第三章離心泵

1、centrifugal pump葉輪式泵的分類：葉輪式泵的分類： 離心泵離心泵液體軸向進入，徑向流出；液體軸向進入，徑向流出； 軸流泵軸流泵液體軸向進入，軸向流出；液體軸向進入，軸向流出； 混流泵混流泵液體沿軸線的傾斜方向進入，仍然是沿軸線的傾斜液體沿軸線的傾斜方向進入，仍然是沿軸線的傾斜方向流出。方向流出。離心泵的優(yōu)缺點：離心泵的優(yōu)缺點： 1.1.結構簡單，易操作；結構簡單，易操作； 2.2.流量大，流量均勻；流量大，流量均勻； 3.3.重量輕，運動部件少，轉速高；重量輕，運動部件少，轉速高； 4.4.泵送的液體粘度范圍廣；泵送的液體粘度范圍廣； 5.5.無自吸能力。無自吸能力。一、工作原理

2、一、工作原理一、工作原理一、工作原理 泵軸帶動葉輪一起旋轉，充滿葉片之間的液體也隨著旋轉，在慣性離心力的作用下液體從葉輪中心被拋向外緣的過程中便獲得了能量，使葉輪外緣的液體靜壓強提高，同時也增大了流速，一般可達1525m/s。 液體離開葉輪進入泵殼后，由于泵殼中流道逐漸加寬，液體的流速逐漸降低，又將一部分動能轉變?yōu)殪o壓能，使泵出口處液體的壓強進一步提高。液體以較高的壓強，從泵的排出口進入排出管路，輸送至所需的場所二、離心泵的壓頭方程式二、離心泵的壓頭方程式u 離心泵的流量、壓頭、軸功率、效率、轉速等性能參數(shù)表示一臺泵的整體性能。u 泵在高效區(qū)工作，可得到最經濟、最合理的使用。u 離心泵因能量的

3、轉遞方式不同于容積式泵，單位液體所獲得的能量（壓頭、揚程）H與葉輪的尺寸和轉速密切相關。先分析液體在葉輪中的流動情況再建立壓頭方程式后分析其規(guī)律得到管理的要點 為簡化液體在葉輪內的復雜運動，作兩點假設： 葉輪內葉片的數(shù)目為無窮多，即葉片的厚度為無限薄，從而可以認為液體質點完全沿著葉片的形狀而運動，亦即液體質點的運動軌跡與葉片的外形相重合； 輸送的是理想液體，由此在葉輪內的流動阻力可忽略。 1.液體在葉輪中的運動情況及速度三角形二、離心泵的壓頭方程式二、離心泵的壓頭方程式(早在1754年，瑞士數(shù)學家歐拉就提出了葉輪式水力機械的基本方程式，奠定了離心泵設計的理論基礎 )* * 相對運動速度相對運動

4、速度：它是以與：它是以與液體一起作等角速度的旋轉坐液體一起作等角速度的旋轉坐標為參照系，液體質點沿葉片標為參照系，液體質點沿葉片從葉輪中心流到外緣的運動速從葉輪中心流到外緣的運動速度，即相對于旋轉葉輪的相對度，即相對于旋轉葉輪的相對運動速度運動速度。* * 絕對運動速度絕對運動速度c c：它是以固定：它是以固定于地面的靜止坐標作為參照系于地面的靜止坐標作為參照系的液質點的運動，稱為絕對運的液質點的運動，稱為絕對運動，絕對運動速度用動，絕對運動速度用c c表示。表示。三者關系：三者關系： 速度三角形如圖示：三個速度構成了速度速度三角形如圖示：三個速度構成了速度，表示表示c c與與u u之間的夾角

5、，之間的夾角，表示表示與與u u反方向延長線之間的夾反方向延長線之間的夾角，角，稱為流動角，其大小與葉輪的結構有稱為流動角，其大小與葉輪的結構有關關。根據(jù)余弦定理，則：根據(jù)余弦定理，則： 1.液體在葉輪中的運動情況及速度三角形二、離心泵的壓頭方程式二、離心泵的壓頭方程式液體質點在葉輪內的速度有三個：液體質點在葉輪內的速度有三個：* * 圓周運動速度圓周運動速度u u：葉輪帶動液體：葉輪帶動液體質點作圓周運動的速度，質點作圓周運動的速度，若將若將c c分解為徑向分量分解為徑向分量CrCr和圓周分量和圓周分量CuCu，則分別為：，則分別為：（得出的公式結論將在后面用）（得出的公式結論將在后面用）則

