單級離心泵基礎(chǔ)知識

單級離心泵基礎(chǔ)知識第1頁/共70頁一.離心泵的型號意義例1、100YI-60A100：泵吸入口直徑100mmY：離心式油泵I：泵材料代號60：單級揚程60mA：葉輪直徑第一次切割例2、65AYⅡ-60x265:泵吸入口直徑65mmA：泵體經(jīng)過第一次改造Y:離心式油泵Ⅱ:泵材料代號60：單級揚程60m2:葉輪級數(shù)第2頁/共70頁二.離心泵工作原理離心泵在啟動前，先向泵體內(nèi)充滿被輸送的液體，葉輪在泵軸的帶動下高速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生離心力，液體由葉輪中心被甩到葉輪外緣，這時葉輪中心產(chǎn)生真空，與吸入端液面形成一定的壓差，在此壓差的作用下液體從泵的吸入口流向葉輪中心，泵軸不停地旋轉(zhuǎn)，葉輪不停的吸入和排除液體。第3頁/共70頁我廠的幾種離心泵懸臂式離心泵立式管道泵單級雙吸泵液下泵立式筒形泵第4頁/共70頁（OH1/OH2）懸臂式離心泵根據(jù)介質(zhì)溫度情況軸承支架分無冷、風(fēng)冷及水冷結(jié)構(gòu)介質(zhì)需保溫時可用殼體保溫夾套結(jié)構(gòu)根據(jù)介質(zhì)含固量可選擇開式葉輪結(jié)構(gòu)根據(jù)介質(zhì)溫度可采用密封箱體保溫結(jié)構(gòu)重工位軸系設(shè)計可配各種機(jī)械密封第5頁/共70頁懸臂式離心泵OH2第6頁/共70頁（OH3）立式管道泵第7頁/共70頁（OH3/OH4/OH5）立式管道泵第8頁/共70頁（BB1）雙吸中開泵剖面圖雙吸葉輪，平衡軸向力，低汽蝕值軸向剖分殼體，無須拆卸進(jìn)出口管路即可維修稀油潤滑，充分冷卻軸承軸向剖分軸承箱，轉(zhuǎn)子拆裝方便軸可密封，可配各種密封重工位軸承可做接近中心線支承第9頁/共70頁（VS2）液下泵剖面圖雙吸式葉輪，結(jié)合雙流道蝸殼設(shè)計，對稱結(jié)構(gòu)，運轉(zhuǎn)平穩(wěn)滾動軸承可脂潤滑或油潤滑可配填料密封或機(jī)械密封螺紋接軸，安全可靠，可反轉(zhuǎn)設(shè)計滑動軸承，介質(zhì)本身自沖洗護(hù)管結(jié)構(gòu)，滑動軸承外沖洗混流式葉輪，加空間導(dǎo)葉式殼體，適合大流量低揚程工況第10頁/共70頁（VS4）液下泵剖面圖單級單吸葉輪，并有多種葉輪形式可供選擇液下緊湊型結(jié)構(gòu)用于高溫和空間有限的場合轉(zhuǎn)子部件多點支撐，導(dǎo)軸承可外沖洗或自沖洗機(jī)械密封+油潤滑滾動軸承+加長聯(lián)軸節(jié)V型環(huán)密封或填料密封+脂潤滑滾動軸承+聯(lián)軸器連接螺柱+接軸鍵+接軸套型式的接軸方式，用于常溫第11頁/共70頁第12頁/共70頁（VS5）液下泵剖面圖

懸臂式結(jié)構(gòu)液下無軸承剛性軸設(shè)計口環(huán)徑向密封長度＜2m

適用于磨蝕性強(qiáng)的工況第13頁/共70頁（VS6）立式筒型泵剖面圖多級葉輪串聯(lián)布置，徑向?qū)~加節(jié)段式殼體設(shè)計，O型圈密封標(biāo)準(zhǔn)筒袋外殼僅承受入口壓力平衡鼓裝置平衡軸向力，使軸封僅承受入口壓力自動循環(huán)油潤滑軸承部件，可整體拆卸分半式定位環(huán)加分半式接軸套型式的接軸方式滑動軸承介質(zhì)本身自沖洗流量：~1800m3/h揚程：~800m溫度：-180~+180℃壓力：~10.0MPa

第14頁/共70頁（VS6）立式筒型泵軸承密封剖面圖第15頁/共70頁第16頁/共70頁（VS6）立式筒型泵管線圖排氣至吸入罐；排液PLAN13+53;第17頁/共70頁三.單級懸臂式離心泵的基本構(gòu)成主要部件：葉輪、吸入室、蝸殼、軸封、機(jī)械密封、口環(huán)、

