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一、离心泵的概述离心泵引就是根据离心力原理设计的，高速旋转的叶轮叶片带动水转动，将水甩出,从而达到输送的目的。
离心泵有好多种，从使用上可以分为民用与工业用泵；从输送介质上可以分为清水泵、杂质泵、耐腐蚀泵等。
二.离心泵的工作原理驱动机通过泵轴带动叶轮旋转产生离心力,在离心力作用下,液体沿叶片流道被甩向叶轮出口,液体经蜗壳收集送入排出管。
液体从叶轮获得能量,•使压力能和速度能均增加,并依靠此能量将液体输送到工作地点。
在液体被甩向叶轮出口的同时,叶轮入口中心处形成了低压,在吸液罐和叶轮中心处的液体之间就产生了压差,吸液罐中的液体在这个压差作用下,不断地经吸入管路及泵的吸入室进入叶轮中。
离心泵的工作原理是：离心泵之所以能把水送出去是由于离心力的作用。
水泵在工作前，泵体和进水管必须罐满水形成真空状态，当叶轮快速转动时，叶片促使水快速旋转，旋转着的水在离心力的作用下从叶轮中飞去，泵内的水被抛出后，叶轮的中心部分形成真空区域。
水源的水在大气压力（或水压）的作用下通过管网压到了进水管内。
这样循环不已，就可以实现连续抽水。
在此值得一提的是：离心泵启动前一定要向泵壳内充满水以后，方可启动，否则泵体将不能完成吸液，造成泵体发热，震动，不出水，产生“空转”，对水泵造成损坏（简称“气缚”）造成设备事故。
离心泵的种类很多，分类方法常见的有以下几种方式1按叶轮吸入方式分：单吸式离心泵双吸式离心泵。
2按叶轮数目分：单级离心泵多级离心泵。
3按叶轮结构分：敞开式叶轮离心泵半开式叶轮离心泵封闭式叶轮离心泵。
4按工作压力分：低压离心泵中压离心泵高压离心泵边立式离心泵。
叶轮安装在泵壳2内，并紧固在泵轴3上，泵轴由电机直接带动。
泵壳中央有一液体吸入4与吸入管5连接。
液体经底阀6和吸入管进入泵内。
泵壳上的液体排出口8与排出管9连接。
在离心泵启动前，泵壳内灌满被输送的液体；启动后，叶轮由轴带动高速转动，叶片间的液体也必须随着转动。
在离心力的作用下，液体从叶轮中心被抛向外缘并获得能量，以高速离开叶轮外缘进入蜗形泵壳。
浅析离心泵叶轮切割定律及应用摘要：阐述离心泵叶轮切割定律。
通过对某炼油装置常一线离心泵的实际运行情况分析，发现常一线泵出口阀门开度极小，节流严重，导致机泵效率偏低。
为扩大该离心泵的使用范围，运用叶轮切割定律，对叶轮进行切割改造，将叶轮外径由368mm切割为330mm。
改造后，在满足工艺系统要求的使用性能的条件下，达到了节能降耗的目的，具有一定的推广意义。
关键词：离心泵叶轮切割应用前言某炼油厂常压装置常一线离心泵，近年来由于装置产品调整，常一线已无产品出装置，单纯作为回流泵使用。
此泵现有性能参数已经高于工艺所需要性能参数，为了减少不必要的能源浪费，调整该机泵性能参数，扩大使用范围，一般采用叶轮切割或者改变转速来满足使用要求。
对于已有的固定转速机泵，因电机转速恒定，改变转速需要增加变频调速装置，实施起来成本较高，而且增加变频器改变转速，影响电机风扇散热。
对于要求降低机泵的流量及扬程的，但工况稳定，无需频繁进行流量调节，采用叶轮切割就更加简单易行。
因此对常一线泵采用叶轮切割来调整流量和和扬程。
1.离心泵叶轮直径对特性曲线的影响转速固定的离心泵，有且仅有一条扬程-流量特性曲线。
离心泵特性曲线上的每一点都对应着一个工况，离心泵在最高效率点工况运行是最理想的。
但是考虑到用户需要的离心泵使用性能参数千差万别，不一定都在效率最高工况运行。
通常以效率下降5%~8%为界，离心泵在此范围内运行，效率下降不多，此段称为离心泵的工作范围[1]。
当离心泵转速固定时，离心泵的流量主要跟流体介质在叶轮进口处的几何参数有关，叶轮的进口直径、叶片进口安装角不变，离心泵的流量就基本确定。
但是由于叶轮切割前后，叶轮与蜗壳之间的间隙增大，这个间隙的大小直接影响到离心泵的效率。
其主要原因是间隙增大，导致滞留在蜗壳中的流体介质增加了，导致流量减小，效率降低。
图1:离心泵叶轮切割前后叶轮与蜗壳之间间隙为了扩大离心泵的工作范围，可以采用切割离心泵叶轮外径的方法，将工作范围由一条线变为一个面，如图2中的ABCD。
