泵的基礎(chǔ)知識

離心泵的基礎(chǔ)知識---設(shè)備部.唐樣泉

2014-5-19一、泵的分類1、泵屬于轉(zhuǎn)動設(shè)備，其分類方法很多，可按工作原理（離心泵）、輸送介質(zhì)（清水泵）、用途（鍋爐給水泵）、驅(qū)動方式（電動泵）等等分類。2、泵按工作原理可分容積泵、葉片泵、流體動力泵三類。

2.1.容積泵：它依靠工作室容積的連續(xù)改變而壓送液體，如活塞泵、柱塞泵、齒輪泵、螺桿泵等。

2.2.葉片泵：它依靠葉輪的高速旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，葉輪葉片和液體的相互作用，給液體以離心力或軸向力來壓送液體，如離心泵、旋渦泵、軸流泵等。

2.3.流體動力泵：它依靠另外一種工作流體的流量來抽送或壓送液體，如噴射泵、空氣升液器等。1、離心泵的結(jié)構(gòu)，如上圖。2、離心泵的分類：2.1按葉輪數(shù)目可分為單級泵和多級泵；2.2按葉輪進(jìn)液方式可分為單吸式和雙吸式；2.3按泵殼剖分形勢可分為中開式泵和分段式泵。二、離心泵結(jié)構(gòu)及特性離心泵工作時，最為擔(dān)心的是泵入口有氣體。因?yàn)闅怏w的密度小，旋轉(zhuǎn)時產(chǎn)生的離心力就很小，葉輪中不能產(chǎn)生必要的真空，也就無法將密度較大的液體吸入泵中。因此在開泵前必須使泵和吸入系統(tǒng)充滿液體，而且在工作中，吸入系統(tǒng)不能漏氣，這是離心泵正常工作必須具備的條件。4、離心泵的主要性能參數(shù)離心泵的主要性能參數(shù)有轉(zhuǎn)速、流量、揚(yáng)程、功率和效率等。

3、離心泵的工作原理離心泵在啟動之前，泵內(nèi)應(yīng)灌滿液體，此過程稱為灌泵。工作時泵葉輪中的液體跟著葉輪旋轉(zhuǎn)，因此產(chǎn)生離心力，在此離心力的作用下，液體自葉輪飛出。液體經(jīng)過泵的壓液室、擴(kuò)壓管，從泵的排液口流到泵外管路中。與此同時，由于輪內(nèi)液體被拋出，在葉輪中間的吸液口處造成了低壓，因而泵進(jìn)口的液體在壓力作用下，進(jìn)入葉輪。這樣葉輪在旋轉(zhuǎn)過程中，一面不斷的吸入液體，一面不斷地賦予吸入的液體已一定的能量，將它拋到壓液室，并經(jīng)擴(kuò)壓管而流出泵外。4.1轉(zhuǎn)速：即單位時間內(nèi)泵轉(zhuǎn)子的回轉(zhuǎn)數(shù)，泵的轉(zhuǎn)速n表示，其單位為轉(zhuǎn)每分（r/min）表示。4.2流量：泵的流量有體積流量和質(zhì)量流量之分，體積流量是泵在單位時間內(nèi)所抽送的液體體積，即是從泵的壓出口截面所排出的液體體積。體積流用Q表示,其單位為m3/h或L/s。4.3揚(yáng)程：泵的揚(yáng)程H——單位重量液體流過泵后的總能量的增值?；蛘咦鞴υΡ门懦龅膯挝恢亓恳后w所作的有效功（單位為m—液柱）。4.4功率：泵的輸入功率，是原動機(jī)傳遞給泵軸的功率，又叫軸功率,以N表示。泵的輸出功率，是液體流過時由泵傳遞給它的有用功率，即泵的輸入功率中被有效利用的那部分功率，以Ne表示：

Ne=ρ.Q.gH/1000（KW）4.5效率：泵效率（總效率）η是衡量泵工作是否經(jīng)濟(jì)的指標(biāo)，定義為：

η=Ne/N,即有效功率與軸功率的比值。4.6泵的允許吸上真空度〔Hs〕或允許汽蝕余量〔NPSH〕：當(dāng)泵的進(jìn)口處的壓力低于液體的汽化壓力

(即飽和蒸汽壓)，液體便會汽化而產(chǎn)生汽泡。汽泡隨液流進(jìn)入高壓區(qū)時，汽泡破裂，周圍的液體迅速填充原汽泡空穴，產(chǎn)生水力沖擊破壞泵件,

