泵的工作原理与性能

泵的工作原理与性能

一、泵的工作原理

泵按工作原理与性能可分为离心泵、轴流泵、容积泵、混流泵、旋涡式泵、真空泵、射水泵、水击泵等。

一）离心泵

离心泵主要是靠叶轮旋转时带动周围的水一起旋转，使液体产生惯性离心力而工作的。所以叫离心泵，离心力与物体的质量m，旋转半径R，旋转角度ω有关，若用F代表离心力，它们有这样的关系：F=mω2R。

泵的主要工作部件有叶轮，其上有一定数目的叶片，叶轮固定于轴上，由轴带动旋转；泵壳为一螺壳形扩散室，称为蜗壳，它静止不动，泵吸入口与吸入管相连，排出口与排出阀相连接。

离心泵工作之前首先要在吸入管路和泵内充满所输送的液体，当叶轮旋转时，拔动叶轮内的液体一起旋转，液体就获得了能量，因离心力而从叶轮内甩出。甩出的液体经过蜗壳，扩散管，再从排出管排走。与此同时，叶轮内产生真空，而吸入液面的液体在外压（大气压或其他压力）下，经过吸入管路被压入叶轮内。由于叶轮是连续而均匀地旋转的，所以液体连续而均匀地被甩出和吸入。

离心泵工作时泵内不能有空气存在。因为气体重度小，旋转时产生的离心力就小，在叶轮中难以造成必要的真空，也就无法将重度大液体吸入泵中。因此在泵启动前，必须使泵和吸入系统充满液体，工作中吸入系统也不能漏空气，这是离心泵正常工作必须具备的条件。

离心泵按叶轮吸入方式可分为单吸式和双吸式。前者为液体从一侧进入叶轮。该泵结构简单，制造容易，但叶轮两边所受液体的总压力及受力面不等，存在轴向推力。如电厂中常用的给水泵就属于这一类。后者为液体从两侧进入叶轮。该泵构造复杂，制造困难，且固叶轮两面吸入，在汇合处有冲击现象。

离心泵按叶轮数目来分可分为单级和多级高心泵，前置泵只有一个叶轮，属单级泵，其扬程较低。给水泵由六级叶轮串联工作，属多级泵，它可获得较高扬程。

二）轴流泵

轴流泵主要是利用叶轮旋转时产生的推力来工作的。叶片转动，使空气向前推的力叫推力。

当流体绕过翼型时，在翼型的头部A点处分离成两股，分别绕过翼型的上下表面后在尾部B点汇合后流出去。由于沿翼型下表面的路程要以沿翼形上表面的路程长一些。因此流体沿着翼型下表面的流动速度要比沿翼型上表面的流动速度快些。根据伯诺利定理，流速大的地方压力必然小，流速小的地方压力必然大，因此上表面的压力大，下表面的压力小，结果在翼型上产生了一个向下的压力P，这个力就是推力。当流体对翼型产生一个推力时，由于作用力和反作用力大小相等方向相反的原理，翼型相对地给流体一个反推力P′。

轴流泵在工作时，叶轮在水中旋转，水流相对于叶片就产生了急速的绕流，这样叶片的水流就产生一个反推力P′，不断地把水沿轴向往上推，水流得到叶轮的推力就产生了能量，通过导叶和出口弯管送到高处。

三）混流泵的工作原理

混流泵的叶轮形状介于离心泵和轴流泵之间，因此叶轮在旋转时，它的叶片对水既产生离心压力，又产生推压力。水流在进出叶轮时的方向是斜向的，故又称斜流泵。离心力或推力所占比例的大小取决于叶片的设计方法，当叶片用升力法设计时，则主要为推力。水离开叶轮后，通过出口导叶使部分速度能变成压力能。压力水再由水管流出去。另外，由于叶轮中的水在叶片上被压至导叶，叶轮进口附近形成了相对的低压区，在进水池液面上大气压力作用下，水源源不断地被压入叶轮，周而复始，水就被连续地送到需要的地方去。

