經(jīng)典離心泵教材課件

泵泵§一、泵的分類及用途§二、離心泵的典型結(jié)構(gòu)與工作原理§三、離心泵的工作特性§四、其他泵概述§五、泵的選用一、泵的分類及用途泵是把機(jī)械能轉(zhuǎn)換成液體的能量，用來增壓輸送液體的機(jī)械。泵的分類：按泵的工作原理和結(jié)構(gòu)形式，分為以下幾類：泵葉片泵（透平泵）容積式泵往復(fù)泵：活塞泵，柱塞泵，隔膜泵回轉(zhuǎn)泵：齒輪泵，螺桿泵，滑片泵離心泵軸流泵混流泵旋渦泵其他類型泵：噴射泵，水錘泵，真空泵根據(jù)液流流動方向不同，葉片泵分為離心泵、軸流泵和混流泵三種?！於㈦x心泵的典型結(jié)構(gòu)與工作原理1、離心泵的典型結(jié)構(gòu)、分類及命名方式

離心泵的典型結(jié)構(gòu)主要部件及作用過流部件：吸入室、葉輪、蝸殼（壓出室）；密封部件：軸封裝置、密封環(huán)；其它部件：軸承箱、轉(zhuǎn)軸。吸入室（2）按級數(shù)分類單級泵:揚(yáng)程低，結(jié)構(gòu)簡單，使用廣泛。多級泵：揚(yáng)程高，結(jié)構(gòu)復(fù)雜。（3）按泵體形式分類蝸殼泵：殼體呈螺旋形狀。分為單蝸殼和雙蝸殼。筒形泵：外殼呈筒結(jié)構(gòu)，能承受高壓。2、離心泵的工作原理及基本方程離心泵的性能參數(shù)（1）流量流量是泵在單位時(shí)間內(nèi)輸送出去的液體量。用qv表示容積流量，單位是m3/s，用qm表示質(zhì)量流量，單位是kg/s。（2）揚(yáng)程揚(yáng)程是單位重量液體從泵進(jìn)口（泵進(jìn)口法蘭）處到泵出口（泵出口法蘭）處能量的增值，也就是1N液體通過泵獲得的有效能量。

單位：揚(yáng)程亦稱有效能量頭。式中為泵出口處單位重量液體的能量（m）,為泵進(jìn)口處單位重量液體的能量（m）.E為單位能量液體的總機(jī)械能，它由壓力能、動能和位能三部分組成。式中g(shù)為重力加速度，Z為液體所在位置至任選的水平基準(zhǔn)面之間的距離。揚(yáng)程主要體現(xiàn)的是液體壓力的提高。根據(jù)定義，泵的揚(yáng)程可寫為（3）轉(zhuǎn)速（4）汽蝕余量（凈正吸頭NPSH）（5）功率和效率泵的功率通常指輸入功率，即原動機(jī)傳到泵軸上的軸功率，用N表示，單位是W或kW。

有效功率泵效率反映了泵中能量損失的程度。

泵內(nèi)損失容積損失：由泄漏所造成的能量損失，大小由容積效率來表示。水力損失：也稱流動損失，大小由水力效率來表示。機(jī)械損失：由軸承、密封填料和輪盤等產(chǎn)生的摩擦損失，大小由機(jī)械效率來表示。泵的效率水力損失：產(chǎn)生原因與組成：沿程摩擦損失液體與固體壁面及液體內(nèi)部的摩擦引起的能量損失。局部阻力損失流道截面形狀及大小變化，使液體產(chǎn)生旋渦引起能量損失。沖擊損失流量偏離設(shè)計(jì)工況，液體進(jìn)入葉輪的相對速度方向不與葉型線相切，產(chǎn)生沖擊和旋渦，造成能量損失。影響因素：結(jié)構(gòu)、流體性質(zhì)改善措施：流道變化平緩，避免死角和突變；提高流道的加工精度；設(shè)計(jì)流量附近工作。機(jī)械損失：產(chǎn)生原因：泵軸與軸承、密封裝置的摩擦損失；葉輪前后蓋板外表面與液體之間的摩擦損失。影響因素：葉輪前后蓋板外表面形狀及粗糙度、泵殼的形狀、液體粘度。軸承、密封結(jié)構(gòu)及潤滑。改善措施：減小葉輪前后蓋板外表面粗糙度；合理設(shè)置泵殼與葉輪外表面形成的間隙的形狀及尺寸；合理選擇軸承、及密封的結(jié)構(gòu)形狀。（2）離心泵的基本工作原理液體在葉輪中流動時(shí)的速度三角形液體在葉輪中的流動流動較為復(fù)雜，為便于研究，先作如下假設(shè)：液體為理想液體即無粘性且為穩(wěn)定流動；葉輪中葉片無限多，葉片無厚度，液體流經(jīng)葉道時(shí)嚴(yán)格按葉形流動，且在同一半徑上，液體沿葉形流動的相對速度大小和方向均相同。液體在葉輪中流動的速度三角形及葉輪的主要參數(shù)相對速度：液體沿葉形流動的速度；用w表示。牽連速度：葉輪旋轉(zhuǎn)的速度，用u表示。絕對速度：兩個(gè)速度的合成，用c表示。§三、離心泵的工作特性1、汽蝕發(fā)生的機(jī)理及預(yù)防措施汽蝕發(fā)生的機(jī)理及嚴(yán)重后果（1）汽蝕發(fā)生的機(jī)理

