离心泵结构与工作原理

1、离心泵结构与工作原理 第2章 离心泵的结构与工作原理 离心泵结构与工作原理 离心泵的结构与工作原理 离心式水泵是制冷空调工程中用得最多 的一种，其特点是依靠叶轮的高速旋转来使流体 获得较大的动能，并依靠流道出口的蜗壳断面变 化使流体的动能转化为压力能，水流在叶轮中的 流动主要是受到离心力的作用。 离心泵结构与工作原理 DL型立式多级离心泵GDL型立式多级管道泵 几种典型离心泵 离心泵结构与工作原理 几种典型离心泵 单级单吸全不锈钢耐腐蚀离心泵 IS、ISR、ISY型离心泵 IS 单 级 离 心 泵 离心泵结构与工作原理 ISG型系列管道泵IS单级离心泵 几种典型离心泵 离心泵结构与工作原理 S

2、 型 单 级 双 吸 中 开 泵TSWA型卧式多级离心泵 几种典型离心泵 离心泵结构与工作原理 2.1 离心泵的基本构造与工作原理 图-是离心泵工作状态示意图 。 离心泵主要包括泵体（蜗壳，泵轴，叶轮 等）、吸水管路、压水管路及其附件等。 使用时，泵的吸水口与吸水管相连接，出 水口与压水管相连接，共同组成吸水增压 排水通道。 离心泵结构与工作原理 2.1.1 2.1.1 离心泵的基本构造离心泵的基本构造 1底阀 2压 水 室 3叶轮 4蜗壳 5闸阀 6接头 7压水管 8止回阀 9压力表 图图2-1离心泵工作状态示意图离心泵工作状态示意图 离心泵结构与工作原理 2.1.1 2.1.1 离心泵的基

3、本构造离心泵的基本构造 图2-2是常用的单级单吸卧式离心泵的结构示 意图。 主要部件包括： 叶轮叶轮 泵轴泵轴 泵壳泵壳 泵座泵座 填料盒（轴封装置）填料盒（轴封装置） 减漏环减漏环 轴承座等轴承座等 离心泵结构与工作原理 1叶轮2泵轴3 键4泵壳5泵座6灌水孔7放水孔 8真空表接孔9压力表接孔10泄水孔11填料盒12减漏环 13轴承座14填料压盖调节螺栓15传动轮 图图2-2 单级单吸卧式离心泵结构示意图单级单吸卧式离心泵结构示意图 离心泵结构与工作原理 离心泵结构剖切图 离心泵结构与工作原理 2.1.1 2.1.1 离心泵的基本构造离心泵的基本构造 1叶轮 l 叶轮是离心泵的主要零部件，是

4、对液体做 功的主要元件。 l 叶轮一般由两个圆形盖板以及盖板之间若 干片弯曲的叶片和轮毂所组成，如图2-3所示。 l 叶轮按吸入口数量可分为单吸式与双吸式 两种，双吸式叶轮如图2-4所示 。 l 叶轮按其盖板情况可分为封闭式、开式和 半开式叶轮三种形式，如图2-5所示。 离心泵结构与工作原理 1前盖板2后盖板3叶片4叶槽 1吸入口2轮盖3叶片 5吸水口6轮毂7泵轴 4轮毂5轴孔 图图2-3 单吸式叶轮示意图单吸式叶轮示意图 图图2-4 双吸式叶轮示意图双吸式叶轮示意图 离心泵结构与工作原理 a）为封闭式叶轮）为封闭式叶轮b）为敞开式叶轮）为敞开式叶轮c）为半开式叶轮）为半开式叶轮 叶轮的 作用

5、是 什么？ 图图2-5 开式、半开式、封闭式叶轮示意图开式、半开式、封闭式叶轮示意图 做功 离心泵结构与工作原理 开式、半开式、封闭式叶轮原型 离心泵结构与工作原理 离心泵各部件的作用 1泵轴的作用是什么？ 2泵壳的作用是什么？ 3泵座的作用是什么？ 4填料盒的种类和组成有哪些？ 5填料盒的作用是什么？装哪？ 6减漏环的作用是什么？装哪？ 离心泵结构与工作原理 2.1.1 离心泵的基本构造 2泵轴（见图2-2中2） u 泵轴的作用是用来传递扭矩，使叶轮旋转。 u 泵轴的常用材料是碳素钢和不锈钢。 u 叶轮和轴靠键相连接，由于这种连接方式只能传递 扭矩而不能固定叶轮的轴向位置，故在水泵中还要用轴

