水泵效率影響因素分析及改進(jìn)
　　
　　水泵工作時(shí)有容積損失、機(jī)械損失和水力損失等。
　　
　　一、容積損失：
　　
　　包括通過(guò)大小口環(huán)的循環(huán)水流損失，填料函和平衡盤的泄漏損失，填料函和平衡盤的泄漏損失在規(guī)定的范圍內(nèi)是屬于保證工作的正常損失。大小口環(huán)的循環(huán)水流損失主要與大小口環(huán)的密封間隙的大小、長(zhǎng)度以及泵的單級(jí)揚(yáng)程有關(guān)。一般情況下，密封間隙的長(zhǎng)度及泵的單級(jí)揚(yáng)程是基本不變的，因此大小口環(huán)的環(huán)流損失主要與大小口環(huán)的密封間隙的大小有關(guān)，大口環(huán)的密封間隙每增加0.2mm，效率降低4%左右；小口環(huán)的密封間隙每增加0.5mm，效率降低5%左右。
　　
　　二、機(jī)械損失：
　　
　　是指葉輪、平衡盤的外側(cè)表面和水的摩擦、大小口環(huán)處的摩擦以及軸承和填料等處的損失，其中輪盤摩擦損失取決于比轉(zhuǎn)數(shù)。比轉(zhuǎn)數(shù)較高時(shí)損失較小。
　　
　　三、吸水口附近的水被轉(zhuǎn)動(dòng)的軸擾動(dòng)，使進(jìn)水的入口角發(fā)生變化而造成能量損失。以上三項(xiàng)在水泵正常運(yùn)行時(shí)基本上為常量。
　　
　　四、水力損失：
　　
　　水力損失將直接應(yīng)影響泵的水力效率和特性，它包括摩擦損失、渦流和沖擊損失。一般情況下流量愈大的泵水力損失較小。
　　
　　摩擦損失指流體在葉輪和其他過(guò)流部件中的沿程損失，它的大小約等于流量的平方。
　　
　　渦流和沖擊損失指流體在渦輪機(jī)全部流動(dòng)過(guò)程中的轉(zhuǎn)彎、擴(kuò)大和收縮等造成的損失，單就葉輪來(lái)講是指流體對(duì)葉片入口處的沖擊和流量變化時(shí)葉輪內(nèi)的渦流損失。在額定流量時(shí)，葉輪中的這種損失幾乎為零，當(dāng)大于或小于額定流量時(shí)，這種損失開(kāi)始出現(xiàn)并且與額定流量相差越多損失就越大，隨流量的平方而增加。這種沖擊損失的分布是由于小于額定流量時(shí)，流體以大于葉輪安裝角的角度沖擊葉片，把流體擠到葉片工作面上并在背面上形成渦流區(qū)；當(dāng)流量大于額定流量時(shí)，流體與葉片相遇時(shí)的角度小于葉片安裝角，流體被壓向葉片的背面，在工作面上形成密閉的渦流之故。這種現(xiàn)象已被實(shí)驗(yàn)所證實(shí)。
　　
　　水力損失主要是在葉輪和各通流部件中，以ns（比轉(zhuǎn)數(shù)）＝90的分段式多級(jí)泵中水力損失情況為例：在葉輪和其他通流部件中的損失，大約各占50%。葉輪葉片入口處邊緣磨損后，由于入口角改變，將產(chǎn)生不正常的入口沖擊，葉片間流道粘污后，減少了有效過(guò)流面積，水流速度增加，從而加大了水力損失。新配葉輪時(shí)，應(yīng)盡可能清除流道中的毛刺，保持內(nèi)壁光滑，以減少額外的水力損失，條件允許時(shí)可采用工程塑料葉輪。
　　
　　特別注意的是，裝配或檢修水泵時(shí)，由于葉輪出口與導(dǎo)水圈吻合不當(dāng)或軸向竄量太大而造成的水力損失，對(duì)泵效率和特性影響較大，既使裝配無(wú)誤，這部分損失也近于11%。除此之外，由導(dǎo)水圈向返水圈翻轉(zhuǎn)的流道中的損失占22%強(qiáng)，清除導(dǎo)翼中的飛邊和毛刺等鑄造缺陷，可避免無(wú)益的水力損失。
　　
