探究影响自吸泵自吸性能的因素

探究影响自吸泵自吸性能的因素

李文浩

中山市广泰泵业有限公司528400

摘要：自吸泵应用广泛,在喷灌、消防等场合等有运用。全面总结和分析了自吸泵的发展历程，并分析了自吸泵发展的现状，分析了影响自吸泵自吸性能的因素,并进一步指明发展的趋势和方向，为后续自吸泵的研究工作提供指导性建议。

关键词：自吸泵；自吸性能；影响因素

1引言

自吸泵属于特殊离心泵，它是指那些首次起动前只需向泵体内加入一定量的水，无需将进水管充满水，起动后经一定时间可将进水管中气体排光，进入正常工作的一类水泵。它是利用气液混合原理和泵的特殊结构来实现抽吸气体，并在泵吸入管路内形成一定程度真空状态的特殊离心泵。这种自吸泵是不附带其它专门抽气装置的，例如喷射器、水环轮和漩涡轮之类。除首次使用需引水外，以后每次使用勿需再用引水。它具有使用方便，工作可靠，便于远程集中控制，实行自动化操作等优点，因此自吸式水泵广泛用于农业、消防、市政、电力、矿山、化工等部门，尤其适合用于流动排灌、移动工作、启动频繁和灌液困难等场合，在地面提水中有逐步取代普通离心泵的趋势。而随着我国北方地区地下水位持续下降，需要不断地改善自吸泵的自吸性能。

2影响自吸泵自吸性能的具体因素

2.1隔舌间隙

隔舌间隙是指叶轮外圆和隔舌的间隙。传统的自吸泵设计认为这一间隙越小,自吸泵的自吸性能就越好。但是隔舌间隙过小，容易因液流阻塞而引起噪声和震动；间隙过大，因间隙处存在旋转的液流环消耗一定能量，使得自吸泵的效率下降。

2.2回流孔面积和位置

在确定叶轮和蜗壳设计的情况下,回流孔大则回流的液体多,自吸时间短,但最大自吸高度、泵效率和扬程低；反之自吸时间长，最大自吸高度高。原因在于回流孔面积大，自吸时经回流孔回流的液体增加，叶轮排出的液体增加，而且排出部分液体从泵出口吐出，从而使储液室中液体减少,导致排气能力减弱，最大自吸高度下降。且停泵时会使经回流孔的液体增多，不足以供下次启动所需的储液要求，从而使自吸吸不上来。若回流孔过小，则导致回流的液体过少，排气能力弱。当叶轮排出的液体量等于经过回流孔回流的液体量时，回流孔面积为最佳值。

3.3叶轮宽度和叶轮圆周速度

叶轮圆周速度提高，不仅促使自吸泵回流量增加，同时还有加强气液混合的作用，使叶轮外缘的气液泡沫带增厚，使气液混合区到叶轮中心的距离增大。这样，由于隔舌的刮削作用，进入气液分离室的气体也就增加，从而改善了泵的自吸性能。叶轮宽度对自吸性能的影响和叶轮宽度类似。一般来说，自吸泵多为小型泵，叶轮相对较小，适当加大叶轮直径和叶轮宽度不仅有利于提高泵的自吸性能和效率，还降低了叶轮加工制造的难度。

3.4储夜室容积

自吸泵储液容积是指泵吸入口最低点以下的泵体容积，也即泵停机后泵体内能储存液体部分的体积，也即排除了泵停机后因虹吸作用而被倒排到吸入池中的液体。储液室内的循环水应有一定的高度，以保障回流孔有一定的淹没深度。储液面要在蜗壳之上，并能保证停泵后剩余水量足够再次启动所需的水量。因此无论是内混式自吸泵还是外混式自吸泵，入口均高于蜗壳的最高点，并通过S形弯管使泵入口和叶轮入口相连。这是保证储液量所普遍采用的方法。通常储液室容积为设计流量(每秒)的1/2。为防止停泵后储液因虹吸作用回流，可以在泵进口处安装逆止阀。

3.5气液分离式容积

气液分离室是指泵体吸入口最低点到泵体顶部的泵体空间体积，即储液室液面以上的泵腔空间。气液分离室容积大则有利于气液混合物分离，但这样会增加泵的体积;气液分离室过小则气液分离不完全，容易导致储液从泵口排出，泵的排气能力因此下降。泵启动时叶轮突然搅动液体，储液不可避免地外溢。停泵后吸入管中的液体回流，产生负压，导致储液沿吸入管路回流。因此，气液分离室的容积有微小的变化。气液分离室的容积一般由泵体出口高度保证。

3.6其它因素

除上述影响因素外，还有四个影响自吸时间的外部因素:①轴封的气密性；②吸入管路的气密性；③浸入液面下的管路深度；④入口管路的容积。

3提高自吸泵自吸性能的有效措施

加大叶轮出口最大圆周速度及叶轮叶片出口宽度,其中叶轮出口最大圆周速度可以通过加大叶轮直径及增加叶轮转速的方法实现。但是过大地保证了加大叶轮出口最大圆周速度和叶轮叶片出口宽度会改变流量、扬程等自吸泵的基本性能参数，所以应当在自吸泵的流量、扬程满足使用要求的前提下来合适的加大叶轮出口最大圆周速度和叶轮叶片出口宽度。

（2）储水量和自吸性能的关系：当储水量增加时，泵的自吸高度显著提高，但出水量太大时，会减慢气体排出的过程，即会增加自吸时间。因此，当自吸高度要求较高但对自吸时间要求不太严格时，可以加大泵的储水量，即加大储液室容积。但对自吸时间要求较严格时，应当合理确定储液室的大小。

(3)回流孔面积与自吸时间及自吸高度的关系：在临界回流孔面积之内，当回流孔面积增加时，自习时间减少，而自吸高度随之降低。因此，当自吸时间要求较严格而自吸高度要求不高时，可以适当加大回流孔的面积，反之，则应适当减小回流孔的面积。

4自吸泵的发展趋势

(1)在国内现有装备的条件下，研制开发由轻金属或者有机材料等新材料以及压铸等先进工艺加工出来的新型自吸泵。

(2)设计开发半开式叶轮自吸泵以及开式叶轮自吸泵，以满足自吸泵输送杂质、污水和带颗粒液体的需要。

(3)目前自吸泵内部流场还只能定性描述，可采用PIV(粒子图像流速场仪)等先进测试技术研究旋涡泵内部的实际流动状况，为理论分析提供试验依据，进而提高自吸泵的性能。

(4)运用现代自吸泵设计方法进行优化设计。

对于自吸泵，重点需要从泵的设计及加工，管路设计及泵选型，泵与管路的安装及使用3个方面关注影响自吸泵的自吸性能的各种因素，正确地选择结构参数，特别是在维修时需要了解和掌握相应标准，才能更好地修复和改善自吸泵的自吸性能。

综上所述，对自吸泵自吸性能的影响因素包括：叶轮叶片出口宽度、叶轮出口最大圆周速度、储液室的大小、回流孔的面积及气液分离加速装置的设置。在改善泵的自吸性能的时候，应当综合考虑各方面的因素，使泵的基本性能参数、自吸时间、自吸高度均能满足使用的要求。

参考文献：

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[2]孙幼波,陈涛,杨帅,吴大转,王乐勤.立式自吸泵水力性能分析及内部结构的改进[J].浙江大学学报(工学版),2013,(02):332-338.