泵的基础知识

离心泵的基础知识---设备部.唐样泉

2014-5-19一、泵的分类1、泵属于转动设备，其分类方法很多，可按工作原理（离心泵）、输送介质（清水泵）、用途（锅炉给水泵）、驱动方式（电动泵）等等分类。2、泵按工作原理可分容积泵、叶片泵、流体动力泵三类。

2.1.容积泵：它依靠工作室容积的连续改变而压送液体，如活塞泵、柱塞泵、齿轮泵、螺杆泵等。

2.2.叶片泵：它依靠叶轮的高速旋转运动，叶轮叶片和液体的相互作用，给液体以离心力或轴向力来压送液体，如离心泵、旋涡泵、轴流泵等。

2.3.流体动力泵：它依靠另外一种工作流体的流量来抽送或压送液体，如喷射泵、空气升液器等。1、离心泵的结构，如上图。2、离心泵的分类：2.1按叶轮数目可分为单级泵和多级泵；2.2按叶轮进液方式可分为单吸式和双吸式；2.3按泵壳剖分形势可分为中开式泵和分段式泵。二、离心泵结构及特性离心泵工作时，最为担心的是泵入口有气体。因为气体的密度小，旋转时产生的离心力就很小，叶轮中不能产生必要的真空，也就无法将密度较大的液体吸入泵中。因此在开泵前必须使泵和吸入系统充满液体，而且在工作中，吸入系统不能漏气，这是离心泵正常工作必须具备的条件。4、离心泵的主要性能参数离心泵的主要性能参数有转速、流量、扬程、功率和效率等。

3、离心泵的工作原理离心泵在启动之前，泵内应灌满液体，此过程称为灌泵。工作时泵叶轮中的液体跟着叶轮旋转，因此产生离心力，在此离心力的作用下，液体自叶轮飞出。液体经过泵的压液室、扩压管，从泵的排液口流到泵外管路中。与此同时，由于轮内液体被抛出，在叶轮中间的吸液口处造成了低压，因而泵进口的液体在压力作用下，进入叶轮。这样叶轮在旋转过程中，一面不断的吸入液体，一面不断地赋予吸入的液体已一定的能量，将它抛到压液室，并经扩压管而流出泵外。4.1转速：即单位时间内泵转子的回转数，泵的转速n表示，其单位为转每分（r/min）表示。4.2流量：泵的流量有体积流量和质量流量之分，体积流量是泵在单位时间内所抽送的液体体积，即是从泵的压出口截面所排出的液体体积。体积流用Q表示,其单位为m3/h或L/s。4.3扬程：泵的扬程H——单位重量液体流过泵后的总能量的增值。或者作功元件对泵排出的单位重量液体所作的有效功（单位为m—液柱）。4.4功率：泵的输入功率，是原动机传递给泵轴的功率，又叫轴功率,以N表示。泵的输出功率，是液体流过时由泵传递给它的有用功率，即泵的输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（总效率）η是衡量泵工作是否经济的指标，定义为：

η=Ne/N,即有效功率与轴功率的比值。4.6泵的允许吸上真空度〔Hs〕或允许汽蚀余量〔NPSH〕：当泵的进口处的压力低于液体的汽化压力

(即饱和蒸汽压)，液体便会汽化而产生汽泡。汽泡随液流进入高压区时，汽泡破裂，周围的液体迅速填充原汽泡空穴，产生水力冲击破坏泵件,

此现象便是「汽蚀」。

①汽蚀的危害：使泵产生振动和噪声，过流元件点蚀，泵性能下降。通常叶轮入口附近是遭受汽蚀最严重的部位，表面出现麻点、沟槽和蜂窝状等痕迹，严重时可造成叶轮的叶片前后盖板穿孔，甚至叶轮破裂，造成事故。

②泵发生汽蚀的基本条件是:

叶片入口处的最低液流压力Pk≤该温度下液体的饱和蒸汽压Pt。③汽蚀余量(NPSH)：指泵入口处液体所具有的总水头与液体汽化时的压力头之差，单位为m（水柱）。

④有效汽蚀余量(NPSH)a：又称可用汽蚀余量,也叫装置汽蚀余量，是考虑了一定的安全裕量后，泵不发生汽蚀时泵入口处的压力高于液体饱和蒸汽压的值。其值取决于泵的装置条件，与泵的结构和本身性能无关，值越大越不容易汽蚀。⑤必需汽蚀余量(NPSH)r

