常转速恒压泵设计

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恒压泵的定义为压力恒定 (或近似恒定)的泵，即在泵的整个有效工作范围内，其压力不随流量的变化而变化 (或压力变化很小，近似于压力不变)。该泵在实际应用中最明显的优点就是泵在小流量时不超压、大 s流量时不会出现压力不足或断流现象。

诸如消防、喷淋等系统或现场，其首要要求即是在整个输水过程中要求压力波动较孝稳定输水。而现有市场上的泵往往都不能满足此要求，要么就是在大流量时压力偏低或断流而不能正常输水，要么就是在小流量时压力过高而造成管路或系统损坏。若采用泵和阀门相组合成稳压系统来解决此问题，这样-来问题虽然得到解决，但带来的弊端是制造和使用费用较高、应用难度大且出现故障的几率增大。若采用旋涡泵，其性能稳定性及可靠性较差，并且有些系统不允许采用旋涡泵。

恒压泵的流量-压力曲线随流量的变化而变化较缓，在整个工作范围内压力的浮动保持在土10%以内，甚至于有些规格的泵的流量-压力曲线近似为水平的-条直线。另外，由于恒压泵的结构相对更简单，使用更简捷方便，除了常应用于航空航天、石油化工等领域外，近几年来恒压泵越来越多地应用于需求压力恒定的民用系统或公共场所，如：消防灭火系统、消防给水系GM 麓用聊麓 2013第5期统、淋浴喷淋系统以及市政、建筑、锅炉给水等诚。

又由于这些系统或诚使用的都是国家电网50Hz下的常规标准转速，所以该泵就称之为常转速恒压泵。

二、过流部件主要几何参数的水力设计计算常转速恒压泵的过流部件主要为叶轮和泵体，其水力性能主要撒于叶轮外径D：、叶轮出121宽度b 、泵体的喉部当量直径 以及泵体压水室流道内径D，等几何参数。

常转速恒压泵的设计思路主要分为两个方向，第- 个为高速泵设计思路，此种设计思路，主要应用于n≤8O的泵以及对泵的外形尺寸及加工要求比较苛刻的泵；第二个为近常规离心泵设计思路，主要应用于，l >80的泵以及在此，l 范围内对效率要求较高的泵。

1.高速泵设计思路水力设计要点 (ns≤8O)叶轮形式-般为 星”状放射式直叶片开式结构，如图l所示。泵体压出室为环形压出室，如图2所f jJ图1 叶轮结构示。此种泵结构简单，加工工艺性好，外形尺寸小，特别是在n。≤30的超低比转速范围内，效率有着明显的优势。

azvI 口 图2 泵体结构1)叶轮外径D2Kz(2gH/n) (1)式中 H---扬程，单位为m；，r-转速，单位为r/min；- - 常数，取l6.5～17.5。

由于常转速恒压泵主要采用n2 900r/minn1 450r/min这两种转速，结合笔者几年来的设计经验，可取D225.5H ，n2 900r/min；D25埘 m，，l 1 450r/min；2)泵体喉部当量直径do- (5.5-5.9) (QInDz) (2)又由于磊适当加大可以增大泵的流量、提高泵的效率，故常取do 120(QID2)12)n2 900r/mirdo 160(Q/D2)1/2，l1 450r/min；3)叶轮出口宽度扫：若按普通离心泵设计会比较窄小，将导致泵效率较低，性能较差，所以常取1.5～2倍的普通离心泵叶轮易：值，或者取等于或略小于 ，可取b do～ ( -3) (为保证平坦的扬程曲线，常取b2do)。

4)泵体流道宽度b3(1.01～1.03)b2(大泵取小值，小泵取大值，与b 的差值应在2-5)。

5)泵体压水室流道内径由于环形压出室的各断面面积相等，流速不等，6)1// Canstruct/atz fi#erIndustry冲击损失较大，为缓解冲击损失过大所带来的效率较低问题，往往会选择较大的断面以降低流速，所以-般环形压出室的各断面面积常取1.1～1.3倍普通螺旋形压水室第8断面面积，也可取D ： (1.15～1.25) (大流量泵取大值，小流量泵取小值)。

