耐酸泵的設計

PAGEPAGE89耐酸泵的設計摘要泵是一種可以提升液體，輸送液體或是液體增加壓力，也就是把原動的機械能變成液體能量的機器。而耐酸泵則是在泵的基礎上應用具有耐酸性能的材料而研制生產(chǎn)的泵。大多數(shù)耐酸泵之所以可以耐酸的原因主要是泵的材質(zhì)，一般耐酸泵均采用非金屬材質(zhì)做為泵的過流部件材料，如“聚乙烯、聚丙烯、聚全氟乙丙烯等”，其中聚全氟乙丙烯是最好的耐酸材質(zhì)之一，基本上可以耐任何酸性介質(zhì)的腐蝕，被稱為塑料王。耐酸泵產(chǎn)品適用于-20℃～+120℃溫度條件下輸送各類腐蝕性介質(zhì)，其過流部分全部采用塑料合金（聚四氟乙烯和聚全氟乙丙烯等多種材料）經(jīng)過合理配方、模壓、加工而成，耐酸泵集多種塑料之優(yōu)點，具有特強的耐腐性能，并具有機械強度高，不老化、無毒素分解等優(yōu)點，是輸送各種強、弱酸的理想設備。一直以來，耐酸泵的選型就是化工從業(yè)者最頭痛的問題之一，稍有不慎，輕則損壞設備，重則造成事故甚至引發(fā)災難。據(jù)有關(guān)統(tǒng)計，化工設備的破壞約有60%是由于腐蝕引起的，因此在化工泵選型時首先要注意選材的科學性。通常有一種誤區(qū)，認為不銹鋼是“萬能材料”，不論什么介質(zhì)和環(huán)境條件都捧出不銹鋼，這是很危險的。因此，合理的選擇耐酸材料對于工廠作業(yè)和化工生產(chǎn)是很有必要的。今后，隨著科學技術(shù)的飛速發(fā)展，耐酸泵將在化工、冶金、電力、造紙、食品、制藥、合成纖維等工業(yè)中占有越來越重要的地位。同時，對泵設備將會有更高的要求。并且在設計方面要求更加合理，結(jié)構(gòu)簡單，使用方便。在未來將會有很好的應用和發(fā)展前景。關(guān)鍵詞:耐酸泵，工作原理，材料選擇，葉輪設計1緒論耐酸泵發(fā)展及其作用泵屬于通用機械，在國民經(jīng)濟各部門中用來輸送液體的泵種類繁多，用途很廣，如水利工程、農(nóng)田灌溉、化工、石油、采礦、造船、城市給排水和環(huán)境工程等。另外，泵在火箭燃料供給等高科技領(lǐng)域也得到應用。為了滿足各種工作的不同需要，就要求有不同形式的泵。應當著重指出，化工生產(chǎn)用泵不僅數(shù)量大、種類多、而且因其輸送的介質(zhì)往往具有腐蝕性，或其工作條件要求高壓、高溫等，對泵有一些特殊的要求，這些泵往往比一般的水泵復雜一些。在各種泵中，尤以離心泵應用最為廣泛，因為它的流量、揚程及性能范圍均較大，并且有結(jié)構(gòu)簡單、體積小、重量輕、操作平穩(wěn)、維修方便等優(yōu)點，并且耐酸泵屬于離心泵，所以本文著重介紹耐酸泵的設計及其計算等方面的內(nèi)容。耐酸泵的性能預測的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢離心泵性能預測的現(xiàn)狀泵是一種通用機械，同時又是一種耗能設施。據(jù)資料統(tǒng)計顯示，我國建國以來建起的數(shù)萬座泵站的用電量約占全國總發(fā)電量的20%，耗電量巨大。然而大多數(shù)泵站因容量偏大，運行效率低，能源浪費也十分嚴重。裝置效率普遍低于50%，遠低于原水力部頒發(fā)的55%。無用功率達泵站裝機容量的30%～50%。一方面通過新的水力模型或制造技術(shù)將效率從現(xiàn)有水平在提高1%也是困難的，另一方面泵在運行時其效率下降10%卻是常事。目前，離心泵及泵站在運行方面及實際生產(chǎn)中存在的主要問題是：泵站中的水泵在多數(shù)情況下實際工況常偏離其設計工況，使運行效率大大降低。在我國大多數(shù)離心泵站中，尤其在水位變幅較大的泵站中，泵站經(jīng)常在低效率工況下運行，造成了能量的大量浪費。一些大功率離心泵尚無法在實驗室測試其性能為滿足用水要求和經(jīng)濟運行的目的，往往需要改變流量、揚程使其工作點發(fā)生變化。葉輪機械內(nèi)部流動分析一直是研究的熱點問題，由于葉輪的旋轉(zhuǎn)和表面曲率所引起的哥氏力和離心力，使葉輪內(nèi)的流動相當復雜，且常伴有流動分離和尾跡流等。所以至今尚未見到完全應用三元理論設計出令人滿意的離心泵。一直以來，國內(nèi)外的泵制造廠家對于新泵的研制普遍采用以下程序：先設計幾個葉輪、泵殼，然后建立模型，最后上實驗臺，通過修改、設計、再試驗等程序，直到滿足用戶的要求。如此繁瑣的過程造成了大量的時間、人力和財力的消耗。如果能依據(jù)設計出來的泵的葉輪、蝸殼（導葉）等水力參數(shù)預估泵的特性曲線，顯然能減少泵的模型制作、試制、試驗費用，縮短設計、制造周期，具有很現(xiàn)實的意義。據(jù)資料顯示，在1998年清華大學主辦的第三屆國際泵與風機學術(shù)會議上，發(fā)表的論文有85%來自大專院校和科研單位，國內(nèi)主要泵制造廠幾乎無論文發(fā)表。與國外相比，德國、日本發(fā)表的論文比較注重實際，善于解決泵用戶和制造廠的棘手問題，并且也很有學術(shù)價值。在我國發(fā)表的論文中，既有實用價值又有學術(shù)意義的高水平論文不多，論文普遍缺乏明確的實用性和指導意義。這是由我國校企合作現(xiàn)狀和當前經(jīng)濟環(huán)境所決定的。目前泵技術(shù)中的幾個重要研究方向：性能研究運行與故障診斷汽蝕研究設計與產(chǎn)品開發(fā)CFD泵的設計與產(chǎn)品開發(fā)、性能研究是泵產(chǎn)品中永無止境的研究方向與熱點。這兩方面的研究即屬于應用研究范疇，又能夠豐富泵的基礎理論和技術(shù)，更容易出成果。離心泵性能預測的國內(nèi)外動態(tài)和發(fā)展趨勢性能預測的關(guān)鍵是對泵內(nèi)各種損失的計算。離心泵內(nèi)的水力損失主要是葉輪和泵殼（導葉）內(nèi)的損失。性能預測采用的方法可歸納為兩種：損失模型法。通過對本部分水力損失的物理本質(zhì)及其影響因素的分析，尋求水力損失與結(jié)構(gòu)參數(shù)的關(guān)系，對流場做一定的假設、簡化，建立水力損失的計算模型。該方法的優(yōu)點是可以全面考慮諸如二次流、進口回流、邊界層分離、漩渦和危機等各種因素的影響，對實際的性能預測有很高的實用性和準確性。因此，大多數(shù)研究機構(gòu)和學者都是采用這種方法進行水泵的性能預測。葉輪內(nèi)水力損失的計算方法最初使用一元流動理論進行分析，結(jié)合經(jīng)濟來修正。但由于是用一元流動的方法來研究本質(zhì)是三元流動的問題，自然限制了預測的精度。因此，為進一步提高預測精度，二維、三維的方法逐漸興起。國外一般把葉輪內(nèi)的損失分為摩擦損失、撞擊損失以及混合損失等。數(shù)值方法，又稱為數(shù)值試驗或計算試驗法。目前純數(shù)值方法主要是基于計算流體力學對泵內(nèi)流場進行數(shù)值模擬，得到泵內(nèi)流場信息（速度場、壓力場等），進而計算出泵的揚程、功率、效率和流量之間的關(guān)系（性能曲線），實現(xiàn)對水泵性能的預測。然而，由于計算軟件功能的限制和流動的異常復雜性，如非定常、分離流動、漩渦流動等，使得在計算設計工況時過流部件的內(nèi)部流場時比較準確，但在計算全流量范圍內(nèi)的流場，特別是小流量工況下的流場時誤差較大。耐酸泵的發(fā)展現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢概述為了適應全球化的競爭與合作,世界泵業(yè)都在發(fā)展自己的技術(shù)優(yōu)勢,擴大產(chǎn)品范圍以適應世界大市場的多樣性、個性化需求。產(chǎn)品規(guī)格向大型化、微型化發(fā)展,泵送介質(zhì)由高純度到強腐蝕、劇毒、易爆易燃。介質(zhì)的溫度可高達800,低至-260。其流量范圍從每小時幾十毫升到每小時幾十萬立方米。壓力可達109Pa甚至更高。投入使用后,泵類機械往往一年以上無需維修。化學工業(yè)對泵的需求量很大。在美國,化工需泵量占泵市場的26%。在法國,化工用泵約占泵市場的16%?；び帽么蠖嗍遣捎锰厥獠牧现圃?。在4000年前人類開始使用泵。到1959年泵的大部分技術(shù)成型就基本上完成了。在泵的發(fā)展歷史上,容積式及轉(zhuǎn)子泵的出現(xiàn)是一個重大的進步。通過相互學習,蠕動泵、螺旋泵、葉片泵的功能都提高了。泵工業(yè)從區(qū)域化轉(zhuǎn)變?yōu)槿蚧?世界各泵生產(chǎn)廠家通過合并、收購、破產(chǎn),工業(yè)結(jié)構(gòu)發(fā)生了很大變化。到2001年為止,ITT,IDP,Weir,SterlingFluidSystem,Grundfos,Wilo,ABS,KSB等公司結(jié)構(gòu)都已發(fā)生了變化。泵的市場前景世界泵市場每年總銷售額大約201010英鎊,其中英國占7.8108英鎊的份額。英國的市場商業(yè)部(MBD)的一份報告對英國的泵市場作了分析預測。從1996~2000年的不景氣中恢復,2000年增長達14%。1996年以生產(chǎn)銷售價格計算,泵的產(chǎn)值是7.436108英鎊。1997年達最高峰是8.3108英鎊,增幅為12%。1998年增幅下降到9%,而1999年增幅5%。2000年增長為14%,2001年為3%。預計2002年增幅為2%,總的銷售額達6.06108英鎊。離心泵銷售在2001年增長1%,2002年預計增長也為1%,產(chǎn)值達2.202108英鎊。容積式泵在2002到2003年間銷售增長為2%,銷售額達1.05108英鎊。在2004年預計下降到1.048108英鎊。其他類型泵在2002到2003年預計增長為2%,達2.77108英鎊。MSB認為泵市場的一個特征是在增長。美國泵工業(yè)經(jīng)過了低迷時期再次好轉(zhuǎn),有兩種明顯趨勢:專業(yè)泵市場處于強勢,發(fā)展泵的可靠性十分重要。化學過程(CPI)泵已經(jīng)脫離了基本型,從工程泵轉(zhuǎn)向?qū)Ｓ帽?。原因是化學物質(zhì)的擴散涉及到每一個消費產(chǎn)品,受到工業(yè)和政府的關(guān)注。這些擴散的化學品往往是有污染的、有毒的、有的甚至很昂貴。它們大都危及到農(nóng)產(chǎn)品。為了職業(yè)安全與環(huán)境要求,推廣磁力傳動與氣封的結(jié)合可實現(xiàn)無泄漏、干運轉(zhuǎn),處理固體物質(zhì)而不破壞。由于泵運轉(zhuǎn)中要磨損,所以泵發(fā)展的重點是質(zhì)量,如耐久性、可靠性、服務壽命、維護簡單及備件的可用性。專業(yè)泵用戶要求減少停工次數(shù),因為停工的成本是昂貴的,因此要求長的運轉(zhuǎn)周期,并且維護時能迅速恢復。買方與賣方都十分注意減少泵的成本及提高泵的效率。作為預測將來,新技術(shù)、新設計、新概念的泵將會出現(xiàn),專業(yè)泵的制造是一個極好的發(fā)展機遇。泵的新的應用泵的使用領(lǐng)域主要集中在石油、化工、流體工業(yè)等行業(yè),但是在國外近年來出現(xiàn)了很多新的應用。最近MicroPump公司的Ps80可變沖程的陶瓷活塞泵。這種泵采用步進電機驅(qū)動,能夠調(diào)節(jié)流速的大小,使一次沖程的劑量準確度達到1%?；钊推拙枚栊圆牧现圃?不用閥門及密封。一次沖程的流量為5～80mL,轉(zhuǎn)速為300r/min,壓力為500kPa。在英國使用容積式泵的螺桿泵來輸送新鮮魚。原來用的泵中海水與魚的比是70比30,魚的死亡率在10%以上?，F(xiàn)在由Moyono公司生產(chǎn)的泵,能夠輸送4到6英寸長的活魚,海水與魚的比率是30比70,魚的死亡率僅為5%。它的轉(zhuǎn)子是單頭陽螺紋,定子是雙頭陰螺紋。當轉(zhuǎn)子在定子中旋轉(zhuǎn)時,能產(chǎn)生大的泵體的空間讓魚順利通過,而僅受很少的損害。魚在泵中以旋轉(zhuǎn)路線前進,易于微量控。在半導體行業(yè)中,一種新型泵用來杜絕印制電路板中氣泡的出現(xiàn)。它由FinishThompsonVertimagTM公司生產(chǎn)的立式磁力泵。用傳統(tǒng)立式泵,會使電鍍?nèi)芤褐谐霈F(xiàn)微小的氣泡,這樣使印制電路板上出現(xiàn)線路不連通,致使印制電路板失效。傳統(tǒng)立式泵電機軸直接與懸臂中的葉輪相連,軸及葉輪都裝在圓柱形的金屬桶內(nèi)。圓柱桶上有一些泄露小眼,用來防止液體攀升到內(nèi)部的電機。這些小眼導致電鍍?nèi)芤哼M入空氣。FinishThompsonVertimag泵用一個完全不透氣的密封好的圓筒防止空氣進入電鍍液,而且減少液體的散發(fā)、延長使用壽命。汽車的活動座對司機來說非常重要,最近由BMW公司與ASFThomas公司合作生產(chǎn)了一種新座椅,它能起到按摩作用。用葉片泵來提供適當流速的液體來按摩。美國明尼蘇達洲的Kromer公司生產(chǎn)和維護運動設備及場地,原來他們使用手推帶有涂料箱的車來劃線,他們要緊張的培訓他們的職員以最少的時間劃完運動場地線。問題是泵要能傳送定量的帶有粘性的發(fā)光顆粒橡膠涂料,而且泵無須密封,易于維修。使用Flex-I-liner泵能泵出以橡膠為主的涂料5～6gal/min,壓力2000kPa。能很好地完成劃線。這種泵泵身材料是聚乙烯,腔內(nèi)的襯套由可以替換的橡膠制成。耐酸泵的選型了解泵選用原則使所選泵的型式和性能符合裝置流量、揚程、壓力、溫度、汽蝕流量、吸程等工藝參數(shù)的要求。必須滿足介質(zhì)特性的要求。對輸送易燃、易爆有毒或貴重介質(zhì)的泵，要求軸封可靠或采用無泄漏泵，如磁力驅(qū)動泵、隔膜泵、屏蔽泵對輸送腐蝕性介質(zhì)的泵，要求對流部件采用耐腐蝕性材料，如AFB不銹鋼耐腐蝕泵，CQF工程塑料磁力驅(qū)動泵。對輸送含固體顆粒介質(zhì)的泵，要求對流部件采用耐磨材料，必要時軸封用采用清潔液體沖洗。機械方面可靠性高、噪聲低、振動小。經(jīng)濟上要綜合考慮到設備費、運轉(zhuǎn)費、維修費和管理費的總成本最低。離心泵具有轉(zhuǎn)速高、體積小、重量輕、效率高、流量大、結(jié)構(gòu)簡單、輸液無脈動、性能平穩(wěn)、容易操作和維修方便等特點。

