在第1部分在我2022年11月的专栏中，我们介绍了决定是否应该购买较慢的泵的第一部分。我们谈到了测量、决策过程等等。
比转速(Ns) &吸入比转速(Nss)
比转速(Ns)，在其最简单的定义中，处理叶轮几何形状，包括叶片角度和叶片数量。在泵中，动、静力及其比值都是比转速的函数(动态F ÷静态F)。
请注意，大约3000的特定转速将产生最有效的泵，并且，在扬程系数与特定转速的比较中，它在1000左右达到峰值。在较低的特定转速下，您可以更容易地产生泵头，但在较高的特定转速下，泵头效率就没有那么高了。
随着吸入比转速(Nss)的增加，泵的稳定/允许运行范围减小。在考虑泵转速时，泵的吸入状况确实是最重要的检查因素。虽然汽蚀余量是最重要的，但您可以通过从建议的样品性能曲线中确定允许的泵工作区域(稳定窗口)来帮助您自己。
由此，你可以估计出你决定操作的最大吸力比速度。知道了最大吸入比转速，就可以利用速度(N)的吸入比转速代数公式来确定泵的最大吸入比转速。例如，假设最大吸入比转速为8500。不要把8500的吸力比速误认为最大值;这只是一个例子。
缓和和动态力量
吸能(SE)是另一个经常被忽视的参数。SE本质上是对叶轮眼处液体动量的测量。专栏空间不允许在这里进行全面解释，因此请参阅我2020年5月的专栏了解更多细节。
在观察吸力上的液体速度的同时，也要观察排出喷嘴和下游6个直径处的速度。请参阅美国国家标准协会(ANSI)/液压协会(HI)标准9.6.6的最佳实践，但要知道在吸力方面超过8至10英尺/秒是接近潜在的问题。在这里，越慢越好。我明白，在任何情况下，叶轮叶片尖端速度都是相似的(一个更大、更慢的泵与一个更小、更快的泵)，但我建议另一种想法，如果你需要额外的扬程，可能更好地增加泵的另一级，如果你需要更多的流量，改变叶轮宽度。另一种解决方案是两个泵串联在一起。BETVICTOR体育官网
最大叶轮直径的公称极限通常为4极27英寸，2极13英寸。这一限制因素与液体性质无关，更多地取决于叶轮(叶冠和叶片)的材料强度。过多的尖端速度将表现为不可接受的振动。对于给定的套管设计，径向力是叶轮几何形状的函数，并随速度直接增加。径向力将对直接影响轴承和机械密封寿命的轴偏转产生直接影响。请注意，在四极速度下的偏转轴每分钟偏转3550次，在两极速度下的偏转轴每分钟偏转7100次。叶轮制造工艺的质量会影响液压平衡和机械平衡。随着速度的增加，轴承磨损、机械密封寿命和驱动器对准都将变得更加关键。
轴向力是叶轮几何形状、吸入压力、间隙和发展扬程的函数。轴向力的有害影响会因叶轮与轴的松散配合而加剧。轴向推力与速度成正比。转子动力的频率取决于速度和流量，并按比例反应。
惯性
BETVICTOR体育官网具有较大叶轮和较大旋转质量的泵将具有较高的惯性。较高的惯性意味着在失去动力时需要更长的滑行时间，在启动时达到全速需要更长的时间。这种延迟反应特性有利于控制瞬态系统压力，因为在泵跳闸或控制阀重新定位后，泵将缓慢减速，但它将继续移动流体。水力变化的缓慢反应将最大限度地减少下游管道中的柱分离，从而减少水锤和其他负面相关作用。
其他因素
在决定泵速时，有哪些基本参数和问题需要考虑?我没有足够的空间来解释这些因素是如何影响泵速的决定的，但下面的列表被认为是值得研究的:
流变学概述，包括液体的所有性质，特别是固体的数量。固体越多，你就越需要放慢速度。还要注意固体的研磨性、形状和大小。
粘度是一种被许多人忽视的液体特性，所以我用它自己的类别来强调它。粘度越高，在相同的水力条件下需要更大的泵。
流体是牛顿流体还是非牛顿流体?考虑剪切和剪切速率因素。许多非牛顿流体在较高速度下反应不佳。
考虑到实际占空比，重要的是量化电力成本(以每千瓦时的成本计算)。
前面已经讨论了抽吸条件，但还要考虑是注水抽吸还是抽吸举升，或者是否有多个泵管道并联或串联。BETVICTOR体育官网吸入系统管道几何设计的复杂程度对于考虑临界淹没、湍流、吸入能量、吸入喷嘴速度和汽蚀余量是很重要的。
吸入条件的另一个重要子集是泵是否为自引液。注意，高速应用的启动时间将使密封室和启动室中的液体加热速度加快8到10倍。
以下问题也会影响您对泵速的选择:
- 泵的扬程和流量是多少?
