泵与风机结构七章八章

1、制作者：张晓艳第七章 泵与风机的基本参数与分类 泵与风机的主要性能参数泵与风机的主要性能参数流量、杨程（全压）、功率、转速及效率、汽蚀余量泵与风机的分类泵与风机的分类 压力分类 按工作原理分类泵与风机的工作原理及工程中具体应用泵与风机的工作原理及工程中具体应用 第一节 泵与风机的主要性能参数 流量 扬程或全压 功率 转速 效率 汽蚀余量 一、流量：单位时间泵与风机在出口截面所输送的流体的量称为流量。包括体积流量和质量流量 （1）体积流量用符号qv和Q表示；常用单位：m3/s，m3/min，m3/h。 （2）质量流量用符号qm表示；常用单位：kg/s，kg/min，kg/h。 二、杨程或全压（工

2、程中习惯称为能头） （1）杨程：单位重量的液体在泵内所获得的能量，即泵进、出口截面的能量差，称为扬程，符号为H，单位用m表示。 （2）全压：单位体积的气体在风机内所获得的能量，即出风口与进风口之间的能量差，称全压，用符号p，单位：Pa。 三、功率 （1）概念：原动机传给泵与风机轴上的功率（电动机传给的功率）。 （2）符号：N；单位：kW。 （3）有效功率：被输送的流体实际得到的功率称为有效功率，用Ne表示，单位为 kW，表达式为1000vegq HN1000veq pN 四、转速 （1）概念：泵与风机每分钟的转数 （2）符号：n；单位：r/min。 （3）影响：转速越高，转数越大，泵与风机的流

3、量、杨程（全压）就越大。 五、效率 （1）概念：流体实际得到的功率与原动机功率之比 （2）符号：。 （3）公式100%NeN 六、汽蚀余量（必需汽蚀余量与有效汽蚀余量） （1）必需汽蚀余量（泵的汽蚀余量）概念：单位重量的液体从吸入口流至叶轮进口压力最低处的压力降落值。符号：hr=(pa-ps)/g 由泵本身决定的。对既定的泵，不论何种液体，在一定转速和流量下流过泵进口，因速度大小相同故均有相同的压力降相同。 必需汽蚀余量越小泵的抗汽蚀性能越好。 六、汽蚀余量（必需汽蚀余量与有效汽蚀余量） （2）有效汽蚀余量（装置汽蚀余量）概念：吸入管路系统提供的，在泵的吸入口大于饱和蒸汽压力的富余能量。用符号

4、ha表示。 有效汽蚀余量越大越不容易发生汽蚀。22SsvrPvPhgggSPg泵进口处的压头22svg泵进口处的速度水头vPg饱和蒸汽压力水头10212fsshguHZ允许允许10fvashhgppZ允许允许第二节 泵与风机分类 一、按压力分类 二、按工作原理分类一、按压力分类 泵 低压泵（p6MPa） 高压泵主要应用于采煤机喷雾防尘、是采煤机负压二次降尘器系统及喷雾泵站的主要组成部分，同时也是实施煤层多孔、大面积注水防尘的理想设备，高压泵可广泛应用于需要高压水源的场所。 高压泵是为高压旋喷水泥浆提供高压动力，用于新建建筑物、高速公路、高速铁路、地下铁路等软弱地基强化加固补强，旧的建筑物不均匀

5、沉降整治，水库大坝与底下建筑工程防深帷幕，挡土围堰、矿山堵漏、井桶护壁，边坡锚固等方面，高压泵亦可使用于高压水摄流辅助破岩落煤，井下液压支柱供液，锚固有水利膨胀金属锚杆泵送高压水，地下大型管道疏通清淤清洗，高压水射流穿孔或其他需要用高压液体为动力的领域。 其中有另外一种高压泵做爆破性压力试验的增压泵，可以把液体增压到640Mpa的压力。广泛应用于各个行业。爆破行实验等。3DB系列气液增压泵采用单气控非平衡气体分配阀来实现泵的自动往复运动，泵体气驱部分采用铝合金制造。接液部分根据介质不同选用碳钢或不锈钢，泵的全套密封件均为进口优质产品，从而保证了泵的性能。 风机 通风机（p340kPa） 离心

