1、第四章 泵,4.2離心泵的典型結(jié)構(gòu)與工作原理,4.1泵的分類及用途,4.3工作原理及基本方程式,4.6相似理論的應(yīng)用,4.4離心泵的吸入特性汽蝕,4.8泵的選用,4.5離心泵的性能即調(diào)節(jié),4.7泵的主要零部件,4.1泵的分類及用途,4.1.1泵的定義,4.1.2泵的分類,4.1.3適用范圍,4.1.1泵的定義,泵是把機械能轉(zhuǎn)換成液體的能量，用來增壓輸送液體的機械。泵是國民經(jīng)濟中應(yīng)用最廣泛、最普通的通用機械，除了水利、電力、農(nóng)業(yè)和礦山等大量采用外，尤以石油化工生產(chǎn)中用量最多，而且由于化工生產(chǎn)中原料、半成品和最終產(chǎn)品中很多是具有不同物性的液體，如腐蝕性、固液兩相流、高溫或低溫等，要求有大量的具有一

2、定特點的化工用泵來滿足工藝上的要求。這方面的技術(shù)發(fā)展產(chǎn)品開發(fā)一直是十分活躍的。,4.1.2泵的分類,葉片式泵（透平式泵）：離心泵、軸流泵、混流泵、漩渦泵,容積式泵,其他類型泵：噴射泵、水錘泵、真空泵,高壓泵(高于6MPa),中壓泵(26MPa),低壓泵（低于2MPa）,回轉(zhuǎn)泵：齒輪泵、螺桿泵、滑片泵,往復(fù)泵：活塞泵、拄塞泵、隔膜泵,另外，按壓力分為,4.1.3適用范圍,4.2離心泵的典型結(jié)構(gòu)與工作原理,4.2.1離心泵的典型結(jié)構(gòu),4.2.2離心泵的分類,4.2.3離心泵的命名方式,4.2.1離心泵的典型結(jié)構(gòu),4.2.2離心泵的分類,離心泵的類型很多，可按使用目的、介質(zhì)種類、結(jié)構(gòu)型式等來進行分類

3、。這里主要介紹按結(jié)構(gòu)型式作如下分類：1、按流體吸入葉輪的方式：單吸式泵 雙吸式泵2、按級數(shù)分：單級泵 多級泵3、按泵體型式分：沃殼泵 筒形泵4、按主軸安放形式分類：臥式泵 立式泵 斜式泵,4.2.3離心泵的命名方式,4.3工作原理及基本方程式,4.3.1離心泵的性能參數(shù),4.3.2離心泵的工作過程,4.3.3基本方程式,4.3.1離心泵的性能參數(shù),流量 揚程 轉(zhuǎn)速 氣蝕余量有效功率 容積效率 水利效率 機械效率 總效率,4.3.2離心泵的工作過程,4.3.3基本方程式,旋轉(zhuǎn)葉輪傳遞給單位重量液體的能量，稱為理論揚程?？紤]有限葉片數(shù)受滑移的影響，較無限多葉片數(shù)葉輪做功能力減小，在離心泵中常用如下

4、半經(jīng)驗公式計算：,4.4離心泵的吸入特性汽蝕,4.4.1汽蝕發(fā)生的機理及危害,4.4.2汽蝕余量及汽蝕判別式,4.4.3提高離心泵抗汽蝕性能的措施,4.4.1汽蝕發(fā)生的機理及危害,1、汽蝕發(fā)生的機理,2、汽蝕發(fā)生的危害,1、汽蝕發(fā)生的機理,2、汽蝕發(fā)生的危害,汽蝕是水利機械的特有現(xiàn)象，他帶來許多嚴重的后果。1、汽蝕使過流部件被剝蝕破壞2、汽蝕使泵的性能下降3、汽蝕使泵產(chǎn)生噪音和震動,4.4.2汽蝕余量及汽蝕判別式,4.4.3提高離心泵抗汽蝕性能的措施,（1）提高離心泵本身抗汽蝕性能1、改進泵的吸入口至葉輪葉片入口附近的結(jié)構(gòu)設(shè)計2、采用前置誘導(dǎo)輪3、采用雙吸式葉輪4、設(shè)計工況采用稍大的正沖角5、

5、采用抗汽蝕的材料,（2）提高進液裝置汽蝕余量的措施1、增加泵前儲液罐中液面上的壓力2、減少泵前吸上裝置的安裝高度3、將吸上裝置改為倒罐裝置4、減少泵前管路上的流動損失,葉輪結(jié)構(gòu)改進圖,前置誘導(dǎo)輪,吸入裝置,倒罐裝置,4.5離心泵的性能及調(diào)節(jié),4.5.1離心泵的運行特性,4.5.2離心泵運行工況的調(diào)節(jié),4.5.3離心泵的啟動及運行,4.5.1離心泵的運行特性,1、泵的特性曲線,2、泵在不穩(wěn)定工況下工作,1、泵的特性曲線,2、泵在不穩(wěn)定工況下工作,4.5.2離心泵運行工況的調(diào)節(jié),1、改變工況點的三種途徑,2、改變泵特性曲線的調(diào)節(jié),3、改變裝置特性曲線的調(diào)節(jié),1、改變工況點的三種途徑,泵的運行工況點