因此除以下情況外，應盡可能選用離心泵：

a、有計量要求時，選用計量泵。

b、揚程要求很高，流量很小且無合適小流量高揚程離心泵可選用時，可選用往復泵，如汽蝕要求不高時也可選用旋渦泵。

c、揚程很低,流量很大時,可選用軸流泵和混流泵。

d、介質(zhì)粘度較大(大于650~1000mm2/s)時，可考慮選用轉(zhuǎn)子泵或往復泵(齒輪泵、螺桿泵)。

e、介質(zhì)含氣量75%，流量較小且粘度小于37.4mm2/s時，可選用旋渦泵。

f、對啟動頻繁或灌泵不便的場合，應選用具有自吸性能的泵，如自吸式離心泵、自吸式旋渦泵、氣動(電動)隔膜泵。知道泵選型的基本依據(jù)泵選型依據(jù)，應根據(jù)工藝流程，給排水要求，從五個方面加以考慮，既液體輸送量、裝置揚程、液體性質(zhì)、管路布置以及操作運轉(zhuǎn)條件等。

1、流量是選泵的重要性能數(shù)據(jù)之一，它直接關(guān)系到整個裝置的生產(chǎn)能力和輸送能力。如設計院工藝設計中能算出泵正常、最小、最大三種流量。選擇泵時，以最大流量為依據(jù)，兼顧正常流量，在沒有最大流量時，通?？扇≌Ａ髁康?.1倍作為最大流量。

2、裝置系統(tǒng)所需的揚程是選泵的又一重要性能數(shù)據(jù)，一般要用放大5%—10%余量后揚程來選型。

3、液體性質(zhì)，包括液體介質(zhì)名稱，物理性質(zhì)，化學性質(zhì)和其它性質(zhì)，物理性質(zhì)有溫度c密度d，粘度u，介質(zhì)中固體顆粒直徑和氣體的含量等，這涉及到系統(tǒng)的揚程，有效氣蝕余量計算和合適泵的類型：化學性質(zhì)，主要指液體介質(zhì)的化學腐蝕性和毒性，是選用泵材料和選用那一種軸封型式的重要依據(jù)。

4、裝置系統(tǒng)的管路布置條件指的是送液高度送液距離送液走向，吸如側(cè)最低液面，排出側(cè)最高液面等一些數(shù)據(jù)和管道規(guī)格及其長度、材料、管件規(guī)格、數(shù)量等，以便進行系梳揚程計算和汽蝕余量的校核。