6、套 和锁紧螺母来固定叶轮的轴向位置。 u 叶轮采用锁紧螺母与轴套轴向定位后，为防止锁紧 螺母退扣，要防止水泵反转，尤其是对初装水泵或解体检 修后的水泵要按规定进行转向检查，确保与规定转向一致。 离心泵结构与工作原理 2.1.1 离心泵的基本构造 3泵壳（见图2-2中） u 泵壳通常铸成蜗壳形，是主要固定部件。 它收集来自叶轮的液体，并使液体的部分动能转 换为压力能，最后将液体均匀地导向排出口。 u 泵壳顶上设有充水和放气的螺孔，以便在 水泵起动前用来充水及排走泵壳内的空气。 u 在泵壳的底部设有放水螺孔，以便在水泵 停车检修时放空积水。 离心泵结构与工作原理 2.1.1 离心泵的基本构造 4泵

7、座（见图2-2中） u 其作用是固定水泵。 u 泵座上有与底板或基础固定用的法兰孔， 在泵座的横向槽底开有泄水螺孔，以随时排走由 填料盒内流出的渗漏水。泵壳和泵座上的这些螺 孔，如果在水泵运行中暂时无用，可以用带螺纹 的丝堵（闷头）拴紧。 离心泵结构与工作原理 2.1.1 离心泵的基本构造 5填料盒（见图2-2中11） u 泵轴穿出泵壳时，在轴与壳之间存在间隙。 u 在单吸式离心泵中，该部位如不用轴封装 置，泵壳内高压水就会向外大量泄漏。 u 填料盒就是常用的一种轴封装置。图- 是较常见的压盖填料盒，是由轴封套、填料、 水封管、水封环和填料压盖个部件组成。 离心泵结构与工作原理 轴承密封填料盒

8、 离心泵结构与工作原理 填料式轴封 离心泵结构与工作原理 压盖填料盒示意图 图图2-6 压盖填料盒示意图压盖填料盒示意图 填料盒 1轴封套2填料3水封管4水封环5压盖 水封环 其中1为环圈空间，2为水孔 离心泵结构与工作原理 2.1.1 离心泵的基本构造 u 填料又称“盘根”，在轴封装置中起阻水隔气的密 封作用。常用的填料是浸油、浸石墨的石棉绳填料。 u 填料压盖的作用是压紧填料，它对填料的压紧程度 可通过拧松或拧紧压盖上的螺栓来进行调节。使用时，压 盖的松紧要适宜，压得太松，则达不到密封效果；压得太 紧，则泵轴与填料的机械磨损大，消耗功率大，如果压得 过紧，则有可能造成抱轴现象，产生严重的发

9、热和磨损。 u 一般地，压盖的松紧以水能通过填料缝隙呈滴状渗 出为宜（约每分钟泄漏滴）。 u 水封管与水封环的作用是将泵内的压力水引入填料 与泵轴间的缝隙，起到引水冷却与润滑的作用(有的水泵 利用在泵壳上制做的沟槽来取代水封管，结构更为紧凑)。 离心泵结构与工作原理 2.1.1 离心泵的基本构造 6减漏环 u 位置：叶轮吸入口的外圆与泵壳内壁的接 缝处。 u 它是高低压交界面且具有相对运动的部位， 很容易发生泄漏，如图2-2中12所示。 u 为了减少泵壳内高压水向吸水口的回流量， 一般在水泵的构造上采用两种减漏方式： 1）减小接缝间隙（不超过0.10.5mm）。 2）增加泄漏通道中的阻力。 离

10、心泵结构与工作原理 2.1.1 离心泵的基本构造 u 应用中，该间隙处容易发生叶轮与泵壳间的磨损现 象，影响叶轮和泵壳的使用寿命。 u 减漏环的外形与安装示意图如图2-7所示。 u 图2-8为3种不同形式的减漏环，其中，（c）为双 环迷宫形的减漏环，其水流回流时的阻力很大，减漏效果 好，但构造复杂。 u 减漏环的另一作用是承磨，水泵中有了减漏环，当 摩擦是间隙变大后，只须更换减漏环而避免使叶轮和泵壳 报废。 u 因此，减漏环又称承磨环，是一个易损件。 离心泵结构与工作原理 减漏环 图图2-7 减漏环减漏环 离心泵结构与工作原理 减漏环类型示意图 图图2-8 减漏环类型示意图减漏环类型示意图 ）

11、单环型）双环型）双环迷宫型）单环型）双环型）双环迷宫型 泵壳泵壳镶在泵壳上的减漏环镶在泵壳上的减漏环叶轮镶在叶轮上的减漏环叶轮镶在叶轮上的减漏环 离心泵结构与工作原理 2.1.1 离心泵的基本构造 7轴承座 u 轴承座是用来支承轴的。 u 轴承装于轴承座内作为转动体的支持部分。轴承座 的构造如图2-9所示。图中6为冷却水套，一般在轴承发热 量较大、单用空气冷却不足以将热量散发时，可采用这种 水冷套的形式来冷却，水套上要另接冷却水管。 u 轴承与轴是紧配合，装配前应先将轴承在机油中加 热到120左右，使轴承受热膨胀后再套在轴上，轴承的 拆卸一般要用专用工具。无论是安装还是拆卸轴承，都要 注意按规

