泵的基礎(chǔ)知識

1、第一章第一章 泵的基礎(chǔ)知識泵的基礎(chǔ)知識主講人：劉文東主講人：劉文東能源中心能源中心2011年年6月月30日日主要內(nèi)容主要內(nèi)容 第一節(jié)第一節(jié) 泵的發(fā)展史泵的發(fā)展史 第二節(jié)第二節(jié) 泵的定義泵的定義 第三節(jié)第三節(jié) 葉片泵的主要部件葉片泵的主要部件 第四節(jié)第四節(jié) 泵的典型結(jié)構(gòu)泵的典型結(jié)構(gòu)第一節(jié)第一節(jié) 泵的發(fā)展史泵的發(fā)展史一、水泵的發(fā)展階段中國的桔槔，埃及的鏈泵(公元前17世紀(jì)) 轆轤(公元前11世紀(jì))水車(公元1世紀(jì)) 公元前三世紀(jì)，阿基米德發(fā)明的螺旋桿 公元前200年古希臘工匠克特西比烏斯發(fā)明的滅火泵 18401850年，美國沃辛頓發(fā)明活塞泵。 從20世紀(jì)20年代起 活塞泵被離心泵和回轉(zhuǎn)泵所代替 一

2、、水泵的定義一、水泵的定義第二節(jié)第二節(jié) 泵的定義及分類泵的定義及分類泵是把原動機(jī)的機(jī)械能或其他外加的能量，轉(zhuǎn)換成流經(jīng)其內(nèi)部的液體的動能和勢能的流體輸送機(jī)械 。二、水泵的分類二、水泵的分類電能機(jī)械能壓能（勢能）1、葉片式水泵：它對液體的壓送是靠裝有葉片的葉輪高速旋轉(zhuǎn)而完成的。屬于這一類的有離心泵、軸流泵、混流泵2、容積式水泵：它對液體的壓送是靠泵體工作室容積的改變來完成的。一般使工作室容積改變的方式有往復(fù)運(yùn)動和旋轉(zhuǎn)運(yùn)動兩種。3、其它類型水泵：這類泵是指除葉片式水泵和容積式水泵以外的特殊泵。屬于這一類螺旋泵、射流泵、水錘泵、水輪泵以及氣升泵。如下圖所示：第二節(jié)第二節(jié) 泵的定義及分類泵的定義及分類4

3、、詳細(xì)分類如下圖：指標(biāo)指標(biāo)葉片泵葉片泵容積泵容積泵離心泵離心泵軸流泵軸流泵旋渦泵旋渦泵往復(fù)泵往復(fù)泵轉(zhuǎn)子泵轉(zhuǎn)子泵流流量量均勻性均勻性均勻不均勻比較均勻穩(wěn)定性穩(wěn)定性不恒定,隨管路情況變化而變化恒定范圍范圍m m3 3/h/h1.6300001502450000.41006001600揚(yáng)揚(yáng)程程特點(diǎn)特點(diǎn)對應(yīng)一定流量,只能對應(yīng)一定揚(yáng)程對應(yīng)一定流量可以達(dá)到不同揚(yáng)程,由管路系統(tǒng)確定范圍范圍102600m220m8150m0.2100MPa0.250MPa效效率率特點(diǎn)特點(diǎn)在設(shè)計(jì)點(diǎn)最高,偏離愈遠(yuǎn),效率愈低揚(yáng)程高時效率降低很少揚(yáng)程高時效率降低很大范圍范圍( (最最高點(diǎn)高點(diǎn)) )0.50.80.70.90.250.

4、50.70.850.60.8結(jié)構(gòu)特點(diǎn)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)結(jié)構(gòu)簡單,造價(jià)低,體積小,重量輕,安裝檢修方便結(jié)構(gòu)復(fù)雜,振動大,體積大,造價(jià)高同葉片泵適用范圍適用范圍粘度較低的各種介質(zhì)(水)特別適用于大流量,低揚(yáng)程,粘度較低的介質(zhì)特別適用于小流量,較高壓力的低粘度清潔介質(zhì)適用于高壓力,小流量的清潔介質(zhì)(含懸浮液或要求完全無泄漏可用隔膜泵)適用于中低壓力,中小流量, 尤其適用于粘度高的介質(zhì)第二節(jié)第二節(jié) 泵的定義及分類泵的定義及分類5、葉片泵和容積泵對比如下圖：離心泵在啟動之前，應(yīng)先用水灌滿泵殼和吸水管道，然后，驅(qū)動電機(jī)，使葉輪和水作高速旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，此時，水受到離心力作用被甩出葉輪，經(jīng)蝸形泵殼中的流道而流入水泵的壓水管