軸承、軸承箱、葉輪，有的還有平衡盤。過流部件：

1.吸入室：在葉輪進(jìn)口前，作用是把液體從吸入管引導(dǎo)葉輪2.葉輪：離心泵的關(guān)鍵部件，液體在葉輪中得到能量，提高速度和壓力。

3.蝸殼：位于葉輪出口之后，收集葉輪中流出的液體；并按一定要求送入下一級進(jìn)口或排出口管；轉(zhuǎn)換能量把葉輪中流出的高速液體的動能轉(zhuǎn)化為壓力能。第18頁/共70頁單級懸臂離心泵的基本構(gòu)成第19頁/共70頁⒈葉輪

通常由5-10片后彎的葉片組成，葉輪安裝在泵軸上，并放在泵殼內(nèi)；是離心泵的關(guān)鍵部件。

葉輪由前輪盤、后輪盤、輪轂、葉片組成分類：開式葉輪半開式葉輪閉式葉輪第20頁/共70頁半開式葉輪：閉式葉輪：開式葉輪第21頁/共70頁葉輪按其吸液方式不同可分為單吸式和雙吸式兩種：第22頁/共70頁2.泵殼

沿葉輪旋轉(zhuǎn)方向，泵殼與葉輪之間形成一個截面逐漸擴(kuò)大的通道，出口截面最大。液體在渦形體中流動時流速逐漸減慢，將動能轉(zhuǎn)變成靜壓能。

作用：接受從葉輪中排出的液體，同時將液體的動能轉(zhuǎn)化為壓力能。第23頁/共70頁3.軸封裝置旋轉(zhuǎn)的泵軸與靜止的泵殼間的密封作用：防止泵內(nèi)高壓液體沿間隙漏出，或外界空氣以相反方向漏入泵內(nèi)。軸封裝置填料密封機(jī)械密封迷宮式密封第24頁/共70頁（1）填料密封填料環(huán)填料套填料填料壓蓋雙頭螺栓螺母第25頁/共70頁特點：簡單易行，但維修工作量大，容易泄漏不適用于易燃，易爆，有毒或者貴重液體的輸送，泄漏量為6-8滴/min。填料的材料：石墨、石棉、黃油浸過的棉織物、金屬箔包石棉芯、聚四氟乙烯等。第26頁/共70頁（2）機(jī)械密封動環(huán)靜環(huán)特點：結(jié)構(gòu)復(fù)雜，精度要求高，價格貴，裝卸和更換零件不便；但密封性能好，壽命長，功率消耗小，安全性好。彈簧兩環(huán)的接觸端面隨泵的運轉(zhuǎn)做相對運動時，借助彈簧力的作用相互緊貼而起密封作用。傳遞機(jī)構(gòu)第27頁/共70頁1）機(jī)械密封的結(jié)構(gòu)組成動環(huán)、靜環(huán)、傳動機(jī)構(gòu)、補償緩沖機(jī)構(gòu)、輔助密封圈。2）密封點：1個動密封點4個靜密封點

1、動環(huán)與軸套之間靜密封點2、靜環(huán)與密封壓蓋之間3、軸套與軸肩之間

4、密封壓蓋與泵頭之間動密封點：1、動環(huán)與靜環(huán)之間第28頁/共70頁4.軸承離心泵的軸承是支撐轉(zhuǎn)子的部件，同時承受徑向和軸向載荷。離心泵的軸承分為滑動軸承、滾動軸承、推力軸承等?；瑒虞S承的組成：軸承座、軸承蓋、剖分式軸瓦、螺栓滾動軸承的組成：內(nèi)圈、外圈、滾動體、保持架幾種常見滾動軸承的型號意義7310---7：推力軸承3：寬度系列代號10：內(nèi)徑50mm6212---6：深溝球軸承2：寬度系列代號12：內(nèi)徑60mm第29頁/共70頁四.離心泵的汽蝕

當(dāng)泵內(nèi)液體壓力低于或等于該溫度下的飽和蒸汽壓時，液體發(fā)生汽化，產(chǎn)生氣泡，這些氣泡隨液體流到較高壓力處受壓迅速凝結(jié)，周圍液體快速集中，產(chǎn)生水力沖擊。由于水力沖擊，產(chǎn)生很高的局部壓力，連續(xù)打擊在葉片表面上，這種高速、高壓和高頻的水力沖擊，使葉片表面產(chǎn)生疲勞而剝蝕成麻點、蜂窩。這種氣化和凝結(jié)第30頁/共70頁

