泵基础理论iversonzwl

1、泵的基础理论泵的基础理论泵的定义泵的定义 泵是一种将能量传送给被抽送的液体，使其能量增加，从而达到抽送液体的目的的机器。 原动机通过泵轴带动叶轮旋转，对液体作功，使其能量增加，从而使需要的液体数量，由吸水池经泵的过流部件送到要求的高处或压力高的地方。泵的分类叶片式泵离心泵单级（单吸、双吸、自吸、非自吸）多级（阶段式、蜗壳式）混流泵蜗壳泵、导叶式（固定叶片、可调叶片）轴流泵固定叶片、可调叶片旋涡泵单吸、双吸、自吸、非自吸容积式泵往复泵（活塞式、柱塞式）蒸汽双作用（单缸、双缸），电动往复式转子泵环流活塞式；滑片式；凸轮式；轴向柱塞式；径向柱塞式其它类型泵 射流泵；气体扬水泵；水锤泵；电磁泵；水轮泵

2、等泵的用途 泵是一种通用机械，种类甚多，应用极广，可以说在有液体需要流动的地方，就有泵在工作。 泵主要应用范围 （1）农业灌溉和排涝用泵（2）工业及城市供水用泵（3）电力工业用泵，如锅炉给水泵、渣浆泵、冷凝泵、循环水泵等（4）化学工业用泵（5）石油工业用泵（6）矿山用泵（7）船舶工业用泵（8）轻纺、食品用泵（9）水利建设用泵（10）尖端科技方面用泵。离心泵的工作原理 水泵也可叫抽水机，离心泵的工作原理是依靠泵体内叶轮回转产生离心力离心力的作用，使旋转着的水产生动能和压力，连续吸水或排水。 下面详细介绍离心泵的吸水与排水原理离心泵的排水原理 任何物体在运转时，只要围绕某个中心转动，它都会产生离心

3、力。 叶轮在泵体内高速旋转时，在离心力的作用下，叶轮里的水以很快速度被甩离叶轮，向四周射去。 射出的高速水流具有很大能量，汇集在泵壳里，互相拥挤，速度减慢，压力增加。根据水流总要从高压向低压流动的道理，泵壳内的高压水就沿着水管路被压到低压处去。 影响排水高低的因素 离心泵排水的高低，与泵内压力压力的大小有关，而压力的大小与叶轮直径叶轮直径和转速转速有关。 在相同转速下，叶轮直径大大的离心泵，产生的压力大，排出的高度就高。反之，叶轮直径小，产生的压力也小，排出的高度就低。 同一水泵，当转速不同时，出水高度也不同，转速大大，出水高。反之，出水就低。离心泵的吸入原理 旋涡运动试验旋涡运动试验 当叶轮

4、旋转时，泵壳内的水由于离心力的缘故，在叶轮的中心部位处形成一个旋涡旋涡，成为压区（此区内的压力小于大气压）。而进水池水面上却有大气压力作用。在大气压作用下，进水池的水通过进水管路压入泵内，填补叶轮中心部位处的低压区，达到吸水的目的。叶轮中心部位的压力越低，水泵吸力也越大。 离心泵的工作原理，主要是叶轮在充满水的泵壳内旋转时产生了离心力离心力，由于离心力的作用，使泵内叶轮中心部位处形成低压区，为填补该区的低压。水就从进水池通过进水管路上升到泵的低压区。水到了低压区后，立即被叶轮的离心力向叶轮的四周甩出。在泵壳内拥挤汇集后，向高压区送出去。这样，叶轮不停的转动，水就源源不断地由进水池被抽送到出水池

5、。 注意：离心泵在起动前，一定要将泵壳内灌满水 ！离心泵的主要过流部件 吸水室吸水室叶轮叶轮压水压水室室吸水室 吸水室的功能是将液体从吸入管路引入叶轮的进口处，为了使泵有较好的能量性能和汽蚀性能，要求液体流过吸入室时，水力损失最小和液体流入叶轮进口时速度分布均匀。 叶轮 叶轮是将能量传递给液体的部件，液体流过叶轮时，从叶轮处得到能量，于是液体的动能与压能均增大。我们希望叶轮是在规定数量的液体通过叶轮时，每一单位重量的液体从叶轮处得到规定数量的能量，并且在叶轮中水力损失最小。 压出室 压出室的功能是把叶轮出口处流出来的液体收集起来，并且把它送入压水管路，液体从叶轮中流出时速度是很大的，为了减小压