5、道，由壓水管道而輸入管網(wǎng)中去。在這同時，水泵葉輪中心處由于水被甩出而形成真空，吸水池中的水便在大氣壓力作用下，沿吸水管而源源不斷地流入葉輪吸水口，又受到高速轉(zhuǎn)動葉輪的作用，被甩出葉輪而輸入壓水管道。這樣，就形成了離心泵的連續(xù)輸水。 三、離心泵的工作原理三、離心泵的工作原理第二節(jié)第二節(jié) 泵的定義及分類泵的定義及分類離心泵之所以能輸送液體，主要是依靠高速旋轉(zhuǎn)葉輪所產(chǎn)生的離心力，因此稱為離心泵。第二節(jié)第二節(jié) 泵的定義及分類泵的定義及分類 軸流泵與離心泵的工作原理不同，它主要是利用葉輪的高速旋轉(zhuǎn)所產(chǎn)生的推力提水。軸流泵葉片旋轉(zhuǎn)時對水所產(chǎn)生的升力，可把水從下方推到上方。軸流泵的葉片一般浸沒在被吸水源的水

6、池中。由于葉輪高速旋轉(zhuǎn)，在葉片產(chǎn)生的升力作用下，連續(xù)不斷的將水向上推壓，使水沿出水管流出。葉輪不斷的旋轉(zhuǎn)，水也就被連續(xù)壓送到高處。四、軸流泵的工作原理四、軸流泵的工作原理軸流泵的一般特點(diǎn)：（1）水在軸流泵的流經(jīng)方向是沿葉輪的軸相吸入、軸相流出，因此稱軸流泵。（2）揚(yáng)程低（113米）、流量大、效益高，適于平原、湖區(qū)、河網(wǎng)區(qū)排灌。（3）起動前不需灌水，操作簡單。 四、葉片泵的型號意義四、葉片泵的型號意義第二節(jié)第二節(jié) 泵的定義及分類泵的定義及分類 葉片泵型號表明了泵的結(jié)構(gòu)形式、規(guī)格和性能，其編制方法目前正在逐步統(tǒng)一。在泵樣本及使用數(shù)名說明書中，均有對該泵型號的組成及含義的說明。目前我國大多數(shù)泵的結(jié)構(gòu)

7、型式及特征，在泵型號中均是用漢語拼音字母表示的。例如： IS型水泵系單級單吸離心水泵，供輸送清水及物理化學(xué)性質(zhì)類似于水的液體之用。 主要用于工業(yè)及城市給水之用，也可用于農(nóng)業(yè)灌溉。1、水溫不超過80。2、被抽送液體的PH值為6-8。第三節(jié)第三節(jié) 泵的主要部件泵的主要部件一、離心泵的主要部件一、離心泵的主要部件離心泵的組成組成主要有：葉輪、泵軸、泵殼、泵座、軸封裝置、減漏環(huán)、軸承座、聯(lián)軸器、軸向力平衡裝置。1、葉輪：將電動機(jī)的機(jī)械能傳給液體,使液體的動能有所提高。按其結(jié)構(gòu)型式，葉輪通?？煞譃椋洪]式、半開式和開式三種類型。按照葉輪進(jìn)水方式的不同，閉式葉輪又可分為單吸式和雙吸式兩種。 2、泵殼：匯集液

8、體，作導(dǎo)出液體的通道；使液體的能量發(fā)生轉(zhuǎn)換，一部分動能轉(zhuǎn)變?yōu)殪o壓能。3、軸封裝置：為了防止高壓液體從泵殼內(nèi)沿軸的四周而漏出，或者外界空氣漏入泵殼內(nèi)。基本部件和構(gòu)造第三節(jié)第三節(jié) 泵的主要部件泵的主要部件單吸式葉輪 1-前蓋板；2一后蓋板；3一葉片 4一葉槽；5一吸入口；6輪轂； 7泵軸雙吸式葉輪 1-吸入口；2一輪蓋； 3一葉片 4一輪轂；5一軸孔第三節(jié)第三節(jié) 葉片泵的主要部件葉片泵的主要部件4、填料函：填料函通常由水封環(huán)、填料、地襯環(huán)和壓蓋等組成。其作用是用來密封泵軸穿過泵殼處的間隙，以組織高壓液流在該間隙處的大量泄漏或防止空氣進(jìn)入泵內(nèi)。5、減漏環(huán) ：葉輪吸入口的外圓與泵殼內(nèi)壁的接縫處存在一個