6、：則：1.液體在葉輪中的運動情況及速度三角形二、離心泵的壓頭方程式二、離心泵的壓頭方程式2.離心泵的揚程方程式1） 理想壓頭方程式（歐拉公式） 揚程等于單位重量液體通過泵后所具有的能量增值（即液體離開葉輪和進入葉輪時的壓頭之差）。gccgppZZEEHT22122121212勢能勢能 壓力能壓力能 速度能速度能二、離心泵的壓頭方程式二、離心泵的壓頭方程式1）理想壓頭方程式（歐拉公式）(續(xù)） 假設葉輪不轉，液體仍以葉輪回轉時那樣的相對速度假設葉輪不轉，液體仍以葉輪回轉時那樣的相對速度通過葉輪，其能量表達式：（站在葉輪上看液體）通過葉輪，其能量表達式：（站在葉輪上看液體）ggpZggpZ22222

7、111 實際上葉輪在轉，液體在過程中獲得離心力所作的功實際上葉輪在轉，液體在過程中獲得離心力所作的功W，其能量表達式：（站在泵的殼體上看液體），其能量表達式：（站在泵的殼體上看液體）ggpZWggpZ222221112.離心泵的揚程方程式二、離心泵的壓頭方程式二、離心泵的壓頭方程式 離心力對單位重量離心力對單位重量液體所作的功液體所作的功W：離心力離心力222111RgFRRgRugaGmFnnn1）理想壓頭方程式（歐拉公式）(續(xù)）2.離心泵的揚程方程式二、離心泵的壓頭方程式二、離心泵的壓頭方程式212221RRRgdRRgdRFWRRRRn221211guuRRgRRg22121212222

8、122221212222ggpZWggpZ22222111離心力做的功（離心力做的功（3）guuW22122gccgppZZEEHT22122121212壓頭公式壓頭公式（1）能量表達公式能量表達公式（2）（3） 式代于（式代于（2）式后，在代于（）式后，在代于（1）式，得歐拉方程）式，得歐拉方程I式：式： gccgguuHT222212222212122Hp（靜壓頭）（靜壓頭） Hc(動壓頭動壓頭) 離心力的作用下葉輪旋轉所增離心力的作用下葉輪旋轉所增加的靜壓頭加的靜壓頭 葉片間通道面積逐漸加大使液體的葉片間通道面積逐漸加大使液體的相對速度減少所增加的靜壓頭相對速度減少所增加的靜壓頭 液體流

9、經葉輪后所增加的動液體流經葉輪后所增加的動壓頭（在蝸殼中其中一部分壓頭（在蝸殼中其中一部分將轉變?yōu)殪o壓能）將轉變?yōu)殪o壓能）HpHp用于克服裝置中的流阻、液位差和反用于克服裝置中的流阻、液位差和反壓。要求壓。要求HpHp大于這三者之和。大于這三者之和。HcHc表現(xiàn)為液流的絕對速度增加。要求表現(xiàn)為液流的絕對速度增加。要求HcHc不宜過大，因為不宜過大，因為HcHc大流阻大。大流阻大。gccgguuHT222212222212122歐拉方程歐拉方程I式式速度三角形和余弦定律：速度三角形和余弦定律：得：得：222111222222222111212121coscoscos2cos2ccccucucuc

10、ucuu（4）（1）將（將（4）式代于（）式代于（1）式后，得：歐拉方程）式后，得：歐拉方程II式式gcucugcucuHuuT1122111222coscos2）對歐拉方程II式的分析gcucugcucuHuuT1122111222coscos歐拉方程歐拉方程II式式在離心泵設計中，為提高理論壓頭，一般使190 （液體徑向進入葉片間通道），cos10gcugcuHuT22222cos歐拉方程歐拉方程II式式2.離心泵的揚程方程式二、離心泵的壓頭方程式二、離心泵的壓頭方程式 根據(jù)速度三角形2）對歐拉方程II式的分析(續(xù)）2gcugcuHuT22222cosc c2u2u= c= c2 2cos

11、cos 2 2 =u=u2 2 c cr2 r2ctg ctg 2w w22c c2u u2c cr r2c c2u u2將上兩式代入歐拉方程II式后，得：設葉輪的外徑為D2，葉輪出口處的寬度為b2，理論流量QT =cr2A ，則：222.離心泵的揚程方程式二、離心泵的壓頭方程式二、離心泵的壓頭方程式稱為離心泵的基本方程式稱為離心泵的基本方程式22u u2 2c c2 2w w2 22 22）對歐拉方程II式的分析(續(xù)）2.離心泵的揚程方程式二、離心泵的壓頭方程式二、離心泵的壓頭方程式2.離心泵的揚程方程式二、離心泵的壓頭方程式二、離心泵的壓頭方程式3) 對離心泵基本方程式的討論： H HTT