6、轴流 低压（p1kPa） 中压(1kPap3kPa) 高压(3kPap15kPa) 低压（p0.5kPa） 高压(0.5kPap5kPa)二、按工作原理分类 泵 叶片式泵 容积式泵 其他类型泵 射流泵 水锤泵 气泡泵射流泵水锤泵 泵 叶片式泵 容积式泵 其他类型泵 射流泵 水锤泵 气泡泵气泡泵二、按工作原理分类 叶片式泵 离心泵 轴流泵 混流泵 旋涡泵 单级 多级 叶片固定式 叶片半调式 叶片全调式二、按工作原理分类 容积式泵 往复式泵 回转式泵 活塞式 柱塞式 隔膜式 齿轮泵 螺杆泵 滑片泵 真空泵 外啮合齿轮泵 内啮合齿轮泵 单螺杆 双螺杆 三螺杆二、按工作原理分类 风机 叶片式风机 容积

7、式风机 离心式风机 轴流式风机 混流式风机 往复式风机 回转式风机 叶氏风机 罗茨风机 螺杆风机第三节 泵与风机的工作原理及主要结构一、叶片式泵与风机（1）主要结构：与电动机连接的轴上安装有叶轮，叶轮周边上装有叶片。 级数指叶轮的个数。（轴上安装一个叶轮为一级泵或风机，多个叶轮称为多级泵或风机） 原理：主要是根据高速旋转的叶轮对流体做功，使流体获得能量，以据流体流动方向的不同分为，离心、轴流，混流和贯流式。第三节 泵与风机的工作原理及主要结构第三节 泵与风机的工作原理及主要结构 图 1-3 离离心心式式风风机机主主要要结结构构分分解解示示意意图图 1吸入口；2叶轮前盘；3叶片；4后盘；5机壳；

8、6出口 7截流板，即风舌；8支架 第三节 泵与风机的工作原理及主要结构离心泵离心泵工作前，先将泵内充满液工作前，先将泵内充满液体，然后启动体，然后启动离心泵离心泵，叶轮快速转，叶轮快速转动，叶轮的叶片驱使液体转动，液动，叶轮的叶片驱使液体转动，液体转动时依靠惯性向叶轮外缘流体转动时依靠惯性向叶轮外缘流去，同时叶轮从吸入室吸进液体，去，同时叶轮从吸入室吸进液体，在这一过程中，叶轮中的液体绕流在这一过程中，叶轮中的液体绕流叶片，在绕流运动中液体作用一升叶片，在绕流运动中液体作用一升力于叶片，反过来叶片以一个与此力于叶片，反过来叶片以一个与此升力大小相等、方向相反的力作用升力大小相等、方向相反的力作

9、用于液体，这个力对液体做功，使液于液体，这个力对液体做功，使液体得到能量而流出叶轮，这时液体体得到能量而流出叶轮，这时液体的动能与压能均增大。的动能与压能均增大。 第三节 泵与风机的工作原理及主要结构（2）各种泵的工作原理 离心泵与风机 的工作原理： 泵轴带动叶轮作高速转动，叶片间流体随轮旋转，在离心惯性力的作用下，流体自叶轮中心向外径向运动，进入泵壳，沿切向排出管路。用途：大型管路系统中应用最广。第三节 泵与风机的工作原理及主要结构 轴流泵与风 机的工作原理： 图 1-4 轴 流 泵 示 意 图 1-叶 轮 2-导 流 器 3-泵 壳 第三节 泵与风机的工作原理及主要结构（2）各种泵的工作原

10、理 轴流式泵与风 机的工作原理： 图 1-5 轴流风机示意图 1-整流罩 2-前导叶 3-叶轮 4-扩散筒 5-整流体 第三节 泵与风机的工作原理及主要结构轴流泵轴流泵是利用叶轮在水中旋转时产生的推力将水提升的，这种泵由于水流进入叶轮和流出导叶都是沿轴向的，故称轴流泵。混流泵 依靠离心力和轴向推力的混合作用来输送液体的，所以称为混流泵 (45.73)第三节 泵与风机的工作原理及主要结构 轴流泵与风机的工作原理： 机壳浸在水中，机翼型叶片旋转时对流体推力作用做功，获得升力，流体经固定在机壳上的导叶作用又沿轴向流出。特点：流量大扬程低第三节 泵与风机的工作原理及主要结构 混流式泵的工作原理： 利用