二、泵的分类

一）泵的种类：

1、叶片泵：离心泵、轴流泵、混流泵等

2、容积泵：齿轮泵、螺杆泵、活塞泵等

3、其他类型：喷射泵、真空泵等

二）离心泵的种类：

1、按工作叶轮的数目分：单级泵、多级泵。

2、按工作压力分：低压泵、中压泵、高压泵。

3、按叶轮的进水方式分：单吸泵、双吸泵。

4、按泵轴的位置分：卧式泵、立式泵

5、按泵的转速是否可变分：定速泵、调速泵。

三、泵的性能参数

泵的性能参数包括流量、扬程（压头）、转速、功率、效率等。用它们就可以表征—台泵的的整体性能。

一）流量

流量是指泵在单位时间内输送流体的何种或质量。体积流量常用符号Q 表示，单位为米3/时，立升/秒或米3/秒。重量流量常用符号G 表示，单位为千牛/时、牛/秒。它们之间的关系为：

G=RQ 牛/秒

式中R ——流体高度，牛/米 3 。

Q ——体积流量，米3/秒。

二）压头

压头是指单位物量（重量或体积）的流体通过泵所获得的能量。泵的压头也叫扬程。它仅仅与泵本身有关，而与进出口管路无关。换名话说是泵在理论上所能提升的液体高度，它不是实际的扬水高度。通常用符号H 表示，单位是 液柱。

通常所指的泵的扬程是指它的全扬程。所谓全扬程是吸上扬程（泵能将液体吸上的高度）与压出扬程（泵能将液体压出的高度）之和，但是，水泵在管路系统中工作时，由于液体克服吸入管路阻力要损失一部分能量hw 1，克服压出管

路阻力也要损失一部分能量hw 2，同时考虑到吸水池液于至压水池液面的静水头

Ht ，两液面之间的压力水头差Hp ，如果考虑到进出水管的直径不同时，在进出口之间还有速度水头差

g v v H d 22122-=。

由此，水泵的扬程应为上述各项之和，即：

H=Ht+Hp+Hd+Hw m 液柱（4-1）

式中Ht ——静压水头，Ht=Hj ±Hg m ，当吸水池在泵轴中心线以上时，Hg 取“—”号，在轴中心线以下时，Hg 取“+”号；

Hj ——静压出水头，m ；

Hg ——静吸入水头（几何安装高度），m ；

Hw ——管路阻力损失水头，Hw= Hw 1+ Hw 2，m ；

Hp ——压力水头差，

V p p H e e p 1

2-=，m ；

其中Pe2——排水池液面压力，Pa （绝对压力）；

Pe1——吸水池液面压力，Pa （绝对压力）；

V ——流体重度，N/m 3；

通常在水泵的进出口法兰处分别装有真空表和压力表（如果进口压力高于大气压力时，如给水泵那样，进口也装压力表）。将它们的读数换算成水柱高度，就可以根据其值和速度水头算出水泵的扬程。

当泵入口压力P 小于大气压力Pa 时，称为真空，可用下式表示：

V

P P a s H -= m 三）功率

功率是指单位时间内作功的大小。

泵的输入功率是指从原动机侧通过轴传送过来的功率，通常称为轴功率，以符号N 表示，单位为千瓦。考虑到运转过程中可能会起负荷，因此与泵配套的原动机的功率应比轴功率大。

泵的输出功率是指单位时间内通过泵的流体所获得的能量，也称有效功率。用符合Ne 表示。若泵的扬程为H 米水柱，泵的容积流量是Q 米3/秒，则泵的有效功率可用下式计算：

1000H

Q V N e ??= KW （4-2）

由于泵运转过程中内部有各种损失，它们包括轴承，密封填料与轴间的摩擦损失，叶轮与泵壳密封环间不正常的摩擦损失。叶轮前后盖板与液体的摩擦损失，液体通过密封环之间的泄漏损失，液体流经吸入口、叶轮、壳体等沿程摩擦阻力和局部阻力损失等。所以输入的轴功率不可能全部转换成流体的能量，也即有效功率始终小于轴功率。如果与泵配套的原动机的功率用符号Ng 表示，则它们之间有如下关系：