12、與轉速與轉速n n有關：有關：n n H HT T ；反之相反；反之相反；H HTT與與D D有關有關, ,即與葉即與葉輪的直徑有關，增大葉輪直徑，揚程增加。輪的直徑有關，增大葉輪直徑，揚程增加。 H HTT與與2 2有關有關, ,即與葉片型式有關；即與葉片型式有關；）后彎葉片（葉片彎曲方向與葉輪旋轉方向相反） ）徑向葉片）前彎葉片 2.離心泵的揚程方程式二、離心泵的壓頭方程式二、離心泵的壓頭方程式3) 對離心泵基本方程式的討論：與流量之間的關系與流量之間的關系前彎式葉片前彎式葉片后彎式葉片后彎式葉片直葉式葉片直葉式葉片與輸送的液體性質無關，公式中無與輸送的液體性質無關，公式中無液體的性能參數(shù)

13、液體的性能參數(shù) 。(pd-ps)=gH壓頭不變，泵送不同壓頭不變，泵送不同的液體，其產生的吸排壓差不同。的液體，其產生的吸排壓差不同。二、離心泵的壓頭方程式二、離心泵的壓頭方程式2.離心泵的揚程方程式3) 對離心泵基本方程式的討論：）后彎葉片（葉片彎曲方向與葉輪旋轉方向相反）后彎葉片（葉片彎曲方向與葉輪旋轉方向相反） ）徑向葉片）徑向葉片）前彎葉片）前彎葉片 靜壓大、動壓小、噪音小、效率高、工作平穩(wěn)、不會過載。靜壓大、動壓小、噪音小、效率高、工作平穩(wěn)、不會過載。靜壓小、動壓大、噪音大、效率低、能量轉換中損失大、適宜靜壓小、動壓大、噪音大、效率低、能量轉換中損失大、適宜風機工況。風機工況。介于后

14、彎葉片與前彎葉片之間。介于后彎葉片與前彎葉片之間。22222ctggcuguHrT對葉片出口角對葉片出口角2的討論：的討論：靜壓大、動壓小、噪音小、效率高、工作平穩(wěn)、不會過載。靜壓大、動壓小、噪音小、效率高、工作平穩(wěn)、不會過載。對葉片出口角對葉片出口角2的討論：的討論：三、離心泵的定速特性曲線分析三、離心泵的定速特性曲線分析 離心泵的定速特性曲線：在既定的轉速下，離心泵的揚程、功率、效率等參數(shù)與流量的函數(shù)關系曲線稱之。 葉輪上的葉片數(shù)目是有限的612片，葉片間的液流并不是由許多完全相同的單元流束組成，導致泵的壓頭降低。 液體在葉片間流道內流動時存在軸向渦流，其直接影響速度頭，導致泵的壓頭降低。

15、 液體具有粘性，在泵內存在磨擦等。 泵內有各種泄漏現(xiàn)象，實際的Q小于QT 1）揚程流量曲線2）功率流量曲線QHN-QN 流量為零時，功率最小，適合采用封閉啟動。大功率離心泵此時電機的啟動電流最小，對船舶電站沖擊最小。353550%50%N N額額三、離心泵的定速特性曲線分析三、離心泵的定速特性曲線分析 根據(jù)理論流量Q和理論揚程Ht求出泵的水力功率 ，即可作出Qt-Ph曲線。tthHgQP3）效率流量曲線 根據(jù) 曲線和 曲線，求出每一流量時的效率 ，即可作出實際流量與效率的關系曲線。三、離心泵的定速特性曲線三、離心泵的定速特性曲線HNN-QH-Q-QQ三、離心泵的定速特性曲線分析三、離心泵的定速

16、特性曲線分析HQPQPgQH / 當泵轉速n一定時，由實驗可測得HQ，NaQ，Q，這三條曲線稱為性能曲線，由泵制造廠提供,供泵用戶使用。泵廠以20清水作為工質做實驗測定性能曲線。 ）HQ，QH，呈拋物線H=ABQ2）NaQ，QNa，當Q=0，Na最?。㏎，Q先后，存在一最高效率點，此點稱為設計點。與max對應的H，Q，Na值稱為最佳工況參數(shù)，也是銘牌所標值。泵的高效率區(qū)=92%max，這一區(qū)域定為泵的運轉范圍。三、離心泵的定速特性曲線三、離心泵的定速特性曲線三、離心泵的定速特性曲線分析三、離心泵的定速特性曲線分析4）實測的定速特性曲線四、管路特性曲線和泵的工況點四、管路特性曲線和泵的工況點1.