5、操作條件的內(nèi)容很多，如液體的操作T飽和蒸汽力P、吸入側(cè)壓力PS（絕對）、排出側(cè)容器壓力PZ、海拔高度、環(huán)境溫度操作是間隙的還是連續(xù)的、泵的位置是固定的還是可移的。其他選型問題節(jié)能、高效、自動化是制冷方向的主題。對于小制冷設備如家用空調(diào)一類，用空氣冷凝的方法，對于大型的制冷設備就會用到水冷方式，水泵為冷凝器的散熱提供循環(huán)水源起到重要作用。循環(huán)水泵容量過大在我國是普遍存在的。原因：1.設計冷負荷偏大設計冷負荷是選擇設備的主要依據(jù)，所以正確地計算建筑冷負荷對整個空調(diào)系統(tǒng)的設計十分重要。目前，教科書及設計手冊中提供的空調(diào)負荷計算方法不論是計算圍護結(jié)構(gòu)的墻壁負荷，還是門窗負荷，其計算結(jié)果都是針對某一具體房間而言。然而，空調(diào)系統(tǒng)設備容量是依據(jù)整個建筑的冷負荷確定。由于建筑內(nèi)各房間的朝向、位置、使用功能及其發(fā)熱源等因素的不同，往往造成各房間最大冷負荷出現(xiàn)的時間并不相同。因此，建筑冷負荷的最大值應為每個房間逐時負荷疊加的最大值。據(jù)調(diào)查在我國有部分設計人員在計算建筑冷負荷時只是簡單地將每個房間的最大冷負荷進行疊加，導致計算結(jié)果遠大于實際需求負荷。所以我們必須對此給予足夠的重視，使設計負荷的確定更加合理正確。2.系統(tǒng)循環(huán)阻力偏大在計算系統(tǒng)循環(huán)阻力時，由于設計人員經(jīng)驗不足，使得一些計算參數(shù)取值過于保守，造成循環(huán)阻力計算值偏大，更有甚者，在施工圖設計階段采用估算方法確定循環(huán)阻力，致使計算循環(huán)阻力比實際值大一倍以上。3.系統(tǒng)靜壓問題空調(diào)系統(tǒng)充滿水才能運行，水泵的進、出口承受相同的靜水壓力。因此，所選水泵的揚程只克服管道系統(tǒng)阻力即可。然而，有的設計者卻把靜水壓力也計入該循環(huán)阻力之內(nèi)，這當然會使循環(huán)水泵的容量增大很多。4.系統(tǒng)水力平衡問題由于設計時不認真進行系統(tǒng)的水力平衡計算，工程竣工后又未按要求進行全面調(diào)試，往往造成系統(tǒng)水力失調(diào)，系統(tǒng)出現(xiàn)冷熱不均的現(xiàn)象。有些技術(shù)人員錯誤地認為造成此現(xiàn)象的原因是循環(huán)水泵的容量太小，結(jié)果只簡單地采用加大水泵的方法解決了之，自然也就使水泵容量增大。5.結(jié)論①在空調(diào)設計中應客觀準確地計算冷負荷和系統(tǒng)阻力，避免因此而造成設備選型偏大；②選擇循環(huán)水泵時，注意水泵工況點向右偏移現(xiàn)象，以保障水泵揚程變化在系統(tǒng)正常運行的允許范圍之內(nèi)；③工程壽命周期成本和價值工程都是工程經(jīng)濟評價的良好工具，在做技術(shù)經(jīng)濟分析時應充分運用它們。2泵的設計葉輪設計葉輪設計前言水泵葉輪的設計參數(shù)對性能有直接的影響，水泵的葉片數(shù)Z取5～6片、葉片出口角咫取35°～45°。時水泵性能較為理想，葉片出口直徑D2從284mm切割到266mm時，實測性能大部分比計算的性能低，葉片出口寬度b2取決于額定流量，輪毅比Rb取決于泵的揚程和功率，水泵的轉(zhuǎn)速n、葉輪入口直徑及葉片入口寬度取決于泵的汽蝕性能，葉片入口端位置對泵的性能影響不大。欲獲得較理想的水泵性能，必須綜合考慮這些因素的影響，選擇最佳的參數(shù)組合，以求設計出性能優(yōu)越的離心泵。欲預測離心泵的工作性能，就必須了解其葉輪的設計參數(shù)，即轉(zhuǎn)速、葉片數(shù)、葉片出口角、葉片出口寬度、葉輪入口直徑等對泵性能的影響。這是因為上述這些技術(shù)參數(shù)選定如何，將會使泵的工作性能發(fā)生不同的變化（設計最高效率點除外）。因此，有必要充分研究泵的設計參數(shù)所引起的泵性能變化問題，尤其要注意與低流量區(qū)特性有關(guān)的問題。各設計參數(shù)對泵性能的影響轉(zhuǎn)速（r/min）水泵進行選型時，首先要確定轉(zhuǎn)速，而轉(zhuǎn)速主要取決于泵的汽蝕性能。不過，還必須同時考慮比轉(zhuǎn)數(shù)與泵性能之間的關(guān)系。比轉(zhuǎn)數(shù)增大時，相對關(guān)閉（流量為零）總揚程（關(guān)閉總揚程與最高效率點總揚程之比）和因次軸功率（任意點軸功率與最高效率點軸功率之比）二者都隨之增大，效率曲線也變陡，即高效范圍縮小。葉片數(shù)就離心泵來說，一般情況下，增加葉片數(shù)可以改善液體流動情況，適當提高泵的揚程，但葉片數(shù)增加后增加葉片摩擦損失，減少流道過流面積，所以過多的增加葉片數(shù)，不但要降低效率，并使葉輪的汽蝕性能惡化，還能導致泵性能曲線出現(xiàn)駝峰。圖1繪出了葉片數(shù)對離心泵性能的影響。從圖中還可以看出，當葉片數(shù)減到最少時，對性能影響較大。葉片出口角葉片出口角對離心泵性能的影響示于圖2。從圖中看出，葉片出口角增大，關(guān)閉揚程幾乎不變。當葉片出口角超過一定限度時，就會產(chǎn)生不穩(wěn)定特性（總揚程曲線左側(cè)出現(xiàn)上升段）。葉輪出口直徑葉輪出口直徑切割后引起的婚泵性能變化，如圖3所示。隨著葉輪外徑的切小泵的最高效率值略有下降，最高效率的性能點基本上符合拋物線規(guī)律變化，切割后的拋物線提高了，在大流量區(qū)域效率的下降更明顯一些。根據(jù)理論，葉輪出口直徑切割后泵性能的計算方法為：而實測性能大部分比計算的性能低，特別是揚程偏低更多，也就是說．按公式計算的切割量偏大。現(xiàn)將切割葉輪出口直徑后的實測結(jié)果列于表2-1。后斜切割葉輪出口，試驗結(jié)果如圖4所示。對小流量公兄效率影響不大，其它工況效率略有下降，關(guān)死點功率變化不大。葉輪后斜切割后，泵性能下降．但關(guān)死點及小流量工況下降較小，因此，性能曲線更加穩(wěn)定陡降，還消除了性能曲線的拐點．聽以這種切割方法是很有實用價值的，它可以改善性能曲線的拐點與駝峰，或者說．對出口邊后斜的葉輪．可以適當增加葉片出口角來提高泵的性能，而仍保持性能曲線單調(diào)下降，以此來減少泵的體積和重量。前斜切割葉輪出口試驗結(jié)果如圖5。關(guān)于死點與其它工況點的性能普遍下降．因此，切割后并未改善性能曲線的穩(wěn)定性，性能曲線拐點更明顯了。對小流量工況點，泵的效率略有提高，但其它工況，泵的效率下降，而且比后斜切割時下降要多。因此，這種切割方式在生產(chǎn)中沒什么實用價值。此外，切割后蓋板的話，額定總揚程就會降低，而關(guān)閉總揚程不變，此時效率不變。相反，切割前蓋板的話，總揚程曲線在整個流量范圍內(nèi)下降，效率也隨之降低。葉片出口寬度離心式葉輪葉片出口寬度改變時，總揚程曲線的變化與葉片出口角的改變相類似。隨著葉片出口寬度增大，關(guān)閉總揚程也隨之略有增大，而額定流量則隨著葉片出口寬度增大而增大；在關(guān)閉揚程比減小時，容易出現(xiàn)不穩(wěn)定特性。輪轂比同一葉輪輪毅比Rb改變時的無因次性能曲線示于圖6，在葉輪吸入側(cè)不產(chǎn)生反向流的流量范圍內(nèi)，隨著輪毅比的增大，揚程系數(shù)和效率系數(shù)均有些下降，但軸功率系數(shù)幾乎不變。不過，在吸水側(cè)產(chǎn)生反向流的低流量區(qū)，輪毅比對性能變化的影響很大。隨著輪毅減小，揚程系數(shù)和功率系數(shù)增大比較顯著。葉輪入口直徑增大葉輪入口直徑，可使葉輪入口速度減小，從而提高泵的抗汽蝕性能。而葉輪入口速度越低，葉輪人口直徑越大，泵的效率也隨之降低。因為，葉輪入口直徑增加后，密封環(huán)處間隙面積增大，泄漏量增加，使泵的容積效率降低。另方面，葉輪入口直徑增大后，相對地縮短了流道長度，影響水力效率。所以，確定葉輪入口直徑時，除考慮泵的汽蝕性能外，還要兼顧泵的效率。葉片入口寬度增加葉片入口寬度可以使葉輪入口相對速度w1減小，從而提高泵的汽蝕性能。葉片入口端位置就離心式葉輪來說，除非葉片數(shù)極少，葉片數(shù)對泵性能影響不大，即使葉片入口端向吸入口延伸，葉片相應加長也不會使泵性能有很大變化。由于葉片加長，除了關(guān)閉揚程有所增加外，泵的工作性能幾乎不變。性能的改變與預測上面闡述了關(guān)于離心泵葉輪的各設計參數(shù)對泵的工作性能的影響分析。為了獲得較理想的性能，可以參考上述各設計參數(shù)對泵性能的影響來確定。但是，除上述分析二、三項外，都是討論只改變單個或幾個參數(shù)的性能變化。從結(jié)果來看，在改變有關(guān)參數(shù)時，泵的各工作點及其它特性也發(fā)生變化，這一點必須引起注意。

下面試以設計離心泵為例進行討論，設計要求是關(guān)閉總揚程低，總揚程曲線盡可能平緩，并減少不穩(wěn)定特性。在這種情況下，建議考慮以下幾個方面：(1）加大葉片出口角，減小出口直徑；