Ng>N>Ne

四）效率

效率是衡量水泵性能好坏的一项重要技术经济指标。如前所述，由于存在各种损失，要消耗一部分能量，辅功率不可能全部变为有效功率。泵的有效功率与轴功率的比值为总数率，用符号η表示，即

%100?=N

Ne η （4-3） 五）转速

转速是指泵的转子在每分钟内旋转的转数，用符号n 表示，单位为转/分，对同一台泵而言，转速改变后，流量、压头、功率都要随之变化，它们有如下的变化关系：流量与转速的一次方成正比，压头与转速的平方成正比，功率与转速的三次方成正比。在流量与压头相同的前提下，若采用高转速，则可以缩小水泵叶轮尺寸或减少叶轮级数。现代大型电厂给水泵就是利用这一关系来达到减少叶轮级数，缩短长度的目的。

六）泵的性能曲线

泵的性能曲线是指在一定的转速下压头H ，功率N （一般指轴功率），效率η与流量Q 的关系曲线，另外还有表示泵的汽蚀性能的允许汽蚀余量（△h ）或允许吸上真空高度（Hs ）与流量Q 的关系性曲线，这些曲线指明了各参数随流量变化的关系，从而确定了泵的工作范围。泵在设计时是在给定的一组参数下进行的，这一组参数所组成的工况称为设计工况。当泵在设计工况下运行时，应该具有最高效率。但随着外界条件的改变，泵的工况也要相应的变化，即泵的工况点会偏离设计工况，造成效率下降。为了不使水泵的效率下降太多，所以对各种型式的泵都确定了一个工作范围。掌握这些性能曲线就能够正确地选择，经济合理地使用水泵。

泵的性能曲线主要有：流量与扬程（Q-H ）曲线，流量与功率（Q-N ）曲线，流量与效率（Q-η）曲线，流量与允许汽蚀余量（或允许吸上真空高度）（Q-[△h]）曲线。泵的工作性能曲线都是通过试验的方法求得的。试验时是在一定的转速下改变流量，则可在不同的流量下测出不同的扬程、功率，并可根据式（4-3）计算出效率。整理这些数据可绘制出Q-H 、Q-N 、Q-η等关系曲线。其中Q-H 最主要，Q-H 曲线的形状反映了水泵运行的稳定性。Q 曲线为平坦的性能曲线，这

种性能曲线适应于流量调节范围较大，而压力要求变化较小的系统中，b 曲线为陡降的性能曲线，这种性能曲线适用于在流量变化不大时，要求压力变化较大的系统中。曲线C 是有驼峰的性能曲线，若具有这种曲线的泵在极大值A 点以左工作，则会出现不稳定工况。因此，泵在工作时应该避免在A 点以左工作。泵工作点的扬程一般应该小于流量为零时的扬程。

需指出的是，以上讨论的性能曲线是对一定的转速而言。对变转速水泵，如小汽轮机带动的给水泵或通过液力联轴器带动的给水泵，当泵的转速由n 变为n1时，流量、扬程和功率都相应地变为Q 1、H 1、N 1，它们有如下的关系：

31121111)(,)(,n

N n H n Q n N n H n Q === （4-4） 按照上述关系，就可以根据某一转速下的特性曲线求出变转速下的特性曲线。已知转速n 时的Q-H 曲线，要求n 1时的Q 1-H 1曲线，可在Q-H 曲线上选取若

干点a 、b 、c 、d ，将每个点上的Q 、H 值换算成相应的Q 1、H 1值，就得到a ′、b ′、

c ′、

d ′，将它们连成光滑曲线便得到Q 1—H 1曲线。同理也可得出Q 1、—N 1曲线。

在电厂有时需要改变泵的性能来满足实际的需要，可以采取将泵叶轮外径由D 2车小至D 2′，而其他几何尺寸和转速保持不变的情况下来达到。若原来的

流量为Q ，扬程为H 1，轴功率为N 1，叶轮直径改变后，泵的流量将变为Q 1，扬程为H 1，轴功率为N 1，它们之间有如下关系：

32122121)N(,)H(),Q(D D N D D H D D Q 222'