17、 管路特性曲線液體流過既定的管路時，它所需的壓頭H與流量之間的函數(shù)關系：Z Zp pdrdrp psr srH=HH=Hst+hZ+(Z+(p pdrdr- -p psrsr)/)/g+ KQg+ KQ2 2h：管路阻力，等于KQ2Hst：高度差和壓力差，等于Z+(pdr-psr)/gZ Z(pdr-psr)/gH HQ Q管路阻力增加管路阻力增加阻力曲線變陡阻力曲線變陡靜壓頭增加靜壓頭增加靜壓線上移靜壓線上移四、管路特性曲線和泵的工況點四、管路特性曲線和泵的工況點2. 離心泵的壓頭和流量的實用公式壓頭公式：壓頭公式：222DKnH K= 0.00010.00015n r/minD2 葉輪外徑

18、 m流量公式：流量公式：（適用場合為排送冷水的離心泵，設計的進口流速大約在3m/s左右）215DQ D1 泵吸入口直徑（單位 吋） 1吋25.4mmSuction and discharge flangeImpeller Shaft sealShaft葉輪的型式：一、葉輪和壓出室一、葉輪和壓出室葉輪的型式：開式半開式閉式單側吸入式雙側吸入式一、葉輪和壓出室一、葉輪和壓出室葉輪的型式：開式半開式閉式壓出室壓出室 作用： （1）匯集由葉輪甩出的液體。 （2）是一個能量轉換裝置。 （3）減少液體自葉輪甩出的液體與蝸殼間撞擊而產生的摩擦損失。 分類： 渦殼 導輪一、葉輪和壓出室一、葉輪和壓出室渦殼泵和

19、導輪泵的區(qū)別：渦殼泵和導輪泵的區(qū)別：一、葉輪和壓出室一、葉輪和壓出室u渦殼泵（與導輪泵相比）在非設計工況效率變化較小，高效率工作區(qū)較寬，水力性能更完善；在非設計工況下會產生不平衡徑向力；單級、兩級泵一般多為渦殼式；三級以上的泵多為導輪式。u導輪式多級泵由各級葉輪、導輪和徑向剖分的各段泵殼沿軸向組裝而成，故又稱分段式多級泵加工簡單，結構緊湊；隨級數(shù)增加，其重量相應比渦殼式可減輕2050；缺點是零件較多，拆修不便。二、離心泵的密封裝置二、離心泵的密封裝置 密封環(huán)密封環(huán)分類間隙要求（表3-1）檢查（涂色法） 軸封軸封填料：是由植物纖維、人造纖維、石棉纖維等編織物或以有色金屬為基體，輔以某些浸漬材料或

20、充填材料制成的繩狀物。二、離心泵的密封裝置二、離心泵的密封裝置水封環(huán)的作用填料密封合理的漏泄量是漏泄液體應保持每分鐘不超過60滴。三、離心泵的軸向力三、離心泵的軸向力1. 軸向力的產生 液體壓力的分布沿徑向呈拋物線規(guī)律 葉輪兩側壓力不對稱 軸向力方向由葉輪后蓋指向葉輪進口端 大小 )(22hwiArrgKHFwrhriH單級壓頭單級壓頭miH單級壓頭單級壓頭mK經驗系數(shù)經驗系數(shù) 0.60.8wr密封環(huán)半徑密封環(huán)半徑hr輪轂半徑輪轂半徑2. 軸向力的平衡方法1）止推軸承2）平衡孔或平衡管3）雙吸葉輪或葉輪對稱布置4）平衡盤三、離心泵的軸向力三、離心泵的軸向力2. 軸向力的平衡方法（續(xù)）組成：葉輪

21、、平衡盤（固定在泵軸上）、平衡室、卸放管（連接泵吸口）p pc葉輪背面壓力降 p pAbb1 1隙隙p pB p pB p pAp pBbb2 2隙隙p pC p pC p pB 泵壓頭穩(wěn)定時： pA、 pB 、pC均不變 泵軸軸向穩(wěn)定平衡盤輪環(huán)AppAppCBCA)( pA軸左移b2 pB軸右移（直到新的平衡） pA反之相反三、離心泵的軸向力三、離心泵的軸向力4）平衡盤1-平衡盤；2-平衡板；3-平衡套；4-末級葉輪四、離心泵的徑向力四、離心泵的徑向力1. 徑向力的產生（只對渦殼式離心泵） 設計工況時，徑向力為零（流出葉輪的液流不會與渦室的液流發(fā)生撞擊）； 泵流量小于額定流量時，徑向力向渦室

22、截面小的方向； 泵流量大于額定流量時，徑向力向渦室截面大的方向。四、離心泵的徑向力四、離心泵的徑向力2. 徑向力的平衡 實際流量偏離額定流量越遠、泵的壓頭越高、泵的尺寸D2和B2越大，產生的徑向力越大。離心泵泵軸的徑向力是交變負荷。只有壓頭和尺寸特別大的泵，才采用特殊的平衡徑向力的措施。相似理論的意義：相似理論的意義： 了解泵在改變了解泵在改變n或線性尺寸時性能參數(shù)變化關系；用它來推或線性尺寸時性能參數(shù)變化關系；用它來推導出離心泵的導出離心泵的相似準則數(shù)相似準則數(shù)比轉數(shù)比轉數(shù)，作為對離心泵的分類。，作為對離心泵的分類。一、相似條件一、相似條件1、幾何相似2、運動相似3、動力相似1.分析葉輪、葉