(2）進出口直徑比增大，入口直徑要相應加大，關(guān)閉總揚程降低；

(3）比轉(zhuǎn)數(shù)較大時，葉輪出口不與軸平行，切割成斜面變成混流形。

再如，想要降低現(xiàn)有泵的關(guān)閉總揚程，在切割葉輪的同時，必須對葉片出口內(nèi)側(cè)進行加工，以保證額定總揚程不變。關(guān)于葉片內(nèi)側(cè)加工問題，本文未作詳述，但葉片內(nèi)側(cè)加工對于擴大葉輪出口面積和加大葉片出口角都有作用。前者的作用可以使關(guān)閉總揚程又有增加，而后者對此影響無多大變化，但總的說來，關(guān)閉總揚程幾乎不改變。泵軸的設計泵軸把原動機的轉(zhuǎn)矩傳遞給離心泵的葉輪或旋轉(zhuǎn)式容積泵的移動元件。對擺動式容積泵，泵軸采用曲軸的形式。泵軸是泵轉(zhuǎn)子的中心部件，泵上裝有葉輪、軸套（如葉輪之間的定位軸套或在軸密封部分的護套）、軸承（滾動軸承或滑動軸承套和推力軸承盤），有時還有平衡盤或平衡鼓和聯(lián)軸器，以及組成轉(zhuǎn)子的其他部件（甩油環(huán)、平衡盤、誘導葉輪、軸的螺母）；在直連泵組中沒有聯(lián)軸器。在螺旋槳泵的空心軸中，還裝有用于驅(qū)動葉片節(jié)距調(diào)齒輪的調(diào)節(jié)桿。除傳遞能量外，在泵運轉(zhuǎn)時，泵軸還能使泵轉(zhuǎn)子在泵殼的軸孔內(nèi)產(chǎn)生同心效應。因此即使泵軸下垂彎曲，也不會造成二者互相碰撞。為了減小流量損失和泄漏率，應盡量減小泵轉(zhuǎn)子和泵殼之間的徑向間隙（密封間隙）。多級離心泵在一定的運行狀況下會在這些間隙內(nèi)發(fā)生碰撞。因此在這些部位使用的材料必須具有一定的滑動性能。確定泵軸的尺寸時，不僅需要考慮所能傳遞的最大扭矩和允許的下垂彎曲，而且還要考慮可能產(chǎn)生的彎曲和扭轉(zhuǎn)震動。由于在理論上還無法估計發(fā)生節(jié)流的間隙所產(chǎn)生的阻尼效應和不同的安裝方式的剛度效應，因此確定泵軸的臨界轉(zhuǎn)速需要大量實踐知識。最后，除干式運轉(zhuǎn)軸外，還必須考慮腐蝕對泵軸的影響（干式運轉(zhuǎn)軸與物料不接觸），即必須采用耐腐蝕的材料。此外，在所有情況下必須采取措施以保證泵軸長期在溫度波動下不致產(chǎn)生持久變形。軸的功用和類型軸是機器中的重要零件之一，用來支持旋轉(zhuǎn)的機械零件和傳遞轉(zhuǎn)矩。根據(jù)承受載荷的不同，軸可分為轉(zhuǎn)軸、傳動軸和心軸三種。轉(zhuǎn)軸即傳遞轉(zhuǎn)矩又承受彎矩，如齒輪減速器中的軸；傳動軸只傳遞轉(zhuǎn)矩而不承受彎矩或彎矩很小。如汽車的傳動軸；心軸則只承受彎矩而不傳遞轉(zhuǎn)矩，如鐵路車輛的軸、自行車的前軸。按軸線形狀，軸還可分為：直軸、曲軸和撓性鋼絲軸。曲軸常用于往復式機械中。撓性鋼絲軸是由幾層緊貼在一起的鋼絲層構(gòu)成的，可以把轉(zhuǎn)矩和旋轉(zhuǎn)運動靈活地傳到任何位置，常用于振搗器等設備中。軸的設計主要是根據(jù)工作要求并考慮制造工藝等因素，選用合適的材料，進行結(jié)構(gòu)設計，經(jīng)過溫度和剛度計算，定出軸的結(jié)構(gòu)形狀和尺寸，必要時還要考慮震動穩(wěn)定性。軸的材料軸的材料常采用碳素鋼和合金鋼。碳素鋼35、45、50等優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼因具有較高的綜合力學性能，應用較多，其中以45號鋼用的最為廣泛。為了改善其力學性能，應進行正火或調(diào)質(zhì)處理。不重要或受力較小的軸，則可以采用Q235、Q275等碳素結(jié)構(gòu)鋼。合金鋼合金鋼具有較高的力學性能與較好的熱處理性能，但價格較貴，多用于有特殊要求的軸。例如：采用滑動軸承的高速軸，常采用20Cr、20CrMnTi等低碳合金結(jié)構(gòu)鋼，經(jīng)滲碳淬火后可提高軸頸耐磨性；汽輪發(fā)電機轉(zhuǎn)子軸在高溫、高速和重載條件下工作，必須具有良好的高溫力學性能，常采用40CrNi、38CrMoAlA等合金結(jié)構(gòu)鋼。值得注意的是：剛才的種類和熱處理對其彈性模量的影響甚小，因此，如欲采用合金鋼或通過熱處理來提高軸的剛度并無實效。此外，合金鋼對應力集中的敏感性較高，因此設計合金鋼軸時，更應從結(jié)構(gòu)上避免或減小應力集中，并減小其表面粗糙度。軸的毛坯一般用圓鋼或鍛件，有時也可采用鑄鋼或球墨鑄鐵。例如：用球墨鑄鐵制造曲軸、凸輪軸，具有成本低廉、吸振性較好、對應力集中的敏感性較低、強度較好等優(yōu)點。表2—2列出幾種軸的常用材料及其主要力學性能。表2-2軸的常用材料及其主要力學性能軸的結(jié)構(gòu)設計軸的結(jié)構(gòu)設計就是使軸的各部分具有合理的形狀和尺寸。其主要要求是：1）軸應便于加工，軸上零件要易于裝拆（制造安裝要求）；2)軸和軸上零件要有準確的工作位置（定位）；3）各零件要牢固而可靠的相對固定（固定）；4）改善受力狀況，減小應力集中和提高疲勞強度。制造安裝要求為了便于軸上零件的裝拆，常將軸做成階梯型。對于一般剖分式箱體中的軸，它的直徑從軸端逐漸向中間增大。如圖2-7所示，可依次將齒輪、套筒、左端滾動軸承、軸承蓋和帶輪從軸的左端裝拆，另一滾動軸承從右端裝拆。為使軸上零件易于安裝，軸端及各軸段的端部應有倒角。圖2-7軸的結(jié)構(gòu)軸上磨削的軸段，應有砂輪越程槽（圖中⑥與⑦交界處）；車制螺紋的軸段，應有退刀槽。在滿足使用要求的情況下，軸的形狀和尺寸應力求簡單，以便于加工。軸上零件的定位安裝在軸上的零件，必須有確定的軸向定位。階梯軸上界面變化叫做軸肩，可起軸向定位作用。在圖2-7中，④、⑤間的軸肩是齒輪在軸上定位；①、②間的軸肩使帶輪定位；⑥、⑦間的軸肩使右端滾動軸承定位。有些零件依靠套筒定位，如圖2-7中的左端滾動軸承。軸上零件的固定軸上零件的軸向固定，常采用軸肩、套筒、螺母或軸端擋圈（又稱壓板）等形式。在圖2-7中，齒輪能實現(xiàn)軸向雙向固定。齒輪受軸向力時，向右是通過④、⑤間的軸肩，并由⑥、⑦間的軸肩頂在滾動軸承內(nèi)圈上；向左側(cè)通過套筒頂在滾動軸承內(nèi)圈上。無法采用套筒或套筒太長時，可采用圓螺母加以固定。帶輪的軸向固定是靠①、②間的軸肩以及軸端擋圈。軸向力較小時，零件在軸上的固定可采用彈性擋圈或緊定螺釘。軸上零件的周向固定，大多采用鍵、花鍵或過盈配合等連接形式。采用鍵連接時，為了加工方便，各軸段的鍵槽宜設計在同一加工直線上，并應盡可能采用同一規(guī)格的鍵槽截面尺寸。軸的各段直徑和長度的確定凡有配合要求的軸段，如圖2-7的①段和④段，應盡量采用標準直徑。安裝滾動軸承、聯(lián)軸器、密封圈等標準件的軸徑，如②與⑦段，應符合各標準件內(nèi)徑系列的規(guī)定。套筒的內(nèi)徑，應與相配的周徑相同并采用過渡配合。采用套筒、螺母、軸端擋圈作軸向固定時，應把裝零件的軸段長度做得比零件輪轂短2～3mm，以確保套筒、螺母或軸端擋圈能靠近零件端面。改善軸的受力狀況，減小應力集中合理布置軸上的零件可以改善軸的受力狀況。改善軸的受力狀況的另一重要方面就是減小應力集中。合金鋼對應力集中比較敏感，尤須加以注意。零件界面發(fā)生突然變化的地方，都會產(chǎn)生應力集中現(xiàn)象。因此對階梯軸來說，在截面尺寸變化處應采用圓角過渡，圓角半徑不宜過小，并盡量避免在軸段（特別是應力大的部位）開橫孔、切口或凹槽。必須開橫孔時，孔邊要倒圓。在重要的結(jié)構(gòu)中，可采用卸載槽、過度肩環(huán)或凹切圓角增大軸肩圓角半徑，以減小局部應力。在輪轂上做出卸載槽，也能減小過盈配合處的局部應力。其他零部件設計吸入室（泵蓋）的設計進液室是靠近離心泵上游的一個裝置，被輸送的流體（一般為水），經(jīng)過進液室流向水泵。進液室可使流向離心泵的來流能夠做到在各側(cè)都均衡并且無擾動。對于高比轉(zhuǎn)數(shù)的螺旋槳式泵，由于它對來流的不規(guī)則及擾動會立即有反應，所以有這樣的一個平穩(wěn)地、無擾動的來流對他來說是非常重要的。只要設計采用一個非常簡單的進液室，就可避免由于來流無規(guī)則而產(chǎn)生的后果，例如泵震動和汽蝕造成的破壞，以及可能的泵效率和輸出功率的降低。圖中列出了四種十分成熟的、最常用的進液室。進液室的深度決定于進液室的結(jié)構(gòu)形式。結(jié)構(gòu)Ⅰ、Ⅱ為開式進液室，適用于平行的軸向來流。進液室是一個地面平整的簡單的矩形建筑物。用進液彎管也能得到無擾動的來流。然而進液彎管的結(jié)構(gòu)要比進液室復雜得多，而且為了容納進液彎管，通常挖掘的深度也需要深一些。決定采用進液室，還是進液彎管，是由經(jīng)濟可行計算結(jié)果決定的。進液室通常用于立式冷卻水泵。從電站的有效運行來說，電站中泵的運行可靠性是最重要的。因此，其用于灌溉和排水泵站，此時它在整個土建結(jié)構(gòu)設計中起著重要的作用。進液室還常被稱為“泵坑”。（有圖）圖2-8四種不同類型的進液室壓出室（泵殼）的設計泵殼用來以不洩漏和不洩壓的形式漿泵內(nèi)部空腔封閉起來與外面隔開。在離心泵中，泵殼包圍著轉(zhuǎn)子，即包圍著通過轉(zhuǎn)軸將能量傳給流體的轉(zhuǎn)子。在容積泵中泵殼是包圍著轉(zhuǎn)動或往復移動部件（如活塞）。泵殼的進、出管口（也經(jīng)常稱為吸入管口和排出管口）用來吸入和排除所輸送的液體；通常是用某些連接件將他們與一定長度的管線連接起來（如法蘭、絲扣活接頭及管件）。