泵內(nèi)液體壓力變化，葉輪入口附近出現(xiàn)最低壓降；最低壓力低于液體輸送溫度下的飽和蒸汽壓，液體汽化，形成氣泡；壓力較高處，氣泡凝結(jié)潰滅，形成空穴；瞬間周圍氣體，以高速沖來填補(bǔ)空穴，撞擊阻礙流體流動；葉輪表面剝蝕或化學(xué)腐蝕。

因此把液體汽化、凝結(jié)、沖擊，形成高壓、高溫、高頻沖擊載荷，造成金屬材料的機(jī)械剝蝕與電化學(xué)腐蝕破壞的綜合現(xiàn)象稱為汽蝕。汽蝕余量及汽蝕判別式泵是否發(fā)生汽蝕是由泵本身和吸入裝置兩方面決定的。（1）有效汽蝕余量

有效汽蝕余理是指液流自吸液罐（池）經(jīng)吸入管路到達(dá)泵吸入口后，高出汽化壓力所富余的那部分能量頭，用表示，即式中、分別為液流在泵入口處的壓力和速度，。

由伯努利方程可知得到：可以得出：有效汽蝕余量的大小與泵吸入裝置的條件有關(guān)。故稱為泵吸入裝置的有效汽蝕余量。（2）泵必需的汽蝕余量泵必需的汽蝕余量是表示泵入口到葉輪內(nèi)最低壓力點(diǎn)K處的靜壓能量頭降低值，用表示如下式中

和

為葉片進(jìn)口稍前的o截面上的液體絕對流速和相對流速，

為絕對流速及流動損失引起的壓降能頭系數(shù)，一般，為液體繞流葉片的壓降能頭系數(shù)，一般在無沖擊流入葉片的情況下。

則值愈小，泵愈不易發(fā)生汽蝕。采用前置誘導(dǎo)輪。采用雙吸式葉輪。設(shè)計(jì)工況采用稍大的正沖角。采用抗汽蝕的材料。（2）提高進(jìn)液裝置汽蝕余量的措施增加泵前儲液罐中液面壓力。將吸上裝置改為倒灌，并增加倒灌裝置的安裝高度。減小泵前管路上的流動損失。

根據(jù)則：4.3.1.4吸上真空高度（吸入真空度）吸入真空度是指泵進(jìn)口處的真空度（泵進(jìn)口絕對壓力小于大氣壓力的數(shù)值，其數(shù)值以換算到基準(zhǔn)面上的液柱高度表示。也是表示吸入壓力的一種方法。式中：Hs——吸上真空度，用安裝在泵入口法蘭處的真空壓力表測量；pa——標(biāo)準(zhǔn)條件下的大氣壓力；ps——泵入口處的壓力。

