如何讀取泵曲線
泵通常被認(rèn)為是提供所需流量和壓力的機(jī)器，但實(shí)際上，泵的性能取決于性能曲線，該曲線詳細(xì)說明了泵如何在不同壓力下提供一定范圍的流量。
泵根據(jù)其安裝提供壓差和流量。由于有 3 個(gè)主要的泵系列，即離心泵、旋轉(zhuǎn)正排量泵和往復(fù)正排量泵，它們具有不同的特性，具體取決于它們所面臨的環(huán)境。
什么是泵性能曲線？
泵是一種簡單的機(jī)器，其性能取決于其工作的系統(tǒng)，因?yàn)榇蠖鄶?shù)泵沒有控制接口，除非配備壓力傳感器和變頻驅(qū)動(dòng)器 (VFD)，并且必須在現(xiàn)場手動(dòng)調(diào)試。
泵的性能將與系統(tǒng)中的壓力損失一致，泵根據(jù)入口處的??條件產(chǎn)生不同的流量和壓力。泵曲線是泵可以產(chǎn)生的流量和壓差的圖形表示。
由于 90% 的泵問題是由它們所安裝的系統(tǒng)引起的，因此需要注意的是，泵的選擇只是選擇適合該過程的泵過程的一部分。
為了為您的過程選擇泵，重要的是要了解以下內(nèi)容：
1. 被泵送的流體
2. 應(yīng)用
3. 所需流量
4. 所需壓力
5. 流體粘度和比重
6. 溫度
7. 功率可用 / 用于驅(qū)動(dòng)泵的動(dòng)力介質(zhì)。
根據(jù)所選泵的不同，有兩種類型的泵曲線，即離心泵和容積泵曲線。
離心泵占泵送應(yīng)用的70%，其曲線一般呈半月形，左側(cè)最高點(diǎn)表示壓力最高但流量最低，曲線最右端表示流量最高但流量最低壓力。工作點(diǎn)通常以百分比表示的效率標(biāo)記。
曲線末端的數(shù)字是葉輪直徑，經(jīng)過修整以達(dá)到所需的流量和壓力。葉輪修剪得越多，對(duì)泵效率的影響就越大，因?yàn)槿~輪外部和外殼之間的間隙越大，就會(huì)導(dǎo)致效率低下。
盡管泵曲線顯示了泵可以達(dá)到的各種工作點(diǎn)，但在某些操作區(qū)域中操作泵可能會(huì)導(dǎo)致許多問題。
最佳效率點(diǎn) (BEP)
正如您在泵曲線上方和上方的插圖中看到的，有一個(gè)通常位于曲線中間的點(diǎn)，稱為最佳效率點(diǎn)，這是泵可以運(yùn)行的最有效點(diǎn)。
如下圖所示，如果泵在左側(cè)運(yùn)行，則可能意味著軸承壽命低、機(jī)械密封失效和劇烈振動(dòng)。
如果泵的運(yùn)行曲線在其曲線左側(cè)太遠(yuǎn)，則如果系統(tǒng)壓力計(jì)算錯(cuò)誤，則無法提供額外容量。太靠右，有氣蝕的危險(xiǎn)，會(huì)很快損壞泵殼和葉輪，導(dǎo)致液體沸騰。良好的做法是始終在工作點(diǎn)左側(cè)留有大約 10% 的安全余量，以確保泵可以按要求運(yùn)行，因?yàn)楸玫男阅苁冀K可以降低，但不能提高。
容積泵曲線
正排量曲線與離心泵曲線不同，因?yàn)樗ǔＪ且粭l直線。
這是因?yàn)檎帕勘玫牧髁颗c轉(zhuǎn)速成正比，并且不會(huì)像離心泵那樣隨壓力下降。PD 泵曲線通常有一個(gè)單獨(dú)的軸詳細(xì)說明粘度，其中泵將顯示流量與粘度的關(guān)系，
什么是 NPSH 泵曲線？
NPSH 泵曲線顯示了提供工作點(diǎn)所需的凈正吸入壓力 (NPSH)，以米 (M) 為單位。離心泵的 NPSH 通常在軸的左側(cè)穩(wěn)定，泵產(chǎn)生最高壓力但流量最低。在最佳效率點(diǎn)之后，NPSH 曲線穩(wěn)步增加，然后在性能曲線的末端急劇上升，如果泵運(yùn)行，泵將出現(xiàn)氣穴現(xiàn)象。NPSH 曲線與旋轉(zhuǎn)式離心泵更相關(guān)，而與容積泵的相關(guān)性較低，容積泵不太可能在曲線末端運(yùn)行并產(chǎn)生氣蝕。在下面的曲線中，需要 3.32M 的 NPSH 才能提供所需的性能。