='='= （4-5） 根据上述公式，用同样方法可作出改变叶轮直径后的性能曲线，如图4-22所示（阳逻教材P284，7-7图）。

第三节 泵的汽蚀现象

一、汽蚀现象

液、汽在一定的温度和压力下可以互相转化，这是液体所固有的物理特性。例如将水在一个大气压下加热至100℃，水就开始汽化，或者保持水的温度为一定值，而逐渐减小水面上的压力，当降低到某一值时，水同样也会汽化，这个压力叫做水在该温度下的汽化压力，用符号Pv 表示。如20℃的水，其汽化压力为

2.4KPa，如果水在该流动过程中，某一局部地区等于或低于该水温所对应的汽化压力时，水就在该处发生汽化。此时就有大量的蒸汽及溶解于水中的气体逸出，形成许多蒸汽与气体混合的小汽泡。当汽泡随着流体从低压区流向高压区时，汽泡在高压作用下迅速凝结而破裂，与此同时，汽泡周围的液体以极高的速度流向原汽泡所有的空间，形成一个冲击力。由于汽泡中部分气体和蒸汽来不及在瞬间全部溶解和凝结。在冲击力冲击下又分成小汽泡，再被高压压缩、凝结，如此形成多次的往反。因此在极微小的面积小，可使局部压力高达几百甚至上千大气压，冲击频率可达每秒几万次。材料表面在水击压力作用下，形成疲劳而遭到严重破坏，从开始的点蚀到严重的蜂窝状空洞，最后甚至把材料壁面蚀穿，通常把这种破坏称为机械剥蚀。另外，在所产生的汽泡中，某些活泼气体，如氧气等，借助汽泡凝结时放出的热量，对金属起化学腐蚀作用，一般把汽泡的形成发展和破裂以致材料受到破坏的全过程，称为汽蚀现象。

一、汽蚀的危害

一）汽蚀对泵的工作有三方面的影响：a、流量减小，扬程降低，效率降低。汽蚀发展严重时，由于大量汽泡的存在而堵塞了流动的面积，这样既改变了流体流动的方向，又减少了流体从叶片中获得的能量，导致扬程降低，效率也降低；

b、噪音与振动。当汽蚀发生时，由于汽泡破裂，高速冲击引起严重的噪声。在现场，用听棒放在泵入口处外壳处，往往听见这种噪音，汽蚀过程本身就是一个反复冲击，凝结的过程，伴随着很大的脉动力，如果这些脉冲动力的某一频率与设备的自然频率相等，就会引起机组强烈振动；

c、材料的破坏。汽蚀发生时，由于机械剥蚀与化学腐蚀的共同作用，使材料受到破坏。

二）泵的汽蚀是十分有害的，所以必须设法使泵在运行中不发生汽蚀。汽蚀现象的发生是由于泵吸入口侧的压力降得过低而造成的，因此为了使泵安全运行，就要设法改善吸入管路，减少吸入管损失和合理确定安装高度。

三、吸上真空高度

以中小型卧式离心泵为例，通常泵的样本或说明书给出的一项性能指标，叫做“允许吸上真空高度”，常用符号（Hs）表示。泵的几何安装高度就是根据这一指标来定的。从图4-23中可知，叶轮在泵内旋转时，在离心力作用下流体被甩出叶轮，在叶轮的入口处就形成真空，于是水池中的液体就在外界压力的作