則在泵發(fā)生汽蝕條件下求得的最大吸上真空度為：2、離心泵的性能及調(diào)節(jié)4.3.2.1離心泵的運(yùn)行特性（1）泵的特性曲線

H-qv特性曲線是選擇和使用泵的主要依據(jù)，一般有“陡降”、“平坦”“駝峰”三種形狀。N-qv曲線是合理選擇原動機(jī)功率和操作啟動泵的依據(jù)。η-qv曲線是檢查泵工作經(jīng)濟(jì)性的依據(jù)。泵最高效率以下5%8%范圍內(nèi)所對應(yīng)的工況為高效工作區(qū)。NPSHr-qv曲線是檢查泵工作是否發(fā)生汽蝕的依據(jù)。（2）泵在不穩(wěn)定工況下工作運(yùn)轉(zhuǎn)工況點(diǎn)：裝置（管路）特性曲線：指在給定管路系統(tǒng)中，輸送液體流量qv與所需外界給予單位重量液體提供的能量Hpipe之間的關(guān)系曲線（Hpipe-qv曲線）。根據(jù)伯努力方程得到，Hpipe-qv曲線方程：泵特性曲線與裝置特性曲線的交點(diǎn)。工況點(diǎn)的穩(wěn)定性判別式穩(wěn)定不穩(wěn)定泵不穩(wěn)定工作的產(chǎn)生條件：泵具有駝峰狀的性能曲線；管路中有自由升降的液面或其他能儲存和釋放能量的部分。泵不穩(wěn)定工作的危害：泵和管路系統(tǒng)產(chǎn)生水擊、振動和噪音。穩(wěn)定工況點(diǎn)：不穩(wěn)定工況點(diǎn)：4.3.2.2離心泵運(yùn)行工況的調(diào)節(jié)改變工況點(diǎn)的途徑：改變泵的特性曲線；改變裝置的特性曲線；同時(shí)改變泵和裝置的特性曲線。（1）改變泵特性曲線的調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)

適于大功率，揚(yáng)程變化大的場合。切割葉輪外徑調(diào)節(jié)

永久改變，使流量變小。改變前置導(dǎo)葉葉片角度的調(diào)節(jié)改變進(jìn)口前的液體絕對速度，

使液流正、負(fù)預(yù)旋流入液道，從而改變揚(yáng)程和流量。改變半開式葉輪葉片端部間隙的調(diào)節(jié)間隙增大，流量減小，效率降低。泵的并聯(lián)或串聯(lián)調(diào)節(jié)并聯(lián)增加流量；串聯(lián)增加揚(yáng)程。一般管路特性曲線較陡采用串聯(lián)，提高流量；平坦采用并聯(lián)，提高揚(yáng)程和流量。（2）改變裝置特性曲線的調(diào)節(jié)閘閥調(diào)節(jié)簡單，應(yīng)用廣；但能量損失大液位調(diào)節(jié)液位升高，揚(yáng)程增大，使液位在一定范圍內(nèi)進(jìn)行調(diào)節(jié)旁路分流調(diào)節(jié)適用于流量和揚(yáng)程都減少的場合。3、離心泵的啟動與運(yùn)行啟動前的準(zhǔn)備工作（1）啟動前檢查潤滑油的名稱、型號、主要性能和加注數(shù)量是否符合技術(shù)文件規(guī)定的要求；軸承潤滑系統(tǒng)、密封系統(tǒng)和冷卻系統(tǒng)是否完好軸承的油路、水路是否暢通；盤動泵的轉(zhuǎn)子1~2轉(zhuǎn)，檢查轉(zhuǎn)子是否有摩擦或卡住現(xiàn)象；在聯(lián)軸器附近或皮帶防護(hù)裝置等處，是否有妨礙轉(zhuǎn)動的雜物；泵、軸承座、電動機(jī)的基礎(chǔ)地腳螺輇是否松動；泵工作系統(tǒng)的閥門或附屬裝置均應(yīng)處于泵運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)負(fù)荷最小的位置，應(yīng)關(guān)閉出口調(diào)節(jié)閥；點(diǎn)動泵，看其葉輪轉(zhuǎn)向是否與設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)向一致，若不一致，必需使葉輪完全停止轉(zhuǎn)動后，調(diào)整電動機(jī)接線后，方可再啟動。（2）充水灌泵防止發(fā)生氣縛現(xiàn)象。（3）暖泵或預(yù)冷對于輸送高溫或低溫液體的泵，起動前必須暖泵或預(yù)冷，并達(dá)到規(guī)定時(shí)間。4.3.3.2啟動程序離心泵泵腔和吸水管內(nèi)全部充滿泵送液體且無空氣，出口閥關(guān)閉。要求暖泵或預(yù)冷完成。對于強(qiáng)制潤滑的泵，首先啟動油泵向各軸承供油。啟動冷卻水泵或打開冷卻水閥。合閘啟動，啟動后泵空轉(zhuǎn)時(shí)間不允許超過2~4min，使轉(zhuǎn)速達(dá)到額定值后，逐漸打開離心泵的出口閥，增加流量，并達(dá)到要求的負(fù)荷。運(yùn)行中的注意事項(xiàng)運(yùn)行溫度正常。軸承溫度、泵體表面溫度、潤滑油溫度在規(guī)定范圍內(nèi)。振動正常。無異常聲音。無泄漏。進(jìn)出口壓力、流量滿足工藝要求?！焖摹⑵渌酶攀?、軸流泵典型結(jié)構(gòu)（1）組成過流部件包括葉輪、導(dǎo)葉、吸入管、排出管、外殼及泵軸（2）結(jié)構(gòu)類型