离心泵叶轮切割定律的应用辽阳石化分公司尼龙厂在2011年进行离心机更新换代后，对PW水量需求由原先32 m3/h提升至34 m3/h，扬程需由20 m提到23 m。
整体更换输送PW水的水泵供货时间较长，并且需要大量费用，为此决定对此离心泵进行改造，提高泵的工作能力，以满足生产的需要。
1 离心泵叶轮切割定律在我们国内泵行业，通常采用下面的公式来确定叶轮的切割量：对于低比转数的泵：对于中、高比转速的泵：式中：Q、H、P、D2—叶轮切割前泵的流量、扬程、功率及叶轮直径；Q’、H’、P’、D2’—叶轮切割前泵的流量、扬程、功率及叶轮直径。
2 根据叶轮切割定律计算叶轮直径原泵的参数如下所示：型号ECP50—125，流量qv=32 m3/h，H=20 m，n=2952 r/min，电机功率P电机=5.5 KW，N=3.44 KW，η=60%，Ne=gρqH/1000=1.74 KW，叶轮D2=128 mm，该泵为单级单吸泵。
比转速公式如下所示：式中的流量单位用m3/s，扬程用m，转速用r/min，对于双吸泵的叶轮流量除以2，多级泵扬程除以级数。
计算出泵的ns=107，查表1知该泵为中比转速泵。
切割定律只是近似定律，叶轮切割后，泵的效率一般都有些变化，只有在切割量较小时才可认为效率不变。
为使叶轮切割后，泵的效率不要降低过多，通常规定了叶轮的最大允许切割量（用相对值表示）。
叶轮的最大切割量与比转数nS 有关，下表列出了不同比转数泵的叶轮允许最大切割量。
先将叶轮由128改为135进行试计算，从表二看出该泵叶轮外径的最大切割量为15%，而叶轮外径切割量为5.47%，在允许范围内，将数据代入得出Q’=33.75 m3/h，H2’=22.3 m，P’=2.04 KW。
总功率用下面的功式计算其中ηv、ηhyd、ηm分别是容积效率、水力效率、机械效率，均取最小值以确保总在功率最大情况下不大于电机功率，查表3。
那么总功率P=2.04/（0.90*0.85*0.90*0.60）=4.94<5.5，其中0.90、085、0.90分别是容积效率、水力效率、机械效率，均取最小值以验证泵功率最大情况下不大于电机功率。
离心泵叶轮切割定律的应用离心泵是一种常见的液体输送设备，被广泛应用于工业、建筑和生活中。
离心泵的核心部件之一是叶轮，其设计和制造对泵的性能起着决定性的影响。
离心泵叶轮的设计中应用了离心泵叶轮切割定律，本文将对离心泵叶轮切割定律的应用进行探讨。
离心泵叶轮切割定律是离心泵叶轮的设计原理之一，其基本思想是通过改变叶轮的几何形状和叶片的角度来达到提高泵的效率和性能的目的。
在离心泵叶轮的设计中，切割定律主要应用于叶轮的出口端。
离心泵叶轮切割定律的核心概念是叶轮出口的速度三角，即速度三角法。
速度三角法是通过分析叶轮进口、出口处的流体速度和方向来确定最佳的叶轮叶片角度。
根据速度三角的设计原理，可以调整叶轮的出口流角和进口流角，以获得最佳的泵性能。
在离心泵叶轮切割定律的应用中，首先需要确定泵的设计工况参数，包括流量、扬程和转速等。
这些参数将影响叶轮的尺寸和几何形状。
根据设计工况参数，可以采用速度三角法计算叶轮的出口速度三角形状，进而确定最佳的叶轮出口流角和进口流角。
离心泵叶轮的切割定律还可应用于叶轮的叶片数目和叶片形状的确定。
叶片数目的选择与叶轮的流量和扬程有关。
一般情况下，叶片数目越多，流量越大，扬程越小。
叶片形状的选择与流体的性质、工作条件和叶轮的速度等因素有关。
通常情况下，叶片的前缘较薄、后缘较厚，能提供较高的效率。
离心泵叶轮的切割定律还可应用于叶轮的进口和出口截面形状的确定。
进口截面形状通常选择圆形或矩形，其目的是减小进口损失和提高进口流量。
出口截面形状通常选择背曲线或导流叶片等，以减小离心泵的出口损失和提高泵的性能。
除了叶轮的设计，离心泵叶轮切割定律还可应用于叶轮的制造和检测。
在叶轮的制造中，需要根据离心泵的设计要求和叶轮的几何形状，进行铸造或加工。
在叶轮的检测中，需要根据离心泵的工作参数和叶轮的几何形状，进行流量、扬程和效率等性能指标的测试和分析。
