離心泵說明書課件

第七章離心泵

一、離心泵的基本知識

二、離心泵的基本工作理論

三、離心泵的軸向力及其平衡

四、離心泵的管路特性與工況調(diào)節(jié)

五、離心泵的選擇鉆井機械1/1/20231鉆機機械——任連城第七章離心泵

一、離心泵的基本知識

離心泵是一種典型的葉輪式泵，它在國民經(jīng)濟中應用很廣。在石油礦場上，離心泵主要用于油田注水，采油，油品輸送，鉆井泵灌注和供排水等。離心泵的基本知識1/1/20232鉆機機械——任連城離心泵是一種典型的葉輪式泵，它在國民經(jīng)濟中應離心泵工作時，發(fā)動機經(jīng)泵軸帶動葉輪1旋轉(zhuǎn)，蝸殼內(nèi)的液體受到葉輪上許多彎曲的葉片作用而隨之旋轉(zhuǎn)，在離心力的作用下，液體沿葉片間流道，由葉輪中心甩向邊緣再通過螺形泵殼（簡稱蝸殼)流向排出管。一、離心泵的工作原理離心泵的基本知識1/1/20233鉆機機械——任連城離心泵工作時，發(fā)動機經(jīng)泵軸帶動葉輪1旋轉(zhuǎn)，蝸殼內(nèi)

隨著液體的不斷排出，在泵的葉輪中心形成真空，在大氣壓力的作用下，吸入池中的液體通過吸入管源源不斷地流入葉輪中心，再由葉輪甩出。離心泵的基本知識1/1/20234鉆機機械——任連城隨著液體的不斷排出，在泵的葉輪中心形成真空，在大氣壓力的

吸入管的下部裝有濾網(wǎng)和底閥對液體起過濾作用，并防止管中液體倒流入吸入池。離心泵的基本知識1/1/20235鉆機機械——任連城吸入管的下部裝有濾網(wǎng)和底閥對液體起過濾作用，并防止管中液

排出管匯裝有用以調(diào)節(jié)流量的閘門。蝸殼的頂部裝有漏斗，用以在開泵前向泵內(nèi)灌水，排除泵腔內(nèi)氣體。啟泵前一般要關閉排出閘門，啟動后方打開。離心泵的基本知識1/1/20236鉆機機械——任連城排出管匯裝有用以調(diào)節(jié)流量的閘門。蝸殼的頂部裝有漏斗，用離心泵必須與吸入管匯和排出管匯等共同組成如圖示的裝置才能正常工作.離心泵的基本知識1/1/20237鉆機機械——任連城離心泵必須與吸入管匯和排出管匯等共同組成如圖示的離心泵的基本知識1/1/20238鉆機機械——任連城離心泵的基本知識12/29/20228鉆機機械——任連城離心泵的基本知識1/1/20239鉆機機械——任連城離心泵的基本知識12/29/20229鉆機機械——任連城二、離心泵的種類

離心泵的種類很多，分類方法各不相同。離心泵按泵軸的布置方式按吸入方式按葉輪級數(shù)分按用途分按泵體形式分按殼體剖分方式分按比轉(zhuǎn)數(shù)分清水泵污水泵油泵酸泵堿泵砂泵分段式泵中剖分式泵低比轉(zhuǎn)數(shù)泵中比轉(zhuǎn)數(shù)泵高比轉(zhuǎn)數(shù)泵渦殼泵透平泵離心泵的基本知識1/1/202310鉆機機械——任連城二、離心泵的種類

離心泵的種類很多，分類方法各不按泵軸的布置方式分，主要有：

1）臥式泵:泵軸水平布置2）立式泵：泵軸豎直布置離心泵的基本知識1/1/202311鉆機機械——任連城按泵軸的布置方式分，主要有：1）臥式泵:泵軸水平布

1）單吸泵葉輪從一個方向吸入液體。

按吸入方式分，主要有：離心泵的基本知識1/1/202312鉆機機械——任連城1）單吸泵按吸入方式分，主要有：離心泵的基本知識12/29

2）雙吸泵液體從葉輪兩側(cè)吸入。離心泵的基本知識1/1/202313鉆機機械——任連城2）雙吸泵離心泵的基本知識12/29/202213鉆機機雙吸泵，葉輪從兩側(cè)吸入離心泵的基本知識1/1/202314鉆機機械——任連城雙吸泵，葉輪從兩側(cè)吸入離心泵的基本知識12/29/20221離心泵的基本知識1/1/202315鉆機機械——任連城離心泵的基本知識12/29/202215鉆機機械——任連城按葉輪級數(shù)分，主要有單級泵和多級泵：1）單級泵泵軸上只安裝一個葉輪。離心泵的基本知識1/1/202316鉆機機械——任連城按葉輪級數(shù)分，主要有單級泵和多級泵：離心泵的基本知識12/2

2）多級泵泵軸上安裝兩個或兩個以上葉輪。離心泵的基本知識1/1/202317鉆機機械——任連城2）多級泵離心泵的基本知識12/29/20對于多級泵，由于泵軸上裝有兩個以上的葉輪，液體依次通過各個葉輪，它的總壓頭是各級葉輪壓頭之和。離心泵的基本知識1/1/202318鉆機機械——任連城對于多級泵，由于泵軸上裝有兩個以上的葉輪，液體依次臥式泵。離心泵的基本知識1/1/202319鉆機機械——任連城臥式泵。離心泵的基本知識12/29/202219鉆機機械——按泵殼能量轉(zhuǎn)換部分的結(jié)構(gòu)分：

1)蝸殼泵，泵殼作成截面逐漸擴大的蝸殼形，流體從葉輪甩出后直接進入蝸殼的螺旋形流通，再被引入排出管線。離心泵的基本知識1/1/202320鉆機機械——任連城按泵殼能量轉(zhuǎn)換部分的結(jié)構(gòu)分：

1)蝸殼泵，泵殼2)導葉泵，在泵殼內(nèi)裝有固定的導葉(導輪)，如圖所示，液體從葉輪流出后先進入導葉轉(zhuǎn)換能量，再流入泵殼。這種泵亦稱透平泵。離心泵的基本知識1/1/202321鉆機機械——任連城2)導葉泵，在泵殼內(nèi)裝有固定的導葉(導輪)，如圖所示，液

按照所輸送的液體性質(zhì)又可分為水泵、熱油泵、汽油泵、酸泵、堿泵、污水泵，電動潛油泵、砂泵等。離心泵的基本知識1/1/202322鉆機機械——任連城按照所輸送的液體性質(zhì)又可分為水泵、熱油泵、汽油泵、三、離心泵的典型結(jié)構(gòu)

1、單吸單級臥式離心泵

石油礦場上使用各種類型的離心泵。單級離心泵中最常見的是單級懸臂式BA型離心泵，下圖為其典型結(jié)構(gòu)。該系列的泵排量范圍為5.5～330m3/h，揚程8～150米。離心泵的基本知識1/1/202323鉆機機械——任連城三、離心泵的典型結(jié)構(gòu)

1、單吸單級臥式離心泵離心泵的結(jié)構(gòu)示意圖離心泵的基本知識1/1/202324鉆機機械——任連城離心泵的結(jié)構(gòu)示意圖離心泵的基本知識12/29/202224鉆1/1/202325鉆機機械——任連城12/29/202225鉆機機械——任連城離心泵的基本知識1/1/202326鉆機機械——任連城離心泵的基本知識12/29/202226鉆機機械——任連城

其優(yōu)點是結(jié)構(gòu)緊湊、造價低廉，使用方便、工作可靠。這種泵的排出管線可根據(jù)安裝條件裝成任何角度(水平、垂直或與水平成角30°、60°等)，這只需在法蘭聯(lián)結(jié)處加以調(diào)整即可。離心泵的基本知識1/1/202327鉆機機械——任連城其優(yōu)點是結(jié)構(gòu)緊湊、造價低廉，使用方便、工作可靠。2、雙吸單級離心泵

當排量較大而揚程不高時，一般采用sh系列的單級雙吸泵。它廣泛用于礦場輸水、輸油、民用供水等。該系列泵一般流量為90～3500m3/h，揚程為10～104m。離心泵的基本知識1/1/202328鉆機機械——任連城2、雙吸單級離心泵

當排量較大而揚程不高時，一般采離心泵的基本知識1/1/202329鉆機機械——任連城離心泵的基本知識12/29/202229鉆機機械——任連城這種泵結(jié)構(gòu)較簡單，泵殼一般為水平剖分式，葉輪、軸和密封裝置等可事先裝好，然后整體裝入泵殼中去，因而制造和檢修都較方便。離心泵的基本知識1/1/202330鉆機機械——任連城這種泵結(jié)構(gòu)較簡單，泵殼一般為水平剖分式，葉輪、3、多級離心泵離心泵的基本知識1/1/202331鉆機機械——任連城3、多級離心泵離心泵的基本知識12/29/202231鉆機機多級離心泵中液體流動過程