23、片的形狀；分析葉輪、葉片的形狀；2.分析、分析、 與的關系及變化趨勢；與的關系及變化趨勢；3.作為葉輪式泵的分類標準和設計標準；作為葉輪式泵的分類標準和設計標準；4.了解性能，合理使用。了解性能，合理使用。 221122112211，常數(shù)DDBBDDDD22221122112211nDnDuuuuwwwwcccc1、幾何相似、幾何相似2、運動相似、運動相似3、動力相似、動力相似兩泵過流部分相應的幾何尺寸兩泵過流部分相應的幾何尺寸比值相等，葉片數(shù)及對應的葉比值相等，葉片數(shù)及對應的葉片安裝角也相等。片安裝角也相等。兩泵各對應點的相應速度方向兩泵各對應點的相應速度方向相同，比值相等，即對應點的相同，

24、比值相等，即對應點的速度三角形相似。速度三角形相似。兩泵各對應點作用于流體質點兩泵各對應點作用于流體質點上的同名力方向相同，比值相上的同名力方向相同，比值相等。等。慣性力、粘性力、重力、壓力等。慣性力、粘性力、重力、壓力等。一、相似條件一、相似條件二、相似定律二、相似定律 滿足相似條件的離心泵流量、壓頭、功率存在下述關系滿足相似條件的離心泵流量、壓頭、功率存在下述關系1、流量相似關系2、壓頭相似關系3、功率相似關系322DDnnQQ222222DDnnHH522322DDnnPP離心泵相似三定律離心泵相似三定律特例：比例定律比例定律三、比轉數(shù)三、比轉數(shù)ns 只包括泵的設計參數(shù)只包括泵的設計參數(shù)

25、Q、H、n，不包括幾何尺寸的相似準則，不包括幾何尺寸的相似準則4365. 3HQnns3.65是最早適用比轉數(shù)的水輪機的設計參數(shù)，為保持統(tǒng)一起見，亦沿用至今。其它國家采用的比轉數(shù)公式中的系數(shù)不一定是3.65，美國是14.16，英國是12.89，日本是2.12，德國是3.65。國際標準中，以型式數(shù)K來代替比轉數(shù)ns。43602gHQnKssnKKn0051759. 0;2 .1931 1）n ns s小的泵，葉片小的泵，葉片較較“窄長窄長”，反之相，反之相反；反；2 2）n ns s小的泵，小的泵，H/QH/Q的比值較大，反之的比值較大，反之相反；相反；3 3）n ns s小的泵，小的泵，H H

26、Q Q曲線較平坦，反之相曲線較平坦，反之相反；反；4 4）n ns s增大，增大，H-QH-Q曲曲線變陡、線變陡、P-QP-Q曲線曲線變平、高效區(qū)變變平、高效區(qū)變窄。窄。離心泵無自吸能力，船用離心泵實現(xiàn)自吸的方法：1. 采用特殊的泵殼型式或主泵自帶引水真空泵；2. 附設用以抽氣的自動引水裝置；3. 采用真空箱集中引水系統(tǒng)。一、自吸式離心泵一、自吸式離心泵1）外混合式自吸離心泵 3CZL-9型船用、自吸、立式能在120s內，在吸高5米的情況下自動吸入液體吸入單向閥吸入單向閥吸入室吸入室氣液分離室氣液分離室外流道外流道內混合式：分離后的液體返內混合式：分離后的液體返回到葉輪的吸入口?；氐饺~輪的吸入

27、口。外混合式：分離后的液體返外混合式：分離后的液體返回到葉輪的四周?；氐饺~輪的四周。一、自吸式離心泵一、自吸式離心泵2）6CBLZ-7型串、并聯(lián)自吸式離心泵串聯(lián)工作串聯(lián)工作并聯(lián)工作并聯(lián)工作 自吸功能自吸功能 自帶雙作用水環(huán)泵自帶雙作用水環(huán)泵一、自吸式離心泵一、自吸式離心泵2）6CBZ-7型串、并聯(lián)自吸式離心泵串聯(lián)工作串聯(lián)工作并聯(lián)工作并聯(lián)工作自吸功能自吸功能 自帶雙作用水環(huán)泵自帶雙作用水環(huán)泵“啟動啟動”2 “工作工作”待示水管出水待示水管出水為正常為正常雙作用水環(huán)泵雙作用水環(huán)泵二、設置自動引水裝置二、設置自動引水裝置1）帶離合器的水環(huán)泵引水裝置截至止回閥截至止回閥3可改用自動閥可改用自動閥9離合