6、水管路中的水力损失，将液体送入压水管以前，必须将液体的速度降低，将部分动能转化为压能，这个任务也要在压出室中完成，并且要求水压损失最小。 叶片泵的结构形式 叶片泵的结构型式甚多，下面根据分类标准的不同详细介绍按主轴方向1、卧式2、立式3、斜式按叶轮种类1、离心式：装离心式叶轮2、混流式：装混流式叶轮3、轴流式：装轴流式叶轮按吸入方式1、单吸：装单吸叶轮2、双吸：装双吸叶轮按级数1、单级：装一个叶轮2、多级：装多个叶轮按叶片安装方法1、可调叶片：叶轮叶片安放角可以调节的结构 2、固定叶片：叶轮叶片安放角是固定的结构按泵体剖分形式1、节段式：每一级壳体都是分开式的 2、中开式：壳体在通过轴中心线的

7、平面上分开，又细分 水平中开式 垂直中开式 按泵体形式 1、涡壳式：叶轮排出侧具有带涡室的壳体 2、双涡壳式：叶轮排出侧具有双涡室的壳体 3、透平式：带导叶的离心泵 4、筒袋式：内壳体外装有圆筒状的耐压壳体 5、双层壳体式：指筒袋式之外的双层壳体泵按泵体的支承方式 1、悬架式：泵体下有泵脚，固定在底座上，轴承体悬在一端2、托架式： 轴承体下部固定在底座上，泵体被轴承体托起悬在一端 3、中心支承式 泵体两侧在通过轴心的水平面上固定在底座上 特殊结构的叶片泵 1、潜水电泵： 驱动泵的电动机与泵一起放在水中使用的泵 2、屏蔽泵 ：泵与电机直联（共用一根轴），电动机定子内侧装有屏蔽套，以防液体进入定子

8、 3、磁力泵： 电动机带动外磁钢旋转，通过磁感应使和泵叶轮连在一起的内磁钢旋转，内外磁钢间有隔离套，完全杜绝液体外漏 4、自吸式泵： 泵再次起动时无需灌水的泵 5、管道泵： 泵作为管道的一部分，无需特别改变管路即可安装 6、无堵塞泵： 泵抽送液体中所含固体物质不会在泵内造成堵塞。 泵的基本参数 为了正确、合理地选用水泵，除了它的结构原理外，还必须了解它的性能。每一台泵上都有一个铭牌，在上面注着一些数据，可以使我们了解泵的具体性能规格，这对正确使用水泵很有用处。 表征泵性能的基本参数有：流量、扬程、转速、功率、效率、必需汽蚀余量。流量Q流量是泵在单位时间内输送出去的液体量（体积或重量）。 体积流

9、量用Q表示，单位是：m/h、L/s等。 )/(6 . 3136001000/13slhm质量流量用Qm表示，单位是：t/h、kg/s等。Qm=Q -液体的密度扬程H扬程是泵所抽送的单位重量液体从泵进口处（泵进口法兰） 到泵出口处（泵出口法兰）能量的增值。 扬程的单位是：“米”，即泵抽送液体的液柱高度。在一般情况下，泵的扬程以泵轴线为界，可分为两段，一段是以吸水管把水吸上来，一段通过出水管把水压出去。如图所示。水泵能把水吸上来的高度叫吸水扬程，简称吸程H吸，水泵把水压出去的高度称为压水扬程H压，用公式表示为：H总= H吸+ H压。转速n转速是泵轴单位时间内的转数，用n表示。单位是r/min。 在

10、水泵行业一般用：2极（2900 r/min）4极（1450 r/min）6极（970 r/min）8极（750 r/min）功率功率是表示机组在单位时间内所做“功”的大小，用“N”表示，单位为KW。水泵的功率可分为：有效功率、轴功率和配用功率三种。 有效功率是指水泵水流得到的净功率，即N效，它可以用水泵的扬程和流量计算出来。即：hmQKWgQHN/)(360010003其中效轴功率是指在一定的流量和扬程下，动力机传给水泵轴上的功率，又称为水泵的输入功率 。它和有效功率之间的关系是相差一个泵内损失。即水泵的有效功率和泵内损失功率之和为水泵的轴功率。 hmQKWgQHN/)(360010003其中

11、轴泵内损失功率主要包括水流在泵体内摩阻、积压、回流以及水泵转子与轴承、填料等零件的摩擦消耗。 配用功率又称配套功率，是指一台泵应选配动力机的功率数。用N配表示。 配用功率与轴功率之间也有区别，它主要考虑比轴功率多一个因传动而损失的功率，为了保证机组安全运行，配用功率还要留有余地，一般为： N配=（1.11.2）N轴效率 效率反映了水泵对动力利用的情况，它是一个技术经济指标，用表示，单位为 轴效100NNm:机械损失（轴承损失、密封损失、圆盘摩擦损失） v:容积损失（泵出口处一部分液体流回进口处所产生的损失） h：水力损失（沿程阻力损失、局部阻力损失） 泵的必需汽蚀余量r 表征泵进口部分的压力降

