上海水泵集团技术之离心泵的能量损失

当原动机的功率（即能量）传送给离心泵后，离心泵就可以将一定数量的液体输送到一定高度（或变成一定的压力）。传递给离心泵的功率我们称之它为输入功率（或称轴功率）N,而水泵压出的液体所具有的功率叫做水泵的有效功率N有效。水泵的有效功率总是小于输入功率，因为其中少于输入功率的那一部分是在泵内损失掉了。

离心泵的损失可分为：机械损失、容积损失和水力损失。

机械损失包括轴承、填料和叶轮园盘摩擦所消耗的功率，轴承和填料的摩擦损失，它是随使用的轴承形式、大小及密封的结构而定，在大泵中损失很小，小泵中略大一些，但总的看来所占损失的比重还是较小的，据经验公式、摩擦损失功率为：

△N=(0.01~0.03)N(千瓦）

式中N——泵的轴功率（千瓦）

实践证明，对高速水泵的轴承及填料来说，这个损失的平均值取1%是适当的。但如果在小型泵上过于压紧填料压盖，损失会超过轴功率的3%,甚至造成启动负荷过大，有启动不起来的危险，因此合理压紧填料压盖是十分重要的。

在机械损失中，园盘摩擦损失占主要成分，它与比转数ns有关，对高比转数的离心泵，园盘摩擦损失所占的比重较小。而对低比转数的泵来讲园盘摩损急剧增大，当比转数ns=30时，它的损失将增大到按近于有效功率的30%。

容积损失 泵在运转时，泵体内各处液体压力是不相等的，有高压区有低压区。由于结构需要，泵运转部件和静止部件之间必须存在间隙，当间隙前后压力不等时，液体就从高压区流向低压区。同时，这部分液体的能量就降低，这种能量损失称作容积损失。

容积损失分为三个部分：

1. 叶轮密封环泄漏损失叶轮叶口与密封环之间间隙前后的压力不相等，一小部分液体通过间隙从叶轮出口流回叶轮进口，叶轮对这部分液体所作的功没有被有效地利用，而消耗于克服密封间隙的阻力。所以泵实际排出的流量比洗经叶轮的流量要小。通常把这部分能量损失称为密封环泄漏损失。

叶轮密封环间隙内液体的流动速度是很大的，所以密封环容易磨损，间隙就增大，损失也就增加。例如一台泉转速为1450转/分，间隙长度为18毫米，当间隙从0.3毫米增加到0.43毫米时，泄漏量由3.25%增加到6.06%。如间隙继续增大0.99 毫米时，泄漏量将增大到18.7%。因此，密封环增大到一定程度，就需要更换。密封与叶轮止口（半径方向）间隙一般取0.13~0.25。

2.多级泵的级间损失

对多级泵来说，液体在每级内的压力是不相等的，高压区液体通过级间间隙流向低压区，这部分流动液体所消耗的能量叫做级间容积损失。级间的密封通常采用导叶套结构的形式。如导叶套磨损后这种损失就会增加，这时就应更换导叶套。

3.平衡机构的泄漏

在一般离心泵中都有平衡轴向推力的机构，如多级泵的平衡盘图单级泵的平衡孔图。有一部分液体虽然从叶轮中获得了能量，但未被有效地利用，而消耗于克服通过平衡机构的阻力，这些能量也属于容积损失。

对一般多级离心清水泵，平衡管的泄漏量为泵流量的2~3%。小泵所占的比例较大，大泵较小。

对单级泵来说，开了平衡孔一般效率要下降3~6%。容积损失还和比转数ns有关。中、高比转数的损失较小，低比转数的损失较大，但总的来讲比叶轮园盘摩擦损失小得多。当比转数ns=30时，其损失只有园盘摩擦损的1/4左右。

三、水力损失

在离心泵工作时，液体与壁面有摩擦损失，液体运动有内部摩擦损失，在液体运动速度的大小和方向变化时，有旋涡损失和冲击损失等。这些损失都消耗了一部分能量，通常把这部分能量损失称为水力损失。离心泵的水力损失与泵过流部件的几何形状，壁面粗糙度和液体粘度和液体的流动速度有关。

因为水泵内部的流动清况比较复杂，有许多问题至今还无法从理论上确定，因此，有些计算问题还必须通过大量的试验进行修正。

例如；将比转数ns=90的分段式多级泵中的一级叶轮进行水力损失分析。並用试验方法所测得的过流部件各部位水力损失的大小。

几乎有一半的损发生在由导叶入口到反导叶出口之间的区域内。这就是说，在设计离心泵时，仅注意用提高叶轮水力性能的方法来提高泵的效率是不全面的，只有将压出室与叶轮统一考虑，才能达到较好的效果。

同时，液体在导轮转弯处的损失是较大的，若想降低损失，减少液体在导叶转弯处的速度是很重要的。