离心泵的基础知识

1、一、离心泵的概述离心泵引就是根据离心力原理设计的，高速旋转的叶轮叶片带动水转动，将水甩出,从而达到输送的目的。 离心泵有好多种， 从使用上可以分为民用与工业用泵； 从输送介质上可以分 为清水泵、杂质泵、耐腐蚀泵等。二. 离心泵的工作原理驱动机通过泵轴带动叶轮旋转产生离心力 ,在离心力作用下 ,液体沿叶片流道被甩向叶轮 出口 ,液体经蜗壳收集送入排出管。液体从叶轮获得能量,?使压力能和速度能均增加 ,并依靠此能量将液体输送到工作地点。在液体被甩向叶轮出口的同时 ,叶轮入口中心处形成了低压 , 在吸液罐和叶轮中心处的液体之间就产生了压差,吸液罐中的液体在这个压差作用下 ,不断地经吸入管路及泵的吸入

2、室进入叶轮中。离心泵的工作原理是： 离心泵之所以能把水送出去是由于离心力的作用。 水泵在工作前， 泵体和进水管必须罐满水形成真空状态， 当叶轮快速转动时， 叶片促使水快速旋转， 旋转着 的水在离心力的作用下从叶轮中飞去，泵内的水被抛出后，叶轮的中心部分形成真空区域。 水源的水在大气压力 （或水压） 的作用下通过管网压到了进水管内。这样循环不已，就可以 实现连续抽水。在此值得一提的是：离心泵启动前一定要向泵壳内充满水以后，方可启动， 否则泵体将不能完成吸液，造成泵体发热，震动，不出水，产生“空转” ，对水泵造成损坏 （简称“气缚” ）造成设备事故。离心泵的种类很多， 分类方法常见的有以下几种方式

3、 1 按叶轮吸入方式分： 单吸式离心 泵 双吸式离心泵。 2 按叶轮数目分：单级离心泵 多级离心泵。 3 按叶轮结构分：敞开式叶 轮离心泵 半开式叶轮离心泵 封闭式叶轮离心泵。 4 按工作压力分：低压离心泵 中压离心 泵 高压离心泵边 立式离心泵。叶轮安装在泵壳 2 内，并紧固在泵轴 3 上，泵轴由电机直接带动。 泵壳中央有一液体吸 入 4 与吸入管 5 连接。液体经底阀 6 和吸入管进入泵内。泵壳上的液体排出口 8 与排出管 9 连接。在离心泵启动前，泵壳内灌满被输送的液体；启动后，叶轮由轴带动高速转动，叶片 间的液体也必须随着转动。 在离心力的作用下， 液体从叶轮中心被抛向外缘并获得能量，

4、 以 高速离开叶轮外缘进入蜗形泵壳。 在蜗壳中， 液体由于流道的逐渐扩大而减速， 又将部分动 能转变为静压能， 最后以较高的压力流入排出管道， 送至需要场所。 液体由叶轮中心流向外 缘时， 在叶轮中心形成了一定的真空， 由于贮槽液面上方的压力大于泵入口处的压力， 液体 便被连续压入叶轮中。可见，只要叶轮不断地转动，液体便会不断地被吸入和排出。三、离心泵的结构及主要零部件一台离心泵主要由泵体、叶轮、密封环、旋转轴、轴封箱等部件组成,有些离心泵还装有导轮、诱导轮、平衡盘等。1. 泵体 : 即泵的壳体 ,包括吸入室和压液室。 吸入室 :它的作用是使液体均匀地流进叶轮。 压液室 :它的作用是收集液体

5、,并把它送入下级叶轮或导向排出管,与此同时降低液体的速度,使动能进一步变成压力能。 ?压液室有蜗壳和导叶两种形式。2叶轮 :它是离心泵内传递能量给液体的唯一元件,叶轮用键固定于轴上， 随轴由原动机带动旋转 ,通过叶片把原动机的能量传给液体。叶轮分类 : 按照液体流入分类：单吸叶轮 （在叶轮的一侧有一个入口） 和双吸叶轮（液体从叶轮的两 侧对称地流到叶轮流道中） 。 按照液体相对于旋转轴线的流动方向分类：径流式叶轮、轴流式叶轮和混流式叶轮。 按照叶轮的结构形式分类 :闭式叶轮、开式叶轮和半开式叶轮。 3轴:是传递机械能的重要零件 ,?原动机的扭矩通过它传给叶轮。 泵轴是泵转子的主要零件， 轴上装