多級離心泵每一級的工作原理同單級離心泵原理。但級與級之間的液體靠導葉導向，即前一級葉輪出口的液體經(jīng)導葉引導到后一級葉輪的入口處。其液體的流動路線如圖所示。離心泵的基本知識1/1/202332鉆機機械——任連城多級離心泵中液體流動過程多級離心泵每一級的工作原理四、離心泵的主要零部件1、葉輪

葉輪是泵進行能量轉(zhuǎn)換的關鍵零件。單級離心泵只裝一個葉輪，多級離心泵則裝多個葉輪。離心泵的基本知識1/1/202333鉆機機械——任連城四、離心泵的主要零部件1、葉輪葉輪是泵進行能量

葉輪的種類單吸式葉輪雙吸式葉輪閉式葉輪由前蓋板、后蓋板、葉片及輪轂組成。閉式葉輪一般用于輸送粘度較低的液體或清水的泵。閉式葉輪半開式葉輪開式葉輪閉式葉輪離心泵的基本知識1/1/202334鉆機機械——任連城葉輪的種類單吸式葉輪閉式葉輪閉式葉輪閉式葉輪離心泵的基本半開式葉輪由后蓋板、葉片及輪轂組成；半開式葉輪一般用于輸送含有固相顆粒或粘度較高的的液體。

葉輪的種類半開式葉輪開式葉輪開式葉輪由葉片及輪轂組成；開式葉輪一般用于輸送污水或含有纖維的液體。離心泵的基本知識1/1/202335鉆機機械——任連城半開式葉輪由后蓋板、葉片及輪轂組成；葉輪的種類半開式葉輪雙吸式葉輪結(jié)構(gòu)類似于閉式葉輪，不同的是液體可葉輪的兩側(cè)吸入。雙吸式葉輪用于輸送大流量的雙吸泵上。

葉輪的種類雙吸式葉輪離心泵的基本知識1/1/202336鉆機機械——任連城雙吸式葉輪結(jié)構(gòu)類似于閉式葉輪，不同的是液體可葉輪的兩側(cè)吸入。離心泵的基本知識1/1/202337鉆機機械——任連城離心泵的基本知識12/29/202237鉆機機械——任連城離心泵的基本知識1/1/202338鉆機機械——任連城離心泵的基本知識12/29/202238鉆機機械——任連城2、泵軸

泵軸是傳遞功率和力矩的主要零件。離心泵的基本知識1/1/202339鉆機機械——任連城2、泵軸

泵軸是傳遞功率和力矩的主要零件。離心泵3、泵殼

具有收集、導流和降速增壓的作用。

泵殼是一個能量轉(zhuǎn)換裝置，它導引從葉輪流出的液體，隨著流道面積的逐漸增大，使液流平緩地降低速度，使部分動能轉(zhuǎn)化為壓能。離心泵的基本知識1/1/202340鉆機機械——任連城3、泵殼具有收集、導流和降速增壓的作用。離心泵的基一般為圓柱形。由進水端、出水端、中間泵殼用拉桿連接成一個整體。分段式多級離心泵泵殼離心泵的基本知識1/1/202341鉆機機械——任連城一般為圓柱形。分段式多級離心泵泵殼離心泵的基本知識12/294、導葉輪（導輪）

按裝在葉輪外緣，并固定在泵殼上，用于多級透平式泵中。內(nèi)部也有葉片形成逐漸增大的流道，也具有收集、倒流、降速增壓的作用。離心泵的基本知識1/1/202342鉆機機械——任連城4、導葉輪（導輪）按裝在葉輪外緣，并固定在泵殼5、密封裝置

泵工作時，

防止液體內(nèi)漏、外漏和外界空氣吸入。

密封環(huán)密封：防止液體從葉輪出口通過葉輪與殼體間的間隙漏回到入口（稱為內(nèi)漏），提高容積效率。并承受葉輪與殼體接縫處可能產(chǎn)生的機械磨損（又稱承磨環(huán)）。離心泵的基本知識1/1/202343鉆機機械——任連城5、密封裝置泵工作時，防止液體內(nèi)漏、外漏和盤根密封或軟填料密封：

在泵軸與泵殼間，為防止外界空氣侵入或泵內(nèi)液體泄漏，可用盤根密封或軟填料密封。離心泵的基本知識1/1/202344鉆機機械——任連城盤根密封或軟填料密封：在泵軸與泵殼間，為防機械密封：

靠兩個經(jīng)過精密加工的動環(huán)與靜環(huán)的端面，沿軸向緊密接觸實現(xiàn)密封。機械密封又叫端面密封。

機械密封結(jié)構(gòu)１－靜環(huán)；２－動環(huán)；３－壓蓋；４－彈簧；５－傳動座；６－螺釘；７、８－密封圈；９－防轉(zhuǎn)銷176542389離心泵的基本知識1/1/202345鉆機機械——任連城機械密封：靠兩個經(jīng)過精密加工的動環(huán)與靜環(huán)的端第二節(jié)離心泵的理論基礎

液體在離心泵內(nèi)的流動可以分為三部分：液體進入葉輪前在進液流道(吸入室)中的流動，在葉輪內(nèi)的流動和在排液流道(壓出室或?qū)~)中的流動。液體是在葉輪內(nèi)被葉輪強制運動時獲得能量，而在其余兩個部分中流動時要消耗能量。離心泵是通過葉輪的轉(zhuǎn)動，帶動泵內(nèi)液體，使之獲得能量的。因此研究離心泵的工作理論，首先必須研究液體在泵內(nèi)通過葉輪的運動。1/1/202346鉆機機械——任連城第二節(jié)離心泵的理論基礎液體在離心泵內(nèi)的流動可一、葉輪內(nèi)液體的運動

1.三種速度

液體在葉輪內(nèi)的運動是復雜的，為了便于研究，我們先作如下假設：

1)葉輪有無限多，無限薄的葉片，因此液體質(zhì)點完全按照葉片形狀規(guī)定的軌跡運動

2)液體是理想的，即液體沒有粘性，流動時無摩擦阻力損失。

3)葉輪轉(zhuǎn)速和液體流量是恒定的。第二節(jié)離心泵的理論基礎1/1/202347鉆機機械——任連城一、葉輪內(nèi)液體的運動第二節(jié)離心泵的理論基礎12/29/2

我們可以把液體在葉輪內(nèi)的流動看成在葉片推動下隨葉輪以速度u作圓周運動和液體沿葉片以相對速度W作相對運動的合成。第二節(jié)離心泵的理論基礎1/1/202348鉆機機械——任連城我們可以把液體在葉輪內(nèi)的流動看成在葉片推動下隨葉

即液體在葉輪內(nèi)任一點的絕對速度c：這種速度矢量合成圖，稱為速度三角形。由于要研究的是進葉輪前到出葉輪后的液體能量的變化情況，故我們只研究進口、出口的液流速度三角形。第二節(jié)離心泵的理論基礎1/1/202349鉆機機械——任連城即液體在葉輪內(nèi)任一點的絕對速度c：第二節(jié)離心泵的理論2.進、出口速度三角形當離心泵工作時，吸入池中液體在大氣壓力作用下，沿吸入管流向泵的葉輪進口，其速度為c0。在葉輪內(nèi)，液體由軸向變?yōu)閺较?，并以速度c1流向葉片間的流道，如圖2－13。第二節(jié)離心泵的理論基礎1/1/202350鉆機機械——任連城2.進、出口速度三角形當離心泵工作時，吸入池中一般離心泵的液體沿半徑方向進入葉片，故其絕對速度的方向α1＝90°，絕對速度的大小為：

式中：Qi－流經(jīng)葉輪的流量；

F1－進口斷面的環(huán)形有效過流面積。

下角標r或u，表示徑向或周向分速度。

第二節(jié)離心泵的理論基礎1/1/202351鉆機機械——任連城一般離心泵的液體沿半徑方向進入葉片，故其絕對速度的方而進口處的圓周速度u1的方向為周向，大小為u1=πnD1/60，n為葉輪轉(zhuǎn)速。由于u1，c1的大小和方向皆己確定,故液體進入流道的相對速度W1即可確定，W1＝c1－u1。進口處的速度三角形見圖2-13，即液體進入葉輪時的水力角β1就確定了.

