离心泵基础知识离心泵基础知识一、泵的概述一、泵的概述1、泵的含义、泵的含义 通常把能提升液体、输送液体并给液体以能量，增加压力的机器统称为泵。2、泵的分类、泵的分类 根据泵的作用原理，可分为三大类：（1）叶片式利用叶片与液体的互相作用来输送液体。 如离心泵、混流泵、轴流泵、旋涡泵等。（2）容积式利用工作室的容积周期性的变化来输送液体。如活塞泵、柱塞泵、齿轮泵、螺杆泵、水环式真空泵等。（3）其它类型泵利用一部分流体流动时产生的能量来输送另一部分液体。如喷射泵等。二、离心泵的定义及优缺点二、离心泵的定义及优缺点n定义：离心泵是根据离心力原理设计的，即高速旋转的叶片带动介质转动，从而将介质甩出以达到输送目的的一类动设备。n优点：离心泵具有结构简单、体积小、质量轻、流量稳定、易于制造和便于维护等一系列优点。n缺点：离心泵对高粘度液体以及流量小、压力高的情况适用性较差，并且在通常情况下启动之前需先灌泵。三、离心泵的分类三、离心泵的分类n按叶轮数目：可分为单级泵和多级泵； 1.单级泵只有一个叶轮。 2.多级泵两个叶轮以上称为多级泵。一个叶轮便是一级，级数越多扬程越高。n按叶轮进液方式：可分为单吸式和双吸式； 1.单吸式泵液体从一侧进入叶轮。 2.双吸式泵液体从两侧进入叶轮。多见于大流量离心泵，一般说来其吸入性能较好。n按泵壳剖分形式：可分为水平剖分泵和垂直于泵轴剖分泵； n按泵扬程的大小：分为低压泵（扬程小于20米水柱）、中压泵（20160米水柱）和高压泵（高于160米水柱）。n按输送介质和用途分：水泵、油泵、酸泵、碱泵、锅炉给水泵、冷凝水泵等。n按泵轴的支承方式分：一般分为悬臂泵和双支承泵n按泵的输出压力分：一般分为低压泵和高压泵。按泵轴的转速分：一般分为普通泵和高速泵；（高于10000转/分为高速泵）。按泵轴的位置分：一般分为卧式泵和立式泵。1、离心泵、离心泵工作原理工作原理离心泵的工作过程离心泵的工作过程： 开泵前，先在泵内灌满要输送的液体。 开泵后，泵轴带动叶轮一起高速旋转产生离心力。液体在此作用下，从叶轮中心被抛向叶轮外周，压力增高，并以很高的速度（5-25 m/s）流入泵壳。 在蜗形泵壳中由于流道的不断扩大，液体的流速减慢，使大部分动能转化为压力能。最后液体以较高的静压强从排出口流入排出管道。 泵内的液体被抛出后，叶轮的中心形成了真空，在液面压强（大气压）与泵内压力（负压）的压差作用下，液体便经吸入管路进入泵内，填补了被排除液体的位置。 离心泵之所以能输送液体，主要是依靠高速旋转叶轮所产生的离心力，因此称为离心泵。 四、离心泵四、离心泵工作原理工作原理和构造和构造 气气 缚缚 离心泵启动启动时，如果泵壳内存在空气泵壳内存在空气，由于空气的密度远小于液体的密度，叶轮旋转所产生的离心力很小离心力很小，叶轮中心处产生的低压不足以造成吸上液体所需要的真空度不足以造成吸上液体所需要的真空度，这样，离心泵就无法工作，这种现象称作“气缚气缚”。 因此在开泵前必须使泵和吸入系统充满液体，而且在工作中，吸入系统不能漏气，这是离心泵正常工作必须具备的条件。2、离心泵的主要构造、离心泵的主要构造离心泵离心泵 静止部分静止部分 转动部分（转子）转动部分（转子） 泵壳（蜗壳泵壳（蜗壳） 轴承箱轴承箱 密封的静止部分密封的静止部分轴承的静止部分轴承的静止部分 轴套轴套 叶轮叶轮 联轴器联轴器 密封的转动部分密封的转动部分 轴轴 轴承的转动部分轴承的转动部分 离心泵实体剖面图轴轴联轴节联轴节轴承箱轴承箱键键出口出口叶轮叶轮入口入口蜗壳蜗壳轴承轴承机械密封机械密封1 1）叶轮）叶轮a)叶轮的作用 将电动机的机械能传给液体将电动机的机械能传给液体, ,使液体的动能有所提高。 