12、，即为了不使泵发生汽蚀，要求在泵进口处单位重量液体具有超过汽化压力水头的富余能量。 单位为：m特性曲线 泵内运动参数之间存在着一定的联系，如果用曲线的形式表示泵性能参数之间的关系，称为泵的特性曲线，也叫泵的性能曲线。 通常用横坐标表示流量Q、纵坐标表示扬程H、效率、轴功率N、必需汽蚀余量NPSHr。 泵的性能曲线包括扬程曲线、效率曲线、功率曲线、泵必需汽蚀余量曲线。 HEPNPSHrQ流量(m3/h)扬程(m) H泵特性曲线的形式1、单调下降的特性曲线： QH 这种曲线中Q=0时，扬程最大Hmax，随着流量增加，扬程逐渐下降，每一个扬程对应一个流量，这是这是一种稳定的曲线。一种稳定的曲线。2、

13、平坦的特性曲线 QH这种曲线流量变化很大，而扬程变化很小。 消防用泵最希望能有这种性能曲线 3、驼峰特性曲线QH在流量为0时，扬程为H0，称为关死点扬程。随着流量增加，扬程达到最大值Hmax,而后随流量增加，扬程下降。 这是一种不稳定的特性曲线。标准规定当Hmax/H01.02时，才符合要求。几何参数对泵特性曲线的影响 1 1、叶片出口安放角、叶片出口安放角 2 2 在其它参数不变的情况下，2越大，泵的扬程越高。一般情况下15240。290时，功率曲线是一条有极值的曲线。2 2、叶轮外径、叶轮外径D D2 2 当Q=0时关死点的扬程随D2增加而增加。 3 3、叶轮出口宽度、叶轮出口宽度b b2

14、 2 b2越大，曲线越平。我们知道，理论扬程曲线平，实际扬程曲线容易出现驼峰，因此，为了消除驼峰或增加曲线的斜度，应减小出口宽度b2。4 4、修削叶片进出口部分、修削叶片进出口部分 A： 修磨叶片出口部分背面，在相同流量情况下，可使泵的效率提高约2% 5%；在相同扬程下，泵的流量增加约5%10%。B:修磨叶片进口工作面，能增加叶片进口角，增加叶片间进口的开口面积，从而改善泵的汽蚀性能。 泵的相似定律 相似理论在泵的设计和实验中广泛应用。通常所说的按模型换算进行相似设计和进行模型实验就是在相似理论指导下进行。用小的模型进行试验要比真机试验经济得多，由于受到条件的限制，当真机尺寸过大时，很难进行真

15、机实验，只能用模型试验代替。 当实型泵和模型泵满足几何相似、运动相似时，尺寸、当实型泵和模型泵满足几何相似、运动相似时，尺寸、转速有以下泵的相似定律：转速有以下泵的相似定律： 32152232222322mmmmmmmmmmDDnnPPDDnnHHDDnnQQ式中：m代表模型泵。 实型泵和模型泵尺寸、转速相差较大时，效率将有明显差别，泵尺寸越大，转速越高，泵效率就越高。 比转数 泵的相似定律建立了几何相似的泵，在相似工况下，性能参数之间的关系。也就是说，如果泵性能参数之间存在着上述关系，泵是几何相似和运动相似的。但是用相似定律来判别泵是否几何相似和运动相似既不方便，也不直观。在相似定律的基础上

16、，可以推出一系列几何相似的泵性能之间的综合数据。如果这些数据相等，则这些泵是几何相似和运动相似的，可以用相似定律换算性能之间的关系，这个综合数据就是比转数ns。 4365. 3HQnnsmin 2 3rnmHQsmQ程扬级单取泵级多对取泵吸双对关于比转数的几点说明 1、同一台泵在不同工况下具有不同的比转数，作为相似准则的ns是指对应最高效率点工况下的值。一般指设计点的比转数。 2、比转数是根据相似理论推得的，可以作为相似判据，即是说几何相似的泵在相似工况下ns值相等。反之，一般说来ns值相等的泵是几何相似和运动相似的，但不能说ns相等的泵一定几何形状相似。 根据比转数对泵的分类 泵的类型离心泵

