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泵的基础知识 前言 教学对象：原料一工段操作人员 教学目的：了解泵的工作原理、结构特性 ，掌握离心泵的操作方法及故障处理 教学重点：离心泵的工作原理及操作 教学难点：离心泵的工作原理 教学方法：讲授及课堂自由提问 目录 第一节 泵的基础知识 第二节 离心泵典型结构与工作原理 第三节 离心泵的工作特性 第四节 其它泵概述 第一节 泵的基础知识 1、泵的概念 2、泵的分类 3、泵的基本参数 1、泵的概念 通常把提升液体、输送液体或给液体增加 压力，即将原动机的机械能转化为液体能量的 机器统称为泵。 离心泵具有结构简单，体积小，重量轻， 操作平稳，流量稳定，性能参数范围广，易于 制造，便于维修等优点，所以为石化储运生产 中大量应用。 叶片泵 泵 往复泵 容积泵 真空泵 其他类型泵 电动泵 汽动泵 柱塞(活塞)泵、隔膜泵 计量泵 单作用 双作用 (单缸、双缸) 单缸 双缸 转子泵 齿轮泵、螺杆泵、罗茨泵、滑片 泵、扰性叶轮泵、凸轮泵 往复真空泵 旋片真空泵 水环真空泵 喷射真空泵 射流泵、空气升液泵、电磁泵、水轮泵 2. 泵的分类 (图 ) (图 ) (图 ) (图 ) 单吸泵、双吸泵 单级泵、双级泵 蜗壳式泵、分段式泵 立式泵、卧式泵 磁力泵、屏蔽泵 高速泵、部分流泵 软轴泵 自吸泵 液下泵 潜水泵 叶片泵 离心泵 漩涡泵 单级泵、多级泵 离心漩涡泵 自吸漩涡泵 混流泵 蜗壳式 导叶式 轴流泵(图 ) (图) (图 ) (图 ) (图 ) (图) 泵的其它分类 按泵轴位置 卧式泵 立式泵 按泵体位置 液下泵 深井泵 潜水泵 管道泵 按用途 增压泵 计量泵 比例泵 流程泵 汇流泵 循环泵 成品泵 补给泵 化学反映泵 助剂注射泵 图 图 图 图 图 图 思 考 A. 泵流量 泵流量是单位时间内从泵排出并进入管路的液体体积。一 般指的流量均为体积流量。用符号Q表示，单位为m3/h或L/s。 C泵转速 泵转速是泵轴旋转的速度，即单位时间内泵轴旋转的次数 。用符号n表示，单位r/min或s-1。 3.基本参数 B. 扬程 泵的扬程是单位质量液体通过泵后的能量增值。其值等 于单位质量液体在泵出口处的能量减去泵进口处的能量。用 符号H表示，单位为m。 式中 Pu 泵输出功率，W； 泵输送液体的密度kg/m3 ； Q泵流量；m3/s H扬程，m。 D. 泵轴功率(brake power)、泵输出功率(output power) 泵轴功率通常指输入功率，即泵轴所接受的功率。用符号 Pa表示，单位为W. 泵传递给输出液体的功率称为泵输出功率，又称为有效 功率。它表示单位时间内泵输送出去的液体从泵中获得的有 效能量。用符号Pu表示，单位为W，用下式计算： E. 泵效率 泵轴功率和输出功率之差是泵内的损失功率，其大小 用泵效率来计量。泵效率为泵输出功率与泵轴功率之比，用 符号 表示，并用小数或百分比表示，泵效率的表达式 为 F.汽蚀 流动着的液体由于局部压力降低而产生气泡的现象。泵发 生汽蚀时，在汽蚀部位会引起对机件的侵蚀，进一步发展 造成扬程下降，产生振动、噪声等。 H.喘振 管路系统（包括泵）由于流量小而引起液流在泵内 脱流而形成的自振，表现为压力、流量周期性变化，泵 和管路产生激烈振动和低沉噪声。 G. 汽蚀余量 泵入口处，单位质量液体所具有的超过该温度下饱和 蒸汽压的富裕能量，这是反映泵吸入性能的主要参数，习 惯用符号 h 表示，单位为m。国外称此为净正吸入压头 ，用NPSH表示。最近已在国内等效采用，被编入国家标准 的有关部分。 I.暖泵 对于高温用泵，启动前对泵和管路进行加热。 J.比转数 判断动力型泵水力特征的相似准数，是一种泵分 类的准则。用下式定义： 比转数 泵的转速 r/min 扬程，m 流量m3/s 思考： 1、离心泵属于叶片泵还是容积泵？ 2、屏蔽泵不属于离心泵，属于齿轮泵。对吗？ 3、按泵轴位置分类，离心泵可以分为（ ）、（ ）两类。 4、深井泵、液下泵，潜水泵的泵体与电机的位置各有什 么不同？ 离心泵 立式泵 不合格柴泵ZA50-3400D 离心泵 单吸、双吸泵 多级泵 加剂计量泵 柱塞式计量泵 双隔膜计量泵 屏蔽泵 液下泵 降凝剂加剂螺杆泵 W3KSE-36M1W73 双螺杆泵 三螺杆泵 饶性件泵叶轮 滑片泵结构 齿轮泵重油泵房 内啮和外啮齿轮泵 凸轮泵 潜水泵 第二节离心泵典型结构与工作原理 一、离心泵的工作原理 二、离心泵的分类 四、离心泵命名方式 五、离心泵的性能参数 六、离心泵的各种损失 三、离心泵典型结构和主要零部件 一、离心泵的工作原理 液体随叶轮旋转在离心力作用下沿叶 片间通道向外缘运动，速度增加、机械能 提高。液体离开叶轮进入蜗壳，蜗壳流道 逐渐扩大、 流体速度减慢，液体动能转换 为静压能，压强不断升高，最后沿切向流 出蜗壳通过排出导管输入管路系统。 