用下经吸入管路进入泵内。

现以水池表面为基准，列出水面e-e 和泵入口s-s 断面处的伯诺利（Bernoulli ）方程式：

w g h h g s r e g e r e V P V P +++=+22

22 当水池较大，可以认为Ve=0，于是上式移项后得：

w g h H g

s r s r e V P P ---=22 m （4-6） 式中：Hg ——几何安装角度，m ；

Pe ——吸水池液面压力，Pa ；

Ps ——泵吸入口压力，Pa ；

Vs ——泵吸入口平均速度，m/s ；

hw ——吸入管路中的流动损失，m ；

r ——液体重度，N/m 3。

如果液面压力为一个标准大气压，即Pe=Pa ，则上式可写成：

w g h H g s r s r a V P P ---=22

m (4-7) 从式（4-7）中知，泵的几何安装高度Hg 与液面压力Pa ，入口压力Ps ，入口平均速度Vs 以及吸管路中的流动损失hw 有关。如果用该泵来吸水，并且考虑到一个工程大气压为10米水柱，由于泵吸入口是不可能达到绝对真空的，而且当叶轮吸入口处的压力按近水的汽化压力时，就会发生汽蚀现象而吸不上水来，另外吸入管路上还有一定的阻力，所以泵的几何安装高度总是小于10米。

式（4-7）中r s r a P P -这两项之差称为吸上真空高度，用符号（Hs ）表示，即r s r a P P s H -=，这是在泵吸入口处用液柱高度表示真空度。

理论分析和实践证明，泵内压力最低点不在泵的吸入口，而在叶轮叶片入

口背面附近的R 点如图4-24所示（阳逻教材P285，7-9图）。当泵内r v r k P P =时，

刚刚开始产生汽蚀，我们把此时泵吸入口的真空高度称为最大吸上真空高度，用符号Hsmax 表示。所计算的安装高度也是最大的安装高度，即：

w s g h H g s V H --=22

max max 最大吸上真空高度Hsmax 只能依靠试验求出。由于在Hsmax 下工作时，泵

内仍会发生汽蚀，为了确保泵不发生汽蚀，我国一机部标准（JB1039-69和1040-67）规定留有0.3米的安全量，即将试验得出的Hsmax 减去0.3米作为允许的最大吸上真空高度，或称为允许吸上真空高度，用符号[Hs]表示，即：

[Hs]=Hsmax-0.3 m

代入式（4-7）中得

w s g h H H g

s V --=22][][ m (4-8) 式（4-8）就是允许几何安装高度[Hg]与允许吸上真空高度[Hs]之间的关系式。由该式可知：a 、泵的允许几何安装高度[Hg]应从泵样本或说明书中所给的

允许吸上真空高度[Hs]减去泵吸入速度头g s V 22

和吸入管路的流动损失hw 。一般情况下，[Hs]是随着流量的增加而降低的。因此应按样本中最大流量所对应的[Hs]

来计算。b 、为提高[Hg]，应尽量减小g s V 22

和hw ，在相同流量下可采用增加吸入管直径，减少吸入管长度和弯头，附件等办法来解决。

具体应用中， [Hg]应由用户自己确定，泵制造厂只能提供[Hs]值，而[Hs]值又是在常态状况下（即大气压为760毫米泵柱、水温为20℃）的数值，如使用条件偏离常态状况时，应把[Hs]按下式换成使用条件下的[Hs]值。

[Hs]′=[Hs]-10.33+Ha-0.24-Hv (4-9)

式中：[Hs]′——泵使用地点的允许吸上真空高度，m ；

[Hs]——泵样本或说明书中给出的允许吸上真空高度，m ；

[Ha]——泵使用地点的大气压头，m ；

[Hv]——泵所输送液体温度下的饱和蒸汽压头，m ；

式中10.33和0.24分别为标准大气压和20℃常温水的饱和蒸汽压头，m 。 泵安装地点海拔越高，大气压力越低，允许吸上真空度就越小。输送流体的温度越高，所对应的汽化压力就越高，流体就越容易汽化。在某些情况下，为了保证不发生汽蚀而使吸上真空高度取负值，即将水泵放在吸水面以下的位置。这一负的允许吸上真空高度也称“倒灌高度”，当吸水面上的压力低于大气压，如凝汽器内处于真空状态，则要求把凝结水泵安装在热水井水面以下的位置，否则凝结水泵入口处会发生严重的汽蚀。当水温较高，如除氧器内的水温，其对应的汽化压力也较高，故要求把给水泵安置在除氧比箱水面以下一定位置。

