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要正确地选择和使用离心泵，就必需了解泵的性能和它们之间的相互关系。离心泵的主要性能参数有流量、压头（扬程）、轴功率、效率等。离心泵性能间的关系通常用特性曲线来表示。
一、泵的分类
泵的种类很多，可按其各种特征加以分类，见表1-1。
水泵是把原动机的机械能转换成抽送液体能量的机器。来增加液体的位能、压能、动能。原动机通过泵轴带动叶轮旋转，对液体作功，使其能量增加，从而使需要数量的液体，由吸入口经水泵的过流部件输送到要求的高处或要求压力的地方。
二、离心泵的基本构造
离心泵的基本构造是由六部分组成的，分别是：叶轮，吸液室，泵壳，转轴，托架，轴承及轴承箱，密封装置，基础台板等。
1、 叶轮是离心泵的核心部分，它转速高输出力大，叶轮上的叶片又起到主要作用，叶轮在装配前要通过静平衡实验。叶轮上的的内外表面要求光滑，以减少水流的摩擦损失。
2、 泵壳，它是水泵的主体。起到支撑固定作用，并与安装轴承的托架相连接。
3、 转轴的作用是借联轴器和电动机相连接，将电动机的转距传给叶轮，所以它是传递机械能的主要部件。
4、 轴承是套在泵轴上支撑泵轴的构件，有滚动轴承和滑动轴承两种。轴承的依托为轴承箱。滚动轴承使用牛油作为润滑剂加油要适当一般为2/3～3/4的体积太多会发热，太少又有响声并发热！滑动轴承使用的是透明油作润滑剂的,加油到油位线。太多油要沿泵轴渗出，不利于散热；太少轴承又要过热烧坏造成事故！在水泵运行过程中轴承的温度最高在85度一般运行在60度左右，如果高了就要查找原因（是否有杂质，油质是否发黑，是否进水）并及时处理！
5、 密封装置。叶轮进口与泵壳间的间隙过大会造成泵内高压区的水经此间隙流向低压区，影响泵的出水量，效率降低！间隙过小会造成叶轮与泵壳摩擦产生磨损。为了增加回流阻力减少内漏，延缓叶轮和泵壳的所使用寿命，在泵壳内缘和叶轮外援结合处装有密封装置，密封的间隙保持在0.25～1.10mm之间为宜。
1、流量：离心泵的流量Q---离心泵在单位时间内排送到管路系统的液体
体积，常用单位为L/s或m3/h。
离心泵的流量Q与泵的结构、尺寸及转速等有关。
泵安装在特定的管路上，管路的特性必然要影响流量的大小。
2、压头（扬程）
离心泵的压头H---又称扬程，指离心泵对单位重量（1N）的额液体所能提供的有效能量，其单位为m。
离心泵的压头H与叶片的弯曲情况β2、直径D2、转速n及流量Q有关。
3、效率
离心泵的效率η---反映泵对液体提供的有效能量与原动机提供给泵的能量（轴功率N）之比。
离心泵的能量损失包括以下几项：
（1）容积损失ηv 各种泄漏、回流，使泵对这部分液体作了无用功，减少了泵的实际输送能量。ηv与泵结构及液体在泵进、出口处的压强差有关。
（2）机械损失ηm 由泵轴与轴承之间、泵轴与填料函之间以及叶轮盖板外表面与液体之间产生摩擦而引起的能量损失。其值一般为0.96—0.99。
（3）水力损失ηh 叶片间涡流造成的损失、液体入泵时的水力冲击损失、液体与泵壳、叶片间的摩擦损失之和。水力损失ηh与泵的结构、流量及液体的性质有关。
离心泵的效率反映这三项能量损失的总和，故又称为总效率η，总效率为这三个效率的乘积，即：
η=ηvηmηh
这里ηv、ηm与流量Q无关。
由水力损失图示（右图）可知：额定流量Qs（ηh=0.8--0.9）下hf最小，η最高。一般小型离心泵的效率为50%--70%,大型泵可高达90%。
4、轴功率
离心泵的轴功率P---泵轴所需要的功率，当泵直接由电动机带动时，它即是电机传给泵轴的功率。单位为W或kW。
离心泵的有效功率Pe是指液体从叶轮获得的有效能量。 
因为扬程是指水泵输出的单位重液体从水泵中所获得的有效能量，所以，扬程和质量流量及重力加速度的乘积，就是单位时间内从水泵中输出的液体所获得的有效能量——即水泵的有效功率：
Pe=ρgQH(W)=γQH(W)
式中 ρ——水泵输送液体的密度（kg/m3）；
γ——水泵输送液体的重度（N/m3）；
Q——水泵的流量（m3/s）；
H——水泵的扬程（m）；
g——重力加速度(m/s2)。
轴功率P和有效功率Pe之差为水泵内的损失功率，其大小用大头娃娃的效率来计量。大头娃娃的效率为有效功率和轴功率之比，用η表示，即
1、特性曲线指H～Q、N～Q及η～Q（也有含△h～Q或hs～Q的）等的关系曲线。由泵的制造厂家提供，附于样本或说明书中。右图即为某一转速下，典型的B型（单级单吸悬臂式）泵的特性曲线。 