對立式管殼泵，吸入管口是浸沒在敞開的液面里，而潛水式電機泵則是連同整個泵殼一起浸沒在液體中。倘若在結(jié)構(gòu)上驅(qū)動軸需要穿過泵殼，那么就裝有軸封來防止流體經(jīng)泵殼而漏失。在泵殼的這個部位設計有密封箱座或填料函座。幾乎每種類型的泵都有自己特定形狀的泵殼，這使得他們很易識別（這與只有把泵拆開后才能看得見的葉輪形狀正相反）。隨著比轉(zhuǎn)數(shù)的增加，泵體形狀也在改變，由蝸殼開始（有時是雙蝸殼，即由起點相差180°的兩個蝸殼所組成，用以平衡徑向推力），經(jīng)螺旋式蝸殼（在垂直于中心的剖面圖中蝸殼的截面是明顯不對稱的）和環(huán)形或圓形蝸殼（沿周線其截面不變），直到管形殼或肘管泵殼為止。管形殼引導流體沿軸向經(jīng)擴壓器流出，而肘管泵殼中的液體經(jīng)擴壓器引導后，不是沿軸線而是沿稱為肘管泵殼的肘管流出壓力的大小對泵體形狀也有影響：低壓泵要求采用與高壓和超高壓。泵不同的設計方案；隨著壓力的升高，蝸殼泵成為筒形、錐形或球星。這種設計的優(yōu)點是有利于保證機械強度和安裝，但相應的引起泵性能變壞（如效率降低）及泵體體積的增加（也就增加了費用）。此外，由于安裝上了要求而造成的泵體剖分的方法（徑向剖分或沿泵軸中心線的軸向剖分）進一步代表了設計上的不同特點。最后，甭管口的位置也會影響泵殼的形狀。單級蝸殼泵的一個特征是吸入管口是軸向的（或在端部的），與此相反，管道泵的管口則在兩側(cè)，而煉廠泵的管口都在“頂部”，也就是兩個管口都垂直向上。甚至懸著的泵軸軸承的支撐方法也可體現(xiàn)泵殼的結(jié)構(gòu)分類特點，例如泵軸承支撐在軸承托架上，或支撐在軸承箱架上。環(huán)形分段式多級泵的殼體部件事按其作用命名的，如吸入端蓋、級段泵殼（一般是幾個這樣的極端泵殼串聯(lián)排列）和排出端蓋。環(huán)形分段式多級泵完全裝好后，各段泵體和緊固螺栓（用于將吸入端蓋、各級段泵殼和排出端蓋嚴密不漏的緊固在一起）通常用一鋼板包裹起來，對于熱水泵還充有隔熱材料（如玻璃纖維或高度拋光的金屬薄片），但對其他泵，它僅起裝飾作用。如果泵殼采用沿軸泵中心線的軸向剖分方式，那么整個泵體及兩個填料箱也要剖開。在剖分的箱體上各有一個連接法蘭，采用一些雙頭螺栓將兩個箱體法蘭緊固在一起就可以防止殼體泄露。箱體的上部分較簡單，下部分則由連接管線的兩個管口和泵的支腳。在軸向剖分的立式泵中，泵轉(zhuǎn)子的下部分往往支撐在由所輸送物料來潤滑的下部軸承上，從而省去了一個軸封。在這種情況下，泵體的兩部分分別稱為后半部和前半部。除上所述泵體部件外，泵殼有時還與一個熱隔離層和一個冷卻室（往往由一專用冷卻罩封起來）組成一體。在輸送熱介質(zhì)的泵中，這些部件用來減少從泵內(nèi)傳到軸承和軸封的熱量（如有軸封的話）。相反，設置在泵內(nèi)的加熱夾套，是為了當泵靜止不動時，通過連續(xù)供熱，使泵體內(nèi)部保持操作溫度，防止所輸送的介質(zhì)產(chǎn)生不希望有的沉淀、結(jié)晶，甚至凝固。泵殼通常是鑄造，很少采用組裝、壓制或冷拔方法。由于機器運行的安全性在很大程度上取決于泵殼的耐用性，因此在很多特殊的工業(yè)中，都制定了大量的規(guī)程，一規(guī)定所選用的泵體材料，甚至有時還規(guī)定了泵體的壁厚。常用的鑄造金屬材料有鑄鐵、球墨鑄鐵、鐵素體剛或奧氏體鉻鋼、奧氏體鑄鐵及鑄銅。耐酸泵的工作原理大多數(shù)耐酸泵之所以可以耐酸的原理主要是泵的材質(zhì)，一般耐酸泵均采用非金屬材質(zhì)做為泵的過流部件材料，如“聚乙烯、聚丙烯、聚全氟乙丙烯等”，其中聚全氟乙丙烯是最好的耐酸材質(zhì)之一，基本上可以耐任何酸性介質(zhì)的腐蝕，被稱為塑料王。工作原理：葉輪被泵軸帶動旋轉(zhuǎn)，對位于葉片間的流體做功，流體受離心力的作用，由葉輪中心被拋向外圍。當流體到達葉輪外周時，流速非常高。泵殼匯集從各葉片間被拋出的液體，這些液體在殼內(nèi)順著蝸殼形通道逐漸擴大的方向流動，使流體的動能轉(zhuǎn)化為靜壓能，減小能量損失。所以泵殼的作用不僅在于匯集液體，它更是一個能量轉(zhuǎn)換裝置。液體吸上原理：依靠葉輪高速旋轉(zhuǎn)，迫使葉輪中心的液體以很高的速度被拋開，從而在葉輪中心形成低壓，低位槽中的液體因此被源源不斷地吸上。氣縛現(xiàn)象：如果離心泵在啟動前殼內(nèi)充滿的是氣體，則啟動后葉輪中心氣體被拋時不能在該處形成足夠大的真空度，這樣槽內(nèi)液體便不能被吸上。這一現(xiàn)象稱為氣縛。為防止氣縛現(xiàn)象的發(fā)生，離心泵啟動前要用外來的液體將泵殼內(nèi)空間灌滿。這一步操作稱為灌泵。為防止灌入泵殼內(nèi)的液體因重力流入低位槽內(nèi)，在泵吸入管路的入口處裝有止逆閥（底閥）；如果泵的位置低于槽內(nèi)液面，則啟動時無需灌泵。葉輪外周安裝導輪，使泵內(nèi)液體能量轉(zhuǎn)換效率高。導輪是位于葉輪外周的固定的帶葉片的環(huán)。這此葉片的彎曲方向與葉輪葉片的彎曲方向相反，其彎曲角度正好與液體從葉輪流出的方向相適應，引導液體在泵殼通道內(nèi)平穩(wěn)地改變方向，使能量損耗最小，動壓能轉(zhuǎn)換為靜壓能的效率高。后蓋板上的平衡孔消除軸向推力。離開葉輪周邊的液體壓力已經(jīng)較高，有一部分會滲到葉輪后蓋板后側(cè)，而葉輪前側(cè)液體入口處為低壓，因而產(chǎn)生了將葉輪推向泵入口一側(cè)的軸向推力。這容易引起葉輪與泵殼接觸處的磨損，嚴重時還會產(chǎn)生振動。平衡孔使一部分高壓液體泄露到低壓區(qū)，減輕葉輪前后的壓力差。但由此也會引起泵效率的降低。軸封裝置保證離心泵正常、高效運轉(zhuǎn)。離心泵在工作是泵軸旋轉(zhuǎn)而殼不動，其間的環(huán)隙如果不加以密封或密封不好，則外界的空氣會滲入葉輪中心的低壓區(qū)，使泵的流量、效率下降。嚴重時流量為零——氣縛。通常，可以采用機械密封或填料密封來實現(xiàn)軸與殼之間的密封。耐酸泵的工作原理耐酸泵在啟動之前，應關(guān)閉出口閥門，泵內(nèi)應灌滿液體，此過程稱為灌泵。工作時啟動原動機使葉輪旋轉(zhuǎn)，葉輪中的葉片驅(qū)動液體一起旋轉(zhuǎn)從而產(chǎn)生離心力，使液體沿葉片流道甩向葉輪出口，經(jīng)蝸殼送入打開出口閥門的排出管。液體從葉輪中獲得機械能使壓力能和動能增加，依靠此能量使液體到達工作地點。在液體不斷被甩向葉輪出口的同時，葉輪入口處就形成了低壓。在吸液罐和葉輪入口中心線處的液體之間就產(chǎn)生了壓差，吸液罐中的液體在這個壓差作用下，不斷地經(jīng)吸入管路及泵的吸入室進入葉輪之中，從而使耐酸泵連續(xù)地工作。工作特性離心泵的汽蝕及預防措施汽蝕發(fā)生機理汽蝕發(fā)生的機理離心泵運轉(zhuǎn)時，液體在泵內(nèi)的壓力變化如圖2-9所示。流體的壓力隨著從泵入口到葉輪入口而下降，在葉片入口附近的K點上，液體壓力Pk最低。此后，由于輪對液體做功，壓力很快上升。當葉輪葉片入口附近的壓力Pk≤Pv（液體輸送溫度下的飽和蒸汽壓力）時，液體就汽化。同時，還可能有溶解在液體內(nèi)的氣體溢出，他們形成許多氣泡。如圖2-10所示，當氣泡隨液體流到葉道內(nèi)壓力較高處時，外面的液體壓力高于氣泡內(nèi)的氣化壓力，則氣泡會凝結(jié)潰滅形成空穴。瞬間內(nèi)周圍的液體以極高的速度向空穴沖來，造成液體互相撞擊，使局部的壓力驟然劇增（有的可達數(shù)百大氣壓）。這不僅阻礙流體的正常流動，尤為嚴重的是，如果這些氣泡在葉輪壁面附近潰滅，則液體就像無數(shù)小彈頭一樣，連續(xù)地打擊金屬表面，其撞擊頻率很高（有的可達2000～3000Hz），金屬表面會因沖擊疲勞而剝裂。若氣泡內(nèi)夾雜某些活性氣體（如氧氣等），他們借助氣泡凝結(jié)時放出的熱量（局部溫度可達200～300℃），上述這種液體汽化、凝結(jié)、沖擊，形成高壓、高溫、高頻沖擊載荷，造成金屬材料機械剝裂與電化學腐蝕破壞的綜合現(xiàn)象稱為汽蝕。圖2-9離心泵內(nèi)的壓力變化圖2-10氣泡的產(chǎn)生和潰滅汽蝕涉及許多復雜的物理、化學現(xiàn)象，是一個尚需深入研究的問題。當前多數(shù)人認為汽蝕對流道表面的破壞，主要是機械剝蝕造成的，而化學腐蝕則進一步加劇了材料的破壞。汽蝕的嚴重后果汽蝕使過流部件被剝蝕破壞通常離心泵受汽蝕破壞的部位，先在葉片入口附近，繼而延至葉輪出口。起初是金屬表面出現(xiàn)麻點，繼而表面呈現(xiàn)溝槽狀、蜂窩狀、魚鱗狀的裂痕，嚴重時造成葉片或葉輪前后蓋板穿孔，甚至葉輪破裂，造成嚴重事故。因而汽蝕嚴重影響到泵的安全運行和使用壽命。汽蝕使泵的性能下降汽蝕破壞了泵內(nèi)也留的連續(xù)性，使泵的揚程、功率和效率均會顯著下降，出現(xiàn)“斷裂”工況。汽蝕使葉輪和流體之間的能量轉(zhuǎn)換遭到嚴重的干擾，使泵的性能下降，如圖2-11中的虛線所示，嚴重時會使液流中斷無法工作。應當指出，泵在汽蝕初始階段，性能曲線尚無明顯的變化，當性能曲線明顯下降時，汽蝕已發(fā)展到一定程度了。該圖還表示了混流泵、軸流泵汽蝕后的性能曲線。離心泵葉道窄而長，一旦發(fā)生汽蝕，氣泡易充滿整個流道，因而性能曲線成突然下降的形式。軸流泵的液道寬而短，氣泡沖出生發(fā)展到充滿整個液道需要一個過渡過程，因而性能曲線是緩慢下降的?；炝鞅糜捎谄浣Y(jié)構(gòu)介于離心泵和軸流泵兩者之間，因而汽蝕對泵性能的影響也介于兩者之間。汽蝕使泵產(chǎn)生噪聲和震動在汽蝕發(fā)生的過程中，氣泡潰滅的液體微團互相沖擊，會產(chǎn)生各種頻率范圍的噪聲，一般頻率為600～25000Hz，也有更高頻率的超聲波。