28、器離合器雙作用水環(huán)泵雙作用水環(huán)泵控制桿控制桿液壓缸液壓缸氣液分離柜氣液分離柜噴射噴射泵泵電磁電磁閥閥壓力繼壓力繼電器電器二、設置自動引水裝置二、設置自動引水裝置2）主泵延時啟動的空氣噴射器引水裝置一、氣蝕現(xiàn)象及危害一、氣蝕現(xiàn)象及危害低壓區(qū)產生氣泡高壓區(qū)氣泡破裂產生局部真空水力沖擊發(fā)生振動、噪音，對部件產生麻點、蜂窩狀的破壞現(xiàn)象。泵的流量泵的流量小于小于設計流量時，壓設計流量時，壓力最低的部位在此。力最低的部位在此。泵的流量泵的流量大于大于設計流量時，設計流量時，壓力最低的部位在此。壓力最低的部位在此。一、氣蝕現(xiàn)象及危害一、氣蝕現(xiàn)象及危害低壓區(qū)低壓區(qū)產生氣泡產生氣泡高壓區(qū)高壓區(qū)氣氣泡破裂泡破裂產

29、生局部真空產生局部真空水力沖水力沖擊擊發(fā)生振動、噪音，部件產生發(fā)生振動、噪音，部件產生麻點、蜂窩狀的破壞現(xiàn)象。麻點、蜂窩狀的破壞現(xiàn)象。二、氣蝕余量二、氣蝕余量h指泵的入口處的液體具有的壓頭與液體汽化指泵的入口處的液體具有的壓頭與液體汽化時的壓頭時的壓頭(飽和蒸汽壓頭飽和蒸汽壓頭pv /g）之差。之差。又稱又稱NPSH靜正吸上靜正吸上水頭（水頭（Net Positive Suction Head）有效氣蝕余量ha 泵工作時，實際具有的氣蝕余量。必需氣蝕余量hr 為避免氣蝕所必需的氣蝕余量。必需氣蝕余量hr很難用理論準確求得，均用試驗確定。等于試驗中的臨界氣蝕余量hc 加上0.3m。（ hr hc

30、+ 0.3m）必需氣蝕余量hr取決于泵的結構型式和流量。必需氣蝕余量hr和允許吸上真空高度s均由試驗得出，均來表示泵的吸入性能好壞。4cavitation）gpzgvgphvssa)2(2hahrH當有效氣蝕當有效氣蝕ha降到低于必需氣蝕余量hr時，產生噪音、振動、壓頭明顯降低，稱不穩(wěn)定氣蝕區(qū)。當有效氣蝕當有效氣蝕ha進一步降低，噪音和振動并不強烈，壓頭和流量脈動消失，特性曲線呈一條下垂線，稱“斷裂工況”，也稱“穩(wěn)定氣蝕”。HQ三、氣蝕特性曲線三、氣蝕特性曲線cavitation）ha3hrHHQha2ha1Z Zs3s3Z Zs2s2Z Zs1s1對于不同的吸高吸高Zs（Zs3 Zs3 Zs

31、3）吸高吸高Zs越大，有效氣蝕余量越大，有效氣蝕余量ha越小越小，斷裂工況向小流量的方向移動，泵不發(fā)生氣蝕的流量范圍越小。有效氣蝕余量有效氣蝕余量ha三、氣蝕特性曲線三、氣蝕特性曲線cavitation）cavitation）四、防止氣蝕的措施四、防止氣蝕的措施避免發(fā)生氣蝕的措施）降低液體溫度（使對應的液體飽和壓力降低）；）減小吸上高度或變凈正吸入為灌注吸入（使吸口壓力增大）；）降低吸入管阻力（采用粗而光滑的吸管，減少管路附件等）；）關小排出閥或降低泵轉速（降低流量）。提高泵抗蝕性能的措施）改進葉輪入口處形狀（加大進口直徑、加大葉片進口邊的寬度、增大葉輪前蓋板轉彎處的曲率半徑、采用扭曲葉片、加

32、設誘導輪）；）采用抗蝕材料（鋁鐵青銅、2Gr13、稀土合金鑄鐵、高鎳鉻合金）；）葉輪表面光滑，葉片流道圓滑。 所謂離心泵的工作點是指離心泵的性能曲線（HQ曲線）與管路特性曲線的交點，即在HQ坐標上，分別描點作出兩曲線的交點M點。 Q Q一、離心泵工況調節(jié)的方法一、離心泵工況調節(jié)的方法 1.節(jié)流調節(jié)法 2.回流調節(jié)法 3.變速調節(jié)法 4.氣蝕調節(jié)法一、離心泵工況調節(jié)的方法一、離心泵工況調節(jié)的方法 1. 節(jié)流調節(jié)法改變出口閥的開度，實際改變了管路特性曲線。閥門關小，管路阻力增大，管路特性曲線上移，工作點由MM點，流量減小。特點：操作簡便、經濟性較差、特點：操作簡便、經濟性較差、阻力損失大，流量小工