离心泵装置简图 动 画 离心泵吸上原理 原动机 ： 轴 叶轮，旋转 离心力中心 动能高速离开叶轮 外围 静压能 叶片间液体: 液体被做功 吸上原理： 动 画 按吸入方式 单吸 双吸 按级数 单级 多级 按主轴方向 卧式 立式 斜式 二、离心泵的分类 按液体流出叶轮方向 离心式 轴流式 混流式 旋涡式 图 图 图 按叶片安装方法 可调叶片 固定叶片 按壳体剖分方式分 分段式 中开式 按泵体形式分 蜗壳泵 透平泵 筒式泵 一些特殊结构的离心泵 潜水泵 液下泵 管道泵 自吸式泵 屏蔽泵 图 图 三、离心泵典型结构和主要零部件 1、典型结构 2、主要零部件 1、典型结构： 吸 入 室 叶 轮 轴 压出室 密封装置 轴向力平衡装置 单级双吸泵 2、主要零部件 （1）叶轮：作功部件 结构型式： 闭式（输送不含杂质的液体，效率高；造价高） 半开式（输送易于沉淀或含有固体颗粒的液体） 开式（输送沙浆、污水、含纤维液体；效率低， 叶 片数可少到2-4片） 材料： 铸铁；青铜；钢 叶轮在轴上的 图 安装方式 （2）离心泵转能部分-蜗壳与导叶 蜗壳泵体的外壳，包围叶轮（ 螺旋形泵体）是单级泵转能装 置，其形状应使流体流过的损 失小，并且断面逐渐扩大 截面积逐渐扩大的蜗牛壳形通 道 液体入口 中心 出口 切 线 作用作用： 把从叶轮甩出来的液体收把从叶轮甩出来的液体收 集起来，使液体流速降低，把集起来，使液体流速降低，把 部分速度能头转变为压力能头部分速度能头转变为压力能头 后，再均匀地引入下一级或经后，再均匀地引入下一级或经 过扩散管排出。过扩散管排出。 （图） 蜗壳截面面积大小对泵的性能影响很大，对 同一叶轮，如果截面面积过小，则H-Q性能曲 线变陡，最高效率点向小流量方向移动，效 率降低；反之，若面积过大，则H-Q性能曲线 比较平坦，最高效率点向大流量方向移动， 效率也降低，但不太显著。 多级泵采用导叶，末级之后采用蜗壳。导叶是使液体按 规定方向流动，或使它的部分速度转化为压力能的具有叶 片的零件。由正向导叶和反向导叶组成 导叶 导叶的作用 导叶作用与蜗壳相同 ，流道式导叶由正向导 叶和反向导叶铸在一起 的，正向导叶用于收集 液体和保证液体在叶道 中作自由流动，改变流 体方向，把大部分动能 转变为静压能平；反导 叶的作用是消除旋绕， 并把液体引入下一级叶 轮进口。 （3）吸入室 吸入室位于叶轮前，作用是将液体以最小的损失均匀地引入叶轮 锥形管吸入室，用于小 型单级单吸悬臂式离心 泵中，其结构简单，制 造方便，在叶轮入口前 使液流造成集流和加速 流，流速均匀，损失较 小 螺旋型吸入室的流动情况较好，速度比较均匀 ，但液流进入叶轮前有预旋，在一定程度上会 降低些扬程，目前，我国悬臂式离心泵都采用 这种吸入室。 环形吸入室结构简单，轴向尺寸短，但液流进 入叶轮前有撞击和漩涡损失，液流也不太均匀 ，常用于多级分段式离心泵中。 （4）泵轴 轴封：旋转的泵轴与固定的泵壳之 间的密封。 作用：防止高压液体沿轴漏出或外 界空气漏入。 机械密封 填料密封 泵轴垂直叶轮面，穿过叶轮中心 （5）轴向力 定义： 离心泵在运转时，在其转子上产生一个很大的作用力， 由于此作用力的方向与离心泵转轴的轴心线相平行，故称为轴向力 。 离心泵产生的轴向力有以下几方面的原因： （1）.水泵叶轮的前后盖板上液体压力作用的面积大小不相等， 前后泵腔中液体压强的分布也不对称。因此，作用于叶轮前盖板上 的液体压力和作用于吸入口的压力在轴向上不能与作用在后盖板上 的液体压力相平衡，从而造成一个轴向的力，这个力是轴向力的主 要组成部分。 （2）液体从叶轮吸入口流入又从叶轮出口流出，其速度大小和 方向均不相同，液体动量的轴向分量发生了变化。因此，根据动量 定理，在轴向方向作用了一个冲力，或称动反力，此力指向叶轮后 面。 （3）轴台、轴端等结构因素引起的轴向力，其方向视具体情况 而定。 （4） 转子重量引起的轴向力，与转子的布置方式有关。 （5） 影响轴向力的其它因素。 轴向力平衡 开平衡孔 平衡叶片 双吸叶轮 卸荷盘 平衡盘 叶轮对称排列 单级： 多级： （6）密封 内部泄漏 外部泄漏 内密封 外密封 外密封（轴封） （结构简单、易于制造,填料采用浸油或涂石墨的石棉绳 ；用 于普通水泵和一般化工泵；效果较差；泄漏量大，需经常更 换填料） （由垂直于主轴的两个光制的、精密的平面在弹性元件及密 封液体压力的作用下相互紧帖并作相对运动而构成的动密封 装置。效果好；使用寿命长；造价高） （非接触式离心密封，输送高（低）温、易燃、易爆、强腐蚀 且含颗粒的液体） 填料密封 机械密封 副叶轮密封 机械密封安 装过程演示 四、常用离心泵的命名 在离心泵类型中，Y型卧式离心泵应用最广。