6、有叶轮、轴套、平衡盘等零件。泵轴靠两端轴承支承，在泵中作高速回转，因而泵轴 要承载能力大、耐磨、耐腐蚀。泵轴的材料一般选用碳素钢或合金钢并经调质处理。轴承是套在泵轴上支撑泵轴的构件，有滚动轴承和滑动轴承两种。滚动轴承使用牛油作 为润滑剂加油要适当一般为 2/3 3/4 的体积太多会发热，太少又有响声并发热！滑动轴承 使用的是透明油作润滑剂的 ,加油到油位线。太多油要沿泵轴渗出并且漂* ，太少轴承又要过热烧坏造成事故！在水泵运行过程中轴承的温度最高在85一般运行在 60 度左右，如果高了就要查找原因（是否有杂质，油质是否发黑，是否进水）并及时处理！4. 密封环 :是安装在转动的叶轮和静止的泵壳

7、（中段和导叶的组合件） 之间的密封装置。 其作 用是通过控制二者之间间隙的方法，增加泵内高低压腔之间液体流动的阻力，减少泄漏。密封环又称减漏环。叶轮进口与泵壳间的间隙过大会造成泵内高压区的水经此间隙流向 低压区，影响泵的出水量，效率降低！间隙过小会造成叶轮与泵壳摩擦产生磨损。 为了增加 回流阻力减少内漏， 延缓叶轮和泵壳的所使用寿命， 在泵壳内缘和叶轮外援结合处装有密封 环，密封的间隙保持在 0.25 1.10mm 之间为宜。5. 轴套轴套是用来保护泵轴的，使之不受腐蚀和磨损。必要时，轴套可以更换。6. 轴封泵轴和前后端盖间的填料函装置简称为轴封，主要防止泵中的液体泄漏和空气进入泵中，以达到密

8、封和防止进气引起泵气蚀的目的。轴封的形式：即带有骨架的橡胶密封、填料密封和机械密封。 填料函主要由填料，水封环，填料筒，填料压盖，水封管组成。填料函的作用主要是为了封 闭泵壳与泵轴之间的空隙， 不让泵内的水流不流到外面来也不让外面的空气进入到泵内。 始 终保持水泵内的真空！当泵轴与填料摩擦产生热量就要靠水封管住水到水封圈内使填料冷 却！保持水泵的正常运行。 所以在水泵的运行巡回检查过程中对填料函的检查是特别要注意！ 在运行 600 个小时左右就要对填料进行更换。7. 轴向力的平衡装置 .在离心泵运行过程中， 由于液体是在低压下进入叶轮， 而在高压下流出， 使叶轮两侧所受压力不等， 产生了指向入

9、口方向的轴向推力， 会引起转子发生轴向窜动， 产 生磨损和振动，因此应设置轴向推力轴承，以便平衡轴向力。四. 离心泵的主要工作参数1.流量 :即泵在单位时间内排出的液体量 等,2. 扬程 :输送单位重量的液体从泵入口处 增值 ,用 H 表示 ,单位为 kgf.m/kgf 。3.转速 :泵的转速是泵每分钟旋转的次数,通常用体积单位表示 ,符号 Q, 单位有 m3/h,m3/s,l/s （ 泵进口法兰 ）到泵出口处 （泵出口法兰 ）, 其能量的 ,用 N 来表示。电机转速 ?N 一般在 2900 转/分左右。4.汽蚀余量 :离心泵的汽蚀余量是表示泵的性能的主要参数,?用符号 hr 表示 ,单位为米

