作者注:在2021年5月的专栏中发表了一个错误。以下是“为什么你想要一个变速泵?”:“应用VSD的最常见原因是泵的尺寸不适合部分或全部系统要求。”因此，在某些情况下，通过某种方式绕过泵的输出，使泵的工作点远离曲线的左端，因为左端存在高径向推力和其他与再循环相关的问题。在其他情况下，情况正好相反，泵需要某种类型的节流装置，以使其远离曲线右侧，因为右侧存在空化和径向推力问题。节流或泵的旁路流量效率低下，造成能源浪费。”
这个月我将从一个没有经验的人的角度来探讨泵的基本理论和工作原理。基于我在泵行业50年的经验，我认为这可能是解释泵可靠性道路上的坑洼的好方法。如果您读过我的任何专栏文章，就会对其中的许多评论感到熟悉。
制度至上;水泵是第二位的
我的建议是，首先设计系统以满足工艺的需要，然后选择最适合系统的泵。是系统告诉泵该做什么，而不是相反。你不能购买一个流量X和扬程/压力Y的泵，然后期望泵将执行这些参数(参考我2019年8月的专栏，我解释说“Wishin and Hopin”将无法使泵正常工作)。本专栏不会指导您如何设计系统。我要说明的是，几乎所有的泵问题都发生在泵的吸入端(我估计80%)。这主要是由于一个常见的误解，即泵会将液体“吸”进泵内，但它们不会。BETVICTOR体育官网系统的吸入部分必须提供所需的能量，使液体移动到泵;这通常是通过重力或大气压力来完成的。
如果您正在对一个持续出现问题的现有泵进行故障排除，则该泵可能使用不当。责备水泵厂家比较容易，但解决不了问题。检查系统设计规范，检查泵的性能。“不良分子”泵的尺寸可能不适合应用。
重要的事情先做
在我们讨论实际被泵送的液体之前，让我们讨论一下为什么大多数泵的额定单位是头(英尺或米)，而不是压力(磅每平方英寸[psi]，千帕斯卡[kPa]或BETVICTOR体育官网巴-表压单位)。我能解释这一点的最简单的方法是，离心泵的性能是可预测的，可测量的和一致的额定扬程时，无论流体，密度和相关的温度(假设牛顿无粘性液体)。如果你在65华氏度(18摄氏度)的温度下抽水，那么这就不是问题。但当水温变化时，密度也会变化，性能(压力)也会变化。
举个例子:一个泵在50 psi的压力下移动环境温度的水，所以相应的扬程将是115英尺。如果液体是碳氢化合物，如柴油燃料(比重[SG] = 0.70)，相应的压力将是35 psi。如果液体是烧碱溶液，比如SG为1.2的氢氧化钠，压力将是60 psi。不管三种不同的流体和同一泵产生的不同压力，在115英尺处扬程保持不变。
如果用适当的单位表示，水头和压力可以互换使用。这种关系如公式1和图1、图2所示。
要泵送的液体
液体的个性
许多泵的问题产生是因为在选择过程中有人认为所有液体泵都是一样的。在解决问题的过程中，我总是问用户液体是什么，它的物理性质。如果你所要做的只是在环境温度下泵出干净的水，那么生活就很美好了。否则，请注意，在65至70华氏度(18至21摄氏度)泵送除清水以外的任何液体可能需要改装泵，不同的泵，甚至不同类型的系统。例如:
固体
如果液体流中存在固体，带有封闭叶轮的标准泵可能无法工作。必须选择能够在不堵塞叶片的情况下通过固体的叶轮(及相关泵)，并且其几何设计和结构材料应能够减轻固体夹带带来的指数级磨损。如果存在固体，考虑一个更坚固或开放的叶轮设计，一个凹叶轮泵，或浆泵。我把这个专栏放在离心泵的世界里，但作为例外，你可能也想考虑渐进式空腔泵或其他类型的正排量泵。
如果泵将处理悬浮固体，在材料选择上要谨慎。浆液应用的流变性可能是压倒性的，我建议您研究较硬的材料，如高铬铁或像CD4MCu那样硬化的材料。根据浆料中固体的类型和大小，你也可以考虑橡胶衬里泵。BETVICTOR体育官网
pH值
如果液体是酸性溶液，pH值较低，那么标准泵材料可能无法支撑。腐蚀永远是你的敌人，但酸性溶液，特别是伴随着高温，会加剧和加速破坏过程。咨询制造商或知识丰富的材料专家，使材料与液体性能相匹配。
酸性溶液通常需要更高的贵金属，应用越激进，你需要的贵金属等级(和成本)就越高。300系列奥氏体不锈钢是一个很好的开始，但要检查兼容性，因为应用可能需要合金20，哈氏合金，蒙乃尔合金或钛。
此外，液体可能需要非金属泵。解决方案可能是氟塑料，如全氟烷氧基/聚四氟乙烯(PFA/PTFE)内衬，非金属和/或磁驱动泵。有时，非金属或磁力驱动泵比具有相关机械密封和支撑系统的高合金金属泵更便宜。
密度比重
密度是液体在一定体积单位内的质量，例如，磅每立方英尺。比重(SG)是一个比率——液体的密度相对于水的密度。SG可能不是泵本身的问题，但相关的驱动电机会注意到。参考泵的制动马力(BHP)方程(公式2)，你会看到液体的SG将对所需功率有直接影响。BETVICTOR体育官网
例如，计算一个在160英尺的扬程下每分钟移动500加仑(gpm)时效率为75%的泵所需的BHP。首先，用SG 1.0的液体计算BHP，然后将SG改为1.3。SG的差异将使BHP从27变为35。如果你有一个30马力(hp)的电机来驱动泵，它将在工作因素下运行，过载或跳闸。
氪石泵:又名，粘度BETVICTOR体育官网
粘度是离心泵的克星。BETVICTOR体育官网在1 ~ 100厘泊(cP)的低粘度范围内，泵的性能会受到一些明显的负面影响，但在较高的粘度范围内，泵的性能会显著下降。泵的性能曲线是基于水的，如果要泵送的流体比水更粘稠，则必须对性能进行修正。请向制造商咨询以获得这些信息。粘度增加的主要负面影响是泵效率，但流量和扬程也被边缘化。当粘度大于或等于30 ~ 40 cP时，需要进行粘度校正，否则会对作业性能造成不利影响。在5到10个cP的范围内，你必须至少意识到影响，无论多么微小。
为了达到理想扬程和流量所需的水基条件点，泵效率的降低和粘度的修正都需要更大的马力。因此，驱动器(电机)将需要更大。然而，泵动力框架可能无法处理额外的马力和扭矩要求。所有泵都BETVICTOR体育官网有轴和轴承架的BHP限制，通常以每分钟100转(rpm)的最大BHP表示。
如果您应用的液体粘度接近2000 cP，而您仍在考虑离心泵，请重新考虑并考虑正排量泵。
有关离心泵的更多建议，请参阅我在8月号上的专栏。BETVICTOR体育官网