17、混流泵轴流泵低比转数中比转数高比转数比转数30ns8080ns150150ns300300ns500500ns15001、低比转数的泵意味着高扬程小流量，高比转数的泵意味着低扬程大流量。2、低比转数叶轮窄而长，高比转数叶轮宽而短。3、低比转数泵容易出现驼峰。4、低比转数的泵，流量为零时轴功率小，所以要关阀起动。高比转数泵（混流泵、轴流泵）零流量时轴功率大，所以要开阀起动。 泵的相似理论应用 对于同一台泵相似定律可简化为： 2121nnQQ22121nnHH32121nnPP切割定律 若用户要求的性能低于已有泵的性能，或泵出厂试验结果流量、扬程偏高以及同一台泵装几种不同直径的叶轮以提高产品的通用

18、性，可以用切割叶轮外径作为解决这种问题的一种方法。 为此，必须定量地确定切割量与性能变化的关系，设切割后的参数用角标“”表示。 22DDQQ222DDHH322DDPP实际切割时根据上式留一定的余量，并逐次进行切割！实际切割时根据上式留一定的余量，并逐次进行切割！一般离心泵切割公式：一般离心泵切割公式：泵的工作范围泵特性曲线上的每一点都对应着一个工况，泵在最高效率点工况下运行是最理想的。但是用户要求的性能千差万别，不一定和最高效率点下的性能相一致。要想使每一个用户要求的泵都在最高效率点下运行，那样做需要的泵规格就太多了。为此，规定一个范围（通常以效率下降58为界）。 我厂产品样本上所取的小流量

19、点、大流量点的参数就是根据这一要求制定的。 泵的型谱 把许多泵的工作范围画在一张坐标图上，称为型谱。 为了使图形协调，高扬程和大流量时的工作范围不致过大，通常采用对数坐标表示。一般每一个系列泵有一个型谱。 系列型谱一方面供用户选择需要的泵，一方面用于指出发展新产品的方向。 附图是国际标准ISO2858单级离心泵的型谱（IS、IH、IL、YH等）。m泵的汽蚀 汽蚀现象概述 液体汽化时的压力为液体的汽化压力（饱和蒸汽压力）。液体汽化压力的大小和温度有关。温度越高，汽化压力越大。20常温清水的汽化压力为233.8Pa。而100水的汽化压力为101296Pa。所以常温（20）清水当压力降为233.8P

20、a时就开始汽化。 液体在一定温度下，降低压力至该温度下的汽化压力时，液体便产生气泡，把这种产生气泡的现象称为汽蚀。 汽蚀时产生的气泡流到高压处时，其体积减小以至破灭。这种由于压力上升气泡消失在液体中的现象称为汽蚀的溃灭。 泵内汽蚀过程 泵在运转过程中，若其过流部分的局部区域（通常是叶轮叶片进口稍后的某处）因为某种原因，抽送液体的绝对压力下降到当时温度下的汽化压力时，液体便在该处开始汽化，产生蒸汽，形成汽泡。这些汽泡随液体向前流动，至某高压处时，汽泡周围的高压液体迫使汽泡急剧地缩小以至破裂。在汽泡破裂的同时，液体质点将以高速填充空穴，发生互相撞击而形成水击。这种现象发生在固体壁上将使过流部件受到

21、腐蚀破坏。这一过程就是泵的汽蚀过程。 泵产生汽蚀时的现象 1、产生噪音和振动：由于泵汽蚀时，汽泡在高压区连续发生破裂，以及伴随的强烈水击而产生噪音和振动。可以听到像爆豆似的劈劈啪啪的响声。 2、过流部件的腐蚀破坏： 泵长时间在汽蚀条件下工作时，泵过流部件的某些地方会遭到腐蚀破坏腐蚀破坏。这是因为汽泡在破裂时金属表面会受到象利刃似的高频（60025000HZ）强烈冲击，压力达49Mpa，迫使金属表面出现麻点以至穿孔。严重时金属晶粒松动并剥落而呈现出蜂巢状。汽蚀破坏除机械力作用外还伴有电解化学腐蚀等多种很复杂的作用。在叶片泵中，汽蚀最先产生的地方是叶轮中靠近外盖板处的叶片背面进口边大约等于叶片全长

22、的5%-10%处。 实践证明：汽蚀破坏的部位，正是气泡消失之处。所以常常在叶轮出口和压水室进口部位发现破坏痕迹。3、性能下降： 泵内发生汽蚀时其性能曲线下降。严重时会使泵的液流中断不能工作。不同比转数的泵，由汽蚀引起的性能下降的形式不同。在多级泵中，因汽蚀发生在第一级叶轮上，所以其性能曲线下降比单级泵小。 汽蚀基本方程 泵发生汽蚀的条件是由泵本身和吸入装置两方面决定的。泵之所以吸上液体是因为叶轮旋转，在叶轮进口造成真空，吸入液面的压力把液体压入的结果。最理想的情况下是在叶轮进口造成绝对真空，不计流动过程的埙失，泵在标准大气压下最大只能吸上10.33m，实际上泵的吸上高度均在10m以下。 1、必