这种泵进 出口都向上，型号如下： 150 AY 75 A 150 YG 75 A (图 ) 吸入口直径150mm 单级卧式离心油泵 泵采用材料为级 叶轮第一次切割 额定扬程75m 吸入口直径150mm 单级立式离心管道泵 叶轮第一次切割 额定扬程75m 叶轮第一次切割 额定扬程75m (图 ) 200 YS 150 2 B 吸入口直径150mm 双吸卧式离心油泵 泵采用材料为级单级额定扬程150m 叶轮为2级 叶轮经过第二次切割 ZA 50 3400 D (图 ) (图 ) 第类：铸铁，不耐腐蚀，使用温度为-20+200； 第类：铸钢，不耐腐蚀，使用温度为-45+400； 第类：合金钢，耐中等硫腐蚀，使用温度为-45+400； 五、离心泵性能参数 a理论流量 单位时间内流入泵工作元件的液体量,用符号表示,单位为m3/s 1、与泵流量Q有关的其他流量参数 b规定流量 这是用户使用泵所要求的泵体积流量，也就是用户与设计部 门合同上所规定的流量。 c设计流量 设计单位为了适应生产与用户的要求，往往根据需要和可能 确定设计泵所采用的流量，在设计和生产泵系列产品时尽可能 满足社会需要。离心泵的流量是可变的，在离心泵铭牌上或样 本中给出的流量是指额定流量，即离心泵在这一流量运行时效 率最高。离心泵尺寸就是根据这一特定的设计流量设计的。 式中 为单位质量液体从泵的入口到出口消耗在泵中的能 量头，也就是液体在泵中流过时所受到的摩擦损失压头及收缩 、扩大、冲击等局部损失压头之和。 2、与扬程H有关的其他扬程参数 a理论扬程 叶轮给流经它的单位质量液体的能量，用符号H表示，单位 为m。因为液体流过泵时要消耗一定的能量来克服流经泵时的 阻力，所以泵扬程总是小于理论扬程。即 b规定扬程 用户与设计单位在合同单上规定流量时所要求的扬程。 c设计扬程 设计单位在设计泵时采用的扬程。 d吸入扬程或吸入压头 吸液池液面到泵基准面之间的扬程。 e排出扬程或排出压头 泵基准面到排液面之间的扬程。 a水力功率 单位时间内，叶轮给予液体的能量 3、与功率有关的其他功率参数 水力功率W 液体密度kg/m3 理论流量m3/s 理论扬程m b机械损失功率Pm 泵的各个运动部件机械摩擦损失耗费的功率。 机械损失包括： 泵轴在轴承内转动的摩擦损失；轴与轴封之间的摩擦损失 ；叶轮前后盖板和液体间发生的摩擦损失。 机械损失功率Pm和水力功率之和为泵轴功率，即： c原动机输入功率 泵的原动机所接受的功率，考虑到原动机本身的效率，原 动机输入功率应大于泵轴功率。 d原动机配用功率P 选用的原动机功率，W。 泵的轴功率是选配原动机功率的依据。原动机一般为电动 机，因为考虑到电动机有超负荷的可能性，通常可按使用中 最大流量下计算出来的轴功率，再考虑一个安全系数K作为所 需电动机的功率，即原动机配用功率为: a容积效率 泵的流量与理论流量之比为容积效率，说明泵漏损的程度，即泵 密封情况的好坏 对于离心泵，一般=96%一99%。 b水力效率 泵的扬程H与理论扬程HT之比，是衡量泵对流过它的液流阻力大 小的指标 对于离心泵一般80%一92%。 4、与效率有关的其它效率参数 c机械效率 水力功率与轴功率之比，是衡量泵的运动部件机械摩擦损失大小 的指标 =94%-98% 因为泵效率 所以即泵效率是容积效率、水 力效率与机械效率的乘积，也就是说泵效率低于任何一个效率值 。 近代水泵的效率一般为70%-90%。 由于泵的理论扬程与液流性质无关， 所以一台离心泵，在同一个转速，同一个 流量下工作时，不论输送什么液体，叶轮 所给出的，用被输送的液柱高度表示的理 论扬程是相同的。但由于各种液体重度不 同，因此泵出口处的压力是不一样的。 六、离心泵的各种损失 机械损失 轴承的摩擦损失 轴封处的摩擦损失 前后盖板外侧和液体之间的摩擦损失 容积损失 叶轮进口处容积损失 平衡装置处容积损失 水力损失 摩擦损失和局部损失 冲击损失 1、机械损失 轴承和轴封处的摩擦损失与轴承和轴封的结 构形式以及输送液体的重度有关，一般采用 下列公式： P= (0.01-0.05)Pa 对于功率大的泵，取 P=0.01Pa 对于功率小的泵，取 P=0.05Pa 液体前后盖板与液体发生摩擦所引起的损失，叫 圆盘（轮阻）损失 Pdf=K n3D25, KW 圆盘摩擦系数流体密度 Kg/m3 转速 叶轮出口直径 图 2、容积损失 由于转动部件与静止部件存在间隙，当叶轮转 动时，两侧间隙产生压差而使液体从高压侧向 低压侧泄漏称为容积损失 几乎在所有比转速的变化范围内，容积损失等于圆 盘摩擦损失的一半。 (图） 3、水力损失 摩擦损失 摩擦损失系数 流道长度m 流道断面的水力半径m 过水断面积与湿周之比即 为水力半径 流体流速m/s 局部损 失 局部阻力损失系数流体流速 水力损失 水力损失 冲击损失 hs=K(Q-Q*)2 泵的工作流量 泵的设计流量 各种损失示意图 思考： 1、离心泵的叶轮结构型式有哪几种？ 2、离心泵平衡轴向力有哪几种方式？ 3、泵内存在哪几中损失？这些损失的原因分别是 什么？如何减小这些损失？ 4、 说明离心泵150 AY 75 A代表的意义。 单吸离心泵 双吸离心泵 多级泵 单级泵 卧式泵、立式泵 可调叶片与固定叶片泵 饶性件泵 滑片泵 离心泵 叶轮部件 叶轮 叶片（+盖板） 612个叶片 （前弯、后弯，径向） 液体通道。 闭式叶轮：前盖板、后 盖板 半开式： 后盖板 开式： 无盖板 离心泵的叶轮大多数为后弯叶片型，只有小 流量、高扬程的高速部分流泵和漩涡泵采用径向 叶片型叶轮。