离心泵系统设计及应用小窍门（下）
离心泵系统设计及应用小窍门（下）
前言
本篇内容主要来自于PUMPS & SYSTEMS,由泵沙龙收集、整理，并进行部分补充、修改。其中的观点或建议可能不一定适合于您的系统，仅供参考。
本篇为《离心泵系统设计及应用小窍门》第三部分。
小窍门
21. 泵特性曲线上的四个重要点
泵的性能或特性曲线提供了总扬程和流量之间关系的信息。这条曲线上有四个非常重要的点（注：第四个重要点由泵沙龙补充）：
1） 关闭点。关闭扬程，这是泵在零流量时可以达到的最大扬程。此时，泵会发出噪音并过度振动（应避免在该点运行超过2分钟）。对于离心泵来说，此时消耗的功率最小。
2） 最佳效率点。这是泵效率最高、振动和噪声最小的点。这通常是泵的额定值和铭牌上标明的值。此时，泵将消耗与其BEP对应的功率。
3） 最大流量点。泵可能无法超过该点运行。此时，泵会发出噪音并过度振动，且将消耗最大功率。
4） 最小流量点。泵不能长时间在该流量点以下运行。此时，泵会发生内部回流，同时会发出噪音并过度振动。
有时，泵制造商产品样本上的特性曲线也包括功率消耗曲线。此曲线仅对水有效，如果流体的密度与水不同，则不能直接使用此曲线。但是，您可以使用总扬程与流量的曲线，因为这与密度无关。
典型的离心泵特性曲线
如果流体的粘度与水不同，则不能在不进行粘度修正的情况下直接使用特性曲线。任何粘度高于10 cSt的流体都需要修正。60 °F的水的粘度为1 cSt。
22. 正常、平坦和下垂的特性曲线
径向流泵有三种不同的特性曲线。下图显示了各种叶片轮廓与特性曲线及比转速之间的关系。
下图显示了三种不同的曲线轮廓：
1） 正常。随着流量的增加，扬程迅速下降。
2） 平坦。随着流量的增加，扬程下降非常缓慢。
3） 下垂。除了在低流量端（在达到关闭点之前扬程先上升然后再下降，形成“驼峰”）以外，与正常曲线相似。
不同类型的径向流泵特性曲线示意图
应避免下垂（驼峰）曲线形状，因为泵可能会在两个工作点之间摆动，这两个工作点都满足系统的扬程要求。众所周知，两台泵并联时会发生这种情况：当第二台泵启动时，它可能无法达到所要求的工作点或在两个相同的扬程点之间徘徊。值得庆幸的是，没有多少泵具有这种特性，这里有一些：
下垂曲线（Goulds）
下垂曲线（Sundyne）
有时需要平坦的曲线，因为流量的变化只会导致扬程的微小变化，例如在自动喷水灭火系统中。当更多喷头打开时，扬程将趋于减小。但由于曲线平坦，扬程只下降少量，这意味着喷头处的压力仅下降较少，从而保持喷头出口处较高的水流速度。美国国家防火协会（NFPA）规范规定，特性曲线必须在一定百分比内平坦。
正常曲线可以或多或少地陡峭。从控制的角度来看，陡峭的曲线可能是可取的，因为流量的微小变化将导致大的压降。曲线的陡峭程度取决于叶片的数量和比转速。
23. 吸入管道
许多人对吸入管道的设计过于保守。您通常得到的建议是让管道尽可能直、粗、短。
我见过一条不算短的300英尺长的吸入管。
我认为重要的考虑因素是：
1） 一定要使管道尽可能短而直，特别是如果流体中含有可能导致堵塞或悬浮的固体。
2） 确保泵吸入口有足够的压力（这意味着根据NPSHR来检查NPSHA）。
3） 确保流线稳定地进入泵吸入口处。这通常意味着在泵入口前有５到１０D的直管段。
尽可能避免在泵入口处使用过滤器。他们的维护往往会被忽视，从而导致泵的性能变差，可能还会引起汽蚀现象。
在泵的入口端使用９０°或45°弯头。这将使液箱可以几乎完全排空，并且在液体不容易倾倒到下水道的情况下特别有用。它还提供额外的浸没、降低涡流形成的风险（见下图）。
24. 比转速的含义
如果您遇到泵的问题或想检查新安装的泵是否合适，请检查泵的比转速和吸入比转速。比转速提供了一个数字，可以帮助确定最适合您的应用的泵类型（例如径向流或轴流泵）。所选泵类型的比转速应接近为您的应用计算的比转速。吸入比转速会告诉您泵的吸入是否可能在您的应用中引起问题。具体可以参见泵沙龙内的相关文章。
25. 预测泵效率
在项目的初始阶段为了估算投资成本，通常对泵进行初选。在最终泵选择之前应计算功率需求，并将其效率与行业平均值进行比较。
您会注意到：效率随着比转速的增加而提高，这意味着满足您要求的较高转速的泵会更小、效率更高，因此运行成本更低。
26. 预测泵的NPSHR
预测泵的NPSHR。如果您有一台老的离心泵并且没有来自制造商的数据，此图表可以帮助您预测NPSHR并避免汽蚀。您需要知道叶轮入口流速，这取决于入口直径。
27. 考虑高速离心泵
最常用于泵的标准电机感应速度为750 （60Hz，为900）、1000（60Hz，为1200）、1500（60Hz，为1800）、3000（60Hz，为3600）rpm。泵的比转速取决于其转速，比转速越高效率越高。通过选择更高转速的泵，泵将更小，而且可能更便宜。现代抗摩擦轴承完全有能力在不影响使用寿命的情况下处理这些更高的速度。壳体内的磨损会增加吗？通常不会，因为对于相同的扬程，壳体内的流体质点速度是相同的，因为较小的叶轮直径在较高的转速下转动，产生大致相似的线速度。
因此，如果您想节约能源并降低成本，一定要检查离心泵以更高的速度运行是否能满足您的要求。同时，应检查吸入比转速，并确保其低于11000（rpm，m3/h，m），以避免引起汽蚀问题。
以下是针对55 l/s流量70 m扬程的应用选择不同转速的两种泵，通过使用更高转速的泵，随着时间的推移，能耗节约会非常显著。