23、需汽蚀余量 NPSHr国外叫必需的净正水头。它是规定泵要达到的汽蚀性能参数，NPSHr值越小，泵的抗汽蚀性能就越好，NPSHr是由泵本身决定的，要求吸入装置必须提供这么大的净正吸头，才能保证泵不发生汽蚀（泵铭牌上标注此数）。 ggvNPSHr222020gv220-泵进口处的液体速度头 g220-叶片进口绕流引起的压降 2、装置汽蚀余量NPSHa 又叫有效的汽蚀余量，它是由吸入装置提供的，NPSHa越大，泵就越不容易发生汽蚀。NPSHa随流量的增加而减小。 gPvhchggPcNPSHaPc吸入液面压力hg液面到泵中心距离hc吸入装置的水力埙失Pv-汽化压力3、汽蚀基本方程式 NPSHa =

24、NPSHr 泵汽蚀 NPSHa NPSHr 泵无汽蚀 装置的计算方法 NPSHgphgphvccg1、吸上装置Pc-吸入液面的绝对压力 Pv-抽送液体温度下汽化压力hc-沿程阻力损失NPSH-许用汽蚀余量，NPSH=（1.11.5）NPSHr，当流量大时取大值，流量小时取小值。 2、倒灌装置gphgpNPSHhvccg例题1：IS150125400型泵经试验NPSHr2.8m,在大气压力下抽送常温清水（Pv/g=0.24）,估计hc=0.5m，分别求天津和兰州两地用泵时泵的几何吸入高度？ 解：查表得 天津的Pa/=10.35m,兰州的Pa/=8.68mhg=Pa/-hc-PV/-NPSH取NP

25、SH1.3NPSHr=1.32.8=3.64m天津：hg10.350.50.243.646.42m兰州:hg8.68-0.5-0.24-3.64=4.75m温度102030405060708090100汽化压力0.120.240.430.751.252.023.174.487.1410.33例题例题2 2： ISR150125400型泵，NPSHr2.8m。在大气压力下抽送100C的热水，Pv/g=10.33m,估计hc=0.5m，分别求天津和兰州两地用泵时泵安装高度？ 解：查表得 天津的Pa/=10.35m,兰州的Pa/=8.68mhg=Pa/-hc- PV/-NPSH取NPSH1.3NPS

26、Hr=1.32.8=3.64m天津：hg10.35-0.5-10.33-3.64=-4.34m兰州:hg8.68-0.5-10.33-3.64=-5.75m负值表明：ISR型热水泵在使用时，必须吸入液面高于泵进口，水温越高，要求进口压力就越高。提高泵抗汽蚀性能的措施 工厂生产的每一台泵，在一定流量下其NPSHr是一定的。为了不使泵发生汽蚀，必须NPSHa NPSHr,而NPSHaPc/-hg-hc-PV/ 主要采取的措施有： 1 1、减小几何吸上高度、减小几何吸上高度（或增加几何倒灌高度）。 2 2、减少吸入损失、减少吸入损失hc，为此可以设法增加管径，尽量 减小管路长度，弯头和附件等。 3

27、3、泵在大流量运转时、泵在大流量运转时NPSHr增加，增加，NPSHa减小。减小。所以在确定安装高度时，应使NPSH比NPSHr尽量大些，否则应防止泵长时间在大流量运转。有时因选泵不当，使泵处于大流量点运转，容易产生汽蚀，这一点在选泵时要注意。 4、在同样转速和流量下，采用双吸泵，因而减小进口流速，泵不容易发生汽蚀。 5、泵发生汽蚀时，应把流量调小运转或降速运转。 6、泵吸水池情况对泵汽蚀有重要影响。 7、对于在苛刻条件下运转的泵，为避免汽蚀，可使用耐汽蚀材料。8、避免在进口采用阀调节流量。 泵运转时的工况点 泵特性曲线上的每点都是个工况，对应组参数（H、Q、P、NPSH）。通常都希望泵在对应

28、最高效率点的工况下工作，但是不定能做得到，这是因为泵运转时在泵特性曲线上哪点，是由泵特性曲线和装置特性曲线共同决定的。 把单位重量液体从吸水池液面送到排水池液面需要的能量称为装置扬程，用HZ表示。装置扬程是由几何高度ha、压力差（Pt-PC）/g和整个装置管路系统（泵本身除外）的水力损失h三部分组成。 HZha（Pt-PC）/g+h 其中水力损失h为沿程损失和局部损失之和，与流量平方成正比即hKQ2 则HZha（Pt-PC）/g+ KQ2 把泵特性曲线和装置特性曲线画在同张图上，泵特性曲线和装置特性曲线的交点M，就是泵的运转工况。 泵运转工况的调节 改变泵运转工况点称为泵的调节。改变泵运转工况