11、叶轮旋转产生的离心力和推力联合作用工作，斜向出流，又称斜流泵 。特点：流量与杨程介于前两者之间。第三节 泵与风机的工作原理及主要结构 旋涡泵的工作原理： 旋涡泵（也称涡流泵）是一种叶片泵。主要由叶轮、泵体和泵盖组成。叶轮是一个圆盘，圆周上的叶片呈放射状均匀排列。泵体和叶轮间形成环形流道，吸入口和排出口均在叶轮的外圆周处。吸入口与排出口之间有隔板，由此将吸入口和排出口隔离开。 我们将泵内的液体分为两部分：叶片间的液体和流道内的液体。当叶轮旋转时，在离心力的作用下，叶轮内液体的圆周速度大于流道内液体的圆周速度，故形成图1所示的“环形流动”。又由于自吸入口至排出口液体跟着叶轮前进，这两种运动的合成结

12、果，就使液体产生与叶轮转向相同的图2（绿色）示的“纵向旋涡”。因而得到旋涡泵之名。需要特别指出的是，液体质点在泵体流道内的圆周速度小于叶轮的圆周速度。 在纵向旋涡过程中，液体质点多次进入叶轮叶片间（图），通过叶轮叶片把能量传递给流道内的液体质点。液体质点每经过一次叶片，就获得一次能量。这也是相同叶轮外径情况下，旋涡泵比其它叶片泵扬程高的原因。并不是所有液体质点都通过叶轮,随着流量的增加，“环形流动”减弱。当流量为零时，“环形流动”最强，扬程最高。第三节 泵与风机的工作原理及主要结构二、容积式泵与风机（1）往复式（活塞式和柱塞式）组成：泵缸和活塞原理：活塞向右移动，吸水阀打开，液体吸入；活塞向左

13、移动，吸水阀关闭，高压液体冲开开水阀，排向压力管。用途：计量泵，小型给水泵第三节 泵与风机的工作原理及主要结构二、容积式泵与风机（2）回转式（齿轮式、螺杆式、罗茨鼓风机，真空泵）原理：利用一对或几对特殊形状的回转体，如齿轮、螺杆、或其他形状的转子在壳内作旋转运动来输送流体并提高其压力。第三节 泵与风机的工作原理及主要结构1）旋转的齿轮将吸入管吸入的油挤压到排出管用途：小型汽轮机的加油泵第三节 泵与风机的工作原理及主要结构2）双螺杆泵：主动螺杆转动，带动从动螺杆，液体拦截在啮合室中，挤向中间排出。用途：泥浆泵和污水泵， 引风机的润滑油泵第三节 泵与风机的工作原理及主要结构3）罗茨鼓风机：两个叶轮

14、相向转动，由于叶轮与叶轮，叶轮与机壳，叶轮与墙板之间的间隙极小，从而使进气口形成了真空状态，空气进入进气腔；又被两个叶片所形成密封腔不断地带到排气腔，又因为排气腔内的叶轮是相互啮合的，从而把两个叶片之间的空气挤压出来。用途：火力发电厂除灰系统的送风装置。第三节 泵与风机的工作原理及主要结构4）水环式真空泵：在泵体中装有适量的水作为工作液。当叶轮顺时针旋转时，水被叶轮抛向四周形成了一个等厚度的封闭圆环。水环的上部分内表面恰好与叶轮轮毂相切，水环的下部内表面刚好与叶片顶端接触（实际上叶片在水环内有一定的插入深度）。此时叶轮轮毂与水环之间形成一个月牙形空间，而这一空间又被叶轮分成叶片数目相等的若干个

15、小腔。如果以叶轮的上部0为起点，那么叶轮在旋转前180时小腔的容积由小变大，且与端面上的吸气口相通，此时气体被吸入，当吸气终了时小腔则与吸气口隔绝；当叶轮继续旋转时，小腔由大变小，使气体被压缩；当小腔与排气口相通时，气体便被排出泵外。用途：最初用作自吸水泵，而后逐渐用于石油、化工、机械、矿山、轻工、医药及食品等许多工业部门。在工业生产的许多工艺过程中，如真空过滤、真空引水、真空送料、真空蒸发、真空浓缩、真空回潮和真空脱气等 第三节 泵与风机的工作原理及主要结构5）射流泵：高压流体经引射管送入工作喷嘴，喷嘴出口高速液流使扩散室形成真空，从而可从池中吸上水。随喷嘴出口的高速流体带出。用途：小型机组

