新型高效恒壓噴灌自吸泵的設(shè)計(jì)

張?jiān)A 賈煉 李小宇 劉莉莉 王禹森

達(dá)州市農(nóng)業(yè)機(jī)械研究推廣站，四川達(dá)州

1 噴灌自吸泵現(xiàn)狀

目前，國內(nèi)不少蔬菜大棚噴水、噴藥以及葉面施肥等過程中用的噴灌自吸泵大多選用旋渦式自吸泵或者離心式自吸泵，如果只在一個(gè)泵能達(dá)到的固定流量揚(yáng)程工況點(diǎn)使用還是可以的，但在實(shí)際生產(chǎn)中大棚需要的流量往往是變化的。旋渦式自吸泵輕巧一些，但流量太小，且流量揚(yáng)程曲線是陡降的直線，在大流量時(shí)使用，會(huì)因壓力不足導(dǎo)致噴頭噴霧效果差，而在小流量時(shí)使用，壓力過大易導(dǎo)致噴頭脫落；使用離心式自吸泵時(shí)，泵體積大、笨重不便于移動(dòng)，而其流量揚(yáng)程曲線的恒壓特性差。

2 新型高效恒壓噴灌泵的主要設(shè)計(jì)

鑒于國內(nèi)噴灌自吸泵的現(xiàn)狀，筆者在借鑒高速部分流泵設(shè)計(jì)機(jī)理的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)出HYZX12.5-50-4新型高效恒壓噴灌自吸泵。

2.1 設(shè)計(jì)性能參數(shù)

HYZX12.5-50-4新型高效恒壓噴灌自吸泵的設(shè)計(jì)性能參數(shù)如下。

流量Q：12.5 m3/h=0.003 5 m3/s；

揚(yáng)程H：50 m；

轉(zhuǎn)速n：2 900 r/min；

電機(jī)功率：4 kW。

2.2 主要水力特征尺寸設(shè)計(jì)計(jì)算［1-5］

屬于超低比轉(zhuǎn)速離心泵范圍，葉輪、泵體的主要水力尺寸計(jì)算按照高速部分流泵的設(shè)計(jì)方法并結(jié)合達(dá)州市農(nóng)業(yè)機(jī)械研究推廣站已有的實(shí)用新型專利技術(shù)（一種自吸泵，專利號ZL 201120043452.X）的成功經(jīng)驗(yàn)來計(jì)算，如下。

2.2 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)［1-5］

新型高效恒壓噴灌自吸泵的結(jié)構(gòu)圖見圖1。它由泵體、葉輪、泵蓋、懸架等零部件組成，其結(jié)構(gòu)的新穎性在于泵體與葉輪設(shè)計(jì)，泵體結(jié)構(gòu)圖見圖2，葉輪結(jié)構(gòu)圖見圖3。

泵體在螺旋形排出流道中靠近泵舌處設(shè)置有一附加的隔壁，泵舌與隔壁一起組成排出噴嘴，在泵內(nèi)灌滿水并開始首次啟動(dòng)后，泵體和葉輪內(nèi)液體開始循環(huán)，葉輪葉間流道內(nèi)形成空氣和水的混合物，這一混合物流過排出噴嘴，液體流速降低，空氣逸出而送往壓出短管，但液體又流回再循環(huán)。抽除吸入管中的空氣后，泵開始正常運(yùn)行。排出噴嘴并不影響泵的正常運(yùn)行使用。泵體體積小，且輕巧。

圖 1 泵結(jié)構(gòu)圖

圖 2 泵體結(jié)構(gòu)圖

圖 3 葉輪結(jié)構(gòu)圖

同時(shí)，葉輪的葉片前段3/5～4/5長度為直葉片或扭曲葉片，葉片后段1/5～2/5長度為出口安放角90°的直葉片，葉片前后兩段之間用R10～15過渡連接，葉輪出口寬度是常規(guī)設(shè)計(jì)值的1.2～1.4倍。這就使得泵流量揚(yáng)程曲線理論上是平直的，即泵具有恒壓特性，葉輪出口比較寬，系低比轉(zhuǎn)速離心泵加大流量設(shè)計(jì)，泵效率比較高。

3 新型泵性能對比

HYZX12.5-50-4新型高效恒壓噴灌自吸泵同目前市場上銷售使用的離心式自吸泵性能對比見表1，流量揚(yáng)程性能曲線的恒壓特性對比見圖4。

從表1與圖4的對比中可得，新型高效恒壓噴灌自吸泵具有體積小，大流量不降壓，小流量不超壓（即恒壓），能耗低等特點(diǎn)。

表 1 自吸泵性能對比表

圖 4 流量揚(yáng)程曲線對比

4 節(jié)能性對比

與同電機(jī)功率、近似參數(shù)的ZB17-55-4型離心自吸泵相比較，HYZX12.5-50-4新型高效恒壓噴灌自吸泵的效率高7%。其節(jié)電效果計(jì)算如下，在泵效率47%時(shí)，泵軸功率為12.5×50/（3.6×102×0.47）=3.62 kW；在泵效率40%時(shí)，泵軸功率為12.5×50/（3.6×102×0.40） =4.26 kW，軸功率相差0.64 kW/h，若按照每年累計(jì)50 d連續(xù)運(yùn)行使用來計(jì)算的話，每年可以節(jié)約用電0.64×24×50=768 kW/h，具有明顯的節(jié)能特性。

5 結(jié)束語

HYZX12.5-50-4新型高效恒壓噴灌自吸泵主要用于現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技園中的蔬菜大棚、林業(yè)花卉的噴水、噴藥以及葉面施肥等，它輕便實(shí)用、恒壓、能耗低，是節(jié)水灌溉泵中較為理想的噴灌自吸泵，具有較大的推廣應(yīng)用價(jià)值。