6、是泵特性曲線核裝置特性曲線的交點改變工況有三種途徑：1、改變泵的特性曲線2、改變裝置的特性曲線3、同時改變泵和裝置的特性曲線,2、改變泵特性曲線的調(diào)節(jié),1、轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)2、切割葉輪外徑調(diào)節(jié)3、改變前置導(dǎo)葉葉片角度調(diào)節(jié)4、改變半開式葉輪葉片端部間隙調(diào)節(jié)5、泵的并聯(lián)或串聯(lián)調(diào)節(jié),3、改變裝置特性曲線的調(diào)節(jié),1、閘閥調(diào)節(jié) 2、液位調(diào)節(jié) 3、旁路分流調(diào)節(jié)這種調(diào)節(jié)方法簡便，使用最廣，但能量損失很大，且泵的揚程曲線愈陡，損失愈嚴重。,4.5.3離心泵的啟動及運行,（1）啟動前的準備工作 a啟動前檢查 b充水 c暖泵（2）啟動程序（3）運行中的注意事項,4.6相似理論的應(yīng)用,4.6.1泵的相似條件,4.6.2相似

7、定律和比例定律,4.6.3比轉(zhuǎn)數(shù),4.6.4切割定律,4.6.5泵的高效工作范圍,4.6.6泵的系列型譜,4.6.1泵的相似條件,通常對葉式泵內(nèi)的流動而言，兩泵流動相似應(yīng)具備幾何相似和運動相似，而運動相似僅要求葉輪進口速度三角形相似。,4.6.2相似定律和比例定律,保持流動相似的工況稱為相似工況。兩泵在相似工況下的性能參數(shù)符合相似定律表達式。1、流量關(guān)系 2、揚程關(guān)系 3、功率關(guān)系,4.6.2相似定律和比例定律,保持流動相似的工況稱為相似工況。兩泵在相似工況下的性能參數(shù)符合相似定律表達式。1、流量關(guān)系 2、揚程關(guān)系 3、功率關(guān)系,4.6.2相似定律和比例定律,保持流動相似的工況稱為相似工況。兩

8、泵在相似工況下的性能參數(shù)符合相似定律表達式。1、流量關(guān)系 2、揚程關(guān)系 3、功率關(guān)系,4.6.2相似定律和比例定律,保持流動相似的工況稱為相似工況。兩泵在相似工況下的性能參數(shù)符合相似定律表達式。1、流量關(guān)系 2、揚程關(guān)系 3、功率關(guān)系,4.6.2相似定律和比例定律,保持流動相似的工況稱為相似工況。兩泵在相似工況下的性能參數(shù)符合相似定律表達式。1、流量關(guān)系 2、揚程關(guān)系 3、功率關(guān)系,4.6.3比轉(zhuǎn)數(shù),（1）什么是比轉(zhuǎn)數(shù)（2）比轉(zhuǎn)數(shù)的計算式（3）氣蝕比轉(zhuǎn)數(shù)（4）比轉(zhuǎn)數(shù)的應(yīng)用比轉(zhuǎn)數(shù)用來判別離心泵工況的相似準數(shù)。,4.6.3比轉(zhuǎn)數(shù),（1）什么是比轉(zhuǎn)數(shù)（2）比轉(zhuǎn)數(shù)的計算式（3）氣蝕比轉(zhuǎn)數(shù)（4）比轉(zhuǎn)數(shù)的

9、應(yīng)用,4.6.3比轉(zhuǎn)數(shù),（1）什么是比轉(zhuǎn)數(shù)（2）比轉(zhuǎn)數(shù)的計算式（3）氣蝕比轉(zhuǎn)數(shù)（4）比轉(zhuǎn)數(shù)的應(yīng)用,4.6.3比轉(zhuǎn)數(shù),（1）什么是比轉(zhuǎn)數(shù)（2）比轉(zhuǎn)數(shù)的計算式（3）氣蝕比轉(zhuǎn)數(shù)（4）比轉(zhuǎn)數(shù)的應(yīng)用,4.6.3比轉(zhuǎn)數(shù),（1）什么是比轉(zhuǎn)數(shù)（2）比轉(zhuǎn)數(shù)的計算式（3）氣蝕比轉(zhuǎn)數(shù)（4）比轉(zhuǎn)數(shù)的應(yīng)用,4.6.4切割定律,轉(zhuǎn)速固定的泵，僅有一條揚程流量曲線。為了擴大其工作范圍，可采用切割葉輪外徑的辦法，使工作范圍由一條線變成一個面，切割葉輪前后的性能參數(shù)變化關(guān)系，可近似的由切割定律來表達。,使用切割定律的切割量不能太大，經(jīng)驗證明，允許的最大相對切割量與比轉(zhuǎn)數(shù)有關(guān)。,4.6.5泵的高效工作范圍,4.6.6泵的系列型譜