低比转数泵可取9片，高比转数泵， 可取45片。通常，增加叶片数可以改善液体流 动情况，适当提高泵的扬程；但叶片数增加后又 会使叶片摩擦损失增大，使流道通流面积减少， 从而会降低效率，容易导致气蚀。所以，有些低 比转数的泵，采用长短叶片间隔安放的形式。相 反，如叶片数过少，每个叶片的负荷增加，对流 体的导流作用减小，又会使泵的扬程下降。 叶轮在轴上的安装方式： A:悬臂式叶轮固定法 B：搁置式叶轮固定法 C:双面进水式叶轮固定法 泵蜗壳 1、填料箱体；2、填料；3、液封圈；4、填料压盖；5、底衬套 1、弹簧座；2、弹簧；3、动环；4、静环；5、动环密封圈；6、压 盖；7、静环密封圈；8、防转销；9、紧定螺钉 平衡孔这种平衡方式可以减少轴封的压力，也即减小 轴向力，但不能完全平衡轴向力，其缺点是容积损失 增加，另外，经平衡孔的泄漏流与进入叶轮的主液流 相冲击，破坏了正常的流动状态，会使泵的抗汽蚀性 能下降，用平衡管，则结构变复杂 在叶轮后盖板上作几个径向肋筋背(副)叶片,当 叶轮旋转时由于背叶片的作用,使作用与叶轮后盖板上 的液体压力值下降,从而使作用于叶轮上的轴向力的到 部分平衡。 双吸叶轮由于结构对称，两侧压力基本平衡，能平衡 轴向力。但由于制造误差，或两侧密封环磨损不同， 亦会存在一定的残余的轴向力。多级离心泵各叶轮产 生的扬程基本相等，当叶轮为偶数时，只要将其对称 布置即可。 平衡鼓外圆 表面与泵体 间形成径向 间隙。平衡 鼓前面是末 级叶轮的后 泵腔，后面 是与吸入口 相连通的平 衡室。这样 作用在平衡 鼓上的压差 ，形成指向 背向吸入口 的平衡力， 该力用力平 衡作用在转 子上的轴向 力 重油泵房10泵 调合泵房管道泵 原油泵房双吸泵 不合格柴泵 广州南方天山贸易有限公司广州南方天山贸易有限公司 机械密封 安装演示教程 集装式机械密封各部件名称 驱动螺钉 轴套胶圈 轴套弹簧动环静环静环胶圈 定位圈 压盖 套筒胶圈 弹簧套筒 垫片 轴或轴套直径 D1= ？ 1、填料腔直径 D2= ？ 2、端盖螺栓分布圆 直径D3= ？ 3、螺栓规格 D4= ？ 4、螺栓数量 n= ？ 5、填料腔深度 L1= ？ 6、外部自由空间长度 L2= ？ 泵体相关尺寸 以一台单级卧式双吸油泵为例： 步骤之一 泵解体 步骤之二 检查轴套 光洁度 直径 长度 当不符合 要求时 必须更换 步骤之三 检查 填料腔尺寸 直径 深度 端面平整度 垂直度 步骤之四 打磨轴套 步骤之五 端面清理 步骤之六 轴套润滑 涂防卡剂 机械密封 包装内有 配置 替代产品： MOLYKOTE 1000 111 55M 步骤之七 机封润滑 涂防卡剂 机械密封 包装内有 配置 替代产品： MOLYKOTE 1000 111 55M 步骤之八 预先套入 要求轻缓 步骤之九 轴的装配 步骤之十 轴组安装 尽量不要 碰到机封 步骤之十一 泵体恢复 步骤之十二 整体调整 步骤之十三 清理填料 腔端面 清理余胶 中分面纸垫 步骤之十四 端面施胶 保证密封 步骤之十五 机械密封 法兰固定 步骤之十六 动环与轴 的定位 要求依次逐个 轮流拧紧 步骤之十七 定位块 拆除 步骤之十八 盘车检查 听、看 有无刮卡 安装完毕 运行调试 拆卸机械密封顺序拆卸机械密封顺序 1、装上三个定位块 2、松掉定位圈上的定位螺钉及驱动螺钉 3、松掉冲洗接管，松掉压盖螺栓 4、取出机械密封 第三节 离心泵的工作特性 一、离心泵气蚀及预防措施 二、离心泵性能及调节 三、离心泵启动与运行 一. 离心泵的汽蚀与预防 1、气蚀概念 3、吸上真空度 2、汽蚀余量 4、汽蚀比转数 5、改善泵的吸入性能的途径 1、气蚀概念 在一定的温度和压力条件下，水和气可以互相转化，当离心泵叶轮 入口处的液体压力pk降低到气化压力pv时,液体就气化；同时还可能 有溶解在液体内的气体从液体中逸出，形成大量小气泡，即产生了 空化。当这些小气泡随液体流到叶轮流道内压力高于临界值的区域 内时，由于气泡内是气化压力pv,而外面的液体压力高于气化压力 ，则小气泡在四周液体压力作用下，便会重新凝结、溃灭。 在叶轮内，当产生的小气泡重新凝结、溃灭后，这时周围的液体以 极高的速度向空化点冲来，液体质点互相撞击形成局部水力冲击， 使局部压力可达数百大气压。气泡越大，其凝结溃灭时引起的局部 水击压强越大。如果这些气泡是在叶轮金属表面附近溃灭，则液体 质点的冲击就连续地打击在金属表面上。这种水力冲击，速度很快 ，频率高达每秒数千、甚至几万次，金属表面很快会因疲劳而剥蚀 。若所产生的气泡内还夹杂有某种活性气体（如氧气等），它们借 助气泡凝结时放出的热量，使局部温升可达到200300度，对金 属会起电化学腐蚀，更加快了金属的破坏速度。上述这种空化、空 蚀现象统称为“气蚀”。 动 画 气蚀发生的部位 气蚀对泵工作的影响 （1）噪音和振动：气泡溃灭时，液体质点互相冲击，会产生各种 频率范围的噪音。