Excel在离心泵额定效率计算中的应用

2021-07-25乔金宇

机电工程技术 2021年6期

张胜，乔金宇

（1.淄博市产品质量监督检验所，山东淄博 255000；2.淄博市机电泵类产品质量检验研究院，山东淄博 255200）

0 引言

离心泵额定效率是离心泵非常重要的一个技术指标，在离心泵试验过程中非常重要。离心泵试验后对数据计算处理，实测效率值与额定效率值做对比，实测效率值的高低直接反映离心泵性能质量状况。

标准GB/T 13007－2011中给出了离心泵额定效率的两种获得方法［1］：（1）根据离心泵的额定流量、扬程和转速，得出比转速，查询标准中给出的不同比转速下离心泵效率曲线，即可得到额定效率值；（2）根据离心泵额定流量值，结合标准中给出的效率值表，得到效率计算值，然后再根据比转速值，结合标准中给出的效率修正值表，计算得到效率修正值，效率计算值与效率修正值的差值即为额定效率值。两种方法比较：第一种方法的额定效率值是在曲线上查找得到，第二种方法的额定效率值是计算得到，因此第二种方法得到的额定效率值较为准确。本文对第二种方法中涉及的计算过程如何实现快速计算进行研究。

1 离心泵额定效率计算方法

1.1 计算过程

离心泵额定效率值计算方法：根据额定流量值，查询标准GB/T 13007－2011中的效率值表格，利用插值法计算得到效率值；然后再根据离心泵的额定流量、扬程和转速，计算得到比转速，查询标准GB/T 13007－2011中的效率修正值表格，得到效率的修正值；最后，插值法计算得到的效率值减去效率的修正值，即为离心泵的额定效率值。显然这种计算方法比较繁琐，计算过程容易出错。

1.2 计算用例

本文以单级单吸离心泵为例进行研究。某一单级单吸离心泵最高效率点性能参数如表1所示。

表1 某一单级单吸离心泵性能参数

1.2.1 计算比转速

比转速的计算如下所示：

式中：n为额定转速，r/min；Q为额定流量，m3/h；H为额定扬程，m。

把表1中的性能参数代入式（1）中，得到比转速ns=93.54。

1.2.2 差值法计算额定效率值

标准GB/T 13007－2011中给出了单级离心泵效率和ns=20~120效率修正值，如表2和表3所示。如果计算出的比转速在表2规定的范围内，可通过表2中的数值，利用差值法直接计算得到额定效率值；如果计算出的比转速不在表2规定的范围内，首先通过表2中的数值，利用差值法计算得到效率值，然后根据计算出的比转速，查询表3得到修正值，利用差值法计算得到效率修正值，差值法计算出的效率值与修正值的差即为额定效率值。

表2 单级离心泵效率

表2中的效率值是ns=120~210时的数值，本文中研究的泵的比转速ns=93.54，不在该范围内。

首先，根据额定流量值Q=120 m3/h，查询表2中的效率值，利用插值法计算效率值。

Q=100 m3/h时，η=78.0%；Q=150 m3/h时，η=79.8%。利用插值法计算Q=120 m3/h的效率值：

然后，根据比转速ns=93.54，查询表3中的修正值，利用插值法计算修正值。

表3 ns=20~120效率修正值

ns=90时，Δη＝2.0%；ns=95时，Δη＝1.5%；利用插值法计算ns=93.54时的效率修正值：泵的额定效率值为式（2）与式（3）的差值：

η=η1-Δη=78.72%-1.86%=76.86%

2 基于Excel的离心泵额定效率计算方法

2.1 计算过程

利用VB编程，把比转速计算式（1）、表2中给出的单级离心泵效率值和表3中给出的ns=20~120效率修正值全部编辑到Microsoft Excel 2007表中，实现离心泵效率的快速计算功能［2－8］。只需在界面中输入离心泵的额定流量、扬程和转速的数值，即可快速得到离心泵的额定效率值。

2.2 计算用例

把表1中给出的参数值输入编辑好的Excel表格中，快速得到离心泵的额定效率值。如图1所示。

图1 基于Excel的效率快速计算

3 两种计算方法效果对比

现规定第1节中所述方法为“方法1”，第2节中所述方法为“方法2”。在淄博市机电泵类产品质量检验研究院做如下试验：从现有检验人员中挑选检验水平相当的检验人员2名，分别利用“方法1”和“方法2”对5台离心泵的额定效率各计算1次，5台离心泵的参数如表4所示。另外，再挑选2名检验人员，其中一名检验人员进行耗时统计，另外一名检验人员进行错误统计，2名检验人员的计算过程耗时和错误次数统计如表5和表6所示。对比结果如图2～3所示。