：液流从泵入口到叶轮内最低压力点的全部能量损失。其值取决于泵的本身结构和性能，与泵的装置无关，值越小抗汽蚀性能越好。必需汽蚀余量(NPSH)r与有效汽蚀余量(NPSH)a的区别和联系:

泵的有效汽蚀余量大于泵的必需汽蚀余量：泵不汽蚀泵的有效汽蚀余量等于泵的必需汽蚀余量：泵开始汽蚀泵的有效汽蚀余量小于泵的必需汽蚀余量：泵严重汽蚀

⑥允许汽蚀余量【NPSH】=必需汽蚀余量(NPSH)r

+(0.5-1m)。吸入液体入口处的有效汽蚀余量(NPSH)a越大，入口处的压力就越高，泵不易发生汽蚀，即：(NPSH)a≥【NPSH】

⑦允许吸入真空度【Hs】：考虑了一定的安全裕量后，泵不发生汽蚀时泵入口处的压力低于标准大气压的值。吸入液体入口处的真空度(Hs)越小，其压力就越高，泵不易发生汽蚀，即：(Hs)≤【Hs】⑧防止汽蚀的措施：降低泵的安装高度；减少吸液管的阻力损失；降低输送液体的温度；减小输送液体的密度等。

⑨离心泵的安装高度：指吸液罐液面到泵轴线之间的垂直距离，以Hg表示。吸程即泵允许吸液体的真空度，亦即泵允许几何安装高度，以【Hg】表示。不发生汽蚀时，泵安装高度Hg≤【Hg】

吸程（泵安装允许几何高度）=标准大气压(10.33m)-(NPSH)r–0.5m例如：某泵必需气蚀余量为4.0米，求吸程

【Hg】

？解：【Hg】=10.33-4.0-0.5=5.83米4.7真空度：顾名思义就是真空的程度，即处于真空状态下的气体稀簿程度，通常用“真空度高”和“真空度低”来表示。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。

若所测设备内的压强低于大气压强，其压力测量需要真空表。从真空表所读得的数值称真空度。

真空度数值是表示出系统压强实际数值低于大气压强的数值，即：表压=绝对压力-大气压力真空度=大气压力-绝对压力表压、真空度均为相对压力，如下图，0表示测点压力为大气压0.1MPa。当刻度大于0即测点压力大于大气压，则刻度读数为测点的表压，其绝对压力=读数+0.1MPa；当刻度小于0即测点压力低于大气压，则刻度读数为测点的真空度，其绝对压力=0.1MPa-读数。压力表、真空表刻度读数均为相对压力，即相对于大气压的相对值。5、离心泵的特性曲线离心泵在一定转速下工作时，其扬程H、功率N、效率η、必需汽蚀余量(NPSH)r或允许吸入真空度【Hs】是随泵流量Q的变化而变化的，在平面坐标上表示这种性能参数之间变化规律的曲线，称为离心泵的特性曲线。5.1离心泵特性曲线的形成离心泵的特性曲线既可以用理论分析的方法，也可用实验测定的方法绘制。但在工程中使用的特性曲线都是在一定的转速下，以常温（20℃）清水为介质，通过实验测定绘制成的，如图。5.2性能曲线的换算由于泵的性能曲线均是以清水为介质实验得到的，但在实际生产中，泵的输送介质不同、泵的转速不同、叶轮直径修改等，这些都会使性能曲线发生变化，因此在实际应用中需要根据实际情况，查阅相关资料进行换算。三、离心泵的工作点