10、,為促進泵的生產(chǎn)，優(yōu)選品種、擴大批量、降低成本，而又能較好的滿足廣大用戶的各種要求，有必要實現(xiàn)泵的系列化、通用化、標準化。而編制泵的系列型譜，是實現(xiàn)“三化”一項重要工作。,4.7泵的主要零部件,4.7.1葉輪4.7.2軸向力的平衡措施4.7.3密封裝置,4.7.1葉輪,（1）對葉輪的要求 （2）葉輪的主要結(jié)構(gòu)參數(shù) （3）葉輪的結(jié)構(gòu)型式,（1）對葉輪的要求,葉輪應(yīng)有足夠的強度和剛度 流道形狀為符合液體流動規(guī)律的流線型，液流速度分布均勻，流道阻力盡可能小，流道表面粗糙度較小 材料應(yīng)具有較好的耐磨性 葉輪應(yīng)具有良好的靜平衡和動平衡 結(jié)構(gòu)簡單，制造工藝性好。離心泵的葉輪一般都是鑄造而成,（2）葉輪的主

11、要結(jié)構(gòu)參數(shù),a.葉片在葉輪進、出口的安裝角b.葉片數(shù)目,4.7.2軸向力的平衡措施,（1）單級泵軸向力的平衡1、采用雙吸式葉輪2、開平衡孔3、采用平衡葉片4、采用平衡管（2）多級泵軸向力的平衡采用雙吸式葉輪不但可以平衡軸向力而且有利于提高泵的吸入能力，多用于大流量的泵。,4.7.2軸向力的平衡措施,（1）單級泵軸向力的平衡1、采用雙吸式葉輪2、開平衡孔3、采用平衡葉片4、采用平衡管（2）多級泵軸向力的平衡開平衡孔的辦法可使葉輪兩側(cè)的壓力基本上得到平衡，但由于液流通過平衡孔有一定阻力，所以仍有少部分的軸向力不能完全平衡，并且會使泵的效率降低，其優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單，多用于小泵上。,4.7.2軸向力的平

12、衡措施,（1）單級泵軸向力的平衡1、采用雙吸式葉輪2、開平衡孔3、采用平衡葉片4、采用平衡管（2）多級泵軸向力的平衡采用平衡葉片的方法是在葉輪后蓋板的背面設(shè)有若干徑向葉片。當(dāng)葉輪旋轉(zhuǎn)時，它可以推動葉輪旋轉(zhuǎn)，使葉輪背面靠葉輪中心部分的液體壓力下降，其下降程度與葉輪的尺寸及葉輪與泵殼間的間隙大小有關(guān)。其優(yōu)點是：減小軸向力，減少軸封的負荷；防止懸浮的固體顆粒進入軸封。但對于易于與空氣混合而燃燒爆炸的液體，不宜采用此法。,4.7.2軸向力的平衡措施,（1）單級泵軸向力的平衡1、采用雙吸式葉輪2、開平衡孔3、采用平衡葉片4、采用平衡管（2）多級泵軸向力的平衡接平衡管的方法是將葉輪背面和入口用壓力平衡管連

13、同來平衡軸向力。這種方法比開平衡孔優(yōu)越，它因不干擾泵入口液流的流線，效率相對較高。,4.7.2軸向力的平衡措施,（1）單級泵軸向力的平衡1、采用雙吸式葉輪2、開平衡孔3、采用平衡葉片4、采用平衡管（2）多級泵軸向力的平衡多級泵平衡軸向力主要有用葉輪對稱布置或采用專門的平衡軸向力裝置。如平衡鼓和自動平衡盤。,4.7.3密封裝置,在離心泵中，為了密封泵軸穿出泵殼的間隙，經(jīng)常采用的密封型式有填料密封和機械密封。近年來，采用機械密封較多。,（1）填料密封,在填料密封中常用的填料有：石墨浸棉織物填料、石墨浸石棉填料，金屬滔包石棉芯子填料。填料密封具有結(jié)構(gòu)簡單，成本低等優(yōu)點。但是填料密封是靠將填料緊壓在密

14、封室內(nèi)使其抱緊軸泵來密封的，因此磨損及摩擦功耗較大，泄露較大，使用壽命短，需要經(jīng)常擰緊填料壓蓋，并且更換填料頻繁。因此對于密封要求較嚴格或密封介質(zhì)壓力較高時，一般的填料密封不宜采用。,（2）機械密封,（1）結(jié)構(gòu)及工作原理 （2）基本型式 （3）動靜環(huán)常用材料機械密封又稱端面接觸密封，它是靠一組研配的密封端面而形成動密封的。,（2）機械密封,（1）結(jié)構(gòu)及工作原理 （2）基本型式 （3）動靜環(huán)常用材料對動靜環(huán)的主要性能要求是：有良好的耐磨性和較高的硬度，導(dǎo)熱性好，有較高的熱穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性，有較大的彈性模數(shù)和較好的抗沖擊性。動靜環(huán)常用的材料：硬質(zhì)合金、鑄鐵、石墨、陶瓷等。,4.8泵的選用,4.8.1泵的選用原則及分類4.8.2選用方法及步驟,4