16、的凝汽器抽气装置和化工泵。扩散管 器盖 喷咀座板 喷 咀 器体 导向盖盘 止逆阀阀体 阀板 真空蒸发锅 水力喷射器 水泵 制作者：张晓艳泵与风机的结构 泵的主要部件泵的主要部件 离心泵的主要部件轴流泵的主要部件 风机主要部件风机主要部件 离心式风机的构造 轴流式风机的构造电厂常用泵与风机的典型结构电厂常用泵与风机的典型结构 离心泵的主要部件 叶轮 轴 吸入室 导叶 压水室 密封装置 轴向推力平衡装置 叶轮是将原动机输入的机械能传递给液体，提高液体能量的核心部件。 图 2-1 叶轮的形式 （a）,(b) 封闭式叶轮 （c）半开式叶轮 （d）开式叶轮 轴 轴是传递扭矩的主要部件。 轴径按强度、刚度

17、及临界转速确定。 中小型泵多采用水平轴，叶轮间距离用轴套定位。 近代大型泵则采用阶梯轴，不等孔径的叶轮用热套法装在轴上，并利用渐开线花键代替过去的短键。此种方法，叶轮与轴之间没有间隙，不致使轴间窜水和冲刷，但拆装困难 吸入室 离心泵吸人管法兰至叶轮进口前的空间过流部分称为吸人室。其作用是在最小水力损失情况下，引导液体平稳地进入叶轮，并使叶轮进口处的流速尽可能均匀地分布。导叶 导叶又称导流器、导轮，分径向式导叶和流道式导叶两种，应用于节段式多级泵上作导水机构。 径向式导叶如图所示，它由螺旋线、扩散管、过渡区(环状空间)和反导叶(向心的环列叶栅)组成。压水室 压水室是指叶轮出口到泵出口法兰(对节段

18、式多级泵是到后级叶轮进口前)的过流部分。其作用是收集从叶轮流出的高速液体，并将液体的大部分动能转换为压力能，然后引入压水管。 压水室按结构分为螺旋形压水室、环形压水室和导叶式压水室。 密封装置 离心泵密封装置有密封环(又称口环、卡圈)和轴端密封两部分。 (1)密封环 其作用是减小叶轮与泵体之间的泄漏损失；另一方面可保护叶轮，避免与泵体摩擦。 (2)轴端密封(简称轴封)在泵的转轴与泵壳之间有间隙，为防止泵内液体流出，或防止空气漏人泵内(当人口为真空时)，需要进行密封。目前电厂各种泵采用的轴端密封装置有： 填料密封、机械密封、迷宫式密封和浮动环密封。密封环 由于离心泵叶轮出口液体是高压，人口是低压

19、，高压液体经叶轮与泵体之间的间隙泄漏而流回吸人处，所以需要装密封环。 其作用是减小叶轮与泵体之间的泄漏损失；另一方面可保护叶轮，避免与泵体摩擦。填料密封 带水封环的填料密封结构。 它由填料箱4、水封环5、填料3、压盖2和压紧螺栓等组成，是目前普通离心泵最常用的一种轴封结构。 实物彩图实物彩图端部填料箱实物图机械密封 机械密封是无填料的密封装置。 它由动环、静环、弹簧和密封圈等组成 动环随轴一起旋转，并能作轴向移动；静环装在泵体上静止不动。这种密封装置是动环靠密封腔中液体的压力和弹簧的压力，使其端面贴合在静环的端面上(又称端面密封)，形成微小的轴向间隙而达到密封的。为了保证动静环的正常工作，轴向

20、间隙的端面上需保持一层水膜，起冷却和润滑作用。 新发展就是在动环座轴套上增设了名叫高鲁皮夫反向螺旋槽 这一结构实际上就是使旋转套上的螺纹与静止衬套里口的螺纹方向相反，因而在几乎所有的情况下，都能使泄漏返回水提高压力，经过通道 8 强制进人动环 1 和静环 2 的间隙中去，以带走摩擦热和冲掉气泡杂质等。迷宫式密封 迷宫式密封在现代高速锅炉给水泵上也广泛应用，常用的有炭精迷宫密封及金属迷宫密封。其密封原理是：由轴套密封片与炭精环组成微小间隙，流体通过间隙时压力降低，速度升高，但在密封片间的空间速度能转为压力能，从而减少间隙两侧压差，达到密封的目的。如图为炭精迷宫密封。 浮动环密封 浮动环密封是靠轴