此現(xiàn)象便是「汽蝕」。

①汽蝕的危害：使泵產(chǎn)生振動和噪聲，過流元件點(diǎn)蝕，泵性能下降。通常葉輪入口附近是遭受汽蝕最嚴(yán)重的部位，表面出現(xiàn)麻點(diǎn)、溝槽和蜂窩狀等痕跡，嚴(yán)重時可造成葉輪的葉片前后蓋板穿孔，甚至葉輪破裂，造成事故。

②泵發(fā)生汽蝕的基本條件是:

葉片入口處的最低液流壓力Pk≤該溫度下液體的飽和蒸汽壓Pt。③汽蝕余量(NPSH)：指泵入口處液體所具有的總水頭與液體汽化時的壓力頭之差，單位為m（水柱）。

④有效汽蝕余量(NPSH)a：又稱可用汽蝕余量,也叫裝置汽蝕余量，是考慮了一定的安全裕量后，泵不發(fā)生汽蝕時泵入口處的壓力高于液體飽和蒸汽壓的值。其值取決于泵的裝置條件，與泵的結(jié)構(gòu)和本身性能無關(guān)，值越大越不容易汽蝕。⑤必需汽蝕余量(NPSH)r

：液流從泵入口到葉輪內(nèi)最低壓力點(diǎn)的全部能量損失。其值取決于泵的本身結(jié)構(gòu)和性能，與泵的裝置無關(guān)，值越小抗汽蝕性能越好。必需汽蝕余量(NPSH)r與有效汽蝕余量(NPSH)a的區(qū)別和聯(lián)系:

泵的有效汽蝕余量大于泵的必需汽蝕余量：泵不汽蝕泵的有效汽蝕余量等于泵的必需汽蝕余量：泵開始汽蝕泵的有效汽蝕余量小于泵的必需汽蝕余量：泵嚴(yán)重汽蝕

⑥允許汽蝕余量【NPSH】=必需汽蝕余量(NPSH)r

+(0.5-1m)。吸入液體入口處的有效汽蝕余量(NPSH)a越大，入口處的壓力就越高，泵不易發(fā)生汽蝕，即：(NPSH)a≥【NPSH】

⑦允許吸入真空度【Hs】：考慮了一定的安全裕量后，泵不發(fā)生汽蝕時泵入口處的壓力低于標(biāo)準(zhǔn)大氣壓的值。吸入液體入口處的真空度(Hs)越小，其壓力就越高，泵不易發(fā)生汽蝕，即：(Hs)≤【Hs】⑧防止汽蝕的措施：降低泵的安裝高度；減少吸液管的阻力損失；降低輸送液體的溫度；減小輸送液體的密度等。

⑨離心泵的安裝高度：指吸液罐液面到泵軸線之間的垂直距離，以Hg表示。吸程即泵允許吸液體的真空度，亦即泵允許幾何安裝高度，以【Hg】表示。不發(fā)生汽蝕時，泵安裝高度Hg≤【Hg】

吸程（泵安裝允許幾何高度）=標(biāo)準(zhǔn)大氣壓(10.33m)-(NPSH)r–0.5m例如：某泵必需氣蝕余量為4.0米，求吸程

【Hg】

？解：【Hg】=10.33-4.0-0.5=5.83米4.7真空度：顧名思義就是真空的程度，即處于真空狀態(tài)下的氣體稀簿程度，通常用“真空度高”和“真空度低”來表示。真空度高表示真空度“好”的意思，真空度低表示真空度“差”的意思。

