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水泵的工作性能
1．水泵性能的主要参数
水泵性能主要是由流量、扬程、功率、转速、允许吸上真空高度（或汽蚀余量）和比转数（或称比速）七个基本工作参数而定。
（1）流量 是指水泵出口断面在单位时间内流出多少体积的水，以Q表示，单位是升／秒或米3／小时（即吨／小时）。
（2）扬程 是指所输送的水由水泵进口至出口每单位重量的能量增加值，即水泵能够扬水的高度。用H表示，其单位以米计。
水泵扬程包括两部分（图7－18），一是由水源水面至水泵轴线基准面的垂直高度Hd.x，称为吸水扬程。一是由水泵轴线至出水池水面的垂直高度Hd.y，称为压水扬程。两者的和称为实际扬程Hd（或称为地形高度）。
Hd=Hd.x+Hd.y
以上扬程可通过装置在水泵进水口接盘处的真空表和出水口接盘处的压力表来测定。Hd并没有考虑水流经过管路时，由于水受到摩擦阻力而引起的损失扬程h。水泵选型确定扬程时，须将h包括进去，否则只按Hd选用水泵，其扬程显然会偏低。h又包括两部分：一是吸水管路的沿程和局部损失，另一是压水管路的沿程和局部损失。即
h=hx+hy 所以对水泵所需要的总扬程应为
H=Hd..x+hx+Hd.y+hy
即 H=Hd+h
（3）功率 为了计算水泵所需的功率、功率损失和水泵效率，采用三个功率概念。
a．有效功率Nx（又叫水功率） 是水泵内水流得到的净功率，亦即水泵的输出功率
Nx=γQH (公斤·米/秒)
或
式中 γ－水的容重，公斤／升
Q－水泵的流量，升／秒
H－水泵的扬程，米
b．轴功率Nz（又叫水泵的输入功率） 指动力机通过水泵轴输给水泵的功率。轴功率与有效功率之差是在泵内损失的功率，其大小可以用效率来衡量。通常所说的水泵功率，即指水泵轴功率
式中 η－水泵的效率
c．配套功率Np 是指为一台水泵合理选配动力机的功率数值。它应大于轴功率。其超过量为传动而损失的功率和意外的过载需加大的功率两者之和
式中 K－安全备用系数
当Nz＜50PS时，K=1.10－1.15
当Nz＞50PS时，K=1.05－1.08
Nz－水泵轴功率，马力或千瓦
ηc－传动效率，％。直接传动ηc =0.98
（4）水泵效率η 水泵效率是指其有效功率与轴功率之比，以百分数表示。它反映水泵抽水的效能，和水泵对动力的利用情况
农用水泵的效率一般在60－80％之间，有些大泵超过80％。
（5）水泵转速 水泵的转速n（转／分）指水泵的设计转速（即额定转速），配套的动力机一定要满足水泵所需要的额定转速。
（6）允许吸上真空高度（或汽蚀余量） 它反映水泵不产生汽蚀时的吸水性能。是用以确定水泵安装高度的重要数据。离心泵和混流泵用允许吸上真空高度Hs来反映其吸水性能；轴流泵则利用汽蚀余量Δh来反映其吸水性能。其单位均以米计。
水泵性能所标示的Hs是水泵本身所能够吸上水的最大真空高度。它并不包括吸水管路的损失扬程。
（7）比转数 比转数ns是表示水泵特性，并用以分类的一个综合性数据。它与水泵的转速完全是两个概念。一个水泵的比转数是指一个假想叶轮的转数。这个假想的叶轮与该水泵的叶轮完全几何相似。它的场程为1米，有效功率为1马力，而流量为0.075米3／秒时所具有的转速。根据相似律推导出比转数与流量、扬程和转速之间的关系式为
式中 n－水泵的额定转速，转／分
H－水泵的扬程，米。对多级泵是指一个叶轮的扬程
Q－水泵的流量，米3／秒，对单级双吸（Sh型）泵，其流量应为Q／2
比转数的大小与叶轮形状和性能曲线有密切关系（表7－2）。叶轮形状和水泵性能由它决定，效率高低、水力损失随它变化。因此，在水泵设计中是很重要的技术参数。
离心泵的比转数低，一般在300以下，它具有扬程高，流量小的特点。轴流泵的比转数高，通常在500以上。它具有扬程低，流量大的性能特点。
2．水泵性能曲线
水泵性能曲线是水泵运行在额定转速下，通过实验方法（详见国家标准JB1041－67）测得流量与扬程、轴功率、效率和允许吸上真空高度之间的关系，并绘制成几条曲线来表示。按水泵类型汇编成《水泵样本》，以供选用水泵时作为技术资料。
（1）离心泵性能曲线（图7－19）
a．流量－扬程曲线（Q－H） 它表示离心泵的扬程随流量而变化的关系曲线。当流量较小时，其扬程比较高；当流量逐渐增大时，扬程却逐渐降低。其变化坡降较平缓。在实践中，如将出水管路上的闸阀关小，可以获得较高的扬程，但必须注意水泵效率下降的情况。
b．流量－功率曲线（Q－N） 表示离心泵的流量与轴功率之间的关系曲线。是一条随流量增加而轴功率上升的平滑曲线。由此可见离心泵关阀启动时，水泵轴功率消耗最小，对动力机最为安全。
c．流量－效率曲线（Q－η） 水泵效率随流量的逐渐增大而慢慢提高。但超过设计流量时，效率反而慢慢降低，曲线变化比较平缓。Q－η曲线上A点为水泵的最高效率点，即水泵设计工作点。为便于选择工作点，通常在最高效率点两侧a、b平坦段标定为工作范围。在Q－H曲线上，用两条波折线括起来表示（图7－19）。水泵在这个范围内运转时，都可以获得较高的工作效率。
d．流量－允许吸上真空高度曲线（Q－Hs） 它表示水泵允许吸上真空高度与流量之间的变化规律。在工作范围内，Hs随流量的增加而减小。当流量减小时，可以适当提高水泵的扬程。
（2）轴流泵性能曲线（图7－20） 轴流泵不仅外形结构、工作原理与离心泵不同，而且其性能曲线也与离心泵有很大差异。轴流泵在叶轮叶片安装角不改变和转速n一定的条件下，通过实验方法测得其性能曲线。
Q－H和Q－N曲线是陡降曲线，有两个折点B和C，而A点为设计工作点。当Q＝0时，水泵扬程和轴功率为最高效率时的两倍左右。扬程和功率随流量增大而急速下降。到C点后，流量继续增大，而扬程上升。出现一个马鞍形的不稳定工作区。水泵如果在此区域内运转时，就会发出噪音和震动，水泵效率急剧下降，甚至因超负荷而损坏动力机。所以，轴流泵宜在大流量情况下工作，宜开闸启动。B点以后，流量与扬程、功率成反比关系变化，工作稳定，效率高。
Q－η曲线呈山峰形，离开设计工作点，效率向两旁陡降。其高效率范围狭小。
（3）混流泵性能曲线 混流泵的性能曲线形状介于离心泵和轴流泵之间，比转数ns低的混流泵，曲线接近于离心泵；比转数ns高的混流泵，曲线形状接近于轴流泵。
承