b)叶轮的分类（由叶片、盖板和轮毂组成）根据结构闭式叶轮开式叶轮 半闭式叶轮 叶片的内侧带有前前后后盖盖板板，适于输送干净流体，效率较高。没有前后盖板没有前后盖板，适合输送含有固体颗粒的液体悬浮物。只有后盖板后盖板，可用于输送浆料或含固体悬浮物的液体，效率较低。开式叶轮开式叶轮半开式叶轮半开式叶轮闭式叶轮闭式叶轮按吸液方式 单吸式叶轮双吸式叶轮液体只能从叶轮一侧被吸入，结构简单。相当于两个没有盖板的单吸式叶轮背靠背并在了一起，可以从两可以从两侧吸入液体侧吸入液体，具有较大的吸液能力，而且可以较好的消除轴向推力。 2 2）泵壳）泵壳 A.泵壳（蜗壳）由泵体和泵盖组成，它将叶轮封闭在内，泵壳上有入口管和出口管，入口管把液体均匀平稳地引入叶轮的中心部，出口管可把叶轮排出的液体升压排出。由于入口管和出口管布置的不同，泵壳也有不同的形状和结构，如轴向进向上出、轴向进水平出、上进上出等等。B.泵壳的作用 汇集液体，作导出液体的通道；汇集液体，作导出液体的通道； 使液体的能量发生转换，一部分动能转变为静压能。使液体的能量发生转换，一部分动能转变为静压能。3 3）轴封装置）轴封装置A 轴封的作用 为了防止高压液体从泵壳内沿轴的四周而漏出，或者外界空气漏入泵壳内。B 轴封的分类 轴封装置 填料密封： 机械密封： 主要由填料函壳、软填料和填料压盖组成，普通离心泵采用这种密封。 主要由装在泵轴上随之转动的动环动环和固定于泵壳上的静环静环组成，两个环形端面由弹簧的弹力互相贴紧而作相对运动，起到密封作用。 端面密封离心泵润滑要求n离心泵润滑的“三滤五定”是什么意思？n三滤：一级过滤：大油桶到小油桶；二级过滤：小油桶到油壶；三级过滤：油壶：油壶到设备润滑点。n五定：定时、定点、定质、定量、定人。五、离心泵的主要性能参数和特性曲线1）转速：转速：叶轮的转速。即单位时间内泵转子的回转数，泵的转速n表示，其单位为转每分（r/min）或转每秒（r/s）表示。转数改变，泵的扬程、流量、功率、效率等都将发生变化。2）流量：流量：泵的流量有体积流量和质量流量之分，体积流量是泵在单位时间内所抽送的液体体积，用Q表示, 单位为m3/s、 m3 /min、m3/h或L/s。质量流量则是泵在单位时间内所抽送的液体质量，质量流量G表示，单位为kg/s、kg/min、和t/h。3）扬程）扬程：泵的扬程H单位重量液体流过泵后的总能量的增值（也称为压头）。4）有效功率：又称Ne表示，单位时间内泵排出口液体从泵中所获得的能量。5）内功率：Ni表示，单位时间内做功元件所给出的功率。6）轴功率：即指泵的输入功率，N表示，单位时间内原动机传给泵主轴的功。 轴功率是要求大于有效功率的。这是因为泵工作时，转子与轴承、密封或填料等摩擦，液体在泵内流动时的水力损失、因防漏环的串漏造成的容积损失等，都会造成一部分能量损失。7）效率 ：n泵效率（总效率）是衡量泵工作是否经济的指标，定义为：= Ne/N, 即有效功率与轴功率的比值。n泵的效率高低，决定于本身的设计及加工质量。NNe机械损失容积损失水力损失小型水泵：小型水泵： 一般为一般为5050 70%70% 大型泵：大型泵： 可达可达90%90%以上以上（2）水力损失）水力损失（3）机械损失）机械损失泵轴与轴承、密封圈等机械部件之间的摩擦泵轴与轴承、密封圈等机械部件之间的摩擦与效率与效率 有关的各种能量损失有关的各种能量损失：（1 1）容积损失：）容积损失： 2、离心泵特性曲线离心泵特性曲线 离心泵的 H H、N N 都与离心泵的 Q Q 有关，它们之间的关系由确定离心泵压头的实验来测定，实验测出的一组关系曲线： H HQ Q 、Q Q 、 N NQ Q 离心泵的特性曲线 注意：特性曲线随转速而变。 