什么是系統(tǒng)曲線？
系統(tǒng)曲線提供了在設(shè)計(jì)系統(tǒng)周圍移動(dòng)流體所需的泵頭的圖形圖像。系統(tǒng)曲線考慮了系統(tǒng)內(nèi)各種流量以及靜壓頭的所有必需組件的損失。系統(tǒng)曲線將繪制在泵曲線上，兩者的交點(diǎn)決定了系統(tǒng)中將產(chǎn)生的流量和壓力。
什么是泵效率曲線？
泵效率曲線顯示了泵在泵產(chǎn)生的流量和壓力范圍內(nèi)的效率。在曲線的左側(cè)，效率將在從 0 到最大 85% 左右的范圍內(nèi)，然后在大約中間性能曲線之后下降。理想情況下，泵應(yīng)盡可能靠近其 BEP 運(yùn)行，以獲得最大的組件壽命和最小的磨損。
在最佳效率點(diǎn) (BEP) 之外，泵的性能將受到影響，如果運(yùn)行效率低下，可能會(huì)損壞自身，并在幾分鐘內(nèi)導(dǎo)致其損壞。
泵曲線與轉(zhuǎn)速
泵曲線以電機(jī)全速顯示，但如果泵的速度降低，曲線將減小。曲線的外邊緣將向內(nèi)向所有側(cè)的軸線邁進(jìn)，這意味著出口壓力和流量都降低了。降低泵速比減小葉輪直徑更有效，因?yàn)槿~輪尖端和外殼之間的間隙仍然很小。2 臺(tái)泵以 50% 的容量運(yùn)行將比一臺(tái)泵以 50% 的容量運(yùn)行更節(jié)能。
泵曲線與功率
泵用于提供特定性能的功率根據(jù)泵在其曲線上的運(yùn)行位置而變化。泵通常配備比工作點(diǎn)所需更大的電機(jī)，以確保泵在接近其曲線末端運(yùn)行時(shí)將繼續(xù)按要求運(yùn)行而不跳閘。正如您在下面最左邊的曲線中看到的那樣，泵吸收（使用）的功率剛好超過 3.5Kw，在工作點(diǎn)輸送所需的流量需要 7.09kw 的功率。泵吸收的功率在工作點(diǎn)之后繼續(xù)上升，這意味著實(shí)際上泵應(yīng)配備至少 7.5kw 的電機(jī)以覆蓋泵曲線的末端。
|
離心泵與容積泵
|
|
|
離心泵曲線
|
PD 泵曲線
|
|
流體
|
一種流體粘度
|
幾種粘度
|
|
流動(dòng)
|
流量變化很大。特別是如果壓力損失計(jì)算錯(cuò)誤。
|
流量與 RPM 成正比，眾所周知，泵是一種具有非常可預(yù)測(cè)的行為的容積泵。
|
|
轉(zhuǎn)速
|
一轉(zhuǎn)，除非多速曲線。
|
RPM 在圖表上詳細(xì)說明。流量與 RPM 成正比。壓力恒定意味著泵是容積式的
|
|
曲線形狀
|
傾斜曲線詳細(xì)說明流量對(duì)壓力的下降
|
直線顯示流量與 RPM 成正比，跨壓流量變化不大
|
|
效率
|
曲線面積小
|
效率是恒定的
|
|
效率與粘度
|
效率隨粘度顯著下降，處理極限約為 300cst
|
接受高達(dá) 50,000cst。泵性能隨粘度增加
|
|
NPSH
|
NPSH 在曲線末端顯著增加
|
NPSH 保持不變
|
重要說明和假設(shè)
曲線基礎(chǔ)
曲線始終基于海平面 20°C 的淡水，這可能無法反映您的應(yīng)用要求，這就是為什么需要流體粘度和比重來準(zhǔn)確表示您的設(shè)備將達(dá)到。
粘度
粘度會(huì)因某些流體（例如油）而顯著變化，因此確保引用的數(shù)字是正確的很重要。許多流體在 20°C 或 60°C 時(shí)的粘度可能與實(shí)際泵送溫度相差甚遠(yuǎn)，特別是在冷卻應(yīng)用中，泵需要在油被加熱之前工作。
最小持續(xù)安全流量 (MCSF)
最小連續(xù)安全流量是離心泵在不存在氣蝕或過度磨損等問題的情況下可以做到的最小流量，通常用于設(shè)計(jì)運(yùn)行速度，并在泵可能連續(xù)運(yùn)行的過程中繞過控制閥例如鍋爐給水應(yīng)用、冷卻或潤滑應(yīng)用。