29、点称为泵的调节。水泵的流量是由水泵的工况点决定的，而水泵的工况点则由水泵的特性曲线和水泵装置特性曲线的交点决定的。通常泵是由交流电动机驱动，其转速不能改变，则泵的特性曲线就固定不变。如果装置特性曲线也不变，则工况点也不变，泵的流量也不变。但是人们有时要流量大，有时要流量小，希望水泵的工况点能按人们的要求进行调节。 改变水泵的工况点有三种办法： 1、改变泵的特性曲线 2、改变装置特性曲线 3、同时改变泵的特性曲线和装置特性曲线。 1 1、改变装置特性曲线以调节泵的流量、改变装置特性曲线以调节泵的流量节流调节法节流调节法 水泵装置特性曲线的公式为：HZha(Pt-Pc)/g+KQ2。要改变Hz，就

30、必须改变此公式，因ha、（Pt-PC）/g均为定值，唯一可改变的就是流量模数K，K与管路中的阻力有关，要改变K，可在压力管路上按装阀门，把阀门开大与开小，就能使K增大或减小，就能改变装置特性曲线，这种方法叫节流调节法，其缺点是调节时带有附加的节流损失。 2 2、改变泵特性曲线的方法、改变泵特性曲线的方法 （1）转速调节 （2）切割叶轮外径调节 轴向力的产生的原因 泵在运转中，转子上作用着轴向力，该力将拉动转子轴向移动。因此，必须设法消除或平衡此轴向力，方能使泵正常工作。泵转子上作用的轴向力，由下列各分力组成： 1 1、叶轮前、后盖板不对称产生的轴向力、叶轮前、后盖板不对称产生的轴向力 由图可知

31、，叶轮前后盖板不对称，前盖板在吸入眼部分没有盖板。作用在后盖板上的压力，除口环以上部分与前盖板对称作用的压力相抵消外，口环下部减去吸入口压力P1所余的压力，产生的轴向力方向指向叶轮入口。 2 2、叶轮动反力的计算、叶轮动反力的计算 液体通常沿轴向进入叶轮，沿径向或斜向流出。液流通过叶轮其方向之所以变化，是因为液体受到叶轮作用力的结果。反之，液体给叶轮一个大小相等的反作用力，该力即为动反力，指向叶轮后面。 3 3、立式泵转子（包括其中的液体）的重量，造成泵的轴向力、立式泵转子（包括其中的液体）的重量，造成泵的轴向力 4 4、影响轴向力的其他因素、影响轴向力的其他因素 叶轮两侧密封环不同。双吸泵从

32、理论上讲无轴向力作用，当两侧密封环间隙长度不同，磨损不同时，会产生指向泄漏大的一侧的附加轴向力。 轴向力的平衡 1 1、推力轴承、推力轴承 对于轴向力不大的小型泵，采用推力轴承承受轴向力，通常是简单通用而经济的办法，即使采用其他平衡装置，考虑到总有一定所残余轴向力，有时也选用推力轴承。 2 2、平衡孔或平衡管、平衡孔或平衡管 这种情况下仍有1015的残余不平衡轴向力。密封环与平衡孔是相辅相成的，只设密封环无平衡孔不能平衡轴向力；只设平衡孔不设密封环，其结果是泄漏量很大，平衡轴向力的程度甚微。采用这种平衡方式，其缺点是容积损失增加（一般为设计流量的25），另外抗汽蚀性能也下降。 3 3、双吸叶轮

33、、双吸叶轮 双吸叶轮由于结构对称，能平衡轴向力。但由于制造误差，或两侧密封环磨损不同，也会存在一定的残余轴向力。 4 4、背叶片、背叶片 叶片后盖板上加背叶片后，背叶片随叶轮一起转动，强迫液体旋转，液体的旋转角速度增加，从轴中线向外介质的压力越来越高，与叶轮吸入口面积相等的后盖板部分，前后压差很小，即使有小部分残余轴向力，由轴承来承受。背叶片与泵盖的间隙越小，其平衡轴向力的能力就越大。另外背叶片除能平衡轴向力外，同时能减小轴封前液体的压力。背叶片有防止杂质进入轴封的功能，故也常用于杂质泵。背叶片能使泵的扬程大约提高12，但使泵的效率下降23。 5 5、叶轮对称布置、叶轮对称布置 多级泵的叶轮半