9、轉(zhuǎn)動接縫，容易發(fā)生水的回流。產(chǎn)生容積損失。二、軸流泵的主要部件二、軸流泵的主要部件軸流泵的組成：喇叭管、葉輪、導(dǎo)葉體、出水管、泵軸、橡膠軸承、填料函。第三節(jié)第三節(jié) 葉片泵的主要部件葉片泵的主要部件1、喇叭口是中小型立式軸流泵的吸水室。它的作用是使水流以最小的水力阻力損失且均勻平順地流入葉輪。2、軸流泵的葉輪均為開敞式葉輪，通常由葉片、輪轂及導(dǎo)水錐等部分組成。3、導(dǎo)葉的主要作用是：迫使葉輪中流出的水流由呈旋轉(zhuǎn)的螺旋運(yùn)動改變?yōu)檩S向的直線運(yùn)動，并促使水流在圓錐形導(dǎo)葉體內(nèi)隨著斷面的不斷擴(kuò)大而逐漸降低流速，將部分能動轉(zhuǎn)換成為壓能，以減少水力損失。 第三節(jié)第三節(jié) 葉片泵的主要部件葉片泵的主要部件三、混流泵

10、的主要部件三、混流泵的主要部件由于混流泵的葉輪形狀介于離心泵葉輪和軸流泵葉輪之間，因此，混流泵的工作原理既有離心力又有升力，靠兩者的綜合作用，水則以與軸組成一定角度流出葉輪，通過蝸殼室和管路把水提向高處。1、前泵蓋 2、泵體 3、葉輪螺母 4、葉輪 5、后泵蓋 6、機(jī)封壓蓋 7、機(jī)械密封組合 8、軸套 9、前軸承壓蓋 10、托架 11、泵軸 12、軸承盒 13、后軸承壓蓋 第四節(jié)第四節(jié) 泵的典型結(jié)構(gòu)泵的典型結(jié)構(gòu) 一、離心泵的典型結(jié)構(gòu)型式一、離心泵的典型結(jié)構(gòu)型式離心泵從結(jié)構(gòu)特點(diǎn)上，可按液體進(jìn)入葉輪的方式分為單吸式和雙吸式離心泵，按葉輪的個數(shù)可分為單級和多級離心泵。因此，離心泵的典型結(jié)構(gòu)型式有單級

11、單吸懸臂式、單級雙吸式和多級式三種。 1、單級單吸懸臂式離心泵：單級單吸泵的它特點(diǎn)是流量小，通常小于400m3/h；揚(yáng)程較高，為20125m。2、單級雙吸式離心泵：雙吸泵的特點(diǎn)是流量較大，通常為1601800m3/h，揚(yáng)程較高，為12125m。3、多級泵：多級泵的特點(diǎn)是流量特別小，一般為6450 m3/h，揚(yáng)程則特別高，一般都在數(shù)十米至數(shù)百米范圍內(nèi)，高壓多級泵甚至高達(dá)數(shù)千米。 二、軸流泵的典型結(jié)構(gòu)型式二、軸流泵的典型結(jié)構(gòu)型式軸流泵是一種低揚(yáng)程、大流量的泵型，按其泵軸的工作位置可分為臥式、斜式和立式三種結(jié)構(gòu)型式。立式軸流泵的特點(diǎn)有：占地面積?。惠S承磨損均勻；葉輪淹沒在水下，啟動前不需要充水；能按

12、水位變化的情況可適當(dāng)調(diào)整傳動軸的長度，從而可將電機(jī)安裝在較高的位置上，既有利于通風(fēng)散熱，又可免遭洪水淹浸等。全調(diào)節(jié)式的軸流泵一般均屬大中型的軸流泵，且多為立式結(jié)構(gòu)。全調(diào)節(jié)式的軸流泵設(shè)有專門的葉片調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，不用停機(jī)就可調(diào)節(jié)葉片角度的稱為動調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)；而需要停機(jī)但不必拆卸泵部件的稱為靜調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)。第四節(jié)第四節(jié) 泵的典型結(jié)構(gòu)泵的典型結(jié)構(gòu) 三、混流泵的典型結(jié)構(gòu)型式三、混流泵的典型結(jié)構(gòu)型式混流泵的結(jié)構(gòu)形式可分為蝸殼型和導(dǎo)葉型兩種。低比轉(zhuǎn)數(shù)的混流泵多為蝸殼型，且其結(jié)構(gòu)與蝸殼型離心泵相似；高比轉(zhuǎn)數(shù)的混流泵多為導(dǎo)葉型，而且其結(jié)構(gòu)與軸流泵相似。因?yàn)榛炝鞅檬墙橛陔x心泵與軸流泵之間的一種葉片泵，其葉輪出流方向及泵的性能