若所測設(shè)備內(nèi)的壓強(qiáng)低于大氣壓強(qiáng)，其壓力測量需要真空表。從真空表所讀得的數(shù)值稱真空度。

真空度數(shù)值是表示出系統(tǒng)壓強(qiáng)實(shí)際數(shù)值低于大氣壓強(qiáng)的數(shù)值，即：表壓=絕對壓力-大氣壓力真空度=大氣壓力-絕對壓力表壓、真空度均為相對壓力，如下圖，0表示測點(diǎn)壓力為大氣壓0.1MPa。當(dāng)刻度大于0即測點(diǎn)壓力大于大氣壓，則刻度讀數(shù)為測點(diǎn)的表壓，其絕對壓力=讀數(shù)+0.1MPa；當(dāng)刻度小于0即測點(diǎn)壓力低于大氣壓，則刻度讀數(shù)為測點(diǎn)的真空度，其絕對壓力=0.1MPa-讀數(shù)。壓力表、真空表刻度讀數(shù)均為相對壓力，即相對于大氣壓的相對值。5、離心泵的特性曲線離心泵在一定轉(zhuǎn)速下工作時，其揚(yáng)程H、功率N、效率η、必需汽蝕余量(NPSH)r或允許吸入真空度【Hs】是隨泵流量Q的變化而變化的，在平面坐標(biāo)上表示這種性能參數(shù)之間變化規(guī)律的曲線，稱為離心泵的特性曲線。5.1離心泵特性曲線的形成離心泵的特性曲線既可以用理論分析的方法，也可用實(shí)驗(yàn)測定的方法繪制。但在工程中使用的特性曲線都是在一定的轉(zhuǎn)速下，以常溫（20℃）清水為介質(zhì)，通過實(shí)驗(yàn)測定繪制成的，如圖。5.2性能曲線的換算由于泵的性能曲線均是以清水為介質(zhì)實(shí)驗(yàn)得到的，但在實(shí)際生產(chǎn)中，泵的輸送介質(zhì)不同、泵的轉(zhuǎn)速不同、葉輪直徑修改等，這些都會使性能曲線發(fā)生變化，因此在實(shí)際應(yīng)用中需要根據(jù)實(shí)際情況，查閱相關(guān)資料進(jìn)行換算。三、離心泵的工作點(diǎn)

離心泵工作時是和管路串聯(lián)在一起的，因此，泵在工作時既要符合自身的特性還要能滿足管路的需求。1、管路特性曲線

1.1管路特性方程

HC=PB-PA/ρg+HAB+KQ2

式中：Hc—管路系統(tǒng)所需要的揚(yáng)程；

K—管路特性系數(shù)，與管路的結(jié)構(gòu)、加工精度、液體的性質(zhì)有關(guān)。1.2管路特性曲線上式稱為管路特性方程，用圖形來表示即為管路特性曲線。如下圖，圖中hp=PB-PA/ρg+HAB。1.3泵的工作點(diǎn)泵在工作時，既要符合自身的性能特征，又要滿足管路的需求，即泵所具有的H∽Q特性曲線得滿足管路的特性曲線。將兩條特性曲線繪制在同一坐標(biāo)系中，兩曲線的交點(diǎn)就是離心泵的工作點(diǎn)，如上圖示。如圖，泵工作在A點(diǎn)，泵提供的揚(yáng)程HA小于管路需要的揚(yáng)程HCA,泵所提供的推動力不足導(dǎo)致管路流速降低即流量減小，此時，泵的工作點(diǎn)又自動沿H∽Q特性曲線回到M點(diǎn)。

又如圖，泵工作在B點(diǎn)，泵提供的揚(yáng)程HB大于管路需要的揚(yáng)程HCB,因泵提供的推動力過剩而導(dǎo)致管路流速增高即流量增大，此時，泵的工作點(diǎn)又自動沿H∽Q特性曲線回到M點(diǎn)。

由此可見，離心泵的工作點(diǎn)是唯一的！四、離心泵的流量調(diào)節(jié)1、出口調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)流量出口調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)，實(shí)質(zhì)就是改變管路特性曲線。如圖，M1為調(diào)節(jié)閥全開時的工作點(diǎn)，M2、M3為閥逐步關(guān)小時的工作點(diǎn)。采用調(diào)節(jié)閥關(guān)小流量時，管路中局部阻力增大，泵需提供更大的能量來克服這個增大的阻力即泵的揚(yáng)程增大，這樣泵的使用效率就降低了，因此用調(diào)節(jié)閥調(diào)小流量是不經(jīng)濟(jì)的。但其簡單、方便，生產(chǎn)中還是應(yīng)用廣泛。2、改變泵的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)流量離心泵的特性曲線是在一定的轉(zhuǎn)速下得到的，改變泵的轉(zhuǎn)速可改變其特性曲線，使工作點(diǎn)發(fā)生變化，從而調(diào)節(jié)流量。實(shí)質(zhì)就是改變泵的特性曲線。

如圖，泵轉(zhuǎn)速n1﹥n﹥n2，對應(yīng)的工作點(diǎn)為M1、M2、M3，流量Q1﹥Q2﹥Q3,即降低泵的轉(zhuǎn)速，則泵的流量減小，可以達(dá)到調(diào)節(jié)流量的目的。考慮到葉輪、泵殼等強(qiáng)度問題，一般都是降低轉(zhuǎn)速而不是增加轉(zhuǎn)速。采用降低轉(zhuǎn)速從而降低流量，不存在阻力損失，比較經(jīng)濟(jì)，但改變泵的轉(zhuǎn)速受到原動機(jī)類型的限制。