21、(或轴套)与浮动环之间的狭窄间隙产生很大的水力阻力而实现密封的。采用机械密封与迷宫式密封原理结合起来的一种新型密封，称浮动环密封。 浮动环密封是靠轴(或轴套)与浮动环之间的狭窄间隙产生很大的水力阻力而实现密封的。 轴向力及其平衡 离心泵在运行时，由于作用在叶轮两侧的压力不相等，尤其是高压水泵，会产生一个很大的压差作用力，此作用力的方向与离心泵转轴的轴心线相平行，故称为轴向力。 (1)轴向力产生的原因及其计算 (2)轴向力的平衡 轴向力产生的原因及其计算轴向力的平衡 采用双吸叶轮和对称排列的方式平衡轴向力 采用平衡孔和平衡管平衡轴向力 采用平衡盘平衡轴向力 采用平衡鼓平衡轴向力 平衡鼓、平衡盘及

22、推力轴承组合装置 单级泵可采用双吸叶轮 多级泵采用对称排列的方式 采用平衡孔和平衡管平衡轴向力 单吸单级泵，可在叶轮后盖板上开一圈小孔平衡孔 单吸单级泵，在后盖板泵腔接一平衡管 平衡盘 平衡鼓 平衡鼓的优点是没有轴间间隙，当轴向窜动时，避免了与静止的平衡圈发生摩擦。但由于它不能完全平衡变工况下的轴向力，因而单独使用平衡鼓时，还必须装设止推轴承。而一般都采用平衡鼓与平衡盘组合装置 平衡鼓、平衡盘以及推力轴承联合平衡法 由于平衡鼓能承受5080左右的轴向力，这样就减少了平衡盘的负荷，从而可稍放大平衡盘的轴向间隙，避免了因转子窜动而引起的摩擦。 平衡鼓首先承受轴向推力，而弹簧式双向止推轴承只承担 1

23、0 的轴向推力，其余的轴向推力则由平衡盘自动平衡。 经验证明，这种结构效果比较好，所以目前大容量高参数的分段式多级泵大多数采用这种平衡方式。轴流泵的主要部件轴流泵的主要部件 轴流泵的特点是流量大，扬程低。 其主要部件有： 1、吸入喇叭管； 2、进口导叶； 3、叶轮； 4、轮毂； 5、轴承； 6、出口导叶； 7、出水弯管； 8、轴； 9、推力轴承 10、联轴器 叶轮 叶轮是轴流泵提高液体能量的唯一部件。它装在叶轮外壳内，由动叶头、轮毂4、叶片3等组成，大型轴流泵的叶轮通常还设有专门的动叶调节机构。 动叶头呈流线形锥体状，用于减小液休流人叶轮前的阻力损失。 轮觳4用来安装叶片及其调节机构，通常有圆

24、柱形、圆锥形和球形三种。 叶片装在转动的轮觳上，又称动叶片，其作用是对液体作功，提高其能量。 叶片的形式有固定式、半调式和全调式三种。 离心式风机离心式风机的主要部件 离心式风机主要由叶轮、机壳、导流器、集流器、进气箱以及扩散器等组成 叶轮 一般由前盘（盖板）、后（中）盘（盖板）、叶片和轮毂（轴盘）等组成。 其结构有焊接和铆接两种形式。 叶轮前盘的形式有：平前盘、锥前盘和弧形前盘等几种 叶片形状叶片 前向叶轮一般都采用圆弧型叶片，后向叶轮中，大型风机多采用翼型叶片，对于除尘效率较低的燃煤锅炉引风机可采用圆弧型或平板型叶片。 集流器 进风口又称集流器。其作用是使气流能均匀的充满叶轮的进口，在流动