在气蚀严重的时候，可以听到泵内有“劈劈”“啪啪 ”的爆炸声，同时机组振动。在这种情况下，泵就不应继续工作了 。 （2）对泵性能曲线的影响：离心泵开始发生气蚀时，气蚀区域较 小，对泵的正常工作没有明显的影响，在泵性能曲线上也没有明显 反映。但当气蚀发展到一定程度时，气泡大量产生，堵塞流道，使 泵内液体流动的连续性遭到破坏，泵的流量、扬程和效率均会明显 下降，在泵性能曲线上出现“断裂工况”，这时泵不能正常工作，甚 至泵“抽空”断流了。 （3）对叶轮材料的破坏：发生气蚀时，由于机械剥蚀和电化腐蚀 的共同作用，使叶轮材料受到破坏。被气蚀的金属表面呈海绵状、 沟槽状、鱼鳞状等。严重时，整个叶片的前后盖板都有这种现象， 甚至将叶片和盖板蚀穿。 气蚀对水力机械的正常运转威胁很大，也是影响水力机械向高速发 展的巨大障碍，所以，研究气蚀过程的客观规律，提高泵的抗气蚀 性能，是水力机械的使用和发展中的重要问题。 气蚀时的性能曲线 2、汽蚀余量 由离心泵的气蚀过程可知 ，发生气蚀的基本条件是 ：叶片入口处的最低液流 压力pk该温度下液体的 气化压力pv。 根据测试研究，叶轮内最 低压力点是在叶片入口稍 后一点K点处，如右图因 此，要避免发生气蚀，应 满足pkpv,即在泵入口处 液体具有的能头除了要高 出液体的气化压力pk外, 还应有一定的富余能头， 这个富余能头称为气蚀余 量。用符号h表示 泵入口处 叶轮入口处 压力最低部分 叶 轮 出 口 处 汽蚀余量 有效汽蚀余量 必须汽蚀余量 有效汽蚀余量和必须汽蚀余量的关系 汽蚀余量与吸上真空度的关系 （1）有效汽蚀余量 有效汽蚀余量是指液流自油罐经吸入管路到达泵吸入口后，所富 余的高出汽化压力能头的那部分能量 有效汽蚀余量数值的大小与泵装置的操作条件（如吸液灌内压力或 吸液池液面大气压、吸入管路的几何安装高度、阻力损失、液体性质 和温度等）和管路中的流量有关，而与泵本身的结构尺寸无关，故又 称为装置的汽蚀余量，出口阀门开大，流量增加，吸入管路阻力损失 增大，有效汽蚀余量ha也就越小，发生汽蚀的可能性就大。 ha 吸入罐液面上的压力 液体密度 该温度下液体的气化压力 机泵安装高度吸入管路内流动损失 （2）必需汽蚀余量 影响hr大小的主要因素是泵的 结构，如吸入室与叶轮进口的几 何形状，以及泵的转速和流量等 ，而与吸入管路系统无关。所以 hr的大小，在一定程度上是一 台泵本身抗气蚀性能的标志，也 是离心泵的一个重要性能参数。 泵入口处 叶轮入口处 压力最低部分 叶 轮 出 口 处 上式称汽蚀基本方程式 它反应液流从泵入口到叶轮内最低压 力点K处的全部能头损失，用hr表示， 也就是液流进入泵后，在未从叶轮获得 能头前，因流速变化和流动损失引起的 压力能头降低的数值。 为速度压降系数 （3）有效汽蚀余量和必须汽蚀余量的关系 必需汽蚀余量是标志泵本身汽蚀性能的基本参数。 必须汽蚀余量越小，说明泵本身的抗汽蚀性能好，因 此要提高泵的抗汽蚀性能，应使必须汽蚀余量减小。 有效汽蚀余量标志泵使用时的装置汽蚀性能，为避免 发生汽蚀，就必须增大有效汽蚀余量。 显然， hr值越小，泵越不容易发生气蚀，则要求泵 入口处的富余能头ha也可小些。因为泵入口处的富余 能头ha若能克服这个能头损失hr后还有剩余，即 ha hr,则表示液体流到叶轮最低压力点K处时，其 压力还高于液体的饱和蒸汽压而不致气化，所以就不会 发生气蚀。反之，当ha hr时，泵不气蚀 ha=hr时，开始发生气蚀 ha hr。然而装置的有效气蚀余量 ha所表示的泵入口处的液体能量，不易 直接测量出来。直接用仪表测量得到的是 泵入口法兰处所装的压力表读数，他反映 了吸入罐液面上的大气压力能头与泵入口 处压力能头的差，通常称为吸上真空度。 用符号Hs表示。 液体压强公式：P=gh 吸上真空度表达式 由此可知： 吸上真空度Hs与泵的安装高度zs0吸入管路中 液流流速及管路阻力损失有关。当泵在恒定流量下运 转时，式中后两项为定值，则Hs随安装高度zs0的增 大而增大；当安装高度zs0增大至某一数值时，泵因汽 蚀不能继续正常工作。对应于这一工况的吸上真空度 叫最大吸上真空度，用Hsmax表示，其数值由试验得出 。 为了保证泵安全运转而不发生汽蚀，泵的吸上真空 度要比Hsmax小，即留有安全裕量0.30.5m（据机械工 业部标准规定），得到泵的允许吸上真空度 HS=Hsmax0.3 所以保证泵正常运行的条件是 HsHs Q与 Hs的关系曲线 如果泵使用地点的大气压和液体温度与上述情况 不同，则应对样本上的Hs值用下式进行修正： Hs =Hs10+A 式中 Hs修正后的允许吸上真空度，m； A使用地点的大气压换算成液柱高度，m； 使用地点温度下液体饱和蒸汽压，换算成 液柱高度，m。 大气压力随海拔高度的增加而减少，当已知使用地点 的海拔高度时，可按图查出对应的大气压值。 图 安装水泵时，应根据Hs值计算安装高度。由式 可得 泵的允许安装高度则为 ： 如果Zs0为负值，表示泵应安置于液体贮槽之 下，使泵在进口具有灌注的正压力，避免产生汽蚀。 