第二節(jié)離心泵的理論基礎1/1/202352鉆機機械——任連城而進口處的圓周速度u1的方向為周向，大小為u1=πnD1/6

為了使液體進入葉片時與葉片不產(chǎn)生沖擊，進口處相對速度W1的方向應和葉片進口表面相切，即相對速度W1與圓周速度u1反方向的夾角βl應與葉片結(jié)構(gòu)角βlK相等。即使βl＝βlK。當離心泵選定后，其葉輪的葉片結(jié)構(gòu)角是不會變的，而βl的數(shù)值取決于c1和u1的大小。當泵軸轉(zhuǎn)速一定時，u1為常數(shù)，速度c1的方向是一定的，其大小取決于流量，因此βl的數(shù)值也取決于流量。第二節(jié)離心泵的理論基礎1/1/202353鉆機機械——任連城為了使液體進入葉片時與葉片不產(chǎn)生沖擊，進口處相對速度

從圖可知，只有離心泵流量為額定流量(最優(yōu)流量)時，βl＝βlK，符合無沖擊的條件。而當流量增大或減小時都將產(chǎn)生水力沖擊。

第二節(jié)離心泵的理論基礎1/1/202354鉆機機械——任連城從圖可知，只有離心泵流量為額定流量(最優(yōu)流量)時，βl

在葉輪出口處的圓周速度u2=πnD2/60，相對速度W2與葉片相切，即水力角β2＝β2K，絕對速度的徑向分速度c2r＝Qi/F2,F2為出口斷面環(huán)形有效過流面積。因此，出口處的速度三角形就確定了。第二節(jié)離心泵的理論基礎1/1/202355鉆機機械——任連城在葉輪出口處的圓周速度u2=πnD2/60，相對速度W二、離心泵的理論揚程

了解了離心泵葉輪內(nèi)液體運動情況以后，就能進一步研究泵內(nèi)的能量轉(zhuǎn)換規(guī)律。在離心泵中，影響葉輪和液體進行能量轉(zhuǎn)換的因素很多，如葉輪轉(zhuǎn)速，葉輪的尺寸，葉片的數(shù)量，葉片的角度和液體的性質(zhì)等。為了研究主要因素的影響，先作以下兩點假設：

①葉輪具有無限多，無限薄的葉片，這樣就可以認為液體質(zhì)點是完全按照葉片形狀規(guī)定的軌跡運動的；

②液體是理想的，即液體沒有粘性，流動時沒有摩擦阻力損失。第二節(jié)離心泵的理論基礎1/1/202356鉆機機械——任連城二、離心泵的理論揚程

了解了離心泵葉輪內(nèi)液體運動情

在上述假設的基礎上，就可以利用動量矩定理來推導離心泵的基本能量方程式。

圖2－16中表示液體質(zhì)點從進葉輪時的起始位置a，到流出葉輪時的最終位置b為止的運動情況。

第二節(jié)離心泵的理論基礎1/1/202357鉆機機械——任連城在上述假設的基礎上，就可以利用動量矩定理來推導離心泵的

質(zhì)點是沿著葉片形狀所規(guī)定的軌跡運動的。根據(jù)動量矩定理，在穩(wěn)定流情況下，單位時間內(nèi)流過的液體質(zhì)量，從一個斷面到另一個斷面的動量矩變化，等作用在這兩個斷面間的液流上的外力矩。第二節(jié)離心泵的理論基礎1/1/202358鉆機機械——任連城質(zhì)點是沿著葉片形狀所規(guī)定的軌跡運動的。根據(jù)動量矩定理，

以m表示每秒內(nèi)流過葉輪的液體質(zhì)量，那末，在半徑為R1的葉輪進口處，液體相對于葉輪軸線的動量矩為

第二節(jié)離心泵的理論基礎1/1/202359鉆機機械——任連城以m表示每秒內(nèi)流過葉輪的液體質(zhì)量，那末，在半徑為R1的葉

在半徑為R2的葉輪出口處，液體相對于葉輪軸線的動量矩為第二節(jié)離心泵的理論基礎1/1/202360鉆機機械——任連城在半徑為R2的葉輪出口處，液體相對于葉輪軸線的動量矩為液體動量矩的增加應等于作用在液體上的外力矩M。即第二節(jié)離心泵的理論基礎1/1/202361鉆機機械——任連城液體動量矩的增加應等于作用在液體上的外力矩M。即第二節(jié)離心

由圖2-16所示的速度三角形可知第二節(jié)離心泵的理論基礎1/1/202362鉆機機械——任連城由圖2-16所示的速度三角形可知第二節(jié)離心泵的理論基礎1考慮到

m＝G/g＝Qiρ

式中G－通過葉輪的液體的重量流量，N/s。

g－重力加速度，m/s。

ρ－液體的密度，kg／m3。

將上式子及l(fā)2＝R2cosα2，l1＝R1cosα1

代入式：Mi＝M2－M1＝m（c2l2－c1l1)

可得

第二節(jié)離心泵的理論基礎1/1/202363鉆機機械——任連城考慮到

m＝G/g＝Qiρ

式中G－通過

假設液體通過葉輪時沒有能量損失，根據(jù)能量守恒定律，葉輪消耗的機械功率應全都變?yōu)橐后w的水力功率，即

Miω＝ρgQiHi

式中ω－葉輪的旋轉(zhuǎn)角速度；

Hi－葉輪傳遞給每一N重量液體的能量，稱為泵的理論壓頭。因為假定葉輪葉片為無限多，所以Hi用Hi∞表示。第二節(jié)離心泵的理論基礎1/1/202364鉆機機械——任連城假設液體通過葉輪時沒有能量損失，根據(jù)能量守恒定律，所以，離心泵的理論壓頭Hi∞等于

Hi∞＝Miω/ρgQi

＝Qiρ(c2R2cosα2－c1R1cosα1)ω/ρgQi

＝(c2R2cosα2－c1R1cosα1)ω/g

＝(c2R2ωcosα2－c1R1ωcosα1)/g

因為R2ω＝u2，R1ω＝u1

所以上式就是離心泵的基本能量方程式米液柱第二節(jié)離心泵的理論基礎1/1/202365鉆機機械——任連城所以，離心泵的理論壓頭Hi∞等于

Hi∞＝Miω因c2cosα2＝c2u，c1cosα1＝c1u

可改寫為米液柱由于在一般離心泵中。液體通常是沿徑向進入葉輪，即α1＝90°，因此，基本能量方程式可進一步簡化為第二節(jié)離心泵的理論基礎1/1/202366鉆機機械——任連城因c2cosα2＝c2u，c1cosα1＝c1u從式Hi∞＝u2c2u/g可見，

離心泵的理論壓頭與出口圓周速度(或葉輪外徑D2及轉(zhuǎn)速n)、出口絕對速度的周向分量c2u(或α2及β2等)有關。當葉輪的外徑越大，轉(zhuǎn)速越高以及β2越大，α2越小時，離心泵給出的理論壓頭也越大。第二節(jié)離心泵的理論基礎1/1/202367鉆機機械——任連城從式Hi∞＝u2c2u/g可見，

離心泵

在基本能量方程式中，沒有包含液體物理性質(zhì)的參數(shù)(如密度，粘度等)，所以此式適用于輸送任何物理性質(zhì)的液體。第二節(jié)離心泵的理論基礎1/1/202368鉆機機械——任連城在基本能量方程式中，沒有包含液體物理性質(zhì)的參數(shù)(如密

實際上，離心泵葉輪葉片數(shù)通常在3～12之間，一般不超過9個，于是液體在葉輪中的運動除了有一個均勻的相對運動以外，還存在一個相對的軸向旋渦運動，而使其不完全與葉片的形狀相同，使泵理論揚程降低。第二節(jié)離心泵的理論基礎1/1/202369鉆機機械——任連城實際上，離心泵葉輪葉片數(shù)通常在3～12之間，一般

大量實驗表明，有限葉片數(shù)的葉輪所產(chǎn)生的理論揚程要比無限多葉片數(shù)的葉輪理論揚程小15～20％。此外，葉輪出口角，泵殼結(jié)構(gòu)等也對理論揚程有影響。為此引入揚程修正系數(shù)K：

Hi＝KHi∞

上式中:Hi為葉片有限時離心泵的理論揚程;

K值通常在0.7～0.9之間，葉片越多，K也就越大。

第二節(jié)離心泵的理論基礎1/1/202370鉆機機械——任連城大量實驗表明，有限葉片數(shù)的葉輪所產(chǎn)生的理論揚程要比無限三、離心泵的功率與效率流量Q壓頭H效率η功率N轉(zhuǎn)速n

表示泵軸轉(zhuǎn)動的速度。影響泵的流量。單位:r/min

表示泵對液體做功的能力。單位：KW

表示泵轉(zhuǎn)換能量的經(jīng)濟性。單位：無

又稱揚程。表示泵使單位質(zhì)量液體產(chǎn)生的能量增加值。單位：m

表示泵在單位時間內(nèi)的輸液量。單位：m3/h第二節(jié)離心泵的理論基礎1/1/202371鉆機機械——任連城三、離心泵的功率與效率流量Q壓頭H效率η功率N轉(zhuǎn)速n表示

這些基本參數(shù)，反映了離心泵的綜合性能指標。一般在離心泵的銘牌上都應標出這些參數(shù)的值。第二節(jié)離心泵的理論基礎1/1/202372鉆機機械——任連城這些基本參數(shù)，反映了離心泵的綜合性能指標。第二節(jié)離心泵1、離心泵的功率1）輸出功率N