10、液柱。5.功率与效率 :泵的输入功率为轴功率 N, 也就是电动机的输出功率。泵的输出功率为有效 功率 Ne。五、泵内能量损失泵从原动机获得的机械能， 只有一部分转换为液体的能量， 而另一部分则由于泵内消耗而损 失。泵内所有损失可分为以下几项：1?水力损失 由液体在泵内的冲击、 涡流和表面摩擦造成的。 冲击和涡流损失是由于液流改 变方向所产生的。 液体流经所接触的流道总会出现表面摩擦， 由此而产生的能量损失主要取 决于流道的长短、大小、形状、表面粗糙度，以及液体的流速和特性。2?容积损失 容积损失是已经得到能量的液体有一部分在泵内窜流和向外漏失的结果。 泵的 容积效率 容一般为 093 098。

11、改善密封环及密封结构，可降低漏失量，提高容积效 率。3?机械损失 机械损失指叶轮盖板侧面与泵壳内液体间的摩擦损失， 即圆盘损失， 以及泵轴 在盘根、轴承及平衡装置等机械部件运动时的摩擦损失，一般以前者为主。六、泵的变速 -比例定律1. 离心泵的变速 :一台离心泵 ,当它的转速改变时 ,其额定流量、 扬程和轴功率都将按一定比例关系发生改 变。目前 ,?采用变频调速电机来实现离心泵的变速 ,是一条新的重要的节能途径。2. 比例定律的表达式 :Q1/Q2=n1/n2H1/H2=(n1/n2)2N1/N2=(n1/n2)3式中 ,Q、 H、 N 表示泵的额定流量、扬程和轴功率下标 1,2 分别表示不同

12、的转速n 表示转速七、离心泵叶轮的切割1.切割的目的 :一台离心泵 ,在一定的转速下仅有一条性能曲线 ,?为扩大泵的工作范围 ,常采用切割叶轮外 径的方法， 使其工作范围由一条线变成一个面。 当切割量较少时， 可以认为切割前后叶片的 出口安置角和通流面积基本不变，泵效率近似相等。2. 切割定律的表达式 :Q'/Q=D2'/D2H'/H=(D2'/D2)2N'/N=(D2'/D2)3式中 ,Q、 H、 N 表示泵的额定流量、扬程和轴功率角标 '表示叶轮切割后的对应参数D2 表示叶轮的外直径八、离心泵的比转数比转数是由相似定律导出的综合性参数

13、， 它是工况的函数， 对一台泵来说， 不同的工况 就有不同的比转数， 为了便于对不同类型泵的性能与结构进行比较， 应用最佳工况 (最高效 率点)的比转数来代表这台泵。在选泵时，可根据工作需要的 Q、 H 和结合电机的转速，计算出 ns 数，大致确定泵的 类型。当 ns<30时,一般采用容积式泵 , 当 ns>30时,则采用离心泵、混流泵、轴流泵等。九、离心泵的汽蚀与吸入特性1.汽蚀现象根据离心泵的工作原理可知 ,液流是在吸入罐压力 ?Pa和叶轮入口最低压力 Pk 间形成的压差 (Pa-Pk)作用下流入叶轮的 ,?则叶轮入口处压力 Pk 越低 ,吸入能力就越大。但若 Pk 降低到某极

14、限值 (目前多以液体在输送温度下的饱和蒸汽压力Pt 为液体汽化压力的临界值 )时 ,就会出现汽蚀现象。2.汽蚀会引起的严重后果 :(1) 产生振动和噪音。(2) 对泵的工作性能有影响 :当汽蚀发展到一定程度时 ,?汽泡大量产生 ,会堵塞流道 ,使泵的 流量、扬程、效率等均明显下降。(3) 对流道的材质会有破坏 :主要是在叶片入口附近金属的疲劳剥蚀。3. 离心泵的吸入特性 :1?泵发生汽蚀的基本条件是 :叶片入口处的最低液流压力Pk该温度下液体的饱和蒸汽压 Pt。2?有效汽蚀余量 : 液体流自吸液罐 ,经吸入管路到达泵吸入口后 ?,所富余的高出汽化压力 的那部分能头。用 ha 表示。3?泵的必须