33、作時液體阻力損失大，流量小工作時液體易發(fā)熱。易發(fā)熱。不宜采用調節(jié)吸入閥，因會使吸不宜采用調節(jié)吸入閥，因會使吸入壓力降低，產生氣蝕。入壓力降低，產生氣蝕。一、離心泵工況調節(jié)的方法一、離心泵工況調節(jié)的方法 2. 回流調節(jié)法打開旁通閥并調節(jié)其開度，實際改變了管路特性曲線。打開旁通閥，管路阻力減小，管路特性曲線變平，工作點由MM點，泵流量增大，主管流量變小，旁通管有液流。特點：操作簡便、經濟性很差，減特點：操作簡便、經濟性很差，減小主管的流量反而使泵的流量和軸小主管的流量反而使泵的流量和軸功率增加。功率增加。HQR1旁通閥全關旁通閥全關時管路特性時管路特性R2新增旁通管路的新增旁通管路的特性特性 （全

34、關）（全關）R旁通閥全開旁通閥全開時管路特性時管路特性Q1QQ2QQ1Q2MM旁通管流量旁通管流量0Q2主管流量主管流量QQ1QQQ泵泵出口流量出口流量R2新增旁通管路的新增旁通管路的特性特性 （全開）（全開）一、離心泵工況調節(jié)的方法一、離心泵工況調節(jié)的方法 3. 變速調節(jié)法改變泵的轉速，實際改變了離心泵的特性曲線。轉速增加，特性曲線向上平移，流量增大；轉速降低，特性曲線向下平移，流量減小。流量、壓頭、功率的變化為：特點：裝置復雜（變頻交流電機）、流量變化大特點：裝置復雜（變頻交流電機）、流量變化大時，能保持在高效率區(qū)工作，經濟性好。時，能保持在高效率區(qū)工作，經濟性好。32nnPPnnHHnn

35、QQ一、離心泵工況調節(jié)的方法一、離心泵工況調節(jié)的方法 4. 氣蝕調節(jié)法改變泵進口的液柱高度，使泵在穩(wěn)定氣蝕狀況下工作（A點）。凝水水位降低，即泵的流注吸高減小，有效氣蝕余量減小，斷裂工況線向小流量方向移動，工況點變化方向為A1A2A3。HQ特點：很方便的實現(xiàn)自動調節(jié)，經特點：很方便的實現(xiàn)自動調節(jié)，經濟性好。工況變化會短時間通過不濟性好。工況變化會短時間通過不穩(wěn)定氣蝕區(qū)，需采用抗蝕性好的材穩(wěn)定氣蝕區(qū)，需采用抗蝕性好的材料制作葉輪。料制作葉輪。RA1A2A3流注高度減小流注高度減小冷凝器冷凝器鍋爐給水泵鍋爐給水泵二、離心泵串、并聯(lián)工作二、離心泵串、并聯(lián)工作 1. 串聯(lián)工作HQH1H2HQAAR流量

36、相同流量相同壓頭疊加壓頭疊加Q=Q1=Q2H=H1+H2注意：注意：H提高后，末級的泵的密封和強度。提高后，末級的泵的密封和強度。二、離心泵串、并聯(lián)工作二、離心泵串、并聯(lián)工作 2. 并聯(lián)工作注意：兩臺泵的特性不同，并注意：兩臺泵的特性不同，并聯(lián)工作時，工作點會在壓頭大聯(lián)工作時，工作點會在壓頭大的泵上（的泵上（KL）段，使壓頭?。┒危箟侯^小的泵產生倒灌，在零流量下運的泵產生倒灌，在零流量下運轉而發(fā)熱。轉而發(fā)熱。HQ壓頭相同壓頭相同流量疊加流量疊加H=H1=H2Q=Q1+Q2HQ1Q2Q兩泵單獨工作時：兩泵單獨工作時：Q1+Q2=QQH1 HH2 HQ1Q2H1 H2KL單泵兩泵并聯(lián)合成曲線兩泵