　　當(dāng)一臺(tái)水泵各部正常時(shí)，它的效率將取決水力損失的大小。水力損失中的摩擦損失是不可避免的，*，水具有粘滯的特性，單位體積的水和物體（過(guò)流部件）表面作相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，維持其運(yùn)動(dòng)所需的能量和其粘度、接觸面積、表面粗糙度、沿途行程的長(zhǎng)短有關(guān)，并與水流運(yùn)動(dòng)速度的三次方成正比。
　　
　　水在流道中流動(dòng)時(shí)，和流道表面接觸的表面水的運(yùn)行速度將相對(duì)降低，并且能使水流中形成渦流而造成能量消耗，表面水的相對(duì)運(yùn)行速度越快而造成的能量損失越大,因此擴(kuò)大流道面積或降低水在流道中流動(dòng)時(shí)的運(yùn)行速度（降低泵軸轉(zhuǎn)速），能減小能量消耗，提高運(yùn)行效率。水與水之間作相對(duì)運(yùn)動(dòng)所需的能量是很小的，基本上取決于水的粘度的大小。
　　
　　沖擊損失和水流速度也有很大的關(guān)系，當(dāng)水的流速太大時(shí)，特別是在葉輪吸水口附近處，當(dāng)水流以較大的軸向速度流向葉輪吸水口，而葉輪又將其帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)又以徑向速度拋向葉輪出水口，可以說(shuō)其軸向流速具有的動(dòng)能在葉輪吸水口附近消耗殆盡。這種現(xiàn)象在水泵首級(jí)葉輪和中間及葉輪均會(huì)發(fā)生，而且中間級(jí)葉輪比首級(jí)葉輪還嚴(yán)重，因?yàn)橐话愣嗉?jí)泵首級(jí)葉輪吸水口直徑比中間級(jí)葉輪的吸水口直徑大（為了改善吸水性能），首級(jí)葉輪吸水口外水流的軸向流速還能相對(duì)降低，而且吸水管內(nèi)的壓力低于大氣壓，首級(jí)葉輪拋出的水經(jīng)導(dǎo)水圈減速增壓，經(jīng)返水圈回頭后以徑向速度到達(dá)中間級(jí)葉輪吸水口，由于吸水口直徑較小，水流被迫由徑向速度變成較大的軸向速度流向吸水口，這時(shí)水流在徑向速度所是有的動(dòng)能也被消耗掉，而且返水圈的過(guò)流面積朝吸水口方向逐漸收縮，造成徑向速度增加，返水圈內(nèi)的壓力還是正壓力（大于大氣壓力），這些情況均造成無(wú)益的水力損失。
　　
　　一般情況下，具有導(dǎo)水圈的多級(jí)離心泵水力效率，從零流量開(kāi)始，沿流量增加方向而增加，在到達(dá)某一點(diǎn)時(shí)，效率反而下降。這是由于流量增加時(shí)，流體在過(guò)流部件中的流速增加，大大增加了水流的摩擦損失、沖擊損失和渦流損失，從而造成效率下降。
　　
　　新型率水泵通過(guò)特殊設(shè)計(jì)，有如下特點(diǎn)：
　　
　　新設(shè)計(jì)的水泵采用新型導(dǎo)水圈，擴(kuò)大流道面積，降低水在過(guò)流部件內(nèi)的流速（以150D--30型水泵為例：新型水泵在額定狀態(tài)下葉輪入口處的zui高理論流速為4.81m/s，在導(dǎo)水圈內(nèi)的zui高理論流速為3.485m/s，而其他水泵過(guò)流部件內(nèi)的zui高流速能達(dá)到15~30m/s，水力損失較大）；采用流道特殊設(shè)計(jì)率葉輪，葉輪流道能使水流少受干擾較為“自由”的導(dǎo)入導(dǎo)水圈內(nèi)，能大大減小水流的沖擊損失，零流量時(shí)揚(yáng)程高，揚(yáng)程較低時(shí)流量大，能使揚(yáng)程和流量達(dá)到*匹配，使水泵具有“恒功率”特性，效率能達(dá)到90%以上。增大水泵揚(yáng)程后擴(kuò)大了水泵的使用范圍，并能節(jié)約材料，減輕重量，降低制造成本。