NPSHA技术解析！

在心理学中，特别是涉及到内省问题时，有种说法：“你抵制什么，什么就会持续下去。” 以前听过的，还会再次听到。据称，在泵的世界，被误解最多的概念是净正吸入压头（NPSH）。有很多泵技术人员、工程师及所谓的专家写了很多此类文章。

NPSH这个缩写，其名称本身让大多数泵的新手产生了混淆。它所关注的主题、所需的计算让众多行业新手、外围人士（运营商或管理者）和专业人士感到困惑，甚至在业内工作25年之久后， 还错误地相信，他们完全理解NPSH意味着什么。

建议大家对这个问题予以重视，因为有效汽蚀余量（NPSHA）的计算出错非常频繁，纠正起来也很昂贵。  

     

NPSH、NPSHa 及 NPSHr的定义

净正吸入压头是以英尺（或米）为单位的总吸入压头，减去被泵送液体的蒸汽压力（以英尺或米为单位）。把压头想象成能量等级，而不是像压力一样的力。 所有值均为绝对值。

NPSHa在泵中心线或叶轮孔处测量。 两者可以在不同的地方或高度测量。把 NPSHa看作是泵入口或叶轮孔处液体的可用能量水平。如果没有足够的NPSHa，液体会闪蒸成蒸汽。

不要将NPSHa与吸入压力混淆。虽然吸入压力在某种程度上是混合物的一个组成部分，但更为复杂。

NPSHa是系统在泵叶轮孔处所具有的 NPSH水平。该NPSHa值完全是液体及其特性、环境条件以及吸入系统设计和几何结构的函数。本质而言，计算与吸入系统本身有关，应由系统所有者、最终用户和 /或其工程师或顾问完成，与泵无关。出于责任方面的原因，制造商通常不参与客户的计算。但随着时间的推移，制造商会更多参与其中，以提供维护保养支持。

所需净正吸入压头（NPSHr）通常由泵制造商参照经验方法、液压协会（HI） 的标准和规范确定。NPSHr值通常报告在泵的性能曲线上。

注意，NPSHr和NPSH3本质上是相同的。在给定的压头和流量工作点，由于NPSH不足，泵已经出现轻微的气蚀现象，压头下降了3%，而流量固定在某个值上。

NPSH余量是指NPSHa值超过NPSHr 的水平。有一些建议或适当余量的指南认为余量越高越好。更多信息请见ANSI/HI 9.6.1-2012部分关于本话题的内容。

NPSHa：公式还是数字？

公式可以被视作我们的“朋友”， 因为一旦知道了正确的公式，就可以简 单地按照公式的要求填上相应的数据、条 件，完成数学步骤，并得出正确的答案。 如果不喜欢公式，也许应该研究下图，看看在用公式之前发生了什么。

在上图中，有一个处于环境温度（68 华氏度，比重为1.0）、承受大气压的清 水罐。此处的水箱和泵系统的高度接近 海平面。水箱中水位顶面高于泵中心线10 英尺，称之为“灌注吸入”，因为液体来源于泵叶轮的上方，从水箱到泵吸入口有尺寸合适的管道，带有一只弯管和一只 全开的隔离阀。假设水位在10英尺处保持不变，但现实中需要为更糟的情况计算 NPSHA，因为水位很可能在较低处。

在这一点上，根据图中给出的信息，可以得到除了摩擦压头外所有计算 NPSHa所需的数据。在第一个实例中，将 计算摩擦压头以使问题简单化。忽略速度水头，因为它的值通常很小。

要计算NPSHa值，需要知道：•液体表面上方或液体表面的绝对压力•静压头，即从水面顶部到泵叶轮孔（如果相同，则为泵中心线）的垂直距离。•泵送液体的蒸汽压力，可根据温度轻松计算，且比较容易找出该值。•摩擦压头，已计算过，本例建议设为3.2英尺。

计算灌注吸入的NPSHa

1.对于使用公制的读者来说，这些部件也可以米为单位，但单位要保持一致。

2.蒸汽压和摩擦总是负值，因此总是不利的。

3.绝对压力可以为零，但根据定义不能为负。

4.假设液体源头位于泵的下方而不是 上方，在“提升”的情况下，如果液位低于泵的吸入口（而不是“灌注”的情况），则静态高度为负值（该情况称为 “提升”），方程式中的这个数据对您不利。

5.不需要关心泵或系统的排放侧，以便进行NPSHa的计算。

6.综上所述，NPSHa公式中的大多数组成部分都对您不利。现在开始理解为什 么吸入源需要升高、淹没、在大气中敞开 和/或在较低温度下用液体加压。

计算公式：

NPSHa=绝对压力-绝对蒸汽压力+静水压头-摩擦压头，或者NPSHa=A-V+S-F

或NPSHa=ha-hvpa+hst-hf

NPSHa=34-0.783+10-3.2=40.017英尺，或四舍五入为40英尺。式中，绝对压力= ha，绝对蒸汽压力= hvpa，静水压头= hst，摩擦压头= hf，单位为英尺。

如前所述，我们拥有实际数据填充公式中四个部分的信息，完成计算，确定 NPSHa。

方程中的第一个变量(ha)表示敞口水箱上方的绝对压力值。上面已提到过，该系统处于海平面位置。

敞口水箱中的液体受大气压力影响。在海平面位置，可以假定大气压力接近14.7磅/平方英寸的绝对压力（psia）， 或0磅/平方英寸（psig）。注意，大气压 力的变化会影响NPSHa值。

现在只需把大气压从psia换算成英尺压头。将14.7乘以2.31，结果是33.957英尺，四舍五入为34英尺。方程中第一个变量的值为34英尺。

方程式中的第二个变量是hvpa，也即在给定温度68 F下液体的蒸汽压力。要得到蒸汽压力值，只需在参考书“Cameron Hydraulic Data Book”（《卡麦隆液压数据手册》）中查找。该值（饱和蒸汽绝对压力）通常以psia为单位，将直接随温度而变化，液体类型不同，hvpa也不同。

查找得到的值应为0.33889 psia。将该数字乘以2.31，将压头转换为以英尺为单位。所得值为0.7828英尺。四舍五入到 0.783英尺。现在方程中的第二个值是： 0.783英尺。

方程中的第三个变量是静压头 （hst）。这是从液体表面到泵中心线 （叶轮孔）的垂直距离。记住要测量最坏的情况（最低期望水平）。本例标明的静态高度为10英尺，不需要转换，因为已经使用了正确的单位。现在，方程中第三个变量的值已经计算出来，为10英尺。

方程式中的第四个变量为（hf）是管道中的摩擦损失，之前提供的值为3.2英 尺。现在已经有了四个计算值的答案。

请注意，给定的3.2英尺的摩擦系数是液体特性、流速、管道（吸入系统）材 料和几何结构的函数。简单而言，对于给定的液体流速，会因管道长度、弯管、阀门、水箱出口损失（从大到小的过渡段） 和泵的入口损失（从管道到泵喷嘴的直径变化）而产生摩擦损失。

最后还要记住，并没有讨论公式中的第五个变量，即速度水头（hvel）。在 适当设计的系统（牛顿液体在非泥浆工况）中，速度水头的值通常小于1英尺。

速度水头部分的值为正值。现在有四个所需的值来填充进公式，并计算出 NPSHA的答案。所有单位均以英尺为单位。压力为绝对值。

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