新型高效恒压喷灌自吸泵的设计

张元华 贾炼 李小宇 刘莉莉 王禹森

达州市农业机械研究推广站，四川达州

1 喷灌自吸泵现状

目前，国内不少蔬菜大棚喷水、喷药以及叶面施肥等过程中用的喷灌自吸泵大多选用旋涡式自吸泵或者离心式自吸泵，如果只在一个泵能达到的固定流量扬程工况点使用还是可以的，但在实际生产中大棚需要的流量往往是变化的。旋涡式自吸泵轻巧一些，但流量太小，且流量扬程曲线是陡降的直线，在大流量时使用，会因压力不足导致喷头喷雾效果差，而在小流量时使用，压力过大易导致喷头脱落；使用离心式自吸泵时，泵体积大、笨重不便于移动，而其流量扬程曲线的恒压特性差。

2 新型高效恒压喷灌泵的主要设计

鉴于国内喷灌自吸泵的现状，笔者在借鉴高速部分流泵设计机理的基础上设计出HYZX12.5-50-4新型高效恒压喷灌自吸泵。

2.1 设计性能参数

HYZX12.5-50-4新型高效恒压喷灌自吸泵的设计性能参数如下。

流量Q：12.5 m3/h=0.003 5 m3/s；

扬程H：50 m；

转速n：2 900 r/min；

电机功率：4 kW。

2.2 主要水力特征尺寸设计计算［1-5］

属于超低比转速离心泵范围，叶轮、泵体的主要水力尺寸计算按照高速部分流泵的设计方法并结合达州市农业机械研究推广站已有的实用新型专利技术（一种自吸泵，专利号ZL 201120043452.X）的成功经验来计算，如下。

2.2 结构设计［1-5］

新型高效恒压喷灌自吸泵的结构图见图1。它由泵体、叶轮、泵盖、悬架等零部件组成，其结构的新颖性在于泵体与叶轮设计，泵体结构图见图2，叶轮结构图见图3。

泵体在螺旋形排出流道中靠近泵舌处设置有一附加的隔壁，泵舌与隔壁一起组成排出喷嘴，在泵内灌满水并开始首次启动后，泵体和叶轮内液体开始循环，叶轮叶间流道内形成空气和水的混合物，这一混合物流过排出喷嘴，液体流速降低，空气逸出而送往压出短管，但液体又流回再循环。抽除吸入管中的空气后，泵开始正常运行。排出喷嘴并不影响泵的正常运行使用。泵体体积小，且轻巧。

图 1 泵结构图

图 2 泵体结构图

图 3 叶轮结构图

同时，叶轮的叶片前段3/5～4/5长度为直叶片或扭曲叶片，叶片后段1/5～2/5长度为出口安放角90°的直叶片，叶片前后两段之间用R10～15过渡连接，叶轮出口宽度是常规设计值的1.2～1.4倍。这就使得泵流量扬程曲线理论上是平直的，即泵具有恒压特性，叶轮出口比较宽，系低比转速离心泵加大流量设计，泵效率比较高。

3 新型泵性能对比

HYZX12.5-50-4新型高效恒压喷灌自吸泵同目前市场上销售使用的离心式自吸泵性能对比见表1，流量扬程性能曲线的恒压特性对比见图4。

从表1与图4的对比中可得，新型高效恒压喷灌自吸泵具有体积小，大流量不降压，小流量不超压（即恒压），能耗低等特点。

表 1 自吸泵性能对比表

图 4 流量扬程曲线对比

4 节能性对比

与同电机功率、近似参数的ZB17-55-4型离心自吸泵相比较，HYZX12.5-50-4新型高效恒压喷灌自吸泵的效率高7%。其节电效果计算如下，在泵效率47%时，泵轴功率为12.5×50/（3.6×102×0.47）=3.62 kW；在泵效率40%时，泵轴功率为12.5×50/（3.6×102×0.40） =4.26 kW，轴功率相差0.64 kW/h，若按照每年累计50 d连续运行使用来计算的话，每年可以节约用电0.64×24×50=768 kW/h，具有明显的节能特性。

5 结束语

HYZX12.5-50-4新型高效恒压喷灌自吸泵主要用于现代农业科技园中的蔬菜大棚、林业花卉的喷水、喷药以及叶面施肥等，它轻便实用、恒压、能耗低，是节水灌溉泵中较为理想的喷灌自吸泵，具有较大的推广应用价值。