產(chǎn)生的沖擊、剝蝕、振動和性能下降的現(xiàn)象稱為汽蝕現(xiàn)象。汽蝕發(fā)展嚴(yán)重時，泵內(nèi)液體的連續(xù)性流動遭到破壞，產(chǎn)生空洞部分，液流間斷，振動噪音加劇，最后導(dǎo)致泵抽空斷流。第31頁/共70頁第32頁/共70頁氣蝕癥狀：噪聲大、泵體振動，流量、壓頭、效率都明顯下降。氣蝕后果：a.使過流部件被剝蝕破壞b.使泵的性能下降c.使泵產(chǎn)生噪音和振動d.阻礙水力機(jī)械向高流速發(fā)展第33頁/共70頁第34頁/共70頁第35頁/共70頁第36頁/共70頁(2)提高進(jìn)液裝置汽蝕余量

①增加泵前吸液池的壓力②減小安裝高度Hg③將吸上裝置改為倒罐裝置時，應(yīng)增加倒罐裝置的安裝高度。④減小流動損失，如縮短流程，減小流速，盡量減少彎道與閥門等。五.提高離心泵抗汽蝕性能的措施

總的來說：盡量NPSHr小，而NPSHa足夠大。(1)提高離心泵本身抗汽蝕的性能①改進(jìn)泵的吸入口至葉輪K區(qū)附近的結(jié)構(gòu)設(shè)計，減小流速。②采用前置誘導(dǎo)輪，使液流在前置誘導(dǎo)輪中提高接受葉片做功以提高液流的壓力。③采用雙吸式葉輪，降低進(jìn)口流速。④采用抗汽蝕的材料。第37頁/共70頁伯努利方程理想流體在重力場中作穩(wěn)定流動時，能量守衡定律在流動液體中的表現(xiàn)形式。

第38頁/共70頁伯努利方程的推導(dǎo)

穩(wěn)定流動的理想流體中，忽略流體的粘滯性，任意細(xì)流管中的液體滿足能量守恒和功能原理！設(shè)：流體密度，細(xì)流管中分析一段流體a1a2:a1處：S1，1，h1,p1a2處：S2，2，h2,p2

經(jīng)過微小時間t后，流體a1a2移到了b1b2,從整體效果看，相當(dāng)于將流體a1b1移到了a2b2,設(shè)a1b1段流體的質(zhì)量為m，則：第39頁/共70頁機(jī)械能的增量：第40頁/共70頁伯努利方程計算揚程揚程通常是指水泵所能夠揚水的最高度，用H表示。最常用的水泵揚程計算公式是H=(p2-p1)/ρg+(c2-c1)/2g+z2-z1。其中，H——揚程;p1，p2——泵進(jìn)出口處液體的壓力;c1，c2——流體在泵進(jìn)出口處的流速;z1，z2——進(jìn)出口高度;ρ——液體密度，kg/m3;g——重力加速度。第41頁/共70頁第42頁/共70頁通常選用比轉(zhuǎn)數(shù)ns在130～150的離心式清水泵，水泵的流量應(yīng)為冷水機(jī)組額定流量的1.1～1.2倍(單臺取1.1，兩臺并聯(lián)取1.2。按估算可大致取每100米管長的沿程損失為5mH2O，水泵揚程計算公式(mH2O)：

Hmax=△P1+△P2+0.05L(1+K)△P1為冷水機(jī)組蒸發(fā)器的水壓降。第43頁/共70頁△P2為該環(huán)中并聯(lián)的各占空調(diào)未端裝置的水壓損失最大的一臺的水壓降。L為該最不利環(huán)路的管長K為最不利環(huán)路中局部阻力當(dāng)量長度總和和與直管總長的比值，當(dāng)最不利環(huán)路較長時K值取0.2～0.3，最不利環(huán)路較短時K值取0.4～0.6。第44頁/共70頁看完水泵揚程計算公式，相信大家對于水泵揚程怎么計算的問題有了比較全面的了解?？偟膩碚f，水泵揚程就是伯努利方程來計算的。第45頁/共70頁六.離心泵的主要性能參數(shù)1.流量指離心泵在單位時間內(nèi)所輸送液體的體積，以Q表示，單位為L/s或m3/h。離心泵的流量取決于泵的結(jié)構(gòu)尺寸和轉(zhuǎn)速。2.揚程指離心泵對單位重量液體所提供的有效能量，以H表示，單位為N·m/N或m液柱。泵的揚程又稱壓頭。離心泵揚程的大小，取決于泵的結(jié)構(gòu)、轉(zhuǎn)速及流量，一般通過實驗測定。第46頁/共70頁3.轉(zhuǎn)速