立式、臥式和斜式固定葉片式、半調(diào)節(jié)葉片式、全調(diào)節(jié)式2、工作原理工作原理：以空氣動力學(xué)中機(jī)翼的升力理論為基礎(chǔ)。無離心力引起的揚(yáng)程增加，液體由葉輪獲得的能量由歐拉方程計(jì)算表示，即2、旋渦泵典型結(jié)構(gòu)組成：葉輪、泵體、泵蓋、環(huán)形通道、隔板。4.4.2.2工作原理通過葉輪葉片把能量傳遞給流道內(nèi)的流體，流體在流道內(nèi)通過三維流動將能量傳遞重復(fù)多次。葉輪轉(zhuǎn)動，使葉輪內(nèi)和流道內(nèi)液體產(chǎn)生圓周運(yùn)動，形成由葉輪指向流道的環(huán)形流動，流動類似旋渦，且旋渦矢量指向流道的縱向，故稱縱向旋渦。3、雜質(zhì)泵典型結(jié)構(gòu)也稱液固兩相泵，大多為離心泵。4、往復(fù)泵典型結(jié)構(gòu)與工作原理（1）結(jié)構(gòu)組成由液力端和動力端組成。液力端：液缸、活塞（柱塞）、吸入閥和排出閥；動力端：曲軸、連桿、十字頭、軸承和機(jī)架。（2）分類作用按作用方式：單作用、雙作用、三作用、四作用等。按液缸數(shù)量：單缸、雙缸、三缸等。按工作機(jī)構(gòu)：活塞、柱塞、隔膜。工作特性（1）性能曲線（2）工況調(diào)節(jié)改變揚(yáng)程和流量改變揚(yáng)程：調(diào)節(jié)出口閥；改變流量：旁路調(diào)節(jié)、行程調(diào)節(jié)、轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)。特點(diǎn)及應(yīng)用場合（1）特點(diǎn)流量只取決于泵缸幾何尺寸（活塞直徑D，活塞行程S）、曲軸轉(zhuǎn)速n，而與泵的揚(yáng)程無關(guān)。只要原動機(jī)有足夠的功率，填料密封有相應(yīng)的密封性能，零部件有足夠的強(qiáng)度，活塞泵可以隨著排出閥開啟壓力的改變產(chǎn)生任意高的揚(yáng)程。活塞泵在啟動運(yùn)行時(shí)要開閥啟動。自吸性能好。由于排出流量脈動造成流量的不均勻，有的需設(shè)法減少與控制排出流量和壓力的脈動。效率高。（2）應(yīng)用場合應(yīng)用于壓力高、流量小的各類介質(zhì)。計(jì)量泵5、螺桿泵典型結(jié)構(gòu)（1）組成：單螺桿泵、雙螺桿泵和三螺桿泵。由轉(zhuǎn)子、軸封、吸排出管組成。（2）類型：工作原理工作特性液體被吸入后進(jìn)入螺紋與泵殼所圍的密封空間，當(dāng)螺桿旋轉(zhuǎn)時(shí)密封容積發(fā)生變化，使液體壓力提高，液體沿軸向移動，液體均勻流出泵出口。體積流量隨揚(yáng)程的增加而減小。特點(diǎn)及應(yīng)用場合損失小，經(jīng)濟(jì)性能好；壓力高而均勻、流量均勻、轉(zhuǎn)速高，能與原動機(jī)直聯(lián)；機(jī)組結(jié)構(gòu)緊湊，傳動平穩(wěn)經(jīng)久耐用，工作安全可靠，效率高。加工工藝復(fù)雜，成本高（1）特點(diǎn)（2）應(yīng)用場合適于輸送任何粘度液體，尤其是高粘度和非牛頓液體。6、滑片泵典型結(jié)構(gòu)與工作原理（1）結(jié)構(gòu)組成轉(zhuǎn)子、泵殼、吸排出口。（2）工作原理依靠偏心轉(zhuǎn)子在泵內(nèi)回轉(zhuǎn)，使得工作腔容積發(fā)