汽蝕嚴重時，可聽到泵內(nèi)有噼噼啪啪的聲音。汽蝕過程本身是一種反復沖擊、凝結(jié)的過程，伴隨著很大的脈動里。如果這些脈動力的某一頻率與機組的固有頻率相等，就會引起機組的振動，機組的振動又將促使更多的氣泡發(fā)生和潰滅，兩者互相激勵，最后導致機組的強烈振動，稱為汽蝕的共振現(xiàn)象，機組在這種情況下應該停止工作，否則會遭到破壞。汽蝕也是水力機械向高流速發(fā)展的巨大障礙因為液體流速愈高，會使壓力變得愈低，更易汽化發(fā)生汽蝕。汽蝕的機理十分復雜，人們尚未完全認識清楚，因此研究汽蝕過程的客觀規(guī)律，提高泵抗汽蝕的性能，是水力機械的研究和發(fā)展中的重要課題。圖2-11因汽蝕泵性能曲線下降離心泵汽蝕的基本理論吸上真空高度泵的吸上真空高度的高、低，對于泵是否發(fā)生汽蝕是一個重要的因素。有些泵由于吸上高度較大，以至于泵內(nèi)發(fā)生汽蝕，甚至吸上高度過大造成吸不上液體，使泵無法工作。所以，恰如其分地確定泵的吸上真空高度和吸上高度是必需的。其公式是：泵吸上真空高度Hs，與泵幾何安裝高度Hg、泵吸入口流速cs、吸入管路阻力損失hAs及吸入液面壓力有關(guān)。倘若吸入液面壓力不變，吸上真空高度Hs，隨著幾何安裝高度Hg、泵進口流速cs、吸入管路內(nèi)液體流動阻力的增大而降低。為保證泵的安全運行，需要規(guī)定泵的最大吸上真空高度Hsmax。為使泵運轉(zhuǎn)時不產(chǎn)生氣泡，同時又有盡可能大的吸上真空高度，一般規(guī)定留有一定的安全裕量K，即式中[Hs]——允許吸上真空高度，m。K——安全裕量，機械工業(yè)部門規(guī)定安全裕量K＝0.3～0.5m。允許吸上真空高度[Hs]也是泵的重要性能參數(shù)，用來說明離心泵吸入性能的好壞。泵在安裝時的吸上真空高度，不能超過允許吸上真空高度[Hs]。最大吸上真空高度Hsmax。由制造廠試驗求得，它是發(fā)生斷裂工況時的吸上真空高度。泵安裝時，根據(jù)制造廠樣本規(guī)定的[Hs]值，計算泵允許幾何安裝高度[Hg]。為了獲得足夠的允許幾何安裝高度，吸入管路內(nèi)液體的流速不能太高，吸入管路阻力損失不能太大，管路內(nèi)產(chǎn)生局部阻力的裝置盡可能保持最少。汽蝕余量離心泵是否發(fā)生汽蝕受到泵本身和吸入裝置兩個方面的影響,具體表現(xiàn)就是泵必需汽蝕余量NPSHr有效汽蝕余量NPSHa二者的關(guān)系。其中NPSHr表示泵不發(fā)生汽蝕,要求在泵進口處單位重量液體具有超過汽化壓力水頭的富余能量,NPSHa表示泵進口處液體具有的全部水頭減去汽化壓力水頭凈剩的值。當NPSHa>NPSHr時,離心泵不會發(fā)生汽蝕。當NPSHa=NPSHr時,離心泵開始發(fā)生汽蝕。當NPSHa<NPSHr時,離心泵嚴重汽蝕。汽蝕剛發(fā)生時NPSHa＝NPSHr=NPSHc；pk＝pv。此時的汽蝕余量稱為臨界汽蝕余量NPSHc。為確保泵運轉(zhuǎn)時不汽蝕，相對于NPSHc應該留有一個安全量。安全量的大小視系統(tǒng)及泵具體情況而定。一般取[NPSH]＝（1.1～1.3）NPSHc或[NPSH]＝NPSHc+K式中[NPSH]——允許汽蝕余量；K——汽蝕安全裕量。國際標準草案ISO／Dis9905：NPSHa必須超過10％NPSHr，各種情況下不得小于0.5m。離心泵運行的最小流量以上分析有效汽蝕余量NPSHa與必需汽蝕余量NPSHr的關(guān)系中，若NPSHa＝NPSHr，則所對應的流量Q，是泵運行的最大流量，泵在等于或超過最大流量時運行，必定會產(chǎn)生汽蝕。所以泵的工作點一定要限制在最大流量以內(nèi)。但是，泵在小流量工況下工作，泵的運轉(zhuǎn)亦會產(chǎn)生不穩(wěn)定，乃至于汽蝕。如當泵工作的流量減小到大約額定流量的2／3以下時，葉輪的入口將產(chǎn)生二次回流，隨著流量繼續(xù)下降，回流范圍迅速擴大。這股回流在主流的沖刷下，又重回葉輪內(nèi)時往往引起泵體和管路的振動。有時還會在吸入側(cè)引起強烈的液柱喘振。同樣，此時在葉輪出口亦會產(chǎn)生二次流，形成出口不穩(wěn)定的壓力脈動，從而引起泵體與管路振動。泵在小流量工況下運轉(zhuǎn)，由于流量低，c0與w0亦是小的，因而必需汽蝕余量NPSHr應該較小。但實際情況則不然。泵小流量工作時，入口的二次流占據(jù)較大的葉片入口通流面積，液流真正的過流截面積很小。所以c0與w0不是下降，反而增加。另外，壓降系數(shù)l2在額定工況附近值最小，離開這個工況l2值反而升高。由此可見，泵小流量工作時，從必需汽蝕余量的公式分析，它是增加的。泵在小流量工況下運轉(zhuǎn)，泵供給的揚程較大，而泵的效率卻較低，所以泵內(nèi)損失較大。泵內(nèi)液流幾乎在絕熱下壓縮，除了液流在泵中獲得一定能量外，其余的耗功都轉(zhuǎn)化為熱能。當泵輸送的流量較少，不能把熱量帶走時，就會導致液體的溫度升高。首級葉輪密封環(huán)的泄漏返回葉輪入口，亦會引起葉輪入口液體溫度升高。同時，液流通過軸向力平衡裝置間隙處，壓力降較大，放出熱量亦大。而軸向力平衡裝置的回流液體流入首級葉輪入口，又使液體溫度升高，提高了飽和蒸汽壓力，從而降低了有效汽蝕余量。把增大的必需汽蝕余量等于有效汽蝕余量時的流量稱為最小流量。所以，最小流量是能連續(xù)保持而不使泵遭到汽蝕損害的最低流量。當泵的工作流量小于最小流量時，泵內(nèi)液體汽化。對于火力發(fā)電廠的鍋爐給水泵與凝結(jié)水泵，本身是輸送飽和水，因為上述原因使水溫升高，將使水泵的安全工作受到威脅，所以它們應該在大于最小流量值下工作。綜上分析可知，泵的安全工作區(qū)，應該在最小流量與最大流量之間。如果是調(diào)速泵，用相似拋物線可給出泵安全工作的范圍。如圖2-13所示，泵在某轉(zhuǎn)速下工作的性能曲線H－Q，B為該轉(zhuǎn)速下泵的最大流量。過B點的相似拋物線OB，為泵在不同轉(zhuǎn)速下的最大流量界限點。H—Q曲線上的A點，為該轉(zhuǎn)速泵的最小流量。過A點的相似拋物線OA，為泵在不同轉(zhuǎn)速下的最小流量界限點。泵的安全工作范圍在OB與OA相似拋物線范圍內(nèi)。泵在變速運行時，如果工作點落在OB曲線以右區(qū)域，則一定要通過相應措施，使泵工作點移動至OB曲線以左。圖2-13泵安全工作范圍提高離心泵汽蝕性能的措施根據(jù)離心泵汽蝕的理論分析，由于離心泵發(fā)生汽蝕的臨界點就是NPSHr=NPSHa,要使離心泵不發(fā)生汽蝕,必須增大NPSHa和減小NPSHr。提高離心泵汽蝕性能的措施主要從提高有效汽蝕余量NPSHa和必需汽蝕余量NPSHr兩個方面進行。提高泵的有效汽蝕余量NPSHa根據(jù)有效汽蝕余量的公式，可以從如下五個方面考慮提高泵有效汽蝕余量：1）增加泵前儲液罐中液面上的壓力pA來提高NPSHa。在長距離輸油管道中，可要求正壓進泵或配備給油泵。2）降低泵的安裝高度Hg，可以顯著提高NPSHa。如果將吸上裝置改為倒灌裝置，此時的Hg為負值。3）減少泵前管路上的個損失hA-s，可以提高NPSHa。例如采取縮短管路，減小管路中的流速，盡量減少彎管或閥門（減小局部阻力損失），或盡可能加大吸入管路上閥門的開度等。4）通過降低輸送液體的溫度，使其飽和蒸汽壓下降也可達到提高NPSHa的目的。5)在葉輪吸入口前加裝誘導輪。誘導輪是與主葉輪同軸安裝的一個類似軸流式的葉輪，其葉片是螺旋形的，葉片安裝角較小。使液體通過誘導輪生壓后流入主葉輪，因而提高了主葉輪的有效汽蝕余量改善了泵的汽蝕性能。減小必須汽蝕余量NPSHr另一方面，從離心葉輪機械內(nèi)流理論出發(fā),深入研究汽蝕機理,將其應用于抗汽蝕葉輪的研制和開發(fā)中,對葉輪進行最優(yōu)化設計,從而減小離心泵的必需汽蝕余量NPSHr。因此，根據(jù)泵汽蝕基本方程式：1——壓降系數(shù)，一般情況下為1.0~1.2；2——液體繞流葉片頭部的壓降系數(shù)，液體無沖擊流入葉片的情況下為0.3~0.4；c0、w0——分別為在葉片入口處稍前一點截面的液流絕對速度和相對速度。由汽蝕的理論公式可知,要減小NPSHr,必須通過減小υ0、w0、來實現(xiàn)。而這三者都與葉輪的結(jié)構(gòu)形狀有著密切的關(guān)系,葉輪結(jié)構(gòu)的選擇將直接影響水泵汽蝕性能,因此,采用合理的葉輪結(jié)構(gòu)和形狀,對提高葉輪自身的抗汽蝕性能具有特別重要的意義。根據(jù)本文理論分析，通過葉輪的優(yōu)化設計來提高離心泵的汽蝕性能主要有以下幾個方面:1）適當增大葉輪進口直徑D1。流量不變的情況下,進口液流的絕對速度和相對速度都是吸入管徑的函數(shù),所以直徑D1對泵汽蝕特性的影響可以利用方程來深入分析。從防止汽蝕的觀點來看,分析結(jié)果表明在改善汽蝕性能上存在最佳的葉輪進口直徑。當葉輪進口直徑增大到此最佳值時,進口處的流速減小,使汽蝕性能得到提高。如果繼續(xù)增大,則對于給定流量來說,進口直徑過大了,在葉輪進口部分所形成的停滯區(qū)和反向流將會使汽蝕性能惡化。2）增加葉輪葉片進口寬度b1。在泵的工況不變的情況下,可以增大葉片進口邊處流道寬度b1來增加泵葉輪中液流的實際進口面積。因為增大b1會使液流絕對速度的軸面分速度減小,所以汽蝕性能將得到改善,而水力效率和容積效率卻并不減小。3）采用長短葉片形式的葉輪常規(guī)離心泵的葉輪葉片出口邊節(jié)距較大,葉柵稠密度偏小,出水邊處葉片對水流的導流作用減弱,使水流偏離葉片出水邊工作面而產(chǎn)生汽蝕。