离心泵工作时是和管路串联在一起的，因此，泵在工作时既要符合自身的特性还要能满足管路的需求。1、管路特性曲线

1.1管路特性方程

HC=PB-PA/ρg+HAB+KQ2

式中：Hc—管路系统所需要的扬程；

K—管路特性系数，与管路的结构、加工精度、液体的性质有关。1.2管路特性曲线上式称为管路特性方程，用图形来表示即为管路特性曲线。如下图，图中hp=PB-PA/ρg+HAB。1.3泵的工作点泵在工作时，既要符合自身的性能特征，又要满足管路的需求，即泵所具有的H∽Q特性曲线得满足管路的特性曲线。将两条特性曲线绘制在同一坐标系中，两曲线的交点就是离心泵的工作点，如上图示。如图，泵工作在A点，泵提供的扬程HA小于管路需要的扬程HCA,泵所提供的推动力不足导致管路流速降低即流量减小，此时，泵的工作点又自动沿H∽Q特性曲线回到M点。

又如图，泵工作在B点，泵提供的扬程HB大于管路需要的扬程HCB,因泵提供的推动力过剩而导致管路流速增高即流量增大，此时，泵的工作点又自动沿H∽Q特性曲线回到M点。

由此可见，离心泵的工作点是唯一的！四、离心泵的流量调节1、出口调节阀调节流量出口调节阀调节，实质就是改变管路特性曲线。如图，M1为调节阀全开时的工作点，M2、M3为阀逐步关小时的工作点。采用调节阀关小流量时，管路中局部阻力增大，泵需提供更大的能量来克服这个增大的阻力即泵的扬程增大，这样泵的使用效率就降低了，因此用调节阀调小流量是不经济的。但其简单、方便，生产中还是应用广泛。2、改变泵的转速调节流量离心泵的特性曲线是在一定的转速下得到的，改变泵的转速可改变其特性曲线，使工作点发生变化，从而调节流量。实质就是改变泵的特性曲线。

如图，泵转速n1﹥n﹥n2，对应的工作点为M1、M2、M3，流量Q1﹥Q2﹥Q3,即降低泵的转速，则泵的流量减小，可以达到调节流量的目的。考虑到叶轮、泵壳等强度问题，一般都是降低转速而不是增加转速。采用降低转速从而降低流量，不存在阻力损失，比较经济，但改变泵的转速受到原动机类型的限制。

近年来，对交流电动机采用变频调速器，可任意调节转速且节能、可靠。3、切割叶轮外径调节流量其他条件不变，减小叶轮直径，则泵对液体提供的能量减少，泵的特性曲线也相应改变，从而改变了泵的工作点达到调节流量的目的。

如图，M点为叶轮原直径泵的工作点，M′、M〞为叶轮一、二次切割后泵的工作点，叶轮直径依次减小，其流量也依次减小。切割叶轮能减小流量，也不会产生附加能量的损失，但切割叶轮后不能恢复，因此有些泵出厂时配备了大、小叶轮，以起到调节流量的目的。五、离心泵的主要零部件1、叶轮作用是带动液体旋转，将原动机的机械能传递给液体，使液体的能量提高。按照有无前后盖板,其结构可分为闭式、半开式及开式叶轮三种，分别如图（a）、（b）、（c）所示。主要由前后盖板、叶片、轮毂组成。2、轴封装置为防止液体流出泵外，在泵轴与泵壳之间设有轴封装置。离心泵常用的轴封装置有填料密封和机械密封。2.1填料密封填料密封是将填料装入填料箱之后，拧紧压盖螺栓，经压盖对填料作轴向压缩。由于填料具有塑性，因此产生径向力，并与轴紧密接触。与此同时，填料中浸渍的润滑剂被挤出，在接触面上形成油膜。显然，良好的密封在于保持良好的润滑和适当的压紧。2.2机械密封机械密封又称端面密封。是指两个光洁精密的平面在介质压力和外力（弹簧力）的作用下，相互紧贴，并作相互旋转运动而构成的动密封系统。其主要原理是将较易泄漏的轴向密封改变为较难泄漏的静密封和端面密封。五、离心泵的操作及维护1、准备①开车前检查泵的出入口管线阀门，压力表接头，有无泄漏，冷却水是否畅通，地脚螺丝及其它连接处有无松动。（高温油泵一定要先检查冷却水阀是否打开投用，否则机封会因温度过高而损坏，泵体也可能会受损）

