新型高效恒壓噴灌自吸泵的設計

張元華 賈煉 李小宇 劉莉莉 王禹森

達州市農業機械研究推廣站，四川達州

1 噴灌自吸泵現狀

目前，國內不少蔬菜大棚噴水、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，如果只在一個泵能達到的固定流量揚程工況點使用還是可以的，但在實際生產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，且流量揚程曲線是陡降的直線，在大流量時使用，會因壓力不足導致噴頭噴霧效果差，而在小流量時使用，壓力過大易導致噴頭脫落；使用離心式自吸泵時，泵體積大、笨重不便于移動，而其流量揚程曲線的恒壓特性差。

2 新型高效恒壓噴灌泵的主要設計

鑒于國內噴灌自吸泵的現狀，筆者在借鑒高速部分流泵設計機理的基礎上設計出HYZX12.5-50-4新型高效恒壓噴灌自吸泵。

2.1 設計性能參數

HYZX12.5-50-4新型高效恒壓噴灌自吸泵的設計性能參數如下。

流量Q：12.5 m3/h=0.003 5 m3/s；

揚程H：50 m；

轉速n：2 900 r/min；

電機功率：4 kW。

2.2 主要水力特征尺寸設計計算［1-5］

屬于超低比轉速離心泵范圍，葉輪、泵體的主要水力尺寸計算按照高速部分流泵的設計方法并結合達州市農業機械研究推廣站已有的實用新型專利技術（一種自吸泵，專利號ZL 201120043452.X）的成功經驗來計算，如下。

2.2 結構設計［1-5］

新型高效恒壓噴灌自吸泵的結構圖見圖1。它由泵體、葉輪、泵蓋、懸架等零部件組成，其結構的新穎性在于泵體與葉輪設計，泵體結構圖見圖2，葉輪結構圖見圖3。

泵體在螺旋形排出流道中靠近泵舌處設置有一附加的隔壁，泵舌與隔壁一起組成排出噴嘴，在泵內灌滿水并開始首次啟動后，泵體和葉輪內液體開始循環，葉輪葉間流道內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。抽除吸入管中的空氣后，泵開始正常運行。排出噴嘴并不影響泵的正常運行使用。泵體體積小，且輕巧。

圖 1 泵結構圖

圖 2 泵體結構圖

圖 3 葉輪結構圖

同時，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設計值的1.2～1.4倍。這就使得泵流量揚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，系低比轉速離心泵加大流量設計，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。

表 1 自吸泵性能對比表

圖 4 流量揚程曲線對比

4 節能性對比

與同電機功率、近似參數的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%。其節電效果計算如下，在泵效率47%時，泵軸功率為12.5×50/（3.6×102×0.47）=3.62 kW；在泵效率40%時，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50 d連續運行使用來計算的話，每年可以節約用電0.64×24×50=768 kW/h，具有明顯的節能特性。

5 結束語

HYZX12.5-50-4新型高效恒壓噴灌自吸泵主要用于現代農業科技園中的蔬菜大棚、林業花卉的噴水、噴藥以及葉面施肥等，它輕便實用、恒壓、能耗低，是節水灌溉泵中較為理想的噴灌自吸泵，具有較大的推廣應用價值。