此时称为倒灌高度。 泵的实际安装高度 （图） 4、气蚀比转数 =常数 在相似工况下可有： =常数 在上两式中，消去线性尺寸D1，两式合并，常数项用 S表示，经整理得 ： 而我国习惯上采用下式计算： 对汽蚀比转数的几点说明 A、汽蚀比转数与比转数的形式类似，并有类 似性质，在相似工况下，值应相等。它是由 设计工况下的n、Q、NPSHr值计算而得的 ，值越大，泵的抗汽蚀性能越好。 B、汽蚀比转数着重于叶轮进口部分（包括吸入 室）的相似条件，值的大小与泵的扬程无 关，即和出口参数无关，所以汽蚀比转数又叫 吸入比转数。只要两台泵入口部分几何相似， 即使出口部分不相似，在相似工况下运行时， 汽蚀比转数也相等。因此，要提高泵的抗汽 蚀性能，只要研究入口部分的几何参数关系。 5、改善泵吸入性能的途径 （1）降低泵的必需汽蚀余量 （2）提高吸入系统装置的有效汽蚀余量 （3）运行中可才采取的措施 （4）采用耐汽蚀材料 （1）降低泵的必需汽蚀余量 A 减小进口流速 B 改变叶片进口边位置和进口端形状 C 加装诱导轮 D 超汽蚀泵 （2）提高吸入系统装置的有效汽蚀余量 A 合理确定几何安装高度及吸入管道流动损失 为了减小流动损失，应尽可能减少吸入系统的附件，如弯头 、阀门等；应合理低加大吸入管直径，以减小流速；同时应使 管路尽可能缩短。 B 在吸入系统装一低速前置泵 （3）运行中可才采取的措施 B、 泵在运行时，不要用吸入系统上的阀门调 节流量，因为这样会导致局部阻力增大，而降 低（NPSH） .A、根据汽蚀相似定律知，必需汽蚀余量（ NPSH）与转速的平方成正比。因此，泵在运行 中，转速不应高于规定转速。 （4）采用耐汽蚀材料 在汽蚀不可避免的情况下，对叶轮或容易被汽 蚀破坏的地方采用耐汽蚀的材料，以提高泵的使用 寿命。脆性材料是最不耐汽蚀的，所以用铸铁作为 泵流道的材料，一旦发生汽蚀就很快损坏；较细密 和具有韧性的材料，如青铜、不锈钢等，抗汽蚀性 能较好。 二、离心泵的性能及调节 1、离心泵的运行特性 泵在不稳定工况下工作 泵的性能曲线 2、离心泵运行工况的调节 管路特性曲线 1、离心泵的运行特性 H-Q曲线 N-Q曲线 效率-Q曲线 NPSHr-Q曲线 离心泵的特性曲 线由制造厂附于 产品样本中，是 指导正确选择和 操作离心泵的主 要依据。 特性曲线的变换 液体粘度的影响 液体粘度改变，HV、NV、V曲线都将随之而变。 液体密度的影响 离心泵的理论流量和理论压头与液体密度无关，HV曲线不随液体密 度而变，V曲线也不随液体密度而变。 轴功率则随液体密度的增加而 增加。 离心泵启动时一定应在泵体和吸入管路内充满液体，否则将发生“气 缚” 现象。 特性曲线是制造厂用20清水在一定转速下实验测定的。若输送液体 性质与此相差较大，泵特性曲线将发生变化，应加以修正，使之变换为符 合输送液体性质的新特性曲线。 泵的管路的特性 管路的特性曲线H=Hst+KQ2 静扬程，只与液体升高的高度和前后油罐 表面压差有关，而与管路中流量无关。 吸入管路和排出管路中液体液体的沿程阻力 损失和局部阻力损失，与液体流量成正比 离心泵的工作点 当泵安装在一定管 路系统中工作时，泵输 出的流量即为管路流量 、泵提供的压头即为管 路所要求的压头。泵的 特性曲线与管路特性曲 线有一交点a点，该交 点称为离心泵的工作点 。 泵在不稳定工况下工作 改变泵特性曲线的调节 2、离心泵运行工况的调节 改变装置特性曲线的调节 改变泵特性曲线的调节 a.转速调节 b.切割叶轮外径调节 c.改变前置导叶叶片角度的调节 d.改变半开式叶轮叶片端部间隙的调节 e.泵的串联或并联调节 离心泵的并联和串联 离心泵串联操作时，泵送流量相同，泵组的扬程为该流量下各泵的 扬程之和。离心泵串连工作时的合成特性曲线。 离心泵并联操作时，泵在同一压头下工作，泵组的流量为该压头下 各泵对应的流量之和。据此，并联离心泵组的H-V特性曲线。 离心泵并联和串联，将组合安装的离心泵视为一个泵组，泵组的特 性曲线或称合成特性曲线，据此确定泵组工作点。 离心泵并联 同一压头下，并联泵的流量为单泵流量的两倍，据此作出合成特性 曲线 并联泵的流量大于一台单泵的流量，小于两台单泵的流量之和 离心泵串联 同一流量下，串联泵的压头为单泵压头的两倍，据此作出串联泵合 成特性曲线 串联泵的流量大于一台单泵的流量，小于两台单泵的流量 并串联的选择 高阻管路：串联泵，提高泵扬程 低阻管路：并联泵，增加泵流量 改变装置特性曲线的调节 a.闸阀调节 b.液位调节 c.旁路分流调节 a.闸阀调节 这是使管路特性变化最简单、最常用的方法，当开大或 关小调节阀的开启度时，从而改变管路中局部阻力,管路 特性系数k改变，使管路特性的斜率变动 ，工作点发生 变化，从而达到调节流量的目的 用闸阀调节，管路中局部阻力损失增加，需 要泵提供更多的能头来克服这个附加的阻力 损失，使整个装置效率不高，长期这样调节 是不经济的，但由于调节装置简单，且调节 方便，故被广泛地用于离心泵工况调节中。 b.