能量损失可分为三部分,即水力损失、容积损失和机械损失,相应的也就存在水力效率ηh、容积效率ηV与机械效率ηm。
水泵的效率η是水力效率ηh、容积效率ηV与机械效率ηm的乘积。水泵的效率越高,表示其在工作时的能量损失越小。
水泵效率计算公式为:η=(H×Q)/P×100%
式中,η为水泵效率,单位%;
H为扬程,单位m;
Q为流量,单位m³/s;
P为功率,单位KW。
7、极数
电机的极数指的是电机中磁极或绕组的数目。
旋转磁场转速ns与所接交流电的频率f、电机的磁极对数p之间有严格的关系,即:ns=f/p
式中,f为频率,单位为Hz,
p磁极对数
n的单位为 r/min。
2级电机:同步转速3000,转子转速2600~2980
4级电机:同步转速1500,转子转速1380-1480
6级电机:同步转速1000,转子转速900至980
8级电机:同步转速750,转子转速690至740
(1)2极电机:
2极电机是最简单的电机结构,只有一个正极和一个负极。2极电机由于磁场变化快,因此具有较高的转速和功率密度,适用于需要高速运转的应用,如风扇、打印机、电风扇等。
(2)4极电机:
4极电机由两个正极和两个负极组成,磁场变化相对较慢。4极电机具有中等转速和功率密度,适用于一些机械设备、空调压缩机、洗衣机等。
(3)6极电机:
6极电机由三个正极和三个负极组成,磁场变化较慢。6极电机具有较低的转速和较大的转矩,适用于需要较大转矩但转速不高的应用,如电动汽车、电动工具等。
(4)8极电机:
8极电机由四个正极和四个负极组成,磁场变化较慢。8极电机具有较低的转速和较大的转矩,适用于一些需要大转矩但转速较低的应用,如电梯、轨道交通等。
除了转速和功率密度的差异外,不同极数的电机还会对转矩波动、噪声、振动等方面产生不同的影响。极数越多,电机的转矩波动越小,振动和噪声也相对较小。
总结起来,电机的极数决定了电机的输出功率、额定转速、最大转速、转矩波动、噪声和振动等方面的特性。
三、水泵及电机的铭牌解读
四、如何读懂水泵的性能曲线
五、水泵的选型
市面上有水泵选型软件工具,也可通过水泵性能曲线进行选型计算。本文仅分享曲线选型相关内容。
(1)确定流量、扬程、输送介质等等。
通过确定出水泵的流量、扬程和效率后即可计算,留出适当裕度后就可确定电机功率。