四、泵的汽蚀余量△h

泵在运行中是否会发生汽蚀，除了与前面介绍的吸上真空高度有关外，还与泵的汽蚀性能有关。表征泵的汽蚀性能的参数叫汽蚀余量用符号△h 表示，国外也叫净正吸上水头，用NPSH 表示（Net Positlve Suction Head ）。汽蚀余量又分有效汽蚀余量和必需汽蚀余量，在实际工作中会观察到两种情况，一种情况是两台不同型号的泵相同条件下工作，一台泵可能发生汽蚀，另一台泵可能不发生汽蚀，这说明泵的汽蚀是与泵本身的汽蚀性能有关。通常称泵本身的汽蚀性能为必需的汽蚀余量，用△hr 表示。另一种情况是，同一台泵在一种吸入装置条件下运行时可能发生汽蚀，当改变为另一种吸入装置条件下运行时，可能不发生汽蚀了，这就说明泵的汽蚀还与泵的吸入装置条件有关，按照泵的吸入装置情况所确定的汽蚀余量称为有效汽蚀余量，通常用△he 表示。由此可见，泵在实际运行中是否会发生汽蚀是由有效汽蚀余量△he 和必需汽蚀余量△hr 两者之差决定的。

有效汽蚀余量△he 是指在泵的入口处，每单位重量的液体所具有的超过汽化压力的富余能量，即液体所具有的避免泵发生汽化的能量。由上面知道，有效汽蚀余量的大小只与吸入系统的装置情况有关，而与泵本身无关，△he 可由下式表示：

r v g s r s

P V P he -+=?22

m （4-10）

由式（4-6）得

w g h h r

e g s r s

P V P --=+22 将上式代入式（4-10）中得

w g h h he r

v r e P P ---=? m （4-11） 式（4-11）表明，有效汽蚀余量△he 就是吸入容器中液面上的压力头r

P e 在克服吸水管路装置中的流动损失hw ，并把水提升到Hg 的高度后，所剩余的超过汽化压力的能量。当吸入容器液面比水轴线高时，即前面所说的具有负的吸上真空高度后或“倒灌高度”时，上式特变为：

w g h h he r

v r e P P -+-=? m （4-12）

发电厂的除氧器和凝汽器内压力为水温所对应的汽化压力时，Pe=Pv ，于是 △he=Hg-hw m (4-13)

由式（4-11）、（4-12）可知：a 、在运行的电厂中Pe/r 和Hg 保持不变时，当流量增加，流速加快，吸入管路中的流动损失hw 增加，△he 将变小，发生汽蚀的可能性增加；b 、在吸入容器内的水为未饱和水时，随着输送水的温度增加，其对应的汽化压力Pv/r 也越大，△he 就越小，发生汽蚀的可能性越大。

由前述所知，必须汽蚀余量只与泵本身的汽蚀性能有关，液流从泵入口到叶轮出口沿流程其压力的变化，液体压力开始是逐渐下降的，至k-k 处压力变为最低，以后由于叶轮对液体作功，压力就很快上升，压力下降的原因是由于泵吸入口断面有所收缩，使液流有加速损失和流动损失；另外由于速度方向和大小都有变化，引起绝对速度分布不均匀，速度高处压力下降，再者流体进入叶轮流道时，要 流叶片的进口边，从而造成相对速度的增大和分布的不均匀性，引起压力下降。因此最易产生汽蚀的地点并不在泵入口断面处，而在泵内压力最低的k-k 断面处。要使泵内不发生汽化，必须使k-k 处的最低压力Pk 大于汽化压力Pv ，当Pk 小于或等于Pv 时，则会发生汽蚀。我们把液体由泵入口流到泵内k-k 处对所需要的能量称为必需汽蚀余量。理论分析表明必需汽蚀余量△hr 有下列关系：

g o g o W V hr 22

22

21λλ+=? m (2-14)