泵軸單位時間內(nèi)的轉(zhuǎn)數(shù)，以n表示，單位是r/min4.功率功率是指離心泵單位時間內(nèi)所作的功，單位為J/s或W。泵的功率分有效功率、軸功率及電動機(jī)功率。三者之間的關(guān)系為：有效功率＜軸功率＜電動機(jī)功率(1)有效功率Ne：單位時間內(nèi)泵對輸送液體所作的功，稱為泵的有效功率，即Ne=ρgQH第47頁/共70頁(2)軸功率N單位時間內(nèi)由原動機(jī)傳到泵軸上的功，也稱輸入功率，單位是W

N=Ne/η(3)電動機(jī)功率N電系指電動機(jī)所需的功率

N電=N/η傳動第48頁/共70頁5.效率η

有用功率與軸功率之比,

η=Ne/N液體在泵內(nèi)流動的過程中，有各種能量損失：(1)容積損失：葉輪在泵內(nèi)轉(zhuǎn)動時，出口處的高壓液體從間隙或平衡管中流回到泵的入口，或從密封處泄露(2)水力損失：由于阻力和漩渦產(chǎn)生的能量損失。(3)機(jī)械損失：摩擦產(chǎn)生的能量損失。第49頁/共70頁

比例定律

定義:同一臺離心泵,當(dāng)葉輪直徑不變時,改變泵的轉(zhuǎn)速時,其性能變化的規(guī)律比例定律Q1/Q2=n1/n2；

H1/H2=(n1/n2)2；

Pa1/Pa2=(n1/n2)3式中Q1、H1、Pa1—轉(zhuǎn)速n1時的流量、揚程和軸功率Q2、H2、Pa2—轉(zhuǎn)速n2時的流量、揚程和軸功率；應(yīng)用說明:采用改變轉(zhuǎn)速的方法可以得到不同工況時的離心泵特性曲線，可通過直流電機(jī)，變頻調(diào)速和液力耦合器達(dá)到泵轉(zhuǎn)速的改變.當(dāng)轉(zhuǎn)速變化較大時，泵效率下降較大。如果轉(zhuǎn)速從2900r/min降到1450r/min時，泵效率下降3％～5％。因此上述換算是近似換算第50頁/共70頁離心泵的切割定律同一臺離心泵，當(dāng)轉(zhuǎn)速不變時，將葉輪外徑稍加切割，其性能變化的規(guī)律Q1/Q2=D1/D2H1/H2=(D1/D2)2Pa1/Pa2=(D1/D2)3式中Q1、H1、Pa1—未切割外徑D1時的流量、揚程和軸功率Q2、H2、Pa2—切割后外徑D2時的流量、揚程和軸功率切割定律只能用在需要降低流量、揚程和軸功率的場合第51頁/共70頁（1）切割的目的:

一臺離心泵,在一定的轉(zhuǎn)速下僅有一條性能曲線,為擴(kuò)大泵的工作范圍,常采用切割葉輪外徑的方法，使其工作范圍由一條線變成一個面。當(dāng)切割量較少時，可以認(rèn)為切割前后葉片的出口安置角和通流面積基本不變，泵效率近似相等。第52頁/共70頁（2）切割定律的表達(dá)式:Q'/Q=D2'/D2H'/H=(D2'/D2)2N'/N=(D2'/D2)3

式中,Q、H、N表示泵的額定流量、揚程和軸功率角標(biāo)'表示葉輪切割后的對應(yīng)參數(shù)

D2表示葉輪的外直徑第53頁/共70頁

八.離心泵的特性曲線

水泵的性能參數(shù)，標(biāo)志著水泵的性能。水泵各個性能參數(shù)之間的關(guān)系和變化規(guī)律，可以用一組性能曲線來表達(dá)。對每一臺水泵而言，當(dāng)水泵的轉(zhuǎn)速一定時，通過試驗的方法，可以繪制出相應(yīng)的一組性能曲線，即水泵的基本性能曲線。一般以流量Q為橫坐標(biāo)，，用揚程H、功率N、效率η和允許吸上真空度Hs為縱坐標(biāo)，繪Q～H、Q～N、Q～η、Q～