特性曲线的共同特点：
（1）H～Q：Q↑→H↓
（2）N～Q：Q↑→N↑，Q=0，Nmin；
（3）η～Q：先Q↑→η↑，达ηmin后Q↑→η↓，ηmax点——设计点。
其下的H、Q（即Os）、N是最佳工况参数——标于铭牌上。
选择泵时至少应使其在≥92%ηmax下工作。
图中的ABCD中的1、2是改变转速或切割叶轮前后的特性曲线，3、4是改变转速的相似抛物线或是切割外径的切割线（抛物线）。方块ABCD称为水泵扩大了的工作范围，大头娃娃可以在此范围的任一点工作，而且效率下降最多不会趋势5～8很多。
把许多水泵的工作范围画在一张坐标图中，称为型谱。为了使图形协调，高扬程和大流量时的工作范围不致过大（因高扬程大流量的工作范围相对变大），通常采用对数坐标表示。一般，每种系列大头娃娃有一个型谱。
3、 汽蚀现象
液体在一定温度下，降低压力至该温度下的汽化压力时，液体便产生汽泡。把这种产生气泡的现象称为汽蚀。汽蚀时产生的气泡，流动到高压处时，其体积减小以致破灭。这种由于压力上升气泡消失在液体中的现象称为汽蚀溃灭。
水泵在运转中，若其过流部分的局部区域（通常是叶轮叶片进口稍后的某处）因为某种原因，抽送液体的绝对压力降低到当时温度下的液体汽化压力时，液体便在该处开始汽化，产生大量蒸汽，形成气泡，当含有大量气泡的液体向前经叶轮内的高压区时，气泡周围的高压液体致使气泡急剧地缩小以至破裂。在气泡凝结破裂的同时，液体质点以很高的速度填充空穴，在此瞬间产生很强烈的水击作用，并以很高的冲击频率打击金属表面，冲击应力可达几百至几千个大气压，冲击频率可达每秒几万次，严重时会将壁厚击穿。
在水泵中产生气泡和气泡破裂使过流部件遭受到破坏的过程就是水泵中的汽蚀过程。水泵产生汽蚀后除了对过流部件会产生破坏作用以外，还会产生噪声和振动，并导致水泵的性能下降，严重时会使水泵中液体中断，不能正常工作。
（1）、水泵汽蚀基本关系式
水泵发生汽蚀的条件是由水泵本身和吸入装置两方面决定的。因此，研究汽蚀发生的条件，应从水泵本身和吸入装置双方来考虑，水泵汽蚀的基本关系式为
NPSHc≤NPSHr≤[NPSH]≤NPSHa
临界汽蚀余量HL≤必须汽蚀余量HB≤许用汽蚀余量HX≤有效汽蚀余量HY
NPSHa=NPSHr(NPSHc)——水泵开始汽蚀
NPSHa> NPSHa>NPSHr(NPSHc)——水泵无汽蚀
式中 NPSHa——装置汽蚀余量又叫有效汽蚀余量，越大越不易汽蚀；
NPSHr——水泵汽蚀余量，又叫必需的汽蚀余量或水泵进口动压降，越小抗汽蚀性能越好；
NPSHc——临界汽蚀余量，是指对应水泵性能下降一定值的汽蚀余量；
[NPSH]——许用汽蚀余量，是确定水泵使用条件用的汽蚀余量，通常取[NPSH]=（1.1～1.5）NPSHc。
（2）、装置汽蚀余量的计算
（3）、 防止发生汽蚀的措施
欲防止发生汽蚀必须提高NPSHa，使NPSHa>NPSHr可防止发生汽蚀的措施如下：
1． 减小几何吸上高度hg（或增加几何倒灌高度）；
2． 减小吸入损失hc，为此可以设法增加管径，尽量减小管路长度，弯头和附件等；
防止长时间在大流量下运行；
4． 在同样转速和流量下，采用双吸水泵，因减小进口流速、水泵不易发生汽蚀；
5． 水泵发生汽蚀时，应把流量调小或降速运行；
6． 水泵吸水池的情况对水泵汽蚀有重要影响；
7． 对于在苛刻条件下运行的水泵，为避免汽蚀破坏，可使用耐汽蚀材料。
六、 水泵的相似理论的应用：
换算改变转速时水泵的特性曲线
设水泵的相应尺寸相等（或对同一台水泵），则相似定律公式
式中的下标1表示转速为n1时的参数，2表示转速为n2时的参数。
七、 切割定律的应用
1、切割叶轮外径，按下式换算水泵的性能
Q1/Q2=D1/D2 H1/H2=（D1/D2）2 N1/N2=（D1/D2）3
1、 比转数
水泵的比转数也称水泵的相似准则，是从水泵的相似定律推得的，表达式为
式中 Q——流量（m3/s），双吸水泵取 ；
H——扬程（m），多级水泵取单级扬程； n——转速(r/min)。
2、关于比转数的说明
1． 同一台水泵在不同工况下具有不同的ns值，作为相似准则的ns是指对应最高效率点工况下的值。
2． 因为ns是水泵几何相似的准则，所以可以按ns对水泵特性曲线（运动参数的外部表现形式）的趋势进行分类。运动相似的前提条件是几何相似。所以，水泵特性曲线的形状和水泵的几何形状有关。 |