25、损失最小的情况下进人叶轮。 离心通风机的进风口有圆筒形、圆锥形、弧形、锥筒形、锥弧形、弧筒形等多种。 大型风机多采用弧形或锥弧形进风口，以提高风机的效率。轴流式风机的主要部件 轴流式风机的主要部件有：叶轮、集风器、整流罩、导叶和扩散筒等，如图所示。近年来，大型轴流式风机还装有调节装置和性能稳定装置。 1、进气室；2、外壳；3、动叶片；4、导叶；5、扩散筒；6、扩压器；7、导流体；8、轴；9、轴承；10 、联轴器叶轮 叶轮由轮毂和叶片组成，其作用和离心式叶轮一样，是实现能量转换的主要部件。 轮毂的作用是用以安装叶片和叶片调节机构的，其形状有圆锥形、圆柱形和球形三种。 叶片多为机翼形扭曲叶片。叶片

26、做成扭曲形，其目的是使风机在设计工况下，沿叶片半径方向获得相等的全压。为了在变工况运行时获得较高的效率，大型轴流风机的叶片一般做成可调的，即在运行时根据外界负荷的变化来改变叶片的安装角。导叶 叶轮前仅设置前导叶； 叶轮后仅设置后导叶； 叶轮前后均设置有导叶。前导叶的作用是使进入风机前的气流发生偏转，把气流由轴向引为旋向进入，且大多数是负旋向(即与叶轮转向相反)，这样可使叶轮出口气流的方向为轴向流出。后导叶在轴流式风机中应用最广。气体轴向进入叶轮，从叶轮流出的气体绝对速度有一定旋向，经后导叶扩压并引导后，气体以轴向流出。 导叶和叶轮性能稳定装置在额定流量下运行时，KSE不起任何作用。如果流量减小

27、，叶轮外缘的一部分或整个进口截面将出现失速，产生切向气流(旋涡)，当切向气流很大时，气流开始反向倒流。如果无KSE装置，则叶轮进口截面上的气流越来越不稳定；若带有KSE装置，反向倒流被锥形部和旁路而就地获得稳定，转子进口不再被阻。因反向倒流进入了旁路内转折，叶栅再通过环形槽回流，并与主流会合，从而保证了轴流风机的稳定运行。性能稳定装置，又称KSE装置(该装置由前苏联的3K伊凡诺夫发明)。IS型泵S型泵（P181）电厂常用泵与风机的典型结构电厂常用泵与风机的典型结构凝结水泵 凝结水泵又称冷凝泵。其作用是将汽轮机排汽在凝汽器中凝结的水排出，并经低压加热器送至除氧器。凝结水泵工作状态特殊，它从真空状

28、态的凝汽器中抽吸凝结水，因此要求凝结水泵的抗汽蚀性能和人口侧轴封装置要好。 凝结水泵的型式有卧式和立式两种。 通常小容量机组采用卧式凝结水泵，多为NB型结构 大容量机组则采用立式凝结水泵 立式中开带前置诱导轮的两级离心泵。NL 其结构特点：泵的吸入口、压出口均与泵轴平行地布置在泵体的一侧；第一级叶轮和第二级叶轮对称排列，以平衡轴向力；泵壳采用双蜗壳结构以平衡径向力；首级叶轮出口通过泵壳的导管引人次级叶轮；为了改善水泵的抗汽蚀性能，使首级叶轮吸入口面积大于次级叶轮吸人口面积，且还在首级叶轮前装置了诱导轮。由于泵体是轴向中开式结构，所以拆卸、检查和维修十分方便。锅炉给水泵 锅炉给水泵作用是将经过加

29、热除氧的高温水升压到某一额定压力后送往锅炉。 分段式多级离心泵 圆筒型多级离心泵循环水泵 循环水泵的作用是向凝汽器输送大量的冷却水，以保证冷却汽轮机排出的乏汽，使之凝结成水。循环水泵的工作特点是流量大、扬程低。200MW机组配套的沅江48-35型立式离心泵国产125和300MW机组配套的50ZLQ50型立式轴流循环水泵近代大容量的循环泵，不仅要求流量大，而且也希望扬程也有所提高，所以目前国内外已发展使用性能界于离心式和轴流式之间的混流式水泵.电厂循环水泵采用这种大流量、中扬程的混流泵最为适宜 立式离心循环水泵 该泵为单级单吸立式离心泵，吸人口朝下，便于布置吸人管道。 该泵与常规电厂配套用循环水泵相比有