式中λ1、λ2是与流体的绝对速度有关的两个系数。目前还不能用计算方法

得到准确的数据，因而必需汽蚀余量也不能用计算方法来确定，只能通过泵的汽蚀试验来确定。

综上所述，有效汽蚀余量△he 是标志泵使用时的装置汽蚀性能，只要吸入装置确定以后，有效汽蚀余量就可以很容易计算出来。因此，为避免发生汽蚀，就必须提高△he 。

必需汽蚀余量△hr 是标志泵本身的汽蚀性能参数。只与叶轮进口部分吸入室的几何形状有关，是由设计决定的。△hr 越小说明泵本身的汽蚀性能越好，因此要提高泵的汽蚀性能，就要使△hr 减小。

由此可知，泵在运行中是否发生汽蚀，取决于有效汽蚀余量△he 和必需汽蚀余量△hr 之差△h 。

△h=△he-△hr (4-15)

△h就是泵的汽蚀余量，它表明在泵内最低压力处，所剩余的超过汽化压力的能量。显然，泵不发生汽蚀的条件是△h>0，即△he>△hr。因为在这种情况下，叶轮内的最低压力Pk>Pv，这时不会发生汽蚀。

有效汽蚀余量是随流量的增加而下降的，当流量增加到使得△he=△hr时，即可开始发生汽蚀的临界情况，也称为临界点，这点所对应的流量Qd称为临界流量。在吸入装置一定的情况下，要保证泵在运行时不发生汽蚀，必须使流量Q 小于Qd。此外，泵在小流量运行时，由于叶轮对水的摩擦，会使泵内水温升高，使Pv增加，从而相应的△he降低了，所以还必须使Q>Qmin，只有Qd>Q>Qmin 才安全，电厂中给水泵在小流量运行时，最小流量阀打开就是这个道理。

五、改善泵抗汽蚀性能的措施

提高泵本身的抗汽蚀性能，即尽可能的降低△hr，是非常重要的，但对给定的泵来说，则应合理地确定吸入系统的装置情况，此外，泵的合理使用和运行也是不容忽视的。

一）降低必需汽蚀余量△hr的措施

1、从式（4-4）可知，减少Vo和Wo都可知提高泵的抗汽蚀性能，Vo、Wo 与叶轮入口尺寸有关。因此改进入口的几何尺寸，就可以改善汽蚀性能。如加大入口直径Do可以使Vo减小，加大叶片进口宽度b1，可以使Vo和Wo减小。

2、采用双吸式叶轮，相当于叶轮每侧的流量减小一半，从而使Vo减小。

3、在离心泵叶轮前加装诱导轮。诱导轮是在第一级叶轮前装置的一个轴流式的螺旋形叶轮，它与一般的轴流泵叶轮有明显的不同，显然，由于装上诱导轮后，提高了第一级叶轮入口前的压力，从而改善了泵的吸入性能。

二）提高吸入装置有效汽蚀余量的措施

1、合理确定几何安装高度及吸入管路的流动损失，从式（4-11）知，Pe、Pr是由工作条件决定的，因此，可根据该式来计算几何安装高度Hg。为了减小流动损失hw，应尽可能减少吸入管路上的附件，如弯头、阀门等，应合理地加大吸入管的直径，以减小流速，同时应使管路最短。

三）运行中应注意的问题

1、由于必需汽蚀余量△hr与转速的平方成正比，因此，泵在运行中转速不

应高于规定转速。

2、如吸入系统上装有阀门，则在泵运行时，不允许用该阀门调节流量，因为这样将导致hw 增大，从而降低△he 。

二、运行工况的调节

泵的运行工况为适应外界负荷的要求而随之改变，称为泵的工况调节。改变运行工况就是通过改变工作点的位置来调节泵的流量。由工作点的概念知道，同一系统中泵的性能曲线和管路的特性曲线只要有一方发生变化，都会引起工作点的改变，所以调节的方法有两类，一类是改变泵的性能曲线，另一类是改变管路的特性曲线。改变泵本身性能曲线的方法有：变速调节、动叶调节和汽蚀调节等。改变管路特性曲线的方法通常采用出口节流调节。