12、定操作，切忌野蛮作业，以防损坏轴和轴承。 离心泵结构与工作原理 轴承座构造 1双列滚珠轴承 2泵轴 3阻漏油橡皮圈 4油杯孔 5封板 6冷却水套 图图2-9 轴承座的构造轴承座的构造 离心泵结构与工作原理 滚动轴承图滚动轴承动画 滚动轴承 离心泵结构与工作原理 滑动轴承 滑动轴承 离心泵结构与工作原理 2.1.1 离心泵的基本构造 8轴向力平衡措施 u 单吸式离心泵的叶轮缺乏对称性，导致工作时叶轮两 侧的作用压力不相等，如图2-10所示。因此，在水泵叶轮上 作用有一个推向吸入口的轴向力P，必须采用专门的轴向 力平衡装置来解决。 u 单级单吸式离心泵一般在叶轮的后盖板上钻平衡孔， 并在后盖板上加

13、装减漏环，如图2-11所示。此环的直径可与 前盖板上的减漏环的直径相等。压力水经此减漏环时压力下 降，并经平衡孔流回叶轮中去，使叶轮后盖板上的压力与前 盖板相接近，因而就消除了轴向推力。此方法的优点是结构 简单，容易实行；缺点是叶轮流道中的水流受到平衡孔回流 水的冲击，使水力条件变差，从而使水泵的效率有所降低。 离心泵结构与工作原理 轴向力平衡措施 1排出压力2加装的减漏环 3平衡孔 4泵壳上的减漏环 图图2-10 轴向推力轴向推力 离心泵结构与工作原理 2.1.2 2.1.2 离心泵的工作原理离心泵的工作原理 离心泵在起动之前，应先用水灌满泵壳和吸水 管道。 3个问题：个问题： 1）水是怎样

14、在叶轮里获得速度能（动能）的？ 2）水的部分速度能是如何转化为出水口的压力能的？ 3）水为什么会源源不断地流进叶轮，进而使水泵能 连续出水？ 离心泵结构与工作原理 离心式泵工作示意图 离心泵结构与工作原理 离心泵的工作过程 离心泵的工作过程，实际上是一个能量的传是一个能量的传 递和转换的过程递和转换的过程。它把电动机高速旋转的机械能 转化为被抽升水的动能和势能。 在这个转化过程中，必然伴随着许多能量损 失，从而影响离心泵的效率。这种能量损失越大， 离心泵的性能就越差，工作效率就越低。 在泵起动时，如果泵内存在空气，则叶轮旋 转后空气产生的离心力也小，使叶轮吸入口中心 处只能造成很小的真空，液体

15、不能进到叶轮中心， 泵就不能出水。 离心泵结构与工作原理 2.2 离心泵的性能 2.2.1离心泵的性能参数 u流量Q ：单位时间内由泵所输送的流体体积，即指的是体积流量， 单位为m3/s或m3/h 。 u扬程H ：即压头，指单位重量的流体通过泵之后所获得的有效 能量，也就是泵所输送的单位重量流体从泵进口到出口的能量增值。 单位为mH2O。 u功率N ：通常指输入功率，即由原动机传到泵轴上的功率，也 称为轴功率，单位为W或kW u效率 ：有效功率Ne与轴功率N之比。 u转速n ：泵的叶轮每分钟的转数，单位是r/min。 离心泵结构与工作原理 离心泵的扬程 H = Hd + Hv 只要把正在运行中

16、的水泵装置的真 空表和压力表读数（按mH2O计）相加， 就可得出该水泵的工作扬程 。 水泵扬程也可以用管道中水头损失 及扬升液体高度来计算 ： ds sdssST ST hhh HHH hHH 图图2-12 离心泵装置离心泵装置 离心泵结构与工作原理 离心泵的有效功率 有效功率用Ne表示 QpQHN e 输入功率是由原动机（如电机等）传到泵轴上的功率， 也称为轴功率，用符号N表示。 泵的输出功率又称为有效功率，表示单位时 间内流体从泵中所得到的实际能量，它等于重量 流量与扬程的乘积。 离心泵结构与工作原理 效率 离心泵的效率用来表示输入的轴功率N被流体 利用的程度，即用有效功率Ne与轴功率N之比来 表示效率。效率用符号表示。 N N e 离心泵结构与工作原理 2.2.2 离心泵的特性曲线 离心泵的理论特性曲线离心泵的理论特性曲线 图图2-16 离心泵的理论特性曲线离心泵的理论特性曲线 离心泵结构与工作原理 离心泵的实测特性曲线离心泵的实测特性曲线 图图2-17 14SA型离心泵的特性曲线型离心泵的特性曲线 离心泵结构与工作原理 2.3 2.3 叶轮叶型对离心泵性能的影响叶轮叶型对离心泵性能的影响 前向叶型的泵所需要的 轴功率随流量的增加而增加 得很快。因此这类泵在运行 中增加流量时， 的可能性比径向叶型的泵大 得多，而后向叶型的叶轮一 般不会发生原动机的超载现 象。这