—單位時間內(nèi)液體通過泵后所得到的能量，即離心泵實際輸出的功率。又叫離心泵的有效功率或水功率。2）轉(zhuǎn)化功率Ni—通過葉輪傳遞給液體的功率。又稱指示功率。3）輸入功率Na—單位時間由動力機提供給泵的能量。又稱軸功率?？煞謩e用下式來計算：式中:Q—泵的實際流量，m3／s，可實際測量；H—泵的實際輸出壓頭或有效壓頭，m液柱，可實際測量；ρ—被輸送液體的密度，Kg／m3；Qi—泵的轉(zhuǎn)化流量;Hi—泵的轉(zhuǎn)化壓頭;η—離心泵的總效率。第二節(jié)離心泵的理論基礎1/1/202373鉆機機械——任連城1、離心泵的功率1）輸出功率N—單位時間內(nèi)液體通過泵后所得

離心泵在能量轉(zhuǎn)換的過程中，不可避免地存在各種能量損失。這些能量損失必將消耗相應的能量?！玫男?，反映泵的經(jīng)濟性好壞。第二節(jié)離心泵的理論基礎1/1/202374鉆機機械——任連城離心泵在能量轉(zhuǎn)換的過程中，不可避免地存在各種能量損1）機械損失及機械效率

機械損失是由于葉輪蓋板兩側(cè)面與液體之間的摩擦損失，泵軸與盤根、軸承等機件間旋轉(zhuǎn)時所產(chǎn)生的摩擦損失所引起的。前者是主要的。如果用Nm表示上述摩擦產(chǎn)生的機械功率，則

Na—Nm=Ni

通常，泵的機械效率為0.9～0.95。隨著輸送液體的粘性的增加，摩擦損失將會顯著增大，機械效率會顯著降低。第二節(jié)離心泵的理論基礎1/1/202375鉆機機械——任連城1）機械損失及機械效率機械損失是由于葉輪蓋板兩2）容積損失及容積效率

容積損失是由于高壓液體在泵內(nèi)的內(nèi)漏（竄流）和外漏引起的。其中，竄流是主要的。設漏失量為q，實際有效排量為Q，則

Qi—q=Q

泵的容積效率為0.93～0.98。改善泵的密封環(huán)及密封結(jié)構(gòu)，可降低漏失量，提高泵的容積效率。因此，在檢修離心泵時，檢查泵的密封狀況是十分必要的。第二節(jié)離心泵的理論基礎1/1/202376鉆機機械——任連城2）容積損失及容積效率容積損失是由于高壓液體在泵3）水力損失及水力效率水力損失分為兩類：阻力損失：

液體在流道部分的沿程阻力損失和局部阻力損失h阻。a為系數(shù)在圖像區(qū)域內(nèi)點擊觀看或停止動畫第二節(jié)離心泵的理論基礎1/1/202377鉆機機械——任連城3）水力損失及水力效率水力損失分為兩類：阻力損失：3）水力損失及水力效率2)沖擊損失：

液體進入葉輪和導輪時，與葉片發(fā)生沖擊而引起的能量損失h沖。在圖像區(qū)域內(nèi)點擊觀看或停止動畫第二節(jié)離心泵的理論基礎1/1/202378鉆機機械——任連城3）水力損失及水力效率2)沖擊損失：液體進入

沖擊損失主要是由于液體進入葉輪或?qū)л啎r的水力角與葉片結(jié)構(gòu)角不一致而造成的。在某一排量下，液體的水力角與葉片的結(jié)構(gòu)角一致,叫無沖擊工況，此時沒有沖擊損失，和無沖擊工況相對應的排量叫最優(yōu)流量，用Q優(yōu)表示。當由于操作條件變化，排量減少或增加時，水力角將小于或大于葉片的結(jié)構(gòu)角，從而引起沖擊損失。b為系數(shù)泵的總水力損失：第二節(jié)離心泵的理論基礎1/1/202379鉆機機械——任連城沖擊損失主要是由于液體進入葉輪或?qū)л啎r的水力角與葉片結(jié)泵的水力效率為：

離心泵的總效率為：第二節(jié)離心泵的理論基礎1/1/202380鉆機機械——任連城泵的水力效率為：離心泵的總效率為：第二節(jié)離心泵的理論基礎

在選擇和使用離心泵時，人們最關心的是離心泵能輸送多大的流量Q、產(chǎn)生多大的壓頭（揚程）H、其功率N、效率η的高低和帶泵動力機的轉(zhuǎn)速n、功率Na等。

特性曲線是在轉(zhuǎn)速n一定的條件下，通過實驗得出的H～Q、Na～Q、η～Q等關系曲線。一般由生產(chǎn)廠家給出，在泵的說明書和產(chǎn)品樣本上可以查詢到。1、特性曲線四離心泵的特性曲線第二節(jié)離心泵的理論基礎1/1/202381鉆機機械——任連城在選擇和使用離心泵時，人們最關心的是離心泵能輸2、實驗參數(shù)測定與特性曲線繪制的過程：1）測定原始數(shù)據(jù)：調(diào)節(jié)排出閘門置不同開度KK1、K2…….…Kn。Q1、Q2……….Qn。PZ1、PZ2………PZn。Pb1、Pb2………Pbn。n1、n2…….…nn。M1、M2………Mn。液體密度ρ,量表高度差H0第二節(jié)離心泵的理論基礎1/1/202382鉆機機械——任連城2、實驗參數(shù)測定與特性曲線繪制的過程：1）測定原始數(shù)據(jù)：第二2）數(shù)據(jù)處理：H1、H2…….…Hn。N1、N2……….Nn。NZ1、NZ2………NZn。η1、η

2……η

n。第二節(jié)離心泵的理論基礎1/1/202383鉆機機械——任連城2）數(shù)據(jù)處理：第二節(jié)離心泵的理論基礎12/29/2022實驗參數(shù)測定與特性曲線繪制的過程：3）描點繪制曲線：AH—Q曲線BNZ—Q曲線C

η—Q曲線第二節(jié)離心泵的理論基礎1/1/202384鉆機機械——任連城實驗參數(shù)測定與特性曲線繪制的過程：3）描點繪制曲線：第二節(jié)從離心泵的特性曲線可以得出如下結(jié)論：

1）離心泵的壓頭（揚程）隨著流量的增加而降低。因此，離心泵的流量和揚程很容易通過排出閘門來調(diào)節(jié)控制。

2）離心泵的軸功率（輸入率）隨著流量的增加而增加。在流量為零時，軸功率最小，因此，離心泵應采取閉閘啟動，以防止電機過載。

3）離心泵的最高效率在其額定流量時，大于、小于該流量時，效率都會降低。第二節(jié)離心泵的理論基礎1/1/202385鉆機機械——任連城從離心泵的特性曲線可以得出如下結(jié)論：1）離心泵的壓頭（揚3、特性曲線的應用特性曲線是選擇和使用離心泵的基本依據(jù)，其主要用途是：(1)根據(jù)對流量和壓頭變化特征的要求，選擇H～Q曲線比如，當工作壓力P變化較大，而希望流量變化較小時，應該選擇陡降式的H～Q曲線；當流量變化較大，而希望工作壓力基本保持不變時，應選擇平坦式的H～Q曲線。此外，當泵的H～Q曲線是駝峰形狀時，應該避免使用最高點左邊的不穩(wěn)定工作區(qū)。第二節(jié)離心泵的理論基礎1/1/202386鉆機機械——任連城3、特性曲線的應用特性曲線是選擇和使用離心泵的基本依據(jù)，其主

(2)從Na～Q曲線可以看出某種工況下軸功率最小要選擇在該工況下啟動泵，以防止動力機過載。一般的離心泵在Q=0時軸功率最小，所以通常在關閉排出閥門的條件下啟動離心泵最為有利。

(3)η～Q曲線是判斷離心泵經(jīng)濟性能的依據(jù)一般應選擇在最高效率點或其左右區(qū)域內(nèi)(最高效率以下7%范圍內(nèi))工作。第二節(jié)離心泵的理論基礎1/1/202387鉆機機械——任連城(2)從Na～Q曲線可以看出某種工況下軸功離心泵的軸向力及其平衡軸向力將嚴重降低軸承的使用壽命，對離心泵工作不利，必須消除。葉輪兩側(cè)壓力分布圖

離心泵的葉輪上要產(chǎn)生紿終指向泵的吸入口的軸向力。使葉輪沿軸向向入口一側(cè)竄動，從而引起葉輪震蕩和磨損。1/1/202388鉆機機械——任連城離心泵的軸向力及其平衡軸向力將嚴重降低軸承的使用壽命，對離心1）利用葉輪的對稱性平衡軸向力