15、汽蚀余量 :液流从泵入口到叶轮内最低压力点K 处的全部能量损失 ,用 hr 表示。4?hr 与ha 的区别和联系 : ha> hr泵不汽蚀 ha= hr泵开始汽蚀 ha< hr泵严重汽蚀5?对于一台泵 ,为了保证其安全运行而不发生汽蚀,对于泵的必须汽蚀余量还应加一个安全裕量 ,一般取 0.5 米液柱。于是 ,泵的允许汽蚀余量为 :hr= hr 0.5。6?泵的允许几何安装高度表达式为 :Hg1=(Pa-Pt)/r-hA S-hr 。 Pa吸入罐压力Pt液体在输送温度下的饱和蒸汽压力r液体重度hA S吸入管内流动损失hr允许气蚀余量7?提高离心泵抗汽蚀性能的方法有 :A.改进机泵结构

16、 ,降低 hr,属机泵设计问题。B. 提高装置内的有效汽蚀余量 .最主要最常用的方法是采用灌注头吸入装置.此外，尽量减少吸入管路阻力损失，降低液体的饱和蒸汽压，即在设计吸入管路时尽 可能选用管径大些， 长度短些， 弯头和阀门少些， 输送液体的温度尽可能低些等措施， 都可 提高装置的有效气蚀余量。? 8. 轴向力的平衡装置 轴向力的产生原因a叶轮前后两侧因流体压力分布情况不同(轮盖侧压力低 ,?轮盘压力高 ) 引起的轴向力 A1,其方向为自叶轮背侧指向叶轮入口。b. 流体流入和流出叶轮的方向和速度不同而产生的动反力A2,其方向与 A1 相反 ,所以总轴向力 A=A1-A2, 方向一般与 A1 相

17、同(一般 A2 较小)。 轴向力的平衡a.采用双吸式叶轮 :叶轮两侧对称 ,流体从两端吸入 ,轴向力自动抵消而达到平衡。b.开平衡孔或装平衡管 :A: 在叶轮轮盘上相对于吸入口处开几个平衡孔。B: 为避免开平衡孔后 ,因主流受扰动而增加水力损失 ,?可设平衡管代替平衡孔 ,即采用一 小管引入口压力至轮盘背侧。c:采用平衡叶片 :在叶轮盘背面铸几条径向筋片 ,?筋片带动叶轮背面间隙内的流体加速旋转 增大离心力 ,?从而使叶轮背面压力显著降低。d: 利用止推轴承承受轴向力。 一般小型的单吸泵中止推轴承可以承受全部的轴向力， 防止 泵轴窜动。 多级离心泵轴向力的平衡 : a.同单级离心泵方法相同 b

18、.对称布置叶轮c. 采用平衡鼓 ,部分平衡轴向力d. 采用自动平衡盘 ,全部自动平衡轴向力。十、离心泵的种类（一）、按工作叶轮数目来分类 1、单级泵：即在泵轴上只有一个叶轮。2、多级泵 .：即在泵轴上有两个或两个以上的叶轮，这时泵的总扬程为n 个叶轮产生的扬程之和。（二）、按工作压力来分类 1、低压泵：压力低于 100 米水柱； 2、中压泵：压力在 100650 米水柱之间；3、高压泵：压力高于 650 米水柱。（三）、按叶轮进水方式来分类 1、单侧进水式泵：又叫单吸泵，即叶轮上只有一个进水口； 2、双侧进水式泵：又叫双吸泵， 即叶轮两侧都有一个进水口。 它的流量比单吸式泵大一倍， 可以近似看

19、作是二个单吸泵叶轮背靠背地放在了一起。（四）、按泵壳结合缝形式来分类 1、水平中开式泵：即在通过轴心线的水平面上开有结合缝。 2、垂直结合面泵：即结合面与轴心线相垂直。（五）、按泵轴位置来分类 1、卧式泵：泵轴位于水平位置。 2、立式泵：泵轴位于垂直位置。（六）、按叶轮出来的水引向压出室的方式分类 1、蜗壳泵：水从叶轮出来后，直接进入具有螺旋线形状的泵壳。 2、导叶泵：·水从叶轮出来后，进入它外面设置的导叶，之后进入下一级或流入出口管。 平时我们说某台水泵属于多级泵， 是指叶轮多少来讲的。 根据其它结构特征， 它又有可能是 卧式泵、垂直结合面泵、导叶式泵、高压泵、单面进水式泵等。所以