2.近常规离心泵设计思路水力设计要点 ( >80)叶轮形式为双弯曲扭曲叶片闭式结构如图3所示，泵体压出室为螺旋形压出室，如图4所示。叶轮与泵体的结构与普通离心泵近乎-致，只是在设计计算取值时有所区别，所以此种设计思路称之为近常规离心泵设计思路。当泵常运行在大流量或泵比转速较高时，此种结构泵比高速泵在效率和运行稳定性方面有着明显的优势。

-/图3 叶轮结构图4 泵体结构1)叶轮外径D2445000 /Sin。 式中 扬程，单位为m；，l--转速，单位为r/min；- 流量，单位为m3/h。

GM 避用栅誓2013 第5期 城建/水I业通用机械GM in City Construction＆ Water Industry2)叶轮出口宽度b2 (1.2～1.5)b20 (4)式中 6 。--普通离心泵叶轮出口宽度，单位为mm。

- 般b 需小于泵体喉部当量直径 ，且当允许压力随流量的变化而波动适当加大时可减小6：，以提高泵的效率。

3)泵体喉部当量直径比的计算可参照普通离心泵的喉部来选取，只是速度系数 常取普通压水室的0.6倍∩取do480(Q 日 )m (5)式中 --为普通离心泵喉部速度系数。

4)泵体基圆直径因叶轮出口流速较大，应适当增大基圆直径，即增加流道各断面的有效面积以降低流速，并且增加流道有效断面面积还可以使泵的高效点向大流量偏移又可以使泵运行更平稳，故可取D (1.O5～1.2)D：(大流量泵取大值，小流量泵取小值)。

5)泵体流道宽度b bE' (3～10) (大泵取小值，小泵取大值)。

式中 易 - 包括叶轮前后盖板的叶轮出口宽度，单位为rain。

6)叶片出口芭角 ：取60。～80。；叶片包角取80。～130。；叶轮叶片数z常取6～8片，当因为扬程较高叶轮外径较大而取8片以上时，需采用长短叶片间隔布置的复合叶片。

三，结构设计要点1)开式叶轮叶片前盖板流线倾角 (与轴线垂线夹角)常取15。，后盖板流线倾角常取10。，此种结构下的叶轮流道过流面积由进口到出口为均匀变化。

2)开式叶轮的叶片应从前盖板向后盖板逐渐加厚，开式叶轮的叶片的后盖板面积要求旧能的小，以产生较小的轴向力。

4)电动机的前轴承应采用向心推力球轴承，后轴承采用深沟球轴承。

四、关键点浅析1)泵体的喉部当量直径d。是决定泵性能的关键尺GM 鼍用挪簟www.etfx.COiTI 2013 第5期寸，增大 可以提高泵的扬程和效率，特别是对于小流量低扬程泵尤为明显，所以有时候为了性能优势的最大化往往会加大 ，-般可加大10%～30%。

2)泵体的喉部、扩散段、环形压出室的内流道的光洁程度以及泵体出口的方式 (切线直出口或中心出口)均对泵的性能及效率有明显影响，所以往往会取切线出口方式，泵体的喉部、扩散段及环形压出室的内流道要求加工。

3)泵体的过流断面应为圆形或者近似的圆形或方形，以保证湿周最小，效率较高。

4)在实际应用中，当泵的性能不足或者运行不够平稳时，应考虑是否是喉部和压水室过流断面的问题，可对喉部或压水室的过流断面进行加工或打磨，以增加过流面积，降低流速，减少冲击，提高泵的效率和运行平稳性。

5)泵的设计不应拘泥于本文所列的两种设计思路，可突破常规进行设计，比如叶轮的设计可采用大幅加大出I：1宽度及大幅减小出口芭角，泵体可采用准螺旋形和导叶等。

五 结语总的来说，常转速恒压泵的设计还是相对比较简单的，只要明白设计思路，把握几个设计与生产要点，合理地选取参数就能设计出优秀的泵。

另外，随着对常转速恒压泵的了解越来越深，其应用越来越广泛，逐渐的取代了消防泵或稳压系统在要求压力恒定的民用系统或公共诚的使用，而这些民用系统或公共诚往往对压力恒定要求不是很高而对效率要求却较高，所以近两年来常转速恒压泵的设计也开始向非常规离心泵设计靠拢，把常规离心泵通过变换关键参数的选取，采用合理的组合方式来达到压力近似恒定而性能最优。