對于單級泵，采用如圖2-4所示的雙吸葉輪，使葉輪兩側(cè)蓋板上的壓力相互抵消，可以有效地消除軸向力。離心泵的軸向力及其平衡1/1/202389鉆機機械——任連城1）利用葉輪的對稱性平衡軸向力對于單級泵，對于多級泵，利用對稱排列方式，即將總級數(shù)為偶數(shù)的葉輪，如圖2-7所示那樣背靠背或面對面地聯(lián)在一根軸上，這種方法可有效地減少軸向力，離心泵的軸向力及其平衡1/1/202390鉆機機械——任連城對于多級泵，利用對稱排列方式，即將總級數(shù)為偶數(shù)的葉輪，如圖22)改造葉輪以平衡軸向力

對于單吸單級離心泵，常采取適當改變?nèi)~輪結(jié)構(gòu)，以達到減少或消除軸向力的目的。

右下圖所示的為平衡孔法，是在葉輪后蓋板上開一圈小孔，使后蓋板密封環(huán)內(nèi)的液壓力與前蓋板密封環(huán)內(nèi)的液壓力基本相等。只要使后蓋板密封環(huán)直徑與前蓋板密封環(huán)直徑相同，則軸向力基本上可以被平衡。離心泵的軸向力及其平衡1/1/202391鉆機機械——任連城2)改造葉輪以平衡軸向力

對于單吸單級離心泵，如圖2－9所示的為平衡管法，即在葉輪前、后蓋板上都裝有直徑相同的密封環(huán)，并自后蓋板泵腔處接一平衡管，同樣使葉輪后蓋板密封環(huán)內(nèi)的壓力等于吸入壓力達到平衡軸向力的目的。離心泵的軸向力及其平衡1/1/202392鉆機機械——任連城如圖2－9所示的為平衡管法，即在葉輪前、后蓋板上都圖2-10所示的葉輪后蓋板上加有徑向筋板，亦稱為副葉片。葉輪旋轉(zhuǎn)時，筋板強迫葉輪后面的液體加快旋轉(zhuǎn)，使壓力下降，從而達到減小軸向力的目的。上述方法簡單易行，缺點是增加了能量消耗，使泵的效率略有降低。離心泵的軸向力及其平衡1/1/202393鉆機機械——任連城圖2-10所示的葉輪后蓋板上加有徑向筋板，亦稱為離心泵的軸向力及其平衡1/1/202394鉆機機械——任連城離心泵的軸向力及其平衡12/29/202294鉆機機械——任

3)平衡盤法

油田使用的3D100～150注水泵，驅(qū)動功率800Kw，當揚程為1500m時，產(chǎn)生的軸向力約為1.2×104N，采用圖2－11所示的平衡盤方案平衡軸向力的。離心泵的軸向力及其平衡1/1/202395鉆機機械——任連城3)平衡盤法

油田使用的3D100～150注水泵第四節(jié)離心泵的管路特性一、單管路1/1/202396鉆機機械——任連城第四節(jié)離心泵的管路特性一、單管路12/29/202296鉆第四節(jié)離心泵的管路特性1/1/202397鉆機機械——任連城第四節(jié)離心泵的管路特性12/29/202297鉆機機械——一、單管路1、并聯(lián)：第四節(jié)離心泵的管路特性1/1/202398鉆機機械——任連城一、單管路第四節(jié)離心泵的管路特性12/29/202298鉆2、串聯(lián)第四節(jié)離心泵的管路特性1/1/202399鉆機機械——任連城2、串聯(lián)第四節(jié)離心泵的管路特性12/29/202299鉆機二、多管路（略）1、分支管路：2、交匯管路第四節(jié)離心泵的管路特性1/1/2023100鉆機機械——任連城二、多管路（略）第四節(jié)離心泵的管路特性12/29/2022三、離心泵的吸入性能1、汽蝕現(xiàn)象：當流道中局部地方流體壓力低于輸送溫度下該液體的汽化壓力Pt時，液體開始汽化，同時還可能有溶于液體內(nèi)的氣體從液體中析出，形成大量的小氣泡。氣泡被液流帶到壓力較高的區(qū)域時，迅速凝結(jié)、潰滅；在凝結(jié)過程中，氣泡周圍的液體以高速向氣泡中心運動，液體質(zhì)點相互碰撞形成水力沖擊，使局部瞬時壓力高達幾百個大氣壓。氣泡越大，其凝結(jié)潰滅時引起的局部水擊壓強越大，如果這些氣泡在葉輪邊緣潰滅，流道表明將會受到損傷，金屬表面疲勞剝落；氣泡在潰滅是可以產(chǎn)生200~300度的局部高溫，形成熱電偶，造成電解作用，析出具有強烈化學腐蝕性的初生氧，使材料因電解腐蝕而損壞。這種液體氣化、凝結(jié)、水擊、和腐蝕的綜合稱為汽蝕現(xiàn)象。第四節(jié)離心泵的管路特性1/1/2023101鉆機機械——任連城三、離心泵的吸入性能第四節(jié)離心泵的管路特性12/29/20汽化還造成泵內(nèi)產(chǎn)生特殊的噪音和震動，泵的揚程、排量和效率突然降低，嚴重的時候會中斷吸入。

汽化的主要原因是吸入口的吸入壓力低與氣體的汽化壓力。造成葉輪吸入口壓力過低的可能原因有：

1、泵吸入高度過高；

2、液體溫度過高；

3、環(huán)境氣壓太低；第四節(jié)離心泵的管路特性1/1/2023102鉆機機械——任連城汽化還造成泵內(nèi)產(chǎn)生特殊的噪音和震動，泵的揚程、排量和效率突然2、離心泵的最大允許安裝高度第四節(jié)離心泵的管路特性1/1/2023103鉆機機械——任連城2、離心泵的最大允許安裝高度第四節(jié)離心泵的管路特性12/22、離心泵的最大允許安裝高度

——允許氣蝕余量；第四節(jié)離心泵的管路特性1/1/2023104鉆機機械——任連城2、離心泵的最大允許安裝高度第四節(jié)離心泵的管路特性12/2四、離心泵的比轉(zhuǎn)數(shù)（相似理論）(選講)

（如果兩臺結(jié)構(gòu)形狀完全相同，但尺寸不同的兩臺離心泵，其內(nèi)部的流體運動規(guī)律完全相似，可以用相似理論來統(tǒng)一表征）所以能用相似理論的兩臺泵必須滿足：幾何結(jié)構(gòu)相似：流道幾何形狀相似，結(jié)構(gòu)尺寸成比例，葉片構(gòu)造角相等；運動相似：流道中流體質(zhì)點的運動軌跡相似；即有相似的速度三角形；動力相似：在流道的對應點上流體質(zhì)點所受的的重力、壓力以及粘性阻力都相似第四節(jié)離心泵的管路特性1/1/2023105鉆機機械——任連城四、離心泵的比轉(zhuǎn)數(shù)（相似理論）(選講)第四節(jié)離心泵的管路特泵的壓頭與線性尺寸以及轉(zhuǎn)速的平方成正比；排量與線性尺寸的三次方、轉(zhuǎn)速的一次放成正比；功率與線性尺寸的五次方、轉(zhuǎn)速的三次方成正比。1/1/2023106鉆機機械——任連城泵的壓頭與線性尺寸以及轉(zhuǎn)速的平方成正比；12/29/2022比轉(zhuǎn)數(shù)的定義及其含義：

對于一批結(jié)構(gòu)相似的泵，不論其尺寸大小如何，他們在最優(yōu)工況時的的特性參數(shù)存在這如下的關系：把這一比值定義為比轉(zhuǎn)數(shù)：式中：n為轉(zhuǎn)速，單位：r/min;Q為流量，單位：m3/sH為泵的揚程，單位m比轉(zhuǎn)數(shù)的含義：相當于一臺標準單吸單級離心泵的轉(zhuǎn)速，及當該泵在壓頭為1m，流量為0.075m^3/min,有效功率為N=0.735w時其轉(zhuǎn)速就是ns1/1/2023107鉆機機械——任連城比轉(zhuǎn)數(shù)的定義及其含義：對于一批結(jié)構(gòu)相似的泵，不論理解比轉(zhuǎn)數(shù)是要注意以下幾點：3、對于單級雙吸離心泵：1、比轉(zhuǎn)數(shù)是以離心泵的額定轉(zhuǎn)速和最優(yōu)工況下計算而得的，因次每一臺泵只有一個比轉(zhuǎn)速，同一相似比的離心泵其比轉(zhuǎn)數(shù)相同；二不同類型的離心泵比轉(zhuǎn)數(shù)不同；2、對于多級單級離心泵，只以其中的一級壓頭來計算：1/1/2023108鉆機機械——任連城理解比轉(zhuǎn)數(shù)是要注意以下幾點：3、對于單級雙吸離心泵：1、比轉(zhuǎn)4、根據(jù)比轉(zhuǎn)數(shù)可以把離心泵分為：1）低轉(zhuǎn)數(shù)泵（30＜ns＜80），D2/D0≈3,葉片為柱狀；2）正常轉(zhuǎn)數(shù)泵（80＜ns＜150），D2/D0=2.3,葉片入口出扭曲，出口處為柱狀；3）高轉(zhuǎn)數(shù)泵（150＜ns＜300），D2/D0=1.8~1.4,葉片為扭曲狀；4）混流泵（300＜ns＜500），D2/D0=1.2~1.1,葉片為柱狀；5）軸流泵（500＜ns＜1000），D2/D1≈1,葉片為扭曲狀；總體上說低轉(zhuǎn)數(shù)泵葉輪外徑較大，流道較窄，適合輸送小流量較高壓頭的流體；隨著比轉(zhuǎn)數(shù)的增加，泵的外徑減小，流道增加，輸送液體的流量增加，壓頭減小。1/1/2023109鉆機機械——任連城4、根據(jù)比轉(zhuǎn)數(shù)可以把離心泵分為：12/29/2022109鉆五、離心泵的啟、停操作