液位调节 调节吸排液位时，管路特性上下移动，工作点进行变化 ，流量进行改变，该种调节方式比较常用。 c.旁路分流调节 在泵出口设有旁通与吸液罐相连通，与分支管路相同， 尽管泵的流量变大，但是主管中的流量比关闭旁通时主 管中流量要小，所以流量得以调节。这种调节方式不经 济，旁通中的流量白白浪费了功耗。 三.离心泵的启动与运行 离心泵启泵前的准备 离心泵的启动 正常运转过程中的检查 停泵 离心泵的切换 离心泵常见故障 离心泵启泵前的准备 1）联系维修人员检查泵可否投用，确认电机接地，绝缘良 好并送电。 2）检查工艺流程是否正确，进出口管线，压力表，温度表 ，真空表等是否完好， 3）检查润滑油，润滑脂是否合格，润滑油位是否达到规定 高度（油标1/2-2/3高度处，润滑脂量为轴承容量的 1/2 4）检查电机的地脚螺丝是否紧固，联轴器连接完好，螺栓 无松动，联轴器罩完好。 5）顺泵转动方向盘车35圈，检查转动是否平稳，有无杂 音。 6）打开泵的进口阀，开放空阀，排尽泵内气体后关闭放空 阀。 7）与各有关岗位、有关单位联系好。做好启动准备。 离心泵的启动 1）合上电源，启动机泵。 2）启动后应注意电流表，泵转向，压力表，泄漏等情况 ，待泵出口压力升至规定压力且稳定后，缓慢打开出口 阀，调至适当流量。（未打开出口阀前泵运转不得超过 3分钟，否则液体在泵内强制循环后温度升高，液体汽 化会产生抽空等现象。） 3）需要调节流量时，采用调节泵出口阀的方式调节，不 得用关小进口阀来控制流量。 4）注意电机电流，不允许超过额定值，检查电机及泵声 音是否正常，通知调度和相关岗位，做好记录。 5）如有异常情况，立即切断电源，排除故障后再启动。 6）离心泵首次启动正常后，通知仪表工将泵出口压力控 制回路投用，并调整好泵出口压力值。 正常运转过程中的检查 1）检查电流不得超过额定值。 2）检查泵出口压力和流量是否正常。 3）检查泵体和电机运转是否平稳，有无杂音。 4）检查电机和泵的轴承温度，电机轴承温度不超过75 ，泵轴承温度不超过70。 5）检查润滑油系统是否正常，保持足量的润滑油，润滑 脂。 6）检查机械密封泄漏情况，超过允许泄漏标准（56滴/ 分）停泵检查。 停泵 1）缓慢关闭泵出口阀。 2）按下电源按钮，停泵。 3）关闭泵进出口阀。 4）报告调度停泵时间，并通知相关岗位，做好记录。 5）运行中遇到特殊情况需紧急停泵时，允许先切断电源 停泵，然后立即就地关闭泵出口阀。 离心泵的切换 1）做好起动泵前的各种准备后，打开入口阀，引入液体 。 2）启动后，待泵的转速、声音、泵体压力等正常后再开 出口阀 3）把备用泵出口阀缓慢打开，同时把被切换泵的出口阀 缓慢关小，直至全关。 4）停被切换泵，按停泵要求做好善后工作。 5）尽量减少因切换泵造成的流量、压力的波动，维持生 产的正常进行。 6）检查起动泵的泄漏、润滑等情况。 7）换泵时须俩人操作。 离心泵常见故障 故障现象原因分析处理方法 1.泵不上量 1.吸入口漏气检查入口管线及法兰 2.入口管线或叶轮堵塞清扫堵塞物 3.入口压头不够提高吸入口压力 4.泵内有空气用放空排空气 5.电机转向不对停泵调整转向 6.介质在泵体内汽化用放空排气体，降低介质温度 7.出入口蒸汽扫线阀 漏更换阀门 8.封油量过大，封油带 水 调整封油量，加强脱水 9.泵安装太高，吸水阻 力大，产生气蚀 降低安装高度，减小吸水阻力，避免产 生气蚀的原因。 离心泵常见故障 2.泵流量扬 程不够 1.同上述原因 2.口环间隙过大，漏损增 加 更换口环 3.入口过滤网堵塞清洗过滤网 4.泵的转数太低检查电压 是否符合要求的电压，传 动部分是否正常，对检查 的问题 对症处理。 3.机泵消耗功 率过大 1.泵和电机不同心重新找正 2.轴承箱油过多或太脏换油并调整油箱液位 3.口环间隙过小调整间隙 4.泵体或叶轮内有杂物清除杂物 5.介质比重粘度增大化验由品提高油温 6.填料密封压得过紧调整格兰压紧 螺丝 离心泵常见故障 4.泵有杂音 1.抽空或量过小调整操作 2.转子不平衡调整 3.轴承间隙过大更换轴承 4.泵和电机不同心重新找正 5.转动部分结合间隙小调整 6.叶轮松动检查修理 7.入口管线泵体叶轮有 杂质 清除 5.串轴 1.流量不稳调整流量 2.止推轴承间隙大调整间隙 离心泵常见故障 6.轴承发热 1.泵和电机不同心重新找正 2.润滑油变质或有杂物更换润滑油 3.冷却水不通或水量不够增大水量，管线处理通 7.电机发热 1.泵超负荷调整负荷 2.电机风扇损坏检查更换 3.轴承润滑油不够或变 质 加油或更换润滑油 4.轴承磨损更换轴承 思考： 1、 什么是离心泵的性能曲线？说明每条曲线所 表示的意义和特点。 2、离心泵的串并联特性是什么？ 3、 用管路特性曲线说明闸阀调节、液位调节、 旁路分流调节对流量有什么影响？ 4、什么是气蚀现象？它对泵的工作有何危害，如 何防止气蚀的发生？ 5、怎样启动离心泵？ 6、什么是泵的吸上真空度、安装高度？它们与气 蚀余量之间的关系如何？ 