34、数对半数，面对面或背靠背地按一定次序排列起来，可使轴向力互相平衡。 布置叶轮的原则是：级间过渡流道不能很复杂，以利于铸造和减小损失。两端轴封侧应布置低压级，以减小轴封所承受的压力。相邻两级压力间的级差不要很大，以减小级间压差，从而减小级间泄漏。 6 6、平衡鼓、平衡鼓 平衡鼓是个圆柱体，装在末级叶轮之后，随转子一起旋转。平衡鼓与平衡套之间形成径向间隙。平衡鼓前面是末级叶轮的后腔，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右方的平衡力F，该力用来平衡作用在转子上的轴向力A。 平衡鼓由于在设计平衡鼓时，其计算不完全符合实际或工况变化时，平衡鼓产生的平衡力不可能完全等于轴向力，残

35、余轴向力由推力轴承来承担。平衡鼓与平衡套之间的间隙常取0.2mm0.3mm。平衡鼓的泄漏量很大，约为设计点流量的525。 7 7、平衡盘、平衡盘 平衡盘象一个浮动的液体润滑轴承，随着转子可以移动（采用平衡盘装置的泵，其两端轴承是不限制轴向移动的），平衡盘和平衡鼓不同，它能自动平衡轴向力，这是因为平衡盘两个间隙相辅相成的结果。 平衡盘泄漏量很大，一般泵的泄漏量是泵设计流量的410，高扬程小流量的泵高达20。当运行一时间隙磨损后，泄漏量还要增加。影响泄漏量的因素： 对一定的平衡盘，级数越多，泄漏量越大。泵在小流量区域运行，泄漏量增加。b1大时，泄漏量大。L1小时泄漏量大。b2增大泄漏量大。 泵的轴

36、封 泵内流体和泵外大气间存在着压差，流体沿着轴和泵盖间的间隙向外泄漏，为此需设密封装置，称其为轴封。泵内压力大于大气压时，轴封防止液体向外泄漏；泵内压力小于大气压时，轴封防止空气向泵内泄漏。 常用的轴封有： 1、填料密封 2、机械密封 3、动力密封 机械密封的基本元件和工作原理 机械密封是由动环（随轴一起转动并能沿轴向移动）、静环、压紧元件（弹簧）和密封元件（密封圈）等组成。动环靠密封腔中的液体压力和弹簧的压力使其端面贴合在静环端面上，形成微小的轴向间隙而达到密封的目的。两密封环端面A、静环和压盖的密封C、动环和轴的密封B构成三道密封，封堵了密封腔中液体向外泄漏的全部可能的途径，实现可靠的密封

37、。密封元件除起密封作用外还起着缓冲振动和冲击的作用。 机械密封同填料密封相比的优缺点 机械密封的结构形式及选择 机械密封结构形式，主要根据摩擦副的数量、弹簧的数量、弹簧是否与介质接触、弹簧运动或静止，介质在密封端面上造成的比压大小、介质的泄漏方向来加以区别。机械密封的主要结构型式： 1 1、平衡型与非平衡型：、平衡型与非平衡型： 非平衡型：介质作用在动环上的有效面积（去掉作用压力相互抵消部分的面积），等于或大于动、静环接触面积。一般非平衡型介质一般非平衡型介质压力不超过压力不超过0.7Mpa0.7Mpa。 平衡型：当介质压力高时，需要从密封结构上设法消除一部分压力对摩擦面的作用，这种形式的密封

38、称为平衡型机械密封。在这种密封中，介质作用在动环上的有效面积小于静环端面的接触面积，密封端面上的比压可以自行控制，介质压力增减对端面比压影响较小。 2 2、单弹簧与多弹簧、单弹簧与多弹簧 机械密封有单弹簧和多弹簧两种形式。多弹簧是沿圆周装有多个弹簧，优点是弹簧受力比单弹簧均匀，缓冲性好，便于调节，轴向尺寸也小，但不耐腐蚀，容易锈死卡住而失效。还有多弹簧是以小的位移，使弹簧负荷有较大变化，故摩擦面磨损时对摩擦面上的比压有明显的影响。一般说来，小轴径宜用大弹簧，大轴径宜用小弹簧。 3 3、单端面与双端面、单端面与双端面 按密封腔中摩擦副的对数分为单端面和双端面机械密封。单端面密封，在密封腔中有一对

39、端面摩擦副，如有两对摩擦副即成为双端面机封。前者结构简单，制造、安装容易，一般用于介质本身润滑性好和允许微量泄漏的条件。当介质有毒、易燃、易爆以及对泄漏量有严格要求时，不宜使用。双端面机封有轴向和径向双端面之分，适用于介质本身润滑性差、有毒、易燃、易爆、易挥发、含磨粒及气体时。工作时需在两对端面间引入高于介质压力0.0150.15Mpa的封液以改善端面间的润滑及冷却条件，并把介质与外界隔离，有可能实现介质“零泄漏”。 4 4、内流型与外流型、内流型与外流型 按被密封介质沿端面方向分为内流型与外流型。内流型：液体以逆离心力方向进入密封端面。如双端面密封中大气侧的密封，离心力阻止液体泄露，适合于密