13、等也均有與此相應(yīng)的特點(diǎn)，其結(jié)構(gòu)型式同樣介于離心泵和軸流泵兩者之間，低比轉(zhuǎn)數(shù)混流泵的主要部件及結(jié)構(gòu)形式與離心泵相似；高比轉(zhuǎn)數(shù)混流泵的主要部件及結(jié)構(gòu)型式則與軸流泵相似。所以它兼有離心泵和軸流泵的優(yōu)點(diǎn)。是一種適用性廣，且大有發(fā)展前途的泵型。 四、潛水泵和貫流泵的典型結(jié)構(gòu)形式四、潛水泵和貫流泵的典型結(jié)構(gòu)形式1、潛水泵:潛水泵是水泵和電動機(jī)同軸聯(lián)成一體并潛入水下工作的抽水裝置。根據(jù)葉輪型式的不同潛水泵有潛水離心泵、潛水軸流泵和潛水混流泵之分。由于機(jī)電一體潛水工作，潛水泵具有以下主要特點(diǎn)：（1）水泵葉輪和電動機(jī)轉(zhuǎn)子安裝在同一軸上，結(jié)構(gòu)緊湊，重量輕。（2）對水源水位的變化的適應(yīng)性強(qiáng)，尤其適于從水位漲落大的取

14、水場合。（3）安裝簡單方便，省去了傳統(tǒng)水泵安裝過程中耗公、耗時、復(fù)雜的對中，找正的安裝工序；（4）新型潛水泵內(nèi)裝有齊全的保護(hù)、監(jiān)控裝置，對泵實(shí)施實(shí)時監(jiān)控保護(hù)，可大大提高運(yùn)行可靠性；（5）使用潛水泵安裝，無需龐大的地面建筑，泵站結(jié)構(gòu)簡單，可大大減少工程土建投資。 第四節(jié)第四節(jié) 泵的典型結(jié)構(gòu)泵的典型結(jié)構(gòu) 2、貫流泵:貫流泵是指水流沿泵軸通過泵內(nèi)流道，內(nèi)有明顯轉(zhuǎn)彎的軸流泵和混流泵。貫流式水泵具有以下明顯特點(diǎn)：貫流式結(jié)構(gòu)流道平直、水力損失小，因此水泵裝置效率較高（一般高2%3%），工程年運(yùn)行費(fèi)少，特別是在低揚(yáng)程情況下，其裝置效率明顯高于立式軸流泵。 五、泵的選型條件五、泵的選型條件1.輸送介質(zhì)的物理化

15、學(xué)性能輸送介質(zhì)的物理化學(xué)性能直接影響泵的性能、材料和結(jié)構(gòu)，是選型時需要考慮的重要因素。介質(zhì)名稱、介質(zhì)特性（腐蝕性、磨蝕性、毒性等）、固體顆粒含量及顆粒大小、密度、黏度、汽化壓力、氣體含量、是否結(jié)晶等2.工藝參數(shù)（選型重要依據(jù)）(1)流量Q:工藝裝置生產(chǎn)中，要求泵輸送的介質(zhì)量，工藝人員一般應(yīng)給出正常、最小和最大流量。泵數(shù)據(jù)表是上往往只給出泵的正常和額定流量。選泵時，要求額定流量不小于裝置的最大流量或取正常流量的1.11.15倍。(2)揚(yáng)程H:工藝裝置所需的揚(yáng)程值，也稱計(jì)算揚(yáng)程。一般要求泵的額定揚(yáng)程為裝置所需揚(yáng)程的1.05 1.1倍。(3)進(jìn)口壓力Ps和出口壓力Pd:進(jìn)、指泵進(jìn)出接管法蘭處的壓力，