37、串聯(lián)合成曲線低阻管路高阻管路Q3串Q3并Q1串Q1并Q2串Q2并QH實際情況多數(shù)屬于單泵工作，只是流量達不到指定要求，因此，若以增大若以增大流量為目的，則流量為目的，則泵的串，并聯(lián)的選擇取決于管路特性曲線泵的串，并聯(lián)的選擇取決于管路特性曲線。 二、離心泵串、并聯(lián)工作選擇二、離心泵串、并聯(lián)工作選擇1）對管路特性曲線而言，Q1并=Q1串，并、串聯(lián)相同。2）對管路特性曲線而言，Q2并Q2串，采用并聯(lián)。（低阻管路）3）對管路特性曲線而言，Q3并Q3串， 采用串聯(lián)。（高阻管路）三、離心泵的葉輪切割三、離心泵的葉輪切割 切割定律PDDPHDDHQDDQ32222222QHPhrRD2D2PBPAPHQ特性

38、曲線上下平移，參數(shù)變化如切割定律。葉輪切割有要求：四、離心泵輸送粘性液體四、離心泵輸送粘性液體u 液體的運動粘度大于20mm2/s時，其參數(shù)Q、H、P、均將發(fā)生變化。u 粘度增加后，特性曲線降低，管路阻力增加，流量減少得多，壓頭和功率變化較小。五、離心泵的使用和檢修五、離心泵的使用和檢修1. 啟動、運行、停車；2. 檢修時的注意事項。六、離心泵常見故障的分析六、離心泵常見故障的分析1. 啟動后不能供液；2. 流量不足；3. 電機過載；4. 運轉中振動過大，產生異常聲響。1）機械方面2）液體方面氣蝕現(xiàn)象、喘振現(xiàn)象（具有氣蝕現(xiàn)象、喘振現(xiàn)象（具有凸峰壓頭曲線的離心泵被用凸峰壓頭曲線的離心泵被用于壓力

39、液柜或冷卻器）。于壓力液柜或冷卻器）。喘振（喘振（1）液位上升液位上升管阻線管阻線上移，上移，工作點工作點A AB BC C變化，變化，發(fā)生工況點在發(fā)生工況點在B BC CO O之間周而復始地循之間周而復始地循環(huán)，環(huán)，導致周期性的水擊、噪聲和振動。導致周期性的水擊、噪聲和振動。壓力液柜壓力液柜4. 運轉中振動過大，產生異常聲響六、離心泵常見故障的分析六、離心泵常見故障的分析喘振（喘振（2）K處有氣體，壓力不高處有氣體，壓力不高工況點在工況點在A，L L后處管阻大后處管阻大管阻曲線為管阻曲線為 R R，K K處壓力上升，管阻曲線處壓力上升，管阻曲線上移，上移，工作點工作點A A B B C C

40、，直至流量降為零，直至流量降為零，而后而后K K處壓力迅速下降處壓力迅速下降，發(fā)生工況點在發(fā)生工況點在B BC CO O之間周而復始地循環(huán)，之間周而復始地循環(huán)，發(fā)生周期性的水擊、噪聲和振動。發(fā)生周期性的水擊、噪聲和振動。LC C1）機械方面2）液體方面氣蝕現(xiàn)象、喘振現(xiàn)象（具有氣蝕現(xiàn)象、喘振現(xiàn)象（具有凸峰壓頭曲線的離心泵被用凸峰壓頭曲線的離心泵被用于壓力液柜或冷卻器）。于壓力液柜或冷卻器）。4. 運轉中振動過大，產生異常聲響六、離心泵常見故障的分析六、離心泵常見故障的分析1.船舶輔機考試必備船舶輔機考試必備中本節(jié)的全部習題。中本節(jié)的全部習題。2. 離心泵的水力損失的含義是什么離心泵的水力損失的含

41、義是什么?它包括哪幾部分損失它包括哪幾部分損失?3. 為什么離心泵在設計工況運行時效率最高為什么離心泵在設計工況運行時效率最高?4. 根據(jù)離心泵特性圖說明用節(jié)流調節(jié)法如何能減少流量？并根據(jù)離心泵特性圖說明用節(jié)流調節(jié)法如何能減少流量？并指出節(jié)流造成的壓頭損失。指出節(jié)流造成的壓頭損失。5. 畫出離心泵特性圖說明回流閥開啟后，回流管路與主管路畫出離心泵特性圖說明回流閥開啟后，回流管路與主管路的合成特性曲線，并標出該工況下主管路和回流管路流量。的合成特性曲線，并標出該工況下主管路和回流管路流量。6. 畫出兩臺畫出兩臺H-Q特性相同的離心泵并聯(lián)工作的特性曲線并說特性相同的離心泵并聯(lián)工作的特性曲線并說明合成特性曲線的方法。標出并聯(lián)后每臺泵各自的工況點。明合成特性曲線的方法。標出并聯(lián)后每臺泵各自的工況點。7. 兩臺離心泵的兩臺離心泵的H-Q曲線不相同，畫出其并聯(lián)工作的合成特曲線不相同，畫出其并聯(lián)工作的合成特性曲線并說明每臺泵的工作狀態(tài)有何不同？性