40、封含杂质的介质。外流型：液体以顺离心力方向进入密封端面。如双端面密封中介质侧的密封，当介质压力大于封液时就变为外流型密封。 5 5、内装型与外装型、内装型与外装型 按弹簧是否在被密封介质内分为内装型与外装型。对强腐蚀介质不宜用内装型。外装型容易观察和拆装；但端面液体反力只靠弹簧来平衡，当介质压力高（端面反力亦大）时，可能打开端面，出现强烈泄漏，故外装型一般用于低压（0.3Mpa）以下。目前，我厂还没有生产外装式机封的泵。 机械密封材料 机械密封材料大概分为四类：摩擦副材料、辅助密封圈材料、加载弹簧材料和其它结构材料。 1 1、弹簧副材料、弹簧副材料 （1 1）硬质合金：）硬质合金： 硬质合金具

41、有硬度高、耐磨损、耐高温、线膨胀系数小、摩擦系数低和组对性好等优点。（2 2）工程陶瓷：）工程陶瓷： 工程陶瓷具有极好的化学稳定性、硬度高、耐磨损，是耐腐蚀机封理想的摩擦副组对材料。其缺点是抗冲击韧性低，脆性大。常用陶瓷有：氧化铝、氧化铝基金属陶瓷、铬钢玉陶瓷氮化硅陶瓷、碳化硼陶瓷、碳化硅陶瓷。（3 3）碳石墨：）碳石墨： 具有良好的自润滑性和低的摩擦系数，组对性能好，易加工。常用碳石墨有：烧结石墨、树脂结合石墨、热解石墨。2 2、辅助密封圈材料、辅助密封圈材料 辅助密封圈材料应具有以下功能：有良好的弹性、适中的硬度和小的压缩永久变形，耐高低温的老化性能好；与介质相溶不易产生溶胀、溶缩、分解和

42、硬化，有较小的摩擦系数、耐磨耗和有一定的抗撕裂强度。 目前辅助密封圈所使用的材料主要有：（1）通用合成橡胶（2）聚四氟乙烯（3）其他材料3 3、弹性元件材料、弹性元件材料 弹性元件是机械密封的加载元件，要求强度高、耐疲劳、耐腐蚀、以及耐高低温。 填料密封 填料密封是把软填料塞入填料函内，用压盖压紧，靠轴或轴套外表面与填料内表面的柱面来密封。我厂的填料结构大多是靠近介质侧装入两圈填料，再装上填料环（用泵内液体进行冲洗和密封），最后再装入三圈填料。有的泵型不装入填料环。1 1、填料的种类、填料的种类 填料是以各种纤维、金属等基础材料和润滑剂、粘接剂等辅助材料组合而成。填料应具备以下条件：有一定的塑

43、性，在压紧力的作用下产生一定的径向力并紧密与轴接触；有足够的化学稳定性，不污染介质，不被介质泡胀，填料中的浸渍剂不被介质溶解，填料本身不腐蚀密封面；自润滑性好，耐磨、摩擦系数小；轴有少量偏心时，填料应有足够的浮动弹性。 填料的种类很多，最常用的分以下五类：填料的种类很多，最常用的分以下五类： 综合填料；编结填料；编结填料；塑性填料；金属填料；碳纤维填料。 碳纤维填料是一种新型填料，优异的自润滑性能、耐弯、低温和化学的性能，得到广泛应用，同常用填料比较如下： 2 2、装填料时的注意事项、装填料时的注意事项 根据圆周长度，裁开填料，按45方向裁开。装入时将填料砸扁平，能容易装入填料函。全部装完后，用填料压盖稍用力压紧，使压盖刚好进入填料函为准（或开车后根据泄漏程度再调整），若一次性压紧，不但造成填料发烧冒烟，而且使填料失去调整余地，只能重换填料。 当泵的进口压力为大气压时，若填料压不紧可能造成进气，使泵运动出现噪声或振动及扬程偏低。这时可逐渐对称压紧填料，也可在填料处涂满黄油。 3 3、填料密封的泄漏量、填料密封的泄漏量 填料密封在保证填料函室温升正常前提下，应符合下表规定：JB/T53061-93泵的操作过程及注意事项泵的操作过程及注意事项 （1 1）启动前的准备工作）启动前的准备工作 a.启动前检查 1）检查泵出入口管线及附属管环法兰，闸门安装