综上所述，离心泵叶轮切割定律在离心泵叶轮设计、制造和检测中起着重要的作用。
离心泵的切割定律
(H1：H2)2=D1:D2 Q1:Q2=D1:D2
从而可以看出叶轮的直径与扬程的平方成正比，与流量成正比。
叶轮直径越大扬程就越大，流量也越大，因为水流出的速度取决于叶轮旋转时产生的离心力和切线上的线速，直径越大，离心力和线速度就越大。
离心泵送水量越与真空度的关系：离心泵是离心力原理来完成抽水的，没有水时空转是会烧坏设备的。
抽真空要用真空泵或者一次抽真空二次抽真空的方法。
离心泵入口的真空度由三部分组成(建立泵入口处、吸入液面的方程即可得到)。
吸上高度，这个与流量无关，吸入装置的损失，与流量的平方成正文，建立泵入口处的动能头，与流量的平方成正比；其中第二项与第三项都与流量的平方成正比，因此泵进口处的真空度随流量的增加而增加。
水泵比转数定义公式与特性。
定义公式：在设计制造泵时，为了将具有各种各样流量、扬程的水泵进行比较，将某一台泵的实际尺寸，几何相似地缩小为标准泵，次标准泵应该满足流量为75L/s，扬程为1m。
此时标准泵的转数就是实际水泵的比转数。
比转数是从相似理论中得出来的一个综合性有因次量的参数，它说明了流量、扬程、转数之间的相互关系。
无因次量的比转数称为形式数，用K表示比转数ns = 3.65n√Q H 0.75 双吸泵Q取Q/2;
多吸泵H取单级扬程; 如i级H取H/i ;
式中n —转速(r / min) Q —流量(m3 / s); H —扬程(m);
型式数K = 2 πn √Q 60 (gH) 0.75
特性：同一台泵,在不同的工况下具有不同的比转数；一般是取最高效率工况时的比转数作为水泵的比转数大流量、低扬程的泵，比转数大；小流量、高扬程的泵，比转数小；低比转数的水泵，叶轮出口宽度较小，随着比转数的增加，叶轮出口宽度逐渐增加，这适应于大流量的情况；比转数标志了流量、扬程、转速之间的关系，也决定了叶轮的制造形状；离心泵比转数较低，零流量时轴功率小；混流泵和轴流泵比转数高，零流量时轴功率大；因此离心泵应关闭出口阀起动，混流泵和轴流泵应开启出口阀起动。
钛一车间
2015年3月14日
离心泵的工作原理
1、离心泵依靠旋转叶轮对液体的作用把原动机的机械能传递给液体。
由于作用液体从叶轮进口流向出口的过程中，其速度能和压力能都得到增加，被叶轮排出的液体经过压出室，大部分速度能转换成压力能，然后沿排出管路输送出去，这时，叶轮进口处因液体的排出而形成真空或低压，吸入口液体池中的液体在液面压力（大气压）的作用下，被压入叶轮的进口，于是，旋转着的叶轮就连续不断地吸入和排出液体。
2、容积泵的工作原理（回转式）：动力通过轴传给齿轮，一对同步齿轮带动泵叶作同步反向旋转运动，使进口区产生真空，将介质吸入，随泵叶的转动，将介质送往出口，继续转动，出口腔容积变小，产生压力（出口高压区）将介质输出。
由于容积泵转数较低、自吸能力较强、流动性能较差的高粘介质，有充分时间和速度充满空穴，所以，该类型泵适用于高粘介质。
泵内部密封面。
内泻较小，所以泵的效率较高，可达70 ％以上，同时可以达到高压输送介质，并且对粘度较小的介质也有良好的适应性。
3、离心泵的分类及各自的特点：离心泵按其结构形式分为：立式泵和卧式泵，立式泵的特点为：占地面积少，建筑投入小，安装方便，缺点为：重心高，不适合无固定底脚场合运行。
卧式泵特点：适用场合广泛，重心低，稳定性好，缺点为：占地面积大，建筑投入大，体积大，重量重。
4、容积泵的分类及特点：容积式泵分为往复式和回转式二大类，回转式容积泵与往复式容积泵相比，回转式泵没有吸、排液阀，不会向往复泵那样，因高粘度液体对阀门的正常工作有影响，泵效随粘度提高而快速降低。
而且在输送液体粘度提高时，泵转数的下降比往复泵小，因而，在输送高粘度液体或液体粘度变化较大时，采用回转式溶剂泵比采用往复式容积泵更为适宜。
回转式容积泵分：齿轮泵、旋转活塞泵、螺杆泵、和滑片泵等几类。
具有转数低、效率高、自吸能力强、运转平稳、部分泵可预热等特点，广泛用于高粘介质的输送。
缺点：占地面积大，建筑投入大，体积大，重量重。