一）出口端节流调节就是将节流部件装在泵出口管路上的调节方法。其原理就是改变管路特性曲线的形状，从而变更泵的工作点。如图4-34所示（阳逻教材P292，7-19图）Q-H 为泵的性能曲线，Ⅰ为泵排出口阀门全开时的管路特性曲线，工作点为M ，流量为Q M ，当泵运行中要使流量减少时，关小泵出口阀门，

因阀门阻力增大，管路特性曲线变陡。Ⅰ′为阀门关小后的管路特性曲线，工作点为A ，流量为Q A 。此时，若不关小阀门，其阻力损失为BC 高度；关小阀门，其阻力损失为AC 高度。h j BC AC AB ?=-=高度是由于阀门点关小而多消耗在阀门上的能量，相应多消耗的功率为KW N A j

A h VQ ??=?η1000。

很明显，这种调节方式不经济，而且只能在小于设计流量一方调节，但这种调节方法可靠简单易行，多用于中小功率的泵上。

二）汽蚀调节就是利用泵的汽蚀特性来调节流量，如主凝结水泵通常就可采用这种方式来调节。实践证明，采用汽蚀调节流量对泵的通流部件的损失并不严重，相反，却可使泵自动地调节流量，可以提高泵的调节效率，降低水泵耗电量。

所谓汽蚀调节就是不改变管路特性曲线，而利用汽蚀对Q-H 性能曲线的影

响来改变Q-H性能曲线。H

g

为泵在设计流量下不发生汽蚀的最小高度。凝结水泵进行汽蚀调节时，是在泵出口调节阀全开的情况下进行的。当汽轮机的负荷变化时，凝汽器中的水量也发生变化，当井的水位随之改变，从而导致凝结水泵进口

处倒灌高度H

g 的改变，当H

g

gmin

时，汽蚀就发生，Q-H性能曲线骤然下降，而管

路特性曲线几乎不变，于是泵的工作点发生位移，直至流量减小到与倒灌高度

H g 相应的平衡点运行。未发生汽蚀时的工作点在A，其流量为Q

A

，对应的倒灌高

度是H

gmin 。当汽轮机负荷减小引起泵的汽蚀发生时，其Q-H

g

曲线就在某一位置处

开始断裂。工作点从A移向A

1，泵的流量也相应地从Q

A

减少到Q

M

，其对应的倒

灌高度H

g1。若汽轮机的负荷继续减小，热井中的水位继续降低，凝结水泵的Q-H

g

性能曲线将在更小的流量处发生断裂，与之相应的工作点为A

2、A

3

等，流量也相

应地改变为Q

A2、Q

A3

等。当凝结水量大于泵的输出流量时，倒灌高度增加，泵的

工作点向右移动，即泵的输出流量增加，达到流量的平衡。反之，凝结水量小于泵的输出流量时，倒灌高度降低，泵的工作点向左移动，即泵的输出流量减小，达到新的流量平衡。。这就是水泵汽蚀调节法的原理。

三）变速调节。泵的性能曲线是在一定的转速下绘制的，转速改变时，泵的Q-H性能曲线也将改变，流量、扬程和功率随转速的改变规律由式（4-4）确定。

变速调节就是在管路性能曲线不变时，调节阀始终处于全开位置，用变转速来改变泵的性能曲线，从而改变它们的工作点，设某台泵原来的转速为n

1

，当

转速改变为n

2或n

3

后，其Q-H性能曲线的改变见图4-36所示。由图知道，原来

的工作点1，相应流量为Q

1，扬程为H

1

，转速增大为n

2

后，工作点移至点2，相

应的流量为Q

2，扬程为H

2

；转速减小为n

3

后，工作点移至点3，相应的流量为

Q 3，扬程为H

3

。

变速调节由于大减少了调节阀的节流损失，所以经济性很高。针对变速调

节时，调节阀始终处于全开位置，实际上调节阀已不起调节作用，现在大型电厂的给水泵系统中大多已取消了出口调节阀，它不仅消除了调节阀的节流损失，提高了电厂运行经济性，而且省掉了易于冲刷磨损的调节阀，减少了检修，维护工作量。