各种型号的离心泵都有本身独自的特性曲线，但形状基本相似，具有共同的特点 1）HQ曲曲线线：表示泵的压头与流量的关系，离心泵的压头普遍是随流量的增大而下降（流量很小时可能有例外）2 2）N NQ Q曲曲线线：表示泵的轴功率与流量的关系，离心泵的轴功率随流量的增加而上升，流量为零时轴功率最小。 离心泵启动时，应关闭出口阀，使启动电流最小，以保护电机。3 3）Q Q曲曲线线：表示泵的效率与流量的关系，随着流量的增大，泵的效率将上升并达到一个最大值，以后流量再增大，效率便下降。由图可见：由图可见： Q ，H ，N ， 有最大值。有最大值。 离心泵在一定转速下有一最高效率点。离心泵在与最高效率点相对应的流量及压头下工作最为经济。 与最高效率点所对应的Q、H、N值称为最佳工况参数。离心泵的铭牌上标明的就是指该泵在运行时最高效率点的状态参数。 注意：在选用离心泵时，应使离心泵在该点附近工作。一般要求操作时的效率应不低于最高效率的92%。3、离心泵性能的改变、离心泵性能的改变1）液体性质的影响）液体性质的影响 密度密度离心泵的流量与液体密度无关离心泵的压头与液体密度无关HQ曲线不因输送的液体的密度不同而变曲线不因输送的液体的密度不同而变 。泵的效率泵的效率不随输送液体的密度而变。不随输送液体的密度而变。 离心泵的轴功率与输送液体密度有关离心泵的轴功率与输送液体密度有关 。粘度粘度 当输送的液体粘度大于常温（20）清水的粘度时，泵的压头减小，H ；泵的流量减小；泵的效率下降，；泵的轴功率增大 ，N 。泵的特性曲线发生改变，选泵时应根据原特性曲线进行修正转速转速 当液体的粘度不大且转速变化不大时（小于20%），利用出口速度三角形相似的近似假定，可推知：若不变，则转速增大转速增大叶轮直径叶轮直径当叶轮直径因切割而变小时，若变化程度小于当叶轮直径因切割而变小时，若变化程度小于20%，则，则若若 不变，则不变，则4、离心泵的气蚀现象、离心泵的气蚀现象1）汽蚀机理汽蚀机理 ：叶片入口附近K处的压强PK等于或小于输送温度下液体的饱和蒸气压 在叶片入口附近的非工作面上存在着某些局部低压区，当处于低压区的液流压力降低到对应液体温度的饱和蒸汽压时，液体便开始汽化而形成气泡。气泡随液流在流道中流动到压力较高之处时又瞬时溃灭。在气泡溃灭的瞬间，气泡周围的液体迅速冲入气泡溃灭形成的空穴，并伴有局部的高温、高压水击现象，这就是产生汽蚀的机理。n水击是汽蚀现象的特征。由于水击作反复敲击，致使金属表面受到疲劳破坏。而且，在连续的压力波作用下，液体能渗入和流出金属的孔隙，使金属质点脱离母体而被液体带走，金属表面出现一个个空穴，产生严重的点蚀。n 据报道：气蚀水击频率25000次/秒，局部压力高达30MPa汽蚀对泵的危害汽蚀对泵的危害n主要表现在下述几个方面：主要表现在下述几个方面：n1.泵的性能突然下降。泵发生汽蚀时，叶轮与液体之间的能量传递受到干扰，流道不但受到气泡的堵塞，而且流动损失增大，严重时，泵中液流中断，泵不能工作。n2.泵产生振动和噪音。n如果液体汽化时放出的气体有腐蚀作用，还会产生一定的化学性质的破坏。严重时，叶轮的表面（尤其在叶片入口附近）呈蜂窝状或海绵状。形成汽蚀的条件形成汽蚀的条件n泵发生汽蚀是由于液道入口附近某些局部低压区处的压力降低到液体饱和蒸汽压，导致部分液体汽化所致。所以，凡能使局部压力降低到液体汽化压力的因素都可能是诱发汽蚀的原因。产生汽蚀的条件应从吸入装置的特性，泵本身的结构以及所输送的液体性质三方面加以考虑。防止汽蚀的措施防止汽蚀的措施n结构措施：结构措施：采用双吸叶轮，以减小经过叶轮的流速，从而减小泵的汽蚀余量；在大型高扬程泵前装设增压前置泵，以提高进液压力；叶轮特殊设计，以改善叶片入口处的液流状况；在离心叶轮前面增设诱导轮，以提高进入叶轮的液流压力。