電機(jī)極尺寸
離心泵上的電機(jī)轉(zhuǎn)速由電機(jī)的極數(shù)決定。電機(jī)的極數(shù)越多，運(yùn)行速度就越慢。增加電機(jī)中的極數(shù)可以幫助泵在較低壓力下產(chǎn)生更多流量，并從所需 NPSH 的減少中獲益，減少磨損，并使用更小的動(dòng)力電機(jī)。如果需要更高的壓力，而流量更低的泵將以更高的 RPM 運(yùn)行以產(chǎn)生所需的壓力。
改變電機(jī)的極數(shù)并不是改變泵速的唯一方法。如果通過逆變器或機(jī)械變速器使用，泵也可以設(shè)置為單獨(dú)的轉(zhuǎn)速。容積泵通常使用齒輪箱，泵以全速運(yùn)行，以確保泵以設(shè)定的 RPM 運(yùn)行。
某些應(yīng)用需要泵短時(shí)間運(yùn)行，而其他應(yīng)用則需要 24/7 全天候運(yùn)行，例如在冷卻時(shí)將選擇低電機(jī)速度。由于啟動(dòng)扭矩的原因，PD 泵可能具有 2 極電機(jī)而不是更高的極。還應(yīng)注意，電機(jī)可能被列為具有高 RPM，但實(shí)際上電機(jī)的 rpm 可能被評(píng)為較低。North Ridge Pump 曲線指定為電機(jī)的確切 RPM，而不是使用一般數(shù)字。
|
電機(jī)極
|
轉(zhuǎn)速為 50 赫茲
|
轉(zhuǎn)速為 60 赫茲
|
|
2
|
2900轉(zhuǎn)
|
3600轉(zhuǎn)
|
|
4
|
1450轉(zhuǎn)
|
1800轉(zhuǎn)
|
|
6
|
1000轉(zhuǎn)
|
1200轉(zhuǎn)
|
|
8
|
750轉(zhuǎn)
|
900轉(zhuǎn)
|
泵設(shè)計(jì)公差 - ISO9906 測(cè)試
ISO9906:2010 詳細(xì)說明了轉(zhuǎn)子動(dòng)力泵必須遵守的液壓性能標(biāo)準(zhǔn)。接受度分為三個(gè)層次：
· 1B、1E、1U
· 2B和2U
· 3B
這意味著根據(jù)用于測(cè)試的等級(jí)，揚(yáng)程可以在 +- 0% 到 +-7% 之間變化，流量在 0% 到 +-9% 之間變化，這需要在選擇泵時(shí)仔細(xì)考慮。這通常是為什么要為請(qǐng)求的性能添加邊距。
泵設(shè)計(jì)公差表
|
多變的
|
象征
|
1 級(jí)公差
|
2 級(jí)
寬容
|
3 級(jí)公差
|
|
|
|
1U
|
1E
|
1B
|
|
|
|
流量
|
時(shí)間
|
+0% 至 10%
|
± 5%
|
± 5%
|
± 8%
|
± 9%
|
|
壓力
|
tH
|
+0% 至 6%
|
± 3%
|
± 3%
|
± 5%
|
± 7%
|
|
泵效率
|
η
|
0%
|
0%
|
-3%
|
-5%
|
-7%
|
|
泵功率
|
p
|
10%
|
4%
|
4%
|
8%
|
9%
|
泵曲線親和律
泵親和力定律是一組公式，可用于在對(duì)產(chǎn)生的流量和壓力進(jìn)行速度或葉輪直徑等變化時(shí)以高精度確定泵的性能。
有 3 個(gè)親和力定律：
1) 流量與軸速或葉輪直徑成正比
隨著軸速或葉輪直徑的改變，流量也會(huì)發(fā)生相同的變化。如果泵的速度降低 20%，相同揚(yáng)程處的流量也會(huì)降低 20%。
2) 產(chǎn)生的壓力與軸轉(zhuǎn)速或葉輪直徑的平方成正比
當(dāng)葉輪直徑改變或軸速度改變時(shí)，壓力變化與軸速度或葉輪直徑變化的平方成正比。如果軸速度增加 10%，那么相同流量下的壓力將增加 21%
3) 功率與軸轉(zhuǎn)速或葉輪直徑的立方成正比
如果軸速增加 10%，則由于功率與軸速的立方成正比，壓力將增加 33.3%。
|