由于這些原因,提出了采用長短葉片形式的葉輪來改善離心泵的汽蝕性能。其原則為:在不致造成葉片間的流道阻塞,保持良好的導流性能前提下,利用長短葉片的形式適當增大該出口部位的葉柵稠密度。短葉片的位置根據(jù)流線—流面優(yōu)化導流特性決定,并非一定在兩個長葉片的中間位置。由于增加了短葉片,出口部位的節(jié)距減小為原來的一半,葉柵稠密度相應增大,葉片對水流的導流能力明顯提高,避免了出口液流偏離葉片的現(xiàn)象;同時葉片出口部位單位面積上的負載大為減輕。因此使葉輪的汽蝕性能得到有效改善。4）葉輪出口寬度適當增加在葉輪的設計過程中,葉輪出口寬度增加會導致流量增大。如果在計算中控制其它參數(shù),使流量限制在設計要求中,則適當增大葉輪出口寬度可使流道中的流速相對減小,提高泵的汽蝕性能。5)采用適當?shù)娜~片數(shù)量流道內(nèi)的流速大是造成汽蝕的一個主要原因,為減小葉輪內(nèi)的相對流動速度,就必須加大葉片角,而葉片角加大后,必然使每個葉片上的載荷加大。為保證葉片作功符合需要,就必須適當減少葉片數(shù)。但過分的減少葉片數(shù),會造成流道內(nèi)分層效應,使葉輪出口流場畸變,影響葉輪與蝸殼中的流動效率。因此,葉片數(shù)有個最佳值,通常為5～6片。6）采用雙吸式葉輪。此時單側(cè)流量減小一半，從而使υ0減小，如果汽蝕比轉(zhuǎn)速c、轉(zhuǎn)數(shù)和流量相同時，采用雙吸式葉輪，NPSHr相當于單級葉輪的0.63倍。因而提高了離心泵的抗汽蝕性能。如國產(chǎn)125MW和300MW機組的給水泵，首級葉輪都采用雙吸式葉輪。另外還有增加葉輪前蓋板轉(zhuǎn)彎處的曲率半徑，減少局部阻力損失;使葉片進口邊適當?shù)那吧觳A斜,起到更好的導流作用；采用抗汽蝕材料，增加葉輪的機械強度，提高泵的汽蝕實性能。離心泵汽蝕的危害是嚴重的。因此我們應該很好的掌握泵的其實性能，正確地選擇確定水泵安裝高程，以及泵的合理運行流量，防止汽蝕及其危害的發(fā)生。泵的性能及調(diào)節(jié)離心泵的特性曲線離心泵的有效壓頭H，軸功率N及效率η均與輸液流量Q有關(guān)，均是離心泵的主要性能參數(shù)。雖然離心泵的理論壓頭H∞與理論流量QT的關(guān)系已如式2-11所示，但由于泵的水力損失難以定量計算，因而泵的這些參數(shù)之間的關(guān)系只能通過實驗測定。離心泵出廠前均由泵制造廠測定H―Q，η―Q，N―Q三條曲線，列于產(chǎn)品樣本以供用戶參考。圖2-14為國產(chǎn)4B20型離心泵的特性曲線。各種型號的泵各有其特性曲線，形狀基本上相同，它們都具有以下的共同點：圖2-144B20型離心水泵的特性曲線（1）H－Q曲線表示泵的壓頭與流量的關(guān)系。離心泵的壓頭一般是隨流量的增大而降低。例2-1附圖1―流量計；2例2-1附圖1―流量計；2―壓強表；3―真空計；4―離心泵；5―貯槽（3）η－Q曲線表示泵的效率與流量的關(guān)系。從圖2-14的特性曲線看出，當Q=0時，η=0；隨著流量的增大，泵的效率隨之上升，并達到一最大值。以后流量再增大，效率就下降。說明離心泵在一定轉(zhuǎn)速下有一最高效率點，稱為設計點。泵在與最高效率相對應的流量及壓頭下工作最經(jīng)濟，所以與最高效率點對應的Q、H、N值稱為最佳工況參數(shù)。離心泵的銘牌上標出的性能參數(shù)就是指該泵在運行時效率最高點的狀況參數(shù)。根據(jù)輸送條件的要求，離心泵往往不可能正好在最佳工況點運轉(zhuǎn)，因此一般只能規(guī)定一個工作范圍，稱為泵的高效率區(qū)，通常為最高效率的92%左右，如圖中波折號所示范圍，選用離心泵時，應盡可能使泵在此范圍內(nèi)工作。液體物理性質(zhì)的影響泵生產(chǎn)部門所提供的特性曲線是用20℃時的清水作實驗求得。當所輸送的液體性質(zhì)與水相差較大時，要考慮粘度及密度對特性曲線的影響。（1）密度的影響由離心泵的基本方程式看出，離心泵的壓頭、流量均與液體的密度無關(guān)，所以泵的效率也不隨液體的密度而改變，故H―Q與η―Q曲線保持不變。但泵的軸功率隨液體密度而改變。因此，當被輸送液體的密度與水不同時，該泵所提供的N－Q曲線不再適用，泵的軸功率需重新計算。（2）粘度的影響所輸送的液體粘度越大，泵內(nèi)能量損失越多，泵的壓頭、流量都要減小，效率下降，而軸功率則要增大，所以特性曲線發(fā)生改變。離心泵的轉(zhuǎn)數(shù)對特性曲線的影響離心泵的特性曲線是在一定轉(zhuǎn)速下測定的，當轉(zhuǎn)速由n1改變?yōu)閚2時，與流量、壓頭及功率的近似關(guān)系為（2-14）式2-14稱為離心泵的比例定律。當轉(zhuǎn)速變化小于20%時，可認為效率不變，用上式計算誤差不大。葉輪直徑對特性曲線的影響當葉輪直徑變化不大，轉(zhuǎn)速不變時，葉輪直徑與流量、壓頭及功率之間的近似關(guān)系為（2-15）式2-15稱為離心泵的切割定律。離心泵的工作點與流量調(diào)節(jié)管路特性曲線當離心泵安裝在特定的管路系統(tǒng)中工作時，實際的工作壓頭和流量不僅與離心泵本身的性能有關(guān)，還與管路特性有關(guān)，即在輸送液體的過程中，泵和管路是互相制約的。所以，在討論泵的工作情況之前，應先了解與之相聯(lián)系的管路狀況。在圖2-7所示的輸送系統(tǒng)中，為完成從低能位1處向高能位2處輸送，單位重量流體所需要的能量為He，則由柏努利方程可得：（2-16）一般情況下，動能差Δu2/2g項可以忽略，阻力損失（2-17）其中式中Qe——管路系統(tǒng)的輸送量，m3/h故或（2-18）式中系數(shù)其數(shù)值由管路特性所決定。當管內(nèi)流動已進入阻力平方區(qū)，系數(shù)K是一個與管內(nèi)流量無關(guān)的常數(shù)。將式2-18代入式2-16，得（2-19）在特定的管路系統(tǒng)中，于一定的條件下操作時，ΔZ與Δp/ρg均為定值，上式可寫成He=A+KQe2（2-20）由式2-20看出在特定管路中輸送液體時，管路所需壓頭He隨液體流量Qe的平方而變化。將此關(guān)系描繪在坐標紙上，即為圖2-15的管路特性曲線。此線形狀與管路布置及操作條件有關(guān)，而與泵的性能無關(guān)。泵的工作點離心泵安裝在管路中工作時，泵的輸液量Q即管路的流量Qe，在該流量下泵提供的壓頭必恰等于管路所要求的壓頭。因此，泵的實際工作情況是由泵特性曲線和管路特性曲線共同決定的。圖2-15管路特性曲線與泵的工作點圖2-16改變閥門開度調(diào)節(jié)流量示意圖若將離心泵特性曲線H－Q與其所在管路特性曲線He－Qe繪于同一坐標紙上，如圖2-16所示，此兩線交點M稱為泵的工作點。對所選定的離心泵在此特定管路系統(tǒng)運轉(zhuǎn)時，只能在這一點工作。選泵時，要求工作點所對應的流量和壓頭既能滿足管路系統(tǒng)的要求，又正好是離心泵所提供的，即Q=Q圖2-15管路特性曲線與泵的工作點圖2-16改變閥門開度調(diào)節(jié)流量示意圖離心泵的流量調(diào)節(jié)如果工作點的流量大于或小于所需要的輸送量，應設法改變工作點的位置，即進行流量調(diào)節(jié)。（1）改變閥門的開度改變離心泵出口管線上的閥門開關(guān)，實質(zhì)是改變管路特性曲線。當閥門關(guān)小時，管路的局部阻力加大，管路特性曲線變陡，如圖2-16中曲線1所示，工作點由M移至M1，流量由QM減小到QM1。當閥門開大時，管路阻力減小，管路特性曲線變得平坦一些，如圖中曲線2所示，工作點移至M2，流量加大到QM2。用閥門調(diào)節(jié)流量迅速方便，且流量可以連續(xù)變化，適合化工連續(xù)生產(chǎn)的特點。所以應用十分廣泛。缺點是閥門關(guān)小時，阻力損失加大，能量消耗增多，不很經(jīng)濟。（2）改變泵的轉(zhuǎn)速改變泵的轉(zhuǎn)速實質(zhì)上是改變泵的特性曲線。泵原來轉(zhuǎn)數(shù)為n，工作點為M，如圖2-17所示，若把泵的轉(zhuǎn)速提高到n1，泵的特性曲線H－Q往上移，工作點由M移至M1，流量由QM加大到QM1。若把泵的轉(zhuǎn)速降至n2，工作點移至M2，流量降至QM2。這種調(diào)節(jié)方法能保持管路特性曲線不變。當流量隨轉(zhuǎn)速下降而減小時，阻力損失也相應降低，看來比較合理。但需要變速裝置或價格昂貴的變速原動機，且難以做到連續(xù)調(diào)節(jié)流量，故化工生產(chǎn)中很少采用。此外，減小葉輪直徑也可改變泵的特性曲線，使泵的流量減小，但可調(diào)節(jié)的范圍不大，且直徑減小不當還會降低泵的效率，故實際上很少采用。圖2-17改變轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)流量示意圖例2－17例2－17附圖圖2-17改變轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)流量示意圖泵的啟動與運行離心泵的啟動步驟水泵的啟動步驟應該是：首先將水泵進口閥全部打開，關(guān)閉出口閥，啟動電機，待轉(zhuǎn)速正常后，才能逐步打開出口閥，調(diào)整到所需工況。水泵正確的運行方法離心泵的運行可分為三個步驟，即啟動、運行、停止。啟動：啟動前應做好如下準備工作：（1）檢查水泵設備完好情況（2）軸承充油、油位正常、有秩合格。運行：運行期間，主要是巡回檢查，檢查的內(nèi)容有四個方面：軸承的檢查軸承溫度不超過75℃。