Hs曲線。第54頁/共70頁第55頁/共70頁1.流量和揚程曲線結(jié)論：Q～H曲線是下降的曲線，即隨流量Q的增大，揚程H逐漸減少。相應(yīng)與效率最高值的點的參數(shù)，即水泵銘牌上所列的各數(shù)據(jù)。水泵的高效段（不低于最高效率點10%左右）

2.流量和軸功率曲線離心泵的軸功率隨流量增加而逐漸增加，曲線有上升的特點。當(dāng)流量為零時（閘閥關(guān)閉），軸功率最小。因此，為便于離心泵的啟動和防止動力機(jī)超載，啟動時，應(yīng)將出水管路上的閘閥關(guān)閉，啟動后，再將閘閥逐漸打開，即水泵的閉閥啟動。軸流泵與離心泵相反。第56頁/共70頁3.流量效率曲線離心泵在一定轉(zhuǎn)速下有一最高效率點。此最高效率點稱為離心泵的設(shè)計點。設(shè)計點對應(yīng)的流量稱為額定流量。在選用離心泵時，應(yīng)使離心泵在該點附近工作。效率曲線為從最高點向兩側(cè)下降的變化趨勢。4.流量與允許吸上真空度曲線離心泵流量與允許吸上真空度曲線是一條下降的曲線。而離心泵流量與汽蝕余量(HSV或Δh)曲線是一條上升的曲線。第57頁/共70頁5.離心泵的通用性能曲線離心泵的通用性能曲線:水泵在不同轉(zhuǎn)速下的性能曲線用同一個比例尺，繪在同一坐標(biāo)內(nèi)而得到的性能曲線。

H=KQ2（相似工況拋物線或等效率線）第58頁/共70頁離心泵的通用性能曲線圖第59頁/共70頁6．離心泵的工作點離心泵在管路中正常運行時，泵所提供的流量和壓頭應(yīng)與管路系統(tǒng)所要求的數(shù)值一致。此時，安裝于管路中的離心泵必須同時滿足管路特性方程與泵的特性方程。

兩方程所得到兩特性曲線的交點，即離心泵的工作點M對所選定的泵以一定轉(zhuǎn)速在此管路系統(tǒng)操作時，只能在此點工作。在此點，H＝He，Q＝Qe。H=HeQ=QeMH-QHe-Qe第60頁/共70頁7.離心泵的流量調(diào)節(jié)（1）改變管路特性曲線----改變泵出口閥開度關(guān)小閥門，使B值變大，流量變小，曲線變陡。開大閥門，使B值變大，流量變大，曲線變平緩。M11QM1MH-QQMM22QM2優(yōu)點：調(diào)節(jié)迅速方便，流量可連續(xù)變化；缺點：流量阻力加大，要多消耗動力，不經(jīng)濟(jì)。

第61頁/共70頁（2）改變泵的特性曲線QM1M1M2QM2MH-QQMHe-Qe泵的轉(zhuǎn)速提高，則H~Q線上移，工作點由M移至M2，流量由QM

加大到QM2；

泵的轉(zhuǎn)速降低，則H~Q線下移，工作點移至M1,流量減小到QM1；

優(yōu)點：流量隨轉(zhuǎn)速下降而減小，動力消耗也相應(yīng)降低；缺點：需要變速裝置或價格昂貴的變速電動機(jī)，難以做到流量連續(xù)調(diào)節(jié)，化工生產(chǎn)中很少采用。第62頁/共70頁8．離心泵的組合操作離心泵的并聯(lián)

在同一壓頭下，兩臺同樣的泵并聯(lián)所提供的流量為單臺泵提供流量的兩倍。并聯(lián)后的總流量必低于單臺泵流量的兩倍。H-QQMHMHe-QeM并QM并第63頁/共70頁H-QQMHMHe-QeQ（2）離心泵的串聯(lián)在同一流量下，兩臺相同的泵串聯(lián)所提供的壓頭為單臺泵所提供壓頭的兩倍。兩臺泵串聯(lián)操作的總壓頭必低于單臺泵壓頭的兩倍，流量大于單臺泵的。H串-Q串Q串第64頁/共70頁(3）離心泵組合方式的選擇

對于低阻輸送管路，并聯(lián)組合泵流量的增大幅度大于串聯(lián)組合泵；對于高阻輸送管路，串聯(lián)組合泵的流量增大幅度大于并聯(lián)組合泵。低阻輸送管路----并聯(lián)優(yōu)于串聯(lián)；高阻輸送管路----串聯(lián)優(yōu)于并聯(lián)。并串單泵QQ并Q串高阻Q并Q串低阻Q第65頁/共70頁九.注意事項

離心泵的啟