近年來，對交流電動機(jī)采用變頻調(diào)速器，可任意調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速且節(jié)能、可靠。3、切割葉輪外徑調(diào)節(jié)流量其他條件不變，減小葉輪直徑，則泵對液體提供的能量減少，泵的特性曲線也相應(yīng)改變，從而改變了泵的工作點(diǎn)達(dá)到調(diào)節(jié)流量的目的。

如圖，M點(diǎn)為葉輪原直徑泵的工作點(diǎn)，M′、M〞為葉輪一、二次切割后泵的工作點(diǎn)，葉輪直徑依次減小，其流量也依次減小。切割葉輪能減小流量，也不會產(chǎn)生附加能量的損失，但切割葉輪后不能恢復(fù)，因此有些泵出廠時配備了大、小葉輪，以起到調(diào)節(jié)流量的目的。五、離心泵的主要零部件1、葉輪作用是帶動液體旋轉(zhuǎn)，將原動機(jī)的機(jī)械能傳遞給液體，使液體的能量提高。按照有無前后蓋板,其結(jié)構(gòu)可分為閉式、半開式及開式葉輪三種，分別如圖（a）、（b）、（c）所示。主要由前后蓋板、葉片、輪轂組成。2、軸封裝置為防止液體流出泵外，在泵軸與泵殼之間設(shè)有軸封裝置。離心泵常用的軸封裝置有填料密封和機(jī)械密封。2.1填料密封填料密封是將填料裝入填料箱之后，擰緊壓蓋螺栓，經(jīng)壓蓋對填料作軸向壓縮。由于填料具有塑性，因此產(chǎn)生徑向力，并與軸緊密接觸。與此同時，填料中浸漬的潤滑劑被擠出，在接觸面上形成油膜。顯然，良好的密封在于保持良好的潤滑和適當(dāng)?shù)膲壕o。2.2機(jī)械密封機(jī)械密封又稱端面密封。是指兩個光潔精密的平面在介質(zhì)壓力和外力（彈簧力）的作用下，相互緊貼，并作相互旋轉(zhuǎn)運(yùn)動而構(gòu)成的動密封系統(tǒng)。其主要原理是將較易泄漏的軸向密封改變?yōu)檩^難泄漏的靜密封和端面密封。五、離心泵的操作及維護(hù)1、準(zhǔn)備①開車前檢查泵的出入口管線閥門，壓力表接頭，有無泄漏，冷卻水是否暢通，地腳螺絲及其它連接處有無松動。（高溫油泵一定要先檢查冷卻水閥是否打開投用，否則機(jī)封會因溫度過高而損壞，泵體也可能會受損）

②按規(guī)定向軸承箱加入潤滑油，油面在油標(biāo)1/2～2/3處。清理泵體機(jī)座地面環(huán)境衛(wèi)生。（無潤滑油開車后果可想而知，軸承將燒損）

③盤車檢查轉(zhuǎn)子是否輕松靈活，泵體內(nèi)是否有金屬碰撞的聲音。（啟泵前一定要盤車靈活，否則強(qiáng)制啟動會引起機(jī)泵損壞、電機(jī)跳閘甚至燒損）

④開泵入口閥使液體充滿泵體，適當(dāng)?shù)卮蜷_出口放空閥，排出泵內(nèi)空氣后，關(guān)閉放空閥。（如出口沒有放空閥，就開一下出口閥后再關(guān)閉，這樣即使泵內(nèi)還有一部分氣，但已不會影響泵的正常啟動了）2、啟動①泵入口閥全開，啟動電機(jī)，全面檢查泵的運(yùn)轉(zhuǎn)情況。

②檢查電機(jī)和泵的旋轉(zhuǎn)方向是否一致。（電機(jī)檢修后的泵一定要檢修此項(xiàng)，也很容易忽略而鬧出笑話來）

③當(dāng)泵出口壓力高于操作壓力時，逐漸開大出口閥，控制好泵的流量壓力。（出口全關(guān)啟動泵是離心泵最標(biāo)準(zhǔn)的做法，主要目的是流量為0時軸功率最低，從而降低了泵的啟動電流）