16、進(jìn)出口壓力的大小影響到殼體的耐壓和軸封的要求。(4)溫度T:泵進(jìn)口介質(zhì)溫度，一般應(yīng)給出工藝過程中泵進(jìn)口介質(zhì)的正常、最低和最高溫度。(5)裝置汽蝕余量NPSHa:有效汽蝕余量(6)操作狀態(tài):操作狀態(tài)分連續(xù)操作和間歇操作兩種。第四節(jié)第四節(jié) 泵的典型結(jié)構(gòu)泵的典型結(jié)構(gòu) 五、泵類型的選型五、泵類型的選型泵的類型應(yīng)根據(jù)裝置的工藝參數(shù)、輸送介質(zhì) 的物理和化學(xué)性質(zhì)、操作周期和泵的結(jié)構(gòu)特性等因素合理選擇。離心泵具有結(jié)構(gòu)簡單，輸液無脈動，流量調(diào)節(jié)簡單等優(yōu)點(diǎn)，因此除以下情況外，應(yīng)盡可能選用離心泵。（1）有計(jì)量要求時，選用計(jì)量泵。（2）揚(yáng)程要求很高，流量很小無合適小流量高揚(yáng)程離心泵可選時，可選用往復(fù)泵；如汽蝕要求不高

17、時也可選用旋渦泵。（3）揚(yáng)程很低，流量很大時，可選用軸流泵和混流泵。（4）介質(zhì)黏度較大（6501000mm2/s)時，可考慮選用轉(zhuǎn)子泵，如：螺桿泵或往復(fù)泵；黏度特別大時，可選用特殊設(shè)計(jì)的高黏度螺桿泵和高黏度往復(fù)泵。（5）介質(zhì)含氣量5%，流量較小且黏度37.4mm2/s時，可選用旋渦泵。如允許流量有脈動，可選用往復(fù)泵。（6）對啟動頻繁或灌泵不便的場合，應(yīng)選用具有自吸性能的泵，如：自吸式離心泵、自吸式旋渦泵、自吸式容積泵。第四節(jié)第四節(jié) 泵的典型結(jié)構(gòu)泵的典型結(jié)構(gòu) 六、原則六、原則 1、滿足工藝參數(shù)原則：流量 、揚(yáng)程 、溫度 、壓力 、裝置汽蝕余量。2、滿足被輸送液體性能原則：腐蝕性液體 、不允許泄露

18、性的液體 、含有長纖維類液體 、高溫、高壓類液體 、黏性液體。3、滿足泵現(xiàn)場使用環(huán)境條件的原則： 安裝位置、環(huán)境條件 、電網(wǎng)條件、危險(xiǎn)區(qū)的劃分 。具體原則：1、首先應(yīng)根據(jù)使用環(huán)境條件和工藝要求，采用不同的泵型。 2、水泵流量的確定 工藝要求給出泵的額定、最小、最大三種流量，則選泵時應(yīng)以最大流量為依據(jù)；在沒有給出最大流量時，通常應(yīng)以額定流量的1.1 倍作為依據(jù)。 3、水泵揚(yáng)程的確定 水泵的揚(yáng)程指總揚(yáng)程，即:實(shí)際揚(yáng)程+損失揚(yáng)程。 所需實(shí)際揚(yáng)程:通過各種方法實(shí)地測量出來。所需損失揚(yáng)程:通過以下步驟確定：（1）根據(jù)前述計(jì)算出的所需流量，查水泵性能表，選定所需水泵的口徑，并根據(jù)水泵的口徑選定水泵進(jìn)、出管

19、直徑。（2）水泵型號的確定 當(dāng)所需的流量和揚(yáng)程確定之后，即可根據(jù)水泵性能表選定水泵的型號。在查水泵性能表時，先查找出與所需流量和揚(yáng)程相接近的水泵，然后再確定型號。 選泵用的揚(yáng)程值應(yīng)注意到最低吸入液面和最高送液高度，同時留有余量；一般選泵的額定揚(yáng)程為裝置所需揚(yáng)程的1.051.1倍。第四節(jié)第四節(jié) 泵的典型結(jié)構(gòu)泵的典型結(jié)構(gòu) 七、相關(guān)知識七、相關(guān)知識1、水泵相關(guān)參數(shù)及選型、水泵相關(guān)參數(shù)及選型 水泵流量（Q） 單位時間內(nèi)的出水量。 單位：立方米/小時（M3/H） 升/秒（L/S） 加侖/分鐘 （GLAON/MIN） 1L/S=3.6T/H=0.06T/MIN=60L/MIN 水泵揚(yáng)程（H ) 將液體提升的高度或 出口的壓力。 單位：米（M ） 壓力習(xí)慣用公斤表示 1BAR=1KG=10M