转速调节 改变叶轮转速 改变泵的 特性 n 泵H- Q曲线上移 工作点右上移， H ， Q 用变速调节流量是比较经济 的，没有节流引起的附 加能量损失。 采用变频，可以改变转速达 到目的。 切割叶轮调节 叶轮切割 改变泵的特性 D 泵H- Q曲线下移 工 作点左下移， H ， Q 虽然没有附加能量 损失，但叶轮切割后不 能再恢复原有特性，故 适用于长期调节。 离心泵的安装高度示意图 A 减小进口流速 加大叶轮进口直径Do，使Vo减小 . 加大叶片进口宽度b2，使w1减小。 增大前盖板曲率半径 提高流道表面加工精度 采用双吸叶轮 合理选取叶片进口冲角 叶轮进口采用强制预旋 改变叶片进口边位置和进口端形状 装诱导轮的离心泵 超气蚀泵 1、离心泵的运行特性 离心泵的性能曲线 是选择和使 用泵的主要 依据，有“ 平坦”和“驼 峰”状之分 ，“驼峰”状 易产生不稳 定现象。 1、离心泵的运行特性 离心泵的性能曲线 是合理选择原 动机功率和操 作起动泵的依 据，按需流量 变化范围中的 最大规律再加 上一定的安全 余量，选择原 动机功率。起 动泵应关闭排 出管路上的调 节阀，可以减 小启动电流， 保护电机 1、离心泵的运行特性 离心泵的性能曲线 是检查泵工作经 济性的依据，尽 可能在高效区工 作。通常效率最 高点为额定点， 也是设计工况点 。目前取最高效 率以下5%-8%范 围内所对应的工 况为高效工作区 1、离心泵的运行特性 离心泵的性能曲线 是检查泵工作是 否发生气蚀的依 据。通常是按最 大流量下的 NPSHr，考虑安 全余量及吸入装 置的有关参数确 定泵的安装高度 。 第四节 其它泵概述 往复泵 齿轮泵 滑片泵 其他泵原理动画 典型结构工作原理 特点及应用场合 特性 困油现象管理要点 常见故障 原理与结构 工作特性 特点及应用场合 原理与结构特点 应用场合 工作特性 单缸双作用泵 原理与结构 动 画 动 画 （1）流量只取决于泵缸的几何尺寸（活塞直径D、活塞行程S） 、曲轴转速n，而与泵的扬程无关。所以活塞泵不能用排出阀来 调节流量，它的性能曲线是一条直线。只是在高压时，由于泄 漏损失，流量稍有减小。 （2）只要原动机有足够的功率、填料密封有相应的密封性能， 零部件有足够的强度，活塞泵可以随着排出阀开启压力的改变 产生任意高的扬程。所以同一台泵在不同的装置中可以产生不 同的扬程。 （3）活塞泵在启动运行时不能像离心泵那样关闭出水阀起动， 而是要开阀启动。 （4）自吸性能好 （5）由于排出流量脉动造成流量的不均匀，有的需设法减少与 控制排出流量和压力的脉动。 特点 活塞泵性能曲线活塞泵工况调节 工作特性 用于输送压力高、流量小的各种介质。当流量小 于100m3/h，排出压力大于10MPa时，有较高的效率 和良好的运行性能， 亦适合输送粘性液体 应用场合 内粘合齿轮泵外粘合齿轮泵 典型结构 吸入和排出 1.图示方向回转时，齿轮 退出啮合，其齿间容积V 增大，压力p降低，液体 在吸入液面上的压力p作 用下，经吸入口流入 2.随着齿轮回转，吸满液 体的齿间转过吸入腔， 沿壳壁转到排出腔 3.当重新进入啮合时，齿 间的液体即被轮齿挤出 动 画 工作原理 1有一定的自吸能力，能形成一定程度的真空，泵可装得比滑油液 面高。排送气体时密封性差，故自吸能力不如往复泵。 应注意： 1）齿轮泵摩擦部位较多 2）间隙较小 3）线速度较高 4）起动前齿轮表面必须有油，不允许干转。 2理论流量Qt是由工作部件的尺寸和转速n决定的，与排除压力Pd无 关。 3额定排出压力Pd与工作部件尺寸、n无关， Pd取决于泵的密封性 能和轴承承载能力，为防泵过载，一般应设安全阀。 齿轮泵的特性 4.流量连续，有脉动 外啮合齿轮泵Q在1127范围内，噪声较大。齿数Z越少， Q 越大。内齿轮泵Q较小，约为13，噪声也较小。 5结构简单，价格低廉。 1）工作部件作回转运动 2）无泵阀 3）允许采用较高转速n，通常可与电动机直联 4）与同样Q的往复泵相比，尺寸、重量小 5）易损件少，耐撞击工作可靠 6磨擦面较多 用于排送不含固体颗粒并具有润滑性的油类。 齿轮泵的特点 特点： 是一种容积泵，与活塞泵不同处在于没有进、排水阀，它 的流量要比活塞泵更均匀，构造也更简单。齿轮泵结构轻便 紧凑，制造简单，工作可靠，维护保养方便。一般都具有输 送流量小和输出压力高的特点。 应用场合： 输送粘性较大的液体，如润滑油和燃烧油，不宜输送粘性 较低的液体（例如水和汽油等），不宜输送含颗粒杂质的液 体，可作为润滑系统和液压系统的油泵，广泛用于发动机、 汽轮机、离心压缩机、机床及其它设备。一般被用作排出p不 高、Q不大，以及对Q和pd的均匀性要求不很严的油泵。 特点及应用场合 齿轮泵的困油现象 1.外齿轮泵一般采用渐开线 (involute) 齿形 2.为转运平稳，要求齿轮的重迭系数大于1 3.由于重迭系数大于1，所以在部分时间内相邻两对齿会同时处于 啮合状态，形成一个封闭空间，使一部分油液困在其中，而这封闭空 间的容积又将随着齿轮的转动而变化 (先缩小，然后增大)，从而产生