- 相对于最佳效率点(BEP)，在性能曲线上的哪个位置是条件点?
- 系统曲线与泵的曲线相交于哪里?
- 未来的系统需求是什么?
- 系统曲线如何随年龄变化?
- 最小流量是多少?
- 安全操作包络线/允许操作面积有多大?
- 泵的类型对转速的决定有很大的影响。泵是ANSI, API还是其他?
- 泵是否为特殊设计，如低流量、高扬程或凹式叶轮?
- 泵是变速的吗?
- 泵是否由内燃机驱动(很多情况下必须降额)?
- 泵是由滑轮/皮带还是链条驱动(轴是侧负载的)?
- 轴和轴承系统的制动马力(BHP)每100转限制有多接近?
- 在海平面以上或海平面以下的标高是多少?
- 泵端吸是OH1型还是轴承间(BB1)型?轴是否干扰叶轮眼区?
- 泵是水平的还是垂直的?
- 泵是否有双蜗壳或单蜗壳或扩散器?
- 泵叶轮中心线与机匣中心线是否同心/一致?
- 泵叶轮进口叶尖转速、叶片重叠量和液体比重是多少?
- 泵有多少级?
- 泵是否有坚固的底座和基础?
- 泵是否正确灌浆?
- 存在多少管道应变或喷嘴负荷?
- 泵采用什么类型的润滑系统?
- 使用什么类型的轴承?
- 泵是否经历了快速的温度变化?
- 泵运行温度是高还是低?
- 如果水泵发生故障，对电站有什么影响?
一般的总结
关于泵速的都市神话是从哪里开始的?20世纪60年代，许多高速泵的初始设计都是基于低速型号，这些型号只是为了满足市场需求而BETVICTOR体育官网提高了速度。在运行一段时间后，这些泵经常被发现不可靠。BETVICTOR体育官网为什么?因为许多老式的泵型号最初并不是设计来运行在更高的速度。随后的故障事件扭曲了可靠性数据，所以普遍的想法是越慢越好。然而，在20世纪70年代，经过重新设计和适当维护以在更BETVICTOR体育官网高转速下运行的泵通常被发现与前几代设计的低速泵一样可靠。
值得注意的是，后来的型号，高速泵的设计带来了额外的负担，因为它们必须以更高的标准运行和维护。在更快的转速下，泵的可靠性需要更高水平的精密维护，例如适当的转子平衡和操作间隙，同时减轻管道应变，建立和维护精密校准和其他行业最佳实践。
随着系统扬程要求的增加，物理定律将迫使您使用更高速度的泵。BETVICTOR体育官网然而，我在一些应用中看到，1750转/分钟(rpm)的两级泵比3550转/分钟的单级泵更好。
警告:你也可以操作泵太慢，有问题的水动力稳定性或过热电机由于冷却风扇的问题。我不建议在任何时间内运行低于600 rpm的大多数泵，除非泵是为这些BETVICTOR体育官网条件设计或批准的。在所有情况下都与OEM进行检查，包括电机OEM。
最后，我建议一个场景，有时通往目的地的道路(想想泵系统)是为多车道高速交通而建造的。想想德国高速公路(联邦高速公路)。然而，有时只有两条路可以缓慢而稳定地完成工作，既可靠又享受。想想加州圆石滩的17英里路。
参考文献
离心泵水力不稳定性EPRI报告CS-1445研究项目1266-18由E麦凯博士1980