1、啟動操作1）盤泵：檢查泵軸轉(zhuǎn)動是否靈活。2）注水排氣：關吸入閘門→開排出閘門→注水排氣→關排出閘門。3）啟動泵：開電機→待泵運轉(zhuǎn)平穩(wěn)→開排出閘門→開吸入閘門。2、停泵操作關排出閘門→再停泵。3、在高寒地區(qū)工作的離心泵，如果離心泵長時間停止工作，則必須要把泵內(nèi)液體放盡，以免凍裂設備。1/1/2023110鉆機機械——任連城五、離心泵的啟、停操作1、啟動操作12/29/202211

六、離心泵的工作特點

離心泵的性能特點和能量轉(zhuǎn)化方式與往復泵不同，如表所示。1/1/2023111鉆機機械——任連城六、離心泵的工作特點

離心泵的性能特點和能量轉(zhuǎn)化方1/1/2023112鉆機機械——任連城12/29/2022112鉆機機械——任連城第五節(jié)離心泵的選擇1、收集原始資料；2、初步計算泵的流量和壓力；3、選擇泵的類型和型號；4、驗算泵的性能；5、功率計算。1/1/2023113鉆機機械——任連城第五節(jié)離心泵的選擇1、收集原始資料；12/29/20221小結(jié)：1、掌握離心泵的工作原理；2、掌握離心泵的操作方法；3、掌握離心泵的典型結(jié)構(gòu)；4、理解離心泵的基本參數(shù)和特性曲線；5、理解離心泵的氣蝕原因、危害及其預防措施。1/1/2023114鉆機機械——任連城小結(jié)：1、掌握離心泵的工作原理；12/29/2022114鉆

第七章離心泵

一、離心泵的基本知識

二、離心泵的基本工作理論

三、離心泵的軸向力及其平衡

四、離心泵的管路特性與工況調(diào)節(jié)

五、離心泵的選擇鉆井機械1/1/2023115鉆機機械——任連城第七章離心泵

一、離心泵的基本知識

離心泵是一種典型的葉輪式泵，它在國民經(jīng)濟中應用很廣。在石油礦場上，離心泵主要用于油田注水，采油，油品輸送，鉆井泵灌注和供排水等。離心泵的基本知識1/1/2023116鉆機機械——任連城離心泵是一種典型的葉輪式泵，它在國民經(jīng)濟中應離心泵工作時，發(fā)動機經(jīng)泵軸帶動葉輪1旋轉(zhuǎn)，蝸殼內(nèi)的液體受到葉輪上許多彎曲的葉片作用而隨之旋轉(zhuǎn)，在離心力的作用下，液體沿葉片間流道，由葉輪中心甩向邊緣再通過螺形泵殼（簡稱蝸殼)流向排出管。一、離心泵的工作原理離心泵的基本知識1/1/2023117鉆機機械——任連城離心泵工作時，發(fā)動機經(jīng)泵軸帶動葉輪1旋轉(zhuǎn)，蝸殼內(nèi)

隨著液體的不斷排出，在泵的葉輪中心形成真空，在大氣壓力的作用下，吸入池中的液體通過吸入管源源不斷地流入葉輪中心，再由葉輪甩出。離心泵的基本知識1/1/2023118鉆機機械——任連城隨著液體的不斷排出，在泵的葉輪中心形成真空，在大氣壓力的

吸入管的下部裝有濾網(wǎng)和底閥對液體起過濾作用，并防止管中液體倒流入吸入池。離心泵的基本知識1/1/2023119鉆機機械——任連城吸入管的下部裝有濾網(wǎng)和底閥對液體起過濾作用，并防止管中液

排出管匯裝有用以調(diào)節(jié)流量的閘門。蝸殼的頂部裝有漏斗，用以在開泵前向泵內(nèi)灌水，排除泵腔內(nèi)氣體。啟泵前一般要關閉排出閘門，啟動后方打開。離心泵的基本知識1/1/2023120鉆機機械——任連城排出管匯裝有用以調(diào)節(jié)流量的閘門。蝸殼的頂部裝有漏斗，用離心泵必須與吸入管匯和排出管匯等共同組成如圖示的裝置才能正常工作.離心泵的基本知識1/1/2023121鉆機機械——任連城離心泵必須與吸入管匯和排出管匯等共同組成如圖示的離心泵的基本知識1/1/2023122鉆機機械——任連城離心泵的基本知識12/29/20228鉆機機械——任連城離心泵的基本知識1/1/2023123鉆機機械——任連城離心泵的基本知識12/29/20229鉆機機械——任連城二、離心泵的種類

離心泵的種類很多，分類方法各不相同。離心泵按泵軸的布置方式按吸入方式按葉輪級數(shù)分按用途分按泵體形式分按殼體剖分方式分按比轉(zhuǎn)數(shù)分清水泵污水泵油泵酸泵堿泵砂泵分段式泵中剖分式泵低比轉(zhuǎn)數(shù)泵中比轉(zhuǎn)數(shù)泵高比轉(zhuǎn)數(shù)泵渦殼泵透平泵離心泵的基本知識1/1/2023124鉆機機械——任連城二、離心泵的種類

離心泵的種類很多，分類方法各不按泵軸的布置方式分，主要有：

1）臥式泵:泵軸水平布置2）立式泵：泵軸豎直布置離心泵的基本知識1/1/2023125鉆機機械——任連城按泵軸的布置方式分，主要有：1）臥式泵:泵軸水平布

1）單吸泵葉輪從一個方向吸入液體。

按吸入方式分，主要有：離心泵的基本知識1/1/2023126鉆機機械——任連城1）單吸泵按吸入方式分，主要有：離心泵的基本知識12/29

2）雙吸泵液體從葉輪兩側(cè)吸入。離心泵的基本知識1/1/2023127鉆機機械——任連城2）雙吸泵離心泵的基本知識12/29/202213鉆機機雙吸泵，葉輪從兩側(cè)吸入離心泵的基本知識1/1/2023128鉆機機械——任連城雙吸泵，葉輪從兩側(cè)吸入離心泵的基本知識12/29/20221離心泵的基本知識1/1/2023129鉆機機械——任連城離心泵的基本知識12/29/202215鉆機機械——任連城按葉輪級數(shù)分，主要有單級泵和多級泵：1）單級泵泵軸上只安裝一個葉輪。離心泵的基本知識1/1/2023130鉆機機械——任連城按葉輪級數(shù)分，主要有單級泵和多級泵：離心泵的基本知識12/2

2）多級泵泵軸上安裝兩個或兩個以上葉輪。離心泵的基本知識1/1/2023131鉆機機械——任連城2）多級泵離心泵的基本知識12/29/20對于多級泵，由于泵軸上裝有兩個以上的葉輪，液體依次通過各個葉輪，它的總壓頭是各級葉輪壓頭之和。離心泵的基本知識1/1/2023132鉆機機械——任連城對于多級泵，由于泵軸上裝有兩個以上的葉輪，液體依次臥式泵。離心泵的基本知識1/1/2023133鉆機機械——任連城臥式泵。離心泵的基本知識12/29/202219鉆機機械——按泵殼能量轉(zhuǎn)換部分的結(jié)構(gòu)分：

1)蝸殼泵，泵殼作成截面逐漸擴大的蝸殼形，流體從葉輪甩出后直接進入蝸殼的螺旋形流通，再被引入排出管線。離心泵的基本知識1/1/2023134鉆機機械——任連城按泵殼能量轉(zhuǎn)換部分的結(jié)構(gòu)分：

1)蝸殼泵，泵殼2)導葉泵，在泵殼內(nèi)裝有固定的導葉(導輪)，如圖所示，液體從葉輪流出后先進入導葉轉(zhuǎn)換能量，再流入泵殼。這種泵亦稱透平泵。離心泵的基本知識1/1/2023135鉆機機械——任連城2)導葉泵，在泵殼內(nèi)裝有固定的導葉(導輪)，如圖所示，液