5、泵的流量以及与重量的换算：泵在单位时间内，实际输送液体的体积称为泵的流量，流量用Q 表示，计量单位：立方米 / 小时（m3/h），升 / 秒（l/s）， L/s= 3.6 m3 /h= 0.06 m3/min= 60L /min G=QρG 为重量ρ为液体比重例：某台泵流量 80m3/h ，介质的比重ρ为 780 公斤 / 立方米。
输送介质时每小时重量 G：G=Qρ=80 × 780（m3/h · kg/ m3）= 62400kg
6、泵的压力、扬程、转速及表示形式以及其换算公式：压力的全称为泵的全压力，是指泵的排出压力和泵的吸入压力之差。
泵的压力用 P 表示，单位： Mpa （兆帕）
扬程是指单位重量液体流经泵以后能量的增加值，即液体在泵出口和进口的水头之差通常用字母 H 表示。
单位为米（m）， H=P/ ρ。
如 P 为 1kg /cm2 则 H= （lkg/cm2）/（1000kg/m3） H=（1kg/cm3）/（1000公斤/m3）=（10000公斤/m2）/1000 公斤 /m3= 10m 1Mpa= 10kg /cm2， H=（P2-P1）
/ρ（P2= 出口压力 P1= 进口压力）比例关系：Q1/Q2=r1/r2 H1/H2=(r1/r2)2 6、什么叫汽蚀余量？什么叫吸程？各自计量单位表示字母？
泵在工作时液体在叶轮的进口处因一定真空压力下会产生气体，汽化的气泡在液体质点的撞击运动下，对叶轮等金属表面产生剥蚀，从而破坏叶轮等金属，此时真空压力叫汽化压力，汽蚀余量是指在泵吸入口处单位重量液体所具有的超过汽化压力的富余能量。
单位用米标注，用（NPSH） r 。
吸程Δh ：一种就等同于自吸高度，另外一种是指水泵的允许安装高度即泵允许吸液体的真空度，单位用米。
吸程 = 标准大气压（10.33 米） - 汽蚀余量 - 安全量（0.5 米）标准大气压能压管路真空高度 10.33 米。
例如：某泵必需汽蚀余量为 5.0 米，求吸程Δh？解：Δh=10.33-5.0-0.5= 4.83 米7、什么是泵的性能曲线？包括几方面？有何作用？
通常把表示主要性能参数之间关系的曲线称为泵的性能曲线或特性曲线，实质上，泵性能曲线是液体在泵内运动规律的外部表现形式，通过实测求得。
特性曲线包括：流量 - 扬程曲线（Q - H ），流量 - 效率曲线（ Q - η），流量- 功率曲线（Q-N ），流量- 汽蚀余量曲线（Q -（ NPSH ）r ），性能曲线作用是泵的任意的流量点，都可以在曲线上找出一组与其相对的扬程，功率，效率和汽蚀余量值，这一组参数称为工作状态，简称工况或工况点，离心泵最高效点的工况称为最佳工况点，最佳工况点一般为设计工况点。
一般离心泵的额定参数即设计工况点和最佳工况点相重或很接近。
在实践选效率区间运行，即节能，又能保证泵正常工作，因此了解泵的性能参数相当重要。
8、什么是比转速？
比转速是一个说明流量Q、扬程H、转速n之间关系的一个从相似理论中引出来的综合性参数.比转速的用处：
A、利用比转数对叶轮进行分类
比转数的大小与叶轮形状和泵的性能曲线有密切关系。
比转数确定以后，叶轮形状和性能曲线的形状就大致地确定了。
比转数越小，叶轮流道相对地越细长，叶轮外径和进口直径的比值（D2/D0）越大，性能曲线比较平坦；随着比转数的逐渐增大，叶轮流道相对地越来越宽，（D2/D0）的值越来越小，性能曲线也就越陡；当比转数大到一定数值后叶轮出口边就倾斜，成了混流泵，性能曲线开始出现“S形曲线”，如果比转数继续增大，当D2＝D0时就成了轴流泵，此时性能曲线更陡，“S形曲线”更严重。
由于泵比转数与叶轮形状有关，所以泵的各种损失和离心泵的总效率均与比转数有关。
B、比转数是编制离心泵系列的基础，在编制离心泵系列时，适当地选择流量、扬程和转速等的组合，就可以使比转数在型谱图上均匀地分布。
C、比转数是离心泵设计计算的基础无论是相似设计法，还是速度系数设计法，都是以比转数为依据来选择模型或速度系数的。
泵轴功率和电机配备功率之间关系泵轴功率是设计点上原动机传给泵的功率，在实际工作时，其工况点会变化，因此原动机传给泵的功率应有一定余量，另电机输出功率因功率因数关系，因此经验作法是电机配备功率大于泵轴功率。
钛一车间
2015年3月15日。