n安装和运行措施：安装和运行措施：使泵的灌注高度大于最小灌注高度。n其他措施：其他措施：采用耐汽蚀破坏的材料制造泵的过流部分元件；降低泵的转速。n为何流量调节阀不装在泵进口侧？为何流量调节阀不装在泵进口侧？若流量调节阀装在吸入管侧，当阀门关小时，若流量调节阀装在吸入管侧，当阀门关小时，吸入阻力增大吸入阻力增大，使离心泵入口处的压力降低，有，使离心泵入口处的压力降低，有可能小于操作温度下液体的饱和蒸汽压，从而产可能小于操作温度下液体的饱和蒸汽压，从而产生生汽蚀现象汽蚀现象。n离心泵在启动前应关闭出口阀离心泵在启动前应关闭出口阀:(1) 使启动电流最小，以保护电机；使启动电流最小，以保护电机；(2) 避免出口管线的水力冲击。避免出口管线的水力冲击。1 1）离心泵的工作点）离心泵的工作点 离心泵的特性曲线与管路的特性曲线的交点M，就是离心泵在管路中的工作点。 M点所对应的流量Q和压头H表示离心泵在该特定管路中实际输送的流量和提供的压头。H泵的特性曲线 QM 泵-供方管路-需方5、离心泵的工作点与流量调节、离心泵的工作点与流量调节2 2）离心泵的流量调节）离心泵的流量调节调节出口阀门调节出口阀门改变改变n、切割叶轮切割叶轮阀门开大阀门开大阀门关小阀门关小 M 工作点工作点 阀门关小时：阀门关小时： 管路局部阻力加大，管路特性曲线管路局部阻力加大，管路特性曲线变陡，工作点由原来的变陡，工作点由原来的 M 点移到点移到 M1 点，流量由点，流量由 QM 降到降到 QM1； 当阀门开大时：当阀门开大时：管路局部阻力减小，管路特性曲线变管路局部阻力减小，管路特性曲线变得平坦一些，工作点由得平坦一些，工作点由 M 移到移到 M2流量加大到流量加大到 QM2。M1M2改变管路特性曲线改变管路特性曲线优点：优点：调节迅速方便，流量可连续变化；调节迅速方便，流量可连续变化；缺点：缺点：流量阻力加大，要多消耗动力，不经济。流量阻力加大，要多消耗动力，不经济。 改变泵的转速改变泵的转速改变泵的特性曲线改变泵的特性曲线 若把泵的转速提高到若把泵的转速提高到 n n1 1：则则HQ 线线上移，工作点由上移，工作点由 M 移至移至 M1 ，流量由流量由 QM 加大到加大到 QM1； 若把泵的转速降至若把泵的转速降至 n n2 2：则则 HQ线下线下移，工作点移至移，工作点移至 M2，流量减小到，流量减小到 QM2 M 工工作作点点优点：优点：流量随转速下降而减小，动力消耗也相流量随转速下降而减小，动力消耗也相应降低；应降低；缺点：缺点：需要变速装置或价格昂贵的变速电动机，难以做到流量连续调节，需要变速装置或价格昂贵的变速电动机，难以做到流量连续调节，化工生产中很少采用。化工生产中很少采用。 M1转速提高转速提高M2转速降低转速降低3）离心泵的并联和串联）离心泵的并联和串联串联组合泵的特性曲线串联组合泵的特性曲线 两台相同型号的离心泵串联组合，在同样的流量下，其提供的压头是单台泵的两倍。并联组合泵的特性曲线并联组合泵的特性曲线 两台相同型号的离心泵并联，若其各自有相同的吸入管路，则在相同的压头下，并联泵的流量为单泵的两倍。 离心泵组合方式的选择离心泵组合方式的选择 对于低阻输送管路，并联组合泵流量的增大幅度大于串联组合泵；对于高阻输送管路，串联组合泵的流量增大幅度大于并联组合泵。低阻输送管路-并联优于串联；高阻输送管路-串联优于并联。离心泵的开停车与倒泵离心泵常见故障应紧急停车处理： n泵内发出异常声响和振动突然加剧；n轴承温度突然上升超过规定标准； n泵流量突然下降：n电流超过额定值持续不降。