軸承室不能進水、進雜質(zhì)，油脂不能乳化或變黑。滾動軸承稀油潤滑時，油面應不低于油標中心線。是否有異音，滾動軸承損壞時一般會出現(xiàn)異常聲音。真空表、壓力表、電流表讀數(shù)是否正常真空表指針不能擺動過大，過大可能使泵入口發(fā)生汽化，另外真空表讀數(shù)也不能過高，過高可能是入口閥堵塞，卡住或吸水池水位降低等。出口壓力表讀數(shù)過低，可能是密封環(huán)、導葉套嚴重磨損。定、轉(zhuǎn)子間隙過大，或者是出口閥開啟太大，流量大、揚程低。電流表讀數(shù)過大，可能是流量大，或者是定、轉(zhuǎn)子之間產(chǎn)生摩擦。泵機組是否產(chǎn)生較大的振動，造成振動的原因有：水泵和電機軸心線不對中。水泵或電機底腳螺栓松動，或者基礎不牢。轉(zhuǎn)子質(zhì)量不平衡。泵在小流量運行，產(chǎn)生徑向力、回流、汽蝕。密封工作是否正常K形動力密封正常運行時不會有滴漏。有冷卻水裝置的，要檢查水流是否正常。停泵水泵停泵應先關(guān)閉出口閥，以防逆止閥失靈致使出水壓力使水倒灌進泵內(nèi)，引起葉輪反轉(zhuǎn)，造成泵損壞。停泵時如果慣性小，即斷電后泵很快就停下來，說明泵內(nèi)有摩卡或偏心現(xiàn)象。離心泵的啟動、運行、停止三個步驟都很重要，但最重要的還是出口閥的調(diào)整。如果為吸上狀態(tài)，出口閥開度可相對大一些，如果為倒灌狀態(tài)，出口閥開度可相對小一些。出口閥調(diào)整的工作點越接近泵的設計點越好，這樣使實際流動狀態(tài)與理論設計接近吻合，泵的運行效率高，節(jié)約資源。因為泵的高效點都在設計點或設計點附近，當然最終還是要以電流不超載為前提。相似理論在泵中的應用相似理論在流體力學中有重要應用，因流體機械內(nèi)的流動復雜性決定了很難用理論方法計算，用相似方法可得到滿意的結(jié)果。1.相似設計中，利用已有的資料和試驗結(jié)果，縮小模型,開發(fā)新型離心泵;2.改變工況條件，根據(jù)已知泵的性能曲線，計算流動相似的泵的性能曲線。相似設計、性能換算關(guān)系的理論依據(jù)一、相似原理(Affinitylaw)的基礎知識1、相似條件：幾何相似運動相似動力相似熱力相似一元定常流討論模型機原型機。（1）幾何相似流道部分對應線性尺寸L之比相等，對應角度相等。模型機和原型機（2）運動相似對應點速度比值為常數(shù)，同名速度方向角相等。由λL、λc得加速度λa、λt幾何相似為前提，再保證λa不變，λc才保持不變。（3）動力相似兩機對應點上作用同名力的方向相同，作用力比值等于常數(shù)。重力Fg、粘滯力Fv、壓力Fp、彈性力Fi、慣性力Fc即對應點上的各力F的方向相同，比值等于比例常數(shù)λf（4）熱力相似流體在模型機和原型機內(nèi)流動過程中，流體內(nèi)部傳熱過程及熱力過程相似。對泵，忽略流體與外界換熱，熱力過程不考慮。2、動力相似運動相似必須動力相似，動力相似用動力相似準數(shù)表示牛頓運動第二定律牛頓準數(shù)合外力與慣性力的比值兩機的流動相似應滿足動力相似，則它們的牛頓相似準數(shù)一定相等，若兩機的牛頓相似準數(shù)相等；則它們也一定動力相似。流動中的合外力是指重力、粘性力、壓力和彈性力組成，完全動力相似很難，研究流動中主要影響因素使之滿足動力相似，忽略次要，簡化問題。（1）流動中起重要作用的是重力時代替合外力佛魯?shù)聹蕯?shù)慣性與重力比值對應點Fr相等，說明它們在重力上動力相似（2）流動中起重要作用的是粘性力運動粘度雷諾相似準數(shù)Re表示慣性力Fg與粘性力Fv的比值Re相等則在粘性力上動力相似流動中起主導作用的是壓力歐拉準數(shù)壓力與慣性力的比值Eu相等，在壓力上重力相似起主導作用的是彈性力馬赫數(shù)慣性力與彈性力比值倒過來則為M在粘性不可壓縮的定常流中，Re、Eu和Fr表示流動相似。在Fg、Fv、Fc（慣性力）、Fp中Fg與重力有關(guān)，F(xiàn)v與粘滯系數(shù)有關(guān)，F(xiàn)c與ρ密度有關(guān)，三者大小、方向、可定。Fp不受物理性質(zhì)制約，隨其它各力大小而定，即Eu=f(Fr,Re)Fr=Fr′Re=Re′必有Eu=Eu′在強迫流動中，重力影響很小，可忽略，只考慮Re相等。兩臺泵流動相似條件：幾何相似、進口運動相似、Re對應相等。二、相似原理在離心泵中的應用1、離心泵的相似條件（1）幾何相似模型泵與原型泵對應的幾何線性尺寸等于比例常數(shù)λL對應的βA、E、τ相等嚴格來說還包括表面粗糙度、裝配間隙等，很難保證，影響較小，可忽略。（2）動力相似Re對應相等，兩泵動力相似。摩阻系數(shù)λ是Re的函數(shù)，若，即使液道進口液流動相似，但λ不成比例，葉輪出口液流運動不相似。Re對應相等是困難的.若L=5L′，要保證Re′=Re，同一介質(zhì)v=v′，要求c′=5c，很難達到。泵流到內(nèi)Re＞105，這時慣性力起主導作用，粘滯力Fv相對于Fg可忽略。流動到自動模化區(qū)流動狀態(tài)與速度分布不隨Re而變。兩泵Re雖不等，但Re在自動?；秶涂勺詣訚M足相似要求，即幾何相似、進口運動相似，則出口運動也相似。對離心泵，只有幾何相似與進口運動相似兩條。2、相似定律（1）流量關(guān)系兩泵相似模型與原型泵參數(shù)間關(guān)系因（2）揚程關(guān)系（3）功率關(guān)系材料選擇泵的系列是指泵廠生產(chǎn)的同一類結(jié)構(gòu)和用途的泵，如IS型清水泵，Y型油泵，ZA型化工流程泵，SJA型化工流程泵等。當泵的類型確定后，就可以根據(jù)工藝參數(shù)和介質(zhì)特性來選擇泵的系列和材料。如確定選用離心泵后，可進一步考慮如下項目：根據(jù)介質(zhì)特性決定選用哪種特性泵，如清水泵，耐腐蝕泵，或化工流程泵和雜質(zhì)泵等。介質(zhì)為劇毒、貴重或有放射性等不允許泄露物質(zhì)時，應考慮選用無泄漏泵（如屏蔽泵、磁力泵）或帶有泄露夜收集和泄漏報警裝置的雙端面機械密封。如介質(zhì)為液化烴等易揮發(fā)液體應選擇低汽蝕余量泵，如簡型泵。根據(jù)現(xiàn)場安裝條件選擇臥式泵、立式泵（含液下泵、管道泵）。根據(jù)流量大小選用單吸泵、雙吸泵，或小流量離心泵。根據(jù)揚程高低選用單級泵、多級泵，或高速離心泵等。以上各項確定后即可根據(jù)各類泵中不同系列泵的特點及生產(chǎn)廠的條件，選擇合適的泵系列及生產(chǎn)廠。如確定選用單級臥式化工流程泵，可考慮選用沈陽水泵廠的SJA型，大連耐酸泵廠的CZ型、ZA型，以及國內(nèi)通用設計的IH型化工流程泵等等。最后根據(jù)裝置的特點及泵的工業(yè)參數(shù)，決定選用哪一類制造、檢驗標準。如要求較高時，可選API610標準，要求一般時，可選用GB5656(ISO5199)或ANSIB73.1M標準。如確定選用計量泵后，可進一步考慮如下項目：當介質(zhì)為易燃、易爆、劇毒及貴重液體時，常選用隔膜計量泵。為防止隔膜破裂時，介質(zhì)與液壓油混合引起事故，可選用雙隔膜計量泵并帶隔膜破裂報警裝置。流量調(diào)節(jié)一般為手動，如需自動調(diào)節(jié)時可選用電動或氣動調(diào)節(jié)方式。泵的安全操作規(guī)程（1）作業(yè)前1.檢查軸承油室的油位應正常，手動盤車應轉(zhuǎn)動靈活，無卡澀現(xiàn)象。使用前必須安裝好聯(lián)軸器。3.使用前必須安裝好聯(lián)軸器（2）使用中1.打開冷卻水系統(tǒng)閥門，使冷卻水暢通，打開泵入口截止閥及泵和機械密封的排氣閥，緩慢車盤，當液位不帶氣泡時，關(guān)閉排氣門，打開旁路管上的截止閥，調(diào)整節(jié)流至規(guī)定最小流量，打開輔助設備管道閥門后再啟動，啟動后，緩慢打開泵出口管上的閥門，使壓力表建立起壓力值。運行時，嚴密監(jiān)視泵及機械密封應無超溫現(xiàn)象，有異常立即停機。壓差不可以低于設計點太多，也不能在設備中有壓力表值，監(jiān)視電流值。發(fā)現(xiàn)泵轉(zhuǎn)動有異常聲音時立即停泵。該機械的具體操作程序按照說明書的規(guī)定進行。（3）作業(yè)后a)關(guān)閉出口閥門后停機，將泵內(nèi)及冷卻腔內(nèi)的液體排凈泵用完應及時清洗泵腔并進行檢修。存放和保養(yǎng)中，在長期停車情況下，應排除輸送的液體，如有冷卻小也應排出，檢查泵內(nèi)零件的磨損情況，必須保證良好的潤滑性。耐酸泵的機械密封耐酸泵的機械密封結(jié)構(gòu)型式：耐酸泵的密封淘汰了原有在泵軸填充填料進行密封的型式，采用雙端面機械密封，機械密封主要由動環(huán)、靜環(huán)、彈簧、軸套、水密封、O型圈幾部分組成。為了防酸保護，采用水洗式機封，沖洗水同時帶走運轉(zhuǎn)時的機械密封溫升，大大延長設備使用壽命。耐酸泵機械密封的工作原理：機械密封是通過與軸垂直并作相對轉(zhuǎn)動的兩個密封面進行密封，動環(huán)緊壓在葉輪軸上，靜環(huán)裝在蓋室密封座上，通過彈性元件使兩端始終緊貼一起，從而達到密封的目的。耐酸泵機械密封特點：耐酸泵機械密封利用靜環(huán)保持架調(diào)整靜環(huán)與動環(huán)貼合來密封，徑向密封由O型圈來完成，它彈性強、調(diào)節(jié)密封性能好、隔離密封可靠。耐酸泵機械密封不足：原裝機械密封在設計上較為完美，無論是結(jié)構(gòu)形式還是材質(zhì)的選用，都是極其科學和先進的，完全適合酸泵的正常工作需要。但是，當設備運行過程