20、依据不同，叫法就不一 样。另外，根据用途也可进行分类，如油泵、水泵、凝结水泵、排灰泵、循环水泵等 分类方式类型离心泵的特点按吸入方式单吸泵液体从一侧流入叶轮，存在轴向力 双吸泵液体从两侧流入叶轮，不 存在轴向力，泵的流量几乎比单吸泵增加一倍按级数单级泵泵轴上只有一个叶轮 多级泵同一根泵轴上装两个或多个叶轮，液体依次流过每级叶轮，级数越多，扬程越高 按泵轴方位卧式泵轴水平放置立式泵轴垂直于水平面 按壳体型式分段式泵壳体按与轴垂直的平面部分，节段与节段之间用长螺栓连接 中开式泵壳体在通过轴心线的平面上剖分蜗壳泵装有螺旋形压水室的离心泵，如常用的端吸式悬臂离心泵 透平式泵装有导叶式压水室的离心泵特殊

21、结构 管道泵泵作为管路一部分，安装时无需改变管路 潜水泵泵和电动机制成一体浸入水中 液下泵泵体浸入液体中屏蔽泵叶轮与电动机转子联为一体， 并在同一个密封壳体内， 不需采用密封结构， 属于无泄 漏泵磁力泵除进、出口外，泵体全封闭，泵与电动机的联结采用磁钢互吸而驱动 自吸式泵泵启动时无需灌液高速泵由增速箱使泵轴转速增加，一般转速可达 10000r/min 以上，也可称部分流泵或切线 增压泵立式筒型泵进出口接管在上部同一高度上， 有内、 外两层壳体， 内壳体由转子、 导叶等组成， 外壳体为进口导流通道，液体从下部吸入。ISG 生活给水泵 ,生活用泵，小区水泵，生活给排水设备，根据IS、IR 型离心泵

22、性能参数和立式泵的独特结构组合设计，并严格按照 ISO2858 要求进行设酒制造，采用国内优质水力 模型进行设计而成 ,是最理想的新一代卧式泵产品。该产品一律采用硬质合金机械密封。应用范围： ISW 型泵适用于工业和城市给排水，如高层建筑增压送水,园林喷灌，消防增压 ,远距离输送，暖通制冷循环、浴室等增压及设备配套,使用温度不超过 85。 ISWR 型泵广泛适用于：冶金、化工、纺织、造纸、以及宾饭馆店等锅炉热源水增压、输送、及城市采暖 系统,SGWR 型使用温度不超过 120。十一、阐释离心泵的启动原理离心泵是一种叶片泵， 依靠旋转的叶轮在旋转过程中， 由于叶片和液体的相互作用， 叶 片将机械

23、能传给液体， 使液体的压力能增加， 达到输送液体的目的。 离心泵的启动要注意四 点：离心泵泵在一定转速下所产生的扬程有一限定值。 工作点流量和轴功率取决于与泵连接的 装置系统的情况 （位差、压力差和管路损失 ）。扬程随流量而改变。工作稳定，输送连续 ,流量和压力无脉动。 一般无自吸能力 ,需要将泵先灌满液体或将管路抽成真空后才能开始工作。 离心泵在排出管路阀门关闭状态下启动， 旋涡泵和轴流泵在阀门全开状态下启动， 以减少 启动功率。因为离心泵是靠叶轮离心力形成真空的吸力把水提起， 所以， 离心泵启动时， 必须先把闸阀 关闭，灌水。水位超过叶轮部位以上，排出离心泵中的空气，才可启动。启动后，叶轮