②按规定向轴承箱加入润滑油，油面在油标1/2～2/3处。清理泵体机座地面环境卫生。（无润滑油开车后果可想而知，轴承将烧损）

③盘车检查转子是否轻松灵活，泵体内是否有金属碰撞的声音。（启泵前一定要盘车灵活，否则强制启动会引起机泵损坏、电机跳闸甚至烧损）

④开泵入口阀使液体充满泵体，适当地打开出口放空阀，排出泵内空气后，关闭放空阀。（如出口没有放空阀，就开一下出口阀后再关闭，这样即使泵内还有一部分气，但已不会影响泵的正常启动了）2、启动①泵入口阀全开，启动电机，全面检查泵的运转情况。

②检查电机和泵的旋转方向是否一致。（电机检修后的泵一定要检修此项，也很容易忽略而闹出笑话来）

③当泵出口压力高于操作压力时，逐渐开大出口阀，控制好泵的流量压力。（出口全关启动泵是离心泵最标准的做法，主要目的是流量为0时轴功率最低，从而降低了泵的启动电流）

④检查电机电流是否在额定值，超负荷时，应停车检查。（这是检查泵运行是否正常的一个重要指标。检查电机、泵是否有杂音、是否异常振动，是否有泄漏等后才离开。）3、离心泵的维护：

①离心泵在开泵前必须先盘车，检查盘根或机械密封处，是否填压过紧或有其他异常现象。检查润滑油系统油路是否畅通，轴承箱油面不得低于油箱液面高度的2/3。打开冷却水保持畅通无阻，打开入口阀检查各密封点泄漏情况，检查对轮螺丝是否紧固，对轮罩是否完好。

②正常运转时，应随时检查轴承温度。滑动轴承正常温度一般在65度以下。严密注意盘根及机械密封情况，应经常检查震动情况及转子部分响声，听听是否有杂音。

③热油泵启动前一定要利用热油通过泵体进行预热暖和。预热标准是：泵壳温度不得低于入口温度60——80摄氏度，预热升温速度每小时不大于50度，以免温差过大损坏设备。

④不得采取关入口阀的办法来控制流量，避免造成叶轮和其他机件损坏。⑤停用泵的检修必须按规定办理工作票，并将出入口阀门关闭，放净泵体内的存油，方准拆卸。

⑥重油泵严禁电盘车，因泵体内存油粘稠，凝固而盘不动车时，应先用蒸汽将存油暖化后再盘车，启动。

⑦离心泵严禁带负荷启动，以免电机超电流烧坏。⑧如泵长期停用时应每天盘车180度，防止泵轴弯曲。寒冷季节停用的机泵要切断冷却水系统并放净泵体内和冷却水系统的存水。

⑨装油机械密封的离心泵，要注意防止抽空，避免机械密封损坏。

4、离心泵的切换①启动备用泵前，按启动前的准备步骤进行，热油泵应缓慢完全预热。

②全开备用泵入口阀，使泵体内充满介质，排尽泵体内气体后，启动电机。

③检查泵体振动，及噪音情况，运转正常后，逐渐开大备用泵的出口阀，同时逐渐关小运转泵的出口阀。

④备用泵出口阀全开，运转泵出口阀全关后停车。（出口阀全关是停泵的标准，否则高压液体倒流，会损坏出口止回阀）

⑤离心泵切换过程中的注意事项：

a换泵时应严格保持流量、压力等不变的原则。

b严禁抽空等事故发生。

c停泵后，及时开启暖泵线。

d需检修时，被切换泵的各管线阀门需全部关死，切断电源。排尽泵体内物料。

5、离心泵的停车（检修）：

①逐渐关闭泵的出口阀。

②当出口阀关闭后停电机。

③泵停止运转后，泵体温度降至常温后停止冷却水。

④热油泵停止运转后，将冷却水调小。打开泵出入口预热阀，使泵处于完全预热备用状态。⑤关入口阀门。6、离心泵的型号泵的型号是表征其性能特征的代号，我国离心泵的型号未有统一的国家标准，大部分泵的型号都是制造企业根据自己的企业标准进行命名的，但一般由汉语拼音字母和阿拉伯数字四部分组成。