按照所輸送的液體性質(zhì)又可分為水泵、熱油泵、汽油泵、酸泵、堿泵、污水泵，電動潛油泵、砂泵等。離心泵的基本知識1/1/2023136鉆機機械——任連城按照所輸送的液體性質(zhì)又可分為水泵、熱油泵、汽油泵、三、離心泵的典型結(jié)構(gòu)

1、單吸單級臥式離心泵

石油礦場上使用各種類型的離心泵。單級離心泵中最常見的是單級懸臂式BA型離心泵，下圖為其典型結(jié)構(gòu)。該系列的泵排量范圍為5.5～330m3/h，揚程8～150米。離心泵的基本知識1/1/2023137鉆機機械——任連城三、離心泵的典型結(jié)構(gòu)

1、單吸單級臥式離心泵離心泵的結(jié)構(gòu)示意圖離心泵的基本知識1/1/2023138鉆機機械——任連城離心泵的結(jié)構(gòu)示意圖離心泵的基本知識12/29/202224鉆1/1/2023139鉆機機械——任連城12/29/202225鉆機機械——任連城離心泵的基本知識1/1/2023140鉆機機械——任連城離心泵的基本知識12/29/202226鉆機機械——任連城

其優(yōu)點是結(jié)構(gòu)緊湊、造價低廉，使用方便、工作可靠。這種泵的排出管線可根據(jù)安裝條件裝成任何角度(水平、垂直或與水平成角30°、60°等)，這只需在法蘭聯(lián)結(jié)處加以調(diào)整即可。離心泵的基本知識1/1/2023141鉆機機械——任連城其優(yōu)點是結(jié)構(gòu)緊湊、造價低廉，使用方便、工作可靠。2、雙吸單級離心泵

當排量較大而揚程不高時，一般采用sh系列的單級雙吸泵。它廣泛用于礦場輸水、輸油、民用供水等。該系列泵一般流量為90～3500m3/h，揚程為10～104m。離心泵的基本知識1/1/2023142鉆機機械——任連城2、雙吸單級離心泵

當排量較大而揚程不高時，一般采離心泵的基本知識1/1/2023143鉆機機械——任連城離心泵的基本知識12/29/202229鉆機機械——任連城這種泵結(jié)構(gòu)較簡單，泵殼一般為水平剖分式，葉輪、軸和密封裝置等可事先裝好，然后整體裝入泵殼中去，因而制造和檢修都較方便。離心泵的基本知識1/1/2023144鉆機機械——任連城這種泵結(jié)構(gòu)較簡單，泵殼一般為水平剖分式，葉輪、3、多級離心泵離心泵的基本知識1/1/2023145鉆機機械——任連城3、多級離心泵離心泵的基本知識12/29/202231鉆機機多級離心泵中液體流動過程

多級離心泵每一級的工作原理同單級離心泵原理。但級與級之間的液體靠導葉導向，即前一級葉輪出口的液體經(jīng)導葉引導到后一級葉輪的入口處。其液體的流動路線如圖所示。離心泵的基本知識1/1/2023146鉆機機械——任連城多級離心泵中液體流動過程多級離心泵每一級的工作原理四、離心泵的主要零部件1、葉輪

葉輪是泵進行能量轉(zhuǎn)換的關鍵零件。單級離心泵只裝一個葉輪，多級離心泵則裝多個葉輪。離心泵的基本知識1/1/2023147鉆機機械——任連城四、離心泵的主要零部件1、葉輪葉輪是泵進行能量

葉輪的種類單吸式葉輪雙吸式葉輪閉式葉輪由前蓋板、后蓋板、葉片及輪轂組成。閉式葉輪一般用于輸送粘度較低的液體或清水的泵。閉式葉輪半開式葉輪開式葉輪閉式葉輪離心泵的基本知識1/1/2023148鉆機機械——任連城葉輪的種類單吸式葉輪閉式葉輪閉式葉輪閉式葉輪離心泵的基本半開式葉輪由后蓋板、葉片及輪轂組成；半開式葉輪一般用于輸送含有固相顆?；蛘扯容^高的的液體。

葉輪的種類半開式葉輪開式葉輪開式葉輪由葉片及輪轂組成；開式葉輪一般用于輸送污水或含有纖維的液體。離心泵的基本知識1/1/2023149鉆機機械——任連城半開式葉輪由后蓋板、葉片及輪轂組成；葉輪的種類半開式葉輪雙吸式葉輪結(jié)構(gòu)類似于閉式葉輪，不同的是液體可葉輪的兩側(cè)吸入。雙吸式葉輪用于輸送大流量的雙吸泵上。

葉輪的種類雙吸式葉輪離心泵的基本知識1/1/2023150鉆機機械——任連城雙吸式葉輪結(jié)構(gòu)類似于閉式葉輪，不同的是液體可葉輪的兩側(cè)吸入。離心泵的基本知識1/1/2023151鉆機機械——任連城離心泵的基本知識12/29/202237鉆機機械——任連城離心泵的基本知識1/1/2023152鉆機機械——任連城離心泵的基本知識12/29/202238鉆機機械——任連城2、泵軸

泵軸是傳遞功率和力矩的主要零件。離心泵的基本知識1/1/2023153鉆機機械——任連城2、泵軸

泵軸是傳遞功率和力矩的主要零件。離心泵3、泵殼

具有收集、導流和降速增壓的作用。

泵殼是一個能量轉(zhuǎn)換裝置，它導引從葉輪流出的液體，隨著流道面積的逐漸增大，使液流平緩地降低速度，使部分動能轉(zhuǎn)化為壓能。離心泵的基本知識1/1/2023154鉆機機械——任連城3、泵殼具有收集、導流和降速增壓的作用。離心泵的基一般為圓柱形。由進水端、出水端、中間泵殼用拉桿連接成一個整體。分段式多級離心泵泵殼離心泵的基本知識1/1/2023155鉆機機械——任連城一般為圓柱形。分段式多級離心泵泵殼離心泵的基本知識12/294、導葉輪（導輪）

按裝在葉輪外緣，并固定在泵殼上，用于多級透平式泵中。內(nèi)部也有葉片形成逐漸增大的流道，也具有收集、倒流、降速增壓的作用。離心泵的基本知識1/1/2023156鉆機機械——任連城4、導葉輪（導輪）按裝在葉輪外緣，并固定在泵殼5、密封裝置

泵工作時，

防止液體內(nèi)漏、外漏和外界空氣吸入。

密封環(huán)密封：防止液體從葉輪出口通過葉輪與殼體間的間隙漏回到入口（稱為內(nèi)漏），提高容積效率。并承受葉輪與殼體接縫處可能產(chǎn)生的機械磨損（又稱承磨環(huán)）。離心泵的基本知識1/1/2023157鉆機機械——任連城5、密封裝置泵工作時，防止液體內(nèi)漏、外漏和盤根密封或軟填料密封：

在泵軸與泵殼間，為防止外界空氣侵入或泵內(nèi)液體泄漏，可用盤根密封或軟填料密封。離心泵的基本知識1/1/2023158鉆機機械——任連城盤根密封或軟填料密封：在泵軸與泵殼間，為防機械密封：

靠兩個經(jīng)過精密加工的動環(huán)與靜環(huán)的端面，沿軸向緊密接觸實現(xiàn)密封。機械密封又叫端面密封。

機械密封結(jié)構(gòu)１－靜環(huán)；２－動環(huán)；３－壓蓋；４－彈簧；５－傳動座；６－螺釘；７、８－密封圈；９－防轉(zhuǎn)銷176542389離心泵的基本知識1/1/2023159鉆機機械——任連城機械密封：靠兩個經(jīng)過精密加工的動環(huán)與靜環(huán)的端第二節(jié)離心泵的理論基礎

液體在離心泵內(nèi)的流動可以分為三部分：液體進入葉輪前在進液流道(吸入室)中的流動，在葉輪內(nèi)的流動和在排液流道(壓出室或?qū)~)中的流動。液體是在葉輪內(nèi)被葉輪強制運動時獲得能量，而在其余兩個部分中流動時要消耗能量。離心泵是通過葉輪的轉(zhuǎn)動，帶動泵內(nèi)液體，使之獲得能量的。因此研究離心泵的工作理論，首先必須研究液體在泵內(nèi)通過葉輪的運動。1/1/2023160鉆機機械——任連城第二節(jié)離心泵的理論基礎液體在離心泵內(nèi)的流動可一、葉輪內(nèi)液體的運動

1.三種速度

液體在葉輪內(nèi)的運動是復雜的，為了便于研究，我們先作如下假設：

1)葉輪有無限多，無限薄的葉片，因此液體質(zhì)點完全按照葉片形狀規(guī)定的軌跡運動

2)液體是理想的，即液體沒有粘性，流動時無摩擦阻力損失。

3)葉輪轉(zhuǎn)速和液體流量是恒定的。第二節(jié)離心泵的理論基礎1/1/2023161鉆機機械——任連城一、葉輪內(nèi)液體的運動第二節(jié)離心泵的理論基礎12/29/2