24、周围 形成真空，把水向上吸，其闸阀可自动打开，把水提起。因此，必须先闭闸阀。吸程太大有些水源较深， 有些水源外围势较平坦处， 而忽略了水泵容许吸程， 产生了吸水少或根本吸 不上水结果。要知道水泵吸水口处能建立真空度是有限度，绝对真空时吸程约为 10 米水柱 高，而水泵不可能建立绝对真空。真空度过大，易使泵内水气化，对水泵工作不利。各离心 泵都有其最大容许吸程，一般 3 8.5 米之间，安装水泵时切不可只图方便简单。水流进出水管中阻力损失过大有些用户测量， 蓄水池或水塔到水源水面垂直距离还略小于水泵扬程， 但提水量小或提不上 水。其原因常是管道太长、水管弯道多，水流管道中阻力损失过大。其原因常是

25、管道太长、 水管弯道多，水流管道中阻力损失过大。一般情况下90度弯管比 120 度弯管阻力大，每一 90 度弯管扬程损失约 0.51 米，每 20 米管道阻力可使扬程损失约 1 米。此外， 有部分用户 还随意水泵进、出管管径，这些对扬程也有一定影响。 其他因素影响（1）底阀打不开。通常是水泵搁置时间太长，底阀垫圈被粘死，无垫圈底阀可能会锈死。（2）底阀滤器网被堵塞；或底阀潜水中污泥层中造成滤网堵塞。（3）叶轮磨损严重。叶轮叶片经长期使用而磨损，影响了水泵性能。（4）闸阀或止回阀有故障或堵塞会造成流量减小抽不上水。（5）出吕管道汇漏也会影响提水量。离心泵的过流部件 离心泵的过流部件有：吸入室，叶

26、轮，压出室三个部分。 叶轮室是泵的 核心， 也是流部件的核心。泵通过叶轮对液体的作功，使其能量增加。 叶轮按液体流出的方 向分为三类：（1）径流式叶轮（离心式叶轮）液体是沿着与轴线垂直的方向流出叶轮。（2）斜流式叶轮（混流式叶轮）液体是沿着轴线倾斜的方向流出叶轮。（3）轴流式叶轮液体流动的方向与轴线平行的。 叶轮按吸入的方式分为二类：（1）单吸叶轮（即叶轮从一侧吸入液体） 。（2）双吸叶轮（即叶轮从两侧吸入液体） 。 叶轮按盖板形式分为三类：（1）封闭式叶轮。（2）敞开式叶轮。（3）半开式叶轮。 其中封闭式叶轮应用很广泛，前述的单吸叶轮双吸叶轮均属于这种形式。十二、离心泵汽蚀及解决方法现象 ：

27、1 污水泵，使用温度 80 左右，开泵后泵压升至正常，开泵出口泵压正常，10 分钟左右泵压急速下降，伴随噪音，振动，发生汽蚀现象 检查发现污水站阀门关闭，2 物料泵 物料 90 度左右易气化的有机物 开泵后泵压升至正常，由于送料量小泵出口，泵出口开度小，泵压正常， 30 分钟左右泵压下降，伴随噪音振动，发生汽蚀现象 这种现象发生后，我们发现有两个情况 一个是出口阀门开度都不大，另外就是泵进出口物料温度明显比原来上升很多 在发现这两 l 例发生汽蚀的原因就是出口阀开度不够或未开引起 当出口阀未开或开度小时，物料从泵获得的能量没有被及时送走， 就是物料获得的动能又转化为热能，使物料温度上升，当达到一定温度 时就在泵体产生汽蚀现象。分析清楚原因后就好解决了 在泵出口加个回流线，开泵后适当开回流阀，就在也没有发生过汽蚀 .1?检查离心泵管路及结合处有无松动现象。用手转动离心泵，试看离心泵是否灵活。 2?向轴承体内加入轴承润滑机油， 观察油位应在油标的中心线处， 润滑油应及时更换或补充。 3?拧下离心泵泵体的引水螺塞，灌注引水（或引浆） 。4?关好出水管路的闸阀和出口压力表及进口真空表。 5?点动电机，试看电机转向是否正确。6?开动电机，当离心泵正常运转后，打开出口压力表和进口真空泵视其显示出适当压力