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1、选泵中效率计算问题选泵的节能技术华东建筑设计研究院有限公司 马信国摘要：本文阐述了离心水泵效率影响因素，在工程设计中，依照国家标准规定确 定水泵效率，合理匹配电机功率，尽量使水泵运行在高效区内。通过案例说明选 用高效优质产品重要性，建议在设备材料表中增加水泵节能效率值。关键词：离心泵、效率标准、轴功率、节能评价值1 前言水泵是建筑给排水设计的常用设 备，选用高效率水泵，节省日常运行耗 电量，满足工程建设需要，是广大工程 师追求的目标之一，也是节能技术的一 个重要内容。但是如何确定水泵效率 , 是选泵中面临的一个难题。2 离心泵轴功率与电机功率离心泵在实际运转中由于存在容积 损失（即泄漏损失）、
2、水力损失（水流在 水泵内的摩阻、冲击损失）和机械损失 （转动的叶轮和泵轴同固定泵壳等轴承 的摩擦损失），造成水泵的效率降低；离 心泵的效率实质上是机械、容积和水力 三种效率的乘积，它反映了水泵传递功 率的有效程度，是离心泵的一个重要参 数。2.1离心泵轴功率计算公式1）式中：N 水泵轴功率（KW）轴Q水泵输送流量（L/s）H一水泵输送扬程（m）n 水泵输送效率（）该式表明，当流量、扬程一定时，水泵的轴功率与水泵的效率成反比。水泵效 率高，其轴功率低，反之，轴功率则高2.2配用的电机功率N = K - N（2）机轴K备用系数N 水泵轴功率（ KW）轴备用系数也称富裕系数，它考虑了电机 的机械效率
3、等因素，其值随轴功率而异 一般可参考下列数值。见表 1。每台水泵配用电机额定功率也可参见IS05199离心泵驱动机功率匹配技术标准中安全余量，详见表 2.3 离心泵的特性曲线要正确选泵就必须了解水泵的性能 特点，离心泵的特性曲线通常由生产厂 家根据实验测定的Q、H、N轴、n等数 据标示绘成一组曲线，供使用者选泵和 操作时参考。（见图 1）图 1 离心泵性能曲线式中：N机一电机功率（KW）”轴(KW)100K1.71.72.51.51.31.31.251.251.151.151.11.11.081.081.05表1K值表 2 水泵轴功率与配用电机功率N轴価)N机(KW)KN轴(KW)N如(KW)
4、机K备注0.180.251.3919221.160.270.371.1726301.150.40.551.37532.5371.10.550.751.3640451.230.811.11.3649551.121.11.51.3668751.1表中K值按 N机/N轴获机轴 得1.72.21.2981901.112.331.31001101.13.241.251201321.14.35.51.281451601.16.17.51.231812001.19.1111.22272501.112.8151.172863151.115.918.51.163223551.1它不受管路特性的影响。4 离心泵的
5、效率标准4.1 国家标准离心泵效率( GB/T13007-91) 规定了离心泵的效率标准。见表3和表4。需要说明的是，表3、表4中A栏数值为 水泵最高点效率， B 栏数值为高效区的临界点 效率，超出临界点，水泵效率下降很快；表中 的效率值是比转数， ns=120210 的数值。当 水泵的比转数小于120或大于210时，其相对 应效率值应予修正， 具体修正值可按 GB/T13007-91 规定。从表 3 和表 4 可知，离心泵的效率特征是： 水泵效率随着流量增大而增大，一般在建筑用 的给水泵流量范围内，小泵流量( 530m3/h) 其效率大致在 55%65%之间；中 泵流量 (30150m3/h
6、)其效率大致在70%75%之间；大 泵流量(150m3/h)可达75%85%之间； 单级水泵效率在同等流量下，要比多级水泵效 率高，平均约高出 5%。 水泵高效区的范围大致在最高效率的 90%。不同型号泵的特性曲线不同，但均有 以下三条曲线：(1) QH 曲线，表示流量和扬程关系。 特点是其扬程随流量增大而减小。在QH 曲线上有两条波折线，指示在这条波折 线范围内水泵的效率较高。(2) Qn曲线表示流量和效率关系。其 中效率最高点A。表明该泵对应的流量QA 和扬程Ha下工作最为经济。这条曲线的 变化趋势是流量由小一- 中一 大，效率由低 咼 低。(3) QN 轴曲线表示泵的流量和轴功率 关系。