④檢查電機(jī)電流是否在額定值，超負(fù)荷時，應(yīng)停車檢查。（這是檢查泵運(yùn)行是否正常的一個重要指標(biāo)。檢查電機(jī)、泵是否有雜音、是否異常振動，是否有泄漏等后才離開。）3、離心泵的維護(hù)：

①離心泵在開泵前必須先盤車，檢查盤根或機(jī)械密封處，是否填壓過緊或有其他異?，F(xiàn)象。檢查潤滑油系統(tǒng)油路是否暢通，軸承箱油面不得低于油箱液面高度的2/3。打開冷卻水保持暢通無阻，打開入口閥檢查各密封點(diǎn)泄漏情況，檢查對輪螺絲是否緊固，對輪罩是否完好。

②正常運(yùn)轉(zhuǎn)時，應(yīng)隨時檢查軸承溫度?；瑒虞S承正常溫度一般在65度以下。嚴(yán)密注意盤根及機(jī)械密封情況，應(yīng)經(jīng)常檢查震動情況及轉(zhuǎn)子部分響聲，聽聽是否有雜音。

③熱油泵啟動前一定要利用熱油通過泵體進(jìn)行預(yù)熱暖和。預(yù)熱標(biāo)準(zhǔn)是：泵殼溫度不得低于入口溫度60——80攝氏度，預(yù)熱升溫速度每小時不大于50度，以免溫差過大損壞設(shè)備。

④不得采取關(guān)入口閥的辦法來控制流量，避免造成葉輪和其他機(jī)件損壞。⑤停用泵的檢修必須按規(guī)定辦理工作票，并將出入口閥門關(guān)閉，放凈泵體內(nèi)的存油，方準(zhǔn)拆卸。

⑥重油泵嚴(yán)禁電盤車，因泵體內(nèi)存油粘稠，凝固而盤不動車時，應(yīng)先用蒸汽將存油暖化后再盤車，啟動。

⑦離心泵嚴(yán)禁帶負(fù)荷啟動，以免電機(jī)超電流燒壞。⑧如泵長期停用時應(yīng)每天盤車180度，防止泵軸彎曲。寒冷季節(jié)停用的機(jī)泵要切斷冷卻水系統(tǒng)并放凈泵體內(nèi)和冷卻水系統(tǒng)的存水。

⑨裝油機(jī)械密封的離心泵，要注意防止抽空，避免機(jī)械密封損壞。

4、離心泵的切換①啟動備用泵前，按啟動前的準(zhǔn)備步驟進(jìn)行，熱油泵應(yīng)緩慢完全預(yù)熱。

②全開備用泵入口閥，使泵體內(nèi)充滿介質(zhì)，排盡泵體內(nèi)氣體后，啟動電機(jī)。

③檢查泵體振動，及噪音情況，運(yùn)轉(zhuǎn)正常后，逐漸開大備用泵的出口閥，同時逐漸關(guān)小運(yùn)轉(zhuǎn)泵的出口閥。

④備用泵出口閥全開，運(yùn)轉(zhuǎn)泵出口閥全關(guān)后停車。（出口閥全關(guān)是停泵的標(biāo)準(zhǔn)，否則高壓液體倒流，會損壞出口止回閥）

⑤離心泵切換過程中的注意事項(xiàng)：

a換泵時應(yīng)嚴(yán)格保持流量、壓力等不變的原則。

b嚴(yán)禁抽空等事故發(fā)生。

c停泵后，及時開啟暖泵線。

d需檢修時，被切換泵的各管線閥門需全部關(guān)死，切斷電源。排盡泵體內(nèi)物料。

5、離心泵的停車（檢修）：

①逐漸關(guān)閉泵的出口閥。

②當(dāng)出口閥關(guān)閉后停電機(jī)。

③泵停止運(yùn)轉(zhuǎn)后，泵體溫度降至常溫后停止冷卻水。

④熱油泵停止運(yùn)轉(zhuǎn)后，將冷卻水調(diào)小。打開泵出入口預(yù)熱閥，使泵處于完全預(yù)熱備用狀態(tài)。⑤關(guān)入口閥門。6、離心泵的型號泵的型號是表征其性能特征的代號，我國離心泵的型號未有統(tǒng)一的國家標(biāo)準(zhǔn)，大部分泵的型號都是制造企業(yè)根據(jù)自己的企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行命名的，但一般由漢語拼音字母和阿拉伯?dāng)?shù)字四部分組成。