我們可以把液體在葉輪內(nèi)的流動看成在葉片推動下隨葉輪以速度u作圓周運動和液體沿葉片以相對速度W作相對運動的合成。第二節(jié)離心泵的理論基礎1/1/2023162鉆機機械——任連城我們可以把液體在葉輪內(nèi)的流動看成在葉片推動下隨葉

即液體在葉輪內(nèi)任一點的絕對速度c：這種速度矢量合成圖，稱為速度三角形。由于要研究的是進葉輪前到出葉輪后的液體能量的變化情況，故我們只研究進口、出口的液流速度三角形。第二節(jié)離心泵的理論基礎1/1/2023163鉆機機械——任連城即液體在葉輪內(nèi)任一點的絕對速度c：第二節(jié)離心泵的理論2.進、出口速度三角形當離心泵工作時，吸入池中液體在大氣壓力作用下，沿吸入管流向泵的葉輪進口，其速度為c0。在葉輪內(nèi)，液體由軸向變?yōu)閺较?，并以速度c1流向葉片間的流道，如圖2－13。第二節(jié)離心泵的理論基礎1/1/2023164鉆機機械——任連城2.進、出口速度三角形當離心泵工作時，吸入池中一般離心泵的液體沿半徑方向進入葉片，故其絕對速度的方向α1＝90°，絕對速度的大小為：

式中：Qi－流經(jīng)葉輪的流量；

F1－進口斷面的環(huán)形有效過流面積。

下角標r或u，表示徑向或周向分速度。

第二節(jié)離心泵的理論基礎1/1/2023165鉆機機械——任連城一般離心泵的液體沿半徑方向進入葉片，故其絕對速度的方而進口處的圓周速度u1的方向為周向，大小為u1=πnD1/60，n為葉輪轉(zhuǎn)速。由于u1，c1的大小和方向皆己確定,故液體進入流道的相對速度W1即可確定，W1＝c1－u1。進口處的速度三角形見圖2-13，即液體進入葉輪時的水力角β1就確定了.

第二節(jié)離心泵的理論基礎1/1/2023166鉆機機械——任連城而進口處的圓周速度u1的方向為周向，大小為u1=πnD1/6

為了使液體進入葉片時與葉片不產(chǎn)生沖擊，進口處相對速度W1的方向應和葉片進口表面相切，即相對速度W1與圓周速度u1反方向的夾角βl應與葉片結(jié)構(gòu)角βlK相等。即使βl＝βlK。當離心泵選定后，其葉輪的葉片結(jié)構(gòu)角是不會變的，而βl的數(shù)值取決于c1和u1的大小。當泵軸轉(zhuǎn)速一定時，u1為常數(shù)，速度c1的方向是一定的，其大小取決于流量，因此βl的數(shù)值也取決于流量。第二節(jié)離心泵的理論基礎1/1/2023167鉆機機械——任連城為了使液體進入葉片時與葉片不產(chǎn)生沖擊，進口處相對速度

從圖可知，只有離心泵流量為額定流量(最優(yōu)流量)時，βl＝βlK，符合無沖擊的條件。而當流量增大或減小時都將產(chǎn)生水力沖擊。

第二節(jié)離心泵的理論基礎1/1/2023168鉆機機械——任連城從圖可知，只有離心泵流量為額定流量(最優(yōu)流量)時，βl

在葉輪出口處的圓周速度u2=πnD2/60，相對速度W2與葉片相切，即水力角β2＝β2K，絕對速度的徑向分速度c2r＝Qi/F2,F2為出口斷面環(huán)形有效過流面積。因此，出口處的速度三角形就確定了。第二節(jié)離心泵的理論基礎1/1/2023169鉆機機械——任連城在葉輪出口處的圓周速度u2=πnD2/60，相對速度W二、離心泵的理論揚程

了解了離心泵葉輪內(nèi)液體運動情況以后，就能進一步研究泵內(nèi)的能量轉(zhuǎn)換規(guī)律。在離心泵中，影響葉輪和液體進行能量轉(zhuǎn)換的因素很多，如葉輪轉(zhuǎn)速，葉輪的尺寸，葉片的數(shù)量，葉片的角度和液體的性質(zhì)等。為了研究主要因素的影響，先作以下兩點假設：

①葉輪具有無限多，無限薄的葉片，這樣就可以認為液體質(zhì)點是完全按照葉片形狀規(guī)定的軌跡運動的；

②液體是理想的，即液體沒有粘性，流動時沒有摩擦阻力損失。第二節(jié)離心泵的理論基礎1/1/2023170鉆機機械——任連城二、離心泵的理論揚程

了解了離心泵葉輪內(nèi)液體運動情

在上述假設的基礎上，就可以利用動量矩定理來推導離心泵的基本能量方程式。

圖2－16中表示液體質(zhì)點從進葉輪時的起始位置a，到流出葉輪時的最終位置b為止的運動情況。

第二節(jié)離心泵的理論基礎1/1/2023171鉆機機械——任連城在上述假設的基礎上，就可以利用動量矩定理來推導離心泵的

質(zhì)點是沿著葉片形狀所規(guī)定的軌跡運動的。根據(jù)動量矩定理，在穩(wěn)定流情況下，單位時間內(nèi)流過的液體質(zhì)量，從一個斷面到另一個斷面的動量矩變化，等作用在這兩個斷面間的液流上的外力矩。第二節(jié)離心泵的理論基礎1/1/2023172鉆機機械——任連城質(zhì)點是沿著葉片形狀所規(guī)定的軌跡運動的。根據(jù)動量矩定理，

以m表示每秒內(nèi)流過葉輪的液體質(zhì)量，那末，在半徑為R1的葉輪進口處，液體相對于葉輪軸線的動量矩為

第二節(jié)離心泵的理論基礎1/1/2023173鉆機機械——任連城以m表示每秒內(nèi)流過葉輪的液體質(zhì)量，那末，在半徑為R1的葉

在半徑為R2的葉輪出口處，液體相對于葉輪軸線的動量矩為第二節(jié)離心泵的理論基礎1/1/2023174鉆機機械——任連城在半徑為R2的葉輪出口處，液體相對于葉輪軸線的動量矩為液體動量矩的增加應等于作用在液體上的外力矩M。即第二節(jié)離心泵的理論基礎1/1/2023175鉆機機械——任連城液體動量矩的增加應等于作用在液體上的外力矩M。即第二節(jié)離心

由圖2-16所示的速度三角形可知第二節(jié)離心泵的理論基礎1/1/2023176鉆機機械——任連城由圖2-16所示的速度三角形可知第二節(jié)離心泵的理論基礎1考慮到

m＝G/g＝Qiρ

式中G－通過葉輪的液體的重量流量，N/s。

g－重力加速度，m/s。

ρ－液體的密度，kg／m3。

將上式子及l(fā)2＝R2cosα2，l1＝R1cosα1

代入式：Mi＝M2－M1＝m（c2l2－c1l1)

可得

第二節(jié)離心泵的理論基礎1/1/2023177鉆機機械——任連城考慮到

m＝G/g＝Qiρ

式中G－通過

假設液體通過葉輪時沒有能量損失，根據(jù)能量守恒定律，葉輪消耗的機械功率應全都變?yōu)橐后w的水力功率，即

Miω＝ρgQiHi

式中ω－葉輪的旋轉(zhuǎn)角速度；

Hi－葉輪傳遞給每一N重量液體的能量，稱為泵的理論壓頭。因為假定葉輪葉片為無限多，所以Hi用Hi∞表示。第二節(jié)離心泵的理論基礎1/1/2023178鉆機機械——任連城假設液體通過葉輪時沒有能量損失，根據(jù)能量守恒定律，所以，離心泵的理論壓頭Hi∞等于

Hi∞＝Miω/ρgQi

＝Qiρ(c2R2cosα2－c1R1cosα1)ω/ρgQi

＝(c2R2cosα2－c1R1cosα1)ω/g

＝(c2R2ωcosα2－c1R1ωcosα1)/g

因為R2ω＝u2，R1ω＝u1

所以上式就是離心泵的基本能量方程式米液柱第二節(jié)離心泵的理論基礎1/1/2023179鉆機機械——任連城所以，離心泵的理論壓頭Hi∞等于

Hi∞＝Miω因c2cosα2＝c2u，c1cosα1＝c1u

可改寫為米液柱由于在一般離心泵中。液體通常是沿徑向進入葉輪，即α1＝90°，因此，基本能量方程式可進一步簡化為第二節(jié)離心泵的理論基礎1/1/2023180鉆機機械——任連城因c2cosα2＝c2u，c1cosα1＝c1u從式Hi∞＝u2