7、其特点是流量由小到大，轴功率 也由小到大，在流量为零时轴功率最小。( 4)上述三条曲线均在一定转速下测定。故在特性曲线图上需注明转速n值。 总之，离心泵的特性曲线反映了水泵在 一定转速下其扬程、效率和轴功率随流 量变化的规律。必须指出的是各种型号 的离心泵都有其本身独有的特性曲线，表 3 单级离心泵效率Q,m3/h510152025304050607080n(%)A586467.269.470.97273.874.975.876.577B52.55860.862.563.864.8666767.868.569Q,m3/h90100150200300400500600700800900n(%)A
8、77.67879.880.8828383.784.284.78585.3B69.569.971.2727373.774.274.574.975.175.5Q,m3/h100015002000300040005000600070008000900010000n(%)A85.786.687.28888.68989.289.589.789.990B78.776.677.27878.678.979.279.479.679.880注：（1）表中的效率值是n =120210时的数值S（2）表中的单级双吸离心泵的流量是指全流量值 表 4 多级离心水泵效率Q,m3/h510152025304050607080
9、90100n(%)A55.459.461.863.564.865.967.568.969.970.971.572.372.9B49.453.155.356.85858.960.561.862.663.564.164.965.3Q,m3/h1502003004005006007008009001000150020003000n(%)A75.376.979.280.681.582.282.883.183.583.984.885.185.5B67.56970.97272.973.373.974.274.574.875.475.876注：（1）表中的效率值是n =120210时的数值S4.2比转数n意
10、义s水泵的比转数是体现水泵性能的重 要参数，它与流量Q、扬程H、转速n有 关，对于离心泵而言，比转数在120210 之间时水泵效率最高。比转数ns计算公式3 .65 Q 2n = ns3H 4（3）式中：Q 流量（m3/s）H 扬程（m）n 转速（r/min）（转/分） 从上式可知：比转数随扬程H增大而减小，随流量增 大而增大，说明低比转数水泵扬程高， 流量小，而高比转数水泵流量大，扬程 小。表 5 单级离心泵最佳扬程根据水泵的比例定律，转速提高，其流量相 应增大，则效率也增大，在一定比转数范围 内，提高转速可提高水泵效率4. 3标准效率下的水泵扬程 根据公式（3）可以推求出在比转数 ng为1
11、20210，转速n为2900转/分时的扬程计算公式2H = （186 393） Q3（m）（4-1）式中：Q 流量（m3/s）同理可以推求出在比转数n为120210,s转速n为1450转/分时的扬程计算公式2H =（74 156）Q3（m）（4-2）将公式（4）代入表 3，得常用单级离心泵 在最高效率下的最佳扬程。Q(m3/h)510152025304050n （%）586467.269.470.872.073.874.9Hn=29002.34.93.77.84.810.25.812.36.814.27.616.19.219.410.722.6n=14500.921.931.463.11.92
12、4.02.34.92.75.73.06.43.77.74.39.0Q(m3/h)60708090100150200300n （%）75.875.577.077.678.079.880.882.0Hn=290012.125.613.428.414.731.015.933.617.136.022.447.227.157.135.574.9n=14504.810.15.411.35.812.36.313.36.814.38.918.710.822.614.129.6(2) 查修正值 n=72, n =4.5%s分析表 5 值可知，在满足离心泵最高效 率下，其扬程随着流量和转速的增大而 增加，在实际工程中，低扬程水泵使用 范围较窄，当扬程超出上表中流量对应 值时，应按公式（ 3）重新计算比转数 n ，然后在 GB/T13007-91 中查得效率 修正值，即为该水泵的效率值（n 1） 【示例一】 某工程选用一单级单 吸离心水泵，转速为 2900 转/分， 最高效率点的流量为60m3/h，扬 程为40m,求其效率、轴功率和电 机功率。解：（ 1）求 ns(3) 查表 4， Q=15m3/h n =61.8%则n(4)=61.8%-4.5%=57.3%(15+3.6)x120
