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1、第一章第一章 泵的基础知识泵的基础知识主讲人：刘文东主讲人：刘文东能源中心能源中心2011年年6月月30日日主要内容主要内容 第一节第一节 泵的发展史泵的发展史 第二节第二节 泵的定义泵的定义 第三节第三节 叶片泵的主要部件叶片泵的主要部件 第四节第四节 泵的典型结构泵的典型结构第一节第一节 泵的发展史泵的发展史一、水泵的发展阶段中国的桔槔，埃及的链泵(公元前17世纪) 辘轳(公元前11世纪)水车(公元1世纪) 公元前三世纪，阿基米德发明的螺旋杆 公元前200年古希腊工匠克特西比乌斯发明的灭火泵 18401850年，美国沃辛顿发明活塞泵。 从20世纪20年代起 活塞泵被离心泵和回转泵所代替 一
2、、水泵的定义一、水泵的定义第二节第二节 泵的定义及分类泵的定义及分类泵是把原动机的机械能或其他外加的能量，转换成流经其内部的液体的动能和势能的流体输送机械 。二、水泵的分类二、水泵的分类电能机械能压能（势能）1、叶片式水泵：它对液体的压送是靠装有叶片的叶轮高速旋转而完成的。属于这一类的有离心泵、轴流泵、混流泵2、容积式水泵：它对液体的压送是靠泵体工作室容积的改变来完成的。一般使工作室容积改变的方式有往复运动和旋转运动两种。3、其它类型水泵：这类泵是指除叶片式水泵和容积式水泵以外的特殊泵。属于这一类螺旋泵、射流泵、水锤泵、水轮泵以及气升泵。如下图所示：第二节第二节 泵的定义及分类泵的定义及分类4
3、、详细分类如下图：指标指标叶片泵叶片泵容积泵容积泵离心泵离心泵轴流泵轴流泵旋涡泵旋涡泵往复泵往复泵转子泵转子泵流流量量均匀性均匀性均匀不均匀比较均匀稳定性稳定性不恒定,随管路情况变化而变化恒定范围范围m m3 3/h/h1.6300001502450000.41006001600扬扬程程特点特点对应一定流量,只能对应一定扬程对应一定流量可以达到不同扬程,由管路系统确定范围范围102600m220m8150m0.2100MPa0.250MPa效效率率特点特点在设计点最高,偏离愈远,效率愈低扬程高时效率降低很少扬程高时效率降低很大范围范围( (最最高点高点) )0.50.80.70.90.250.
4、50.70.850.60.8结构特点结构特点结构简单,造价低,体积小,重量轻,安装检修方便结构复杂,振动大,体积大,造价高同叶片泵适用范围适用范围粘度较低的各种介质(水)特别适用于大流量,低扬程,粘度较低的介质特别适用于小流量,较高压力的低粘度清洁介质适用于高压力,小流量的清洁介质(含悬浮液或要求完全无泄漏可用隔膜泵)适用于中低压力,中小流量, 尤其适用于粘度高的介质第二节第二节 泵的定义及分类泵的定义及分类5、叶片泵和容积泵对比如下图：离心泵在启动之前，应先用水灌满泵壳和吸水管道，然后，驱动电机，使叶轮和水作高速旋转运动，此时，水受到离心力作用被甩出叶轮，经蜗形泵壳中的流道而流入水泵的压水管
5、道，由压水管道而输入管网中去。在这同时，水泵叶轮中心处由于水被甩出而形成真空，吸水池中的水便在大气压力作用下，沿吸水管而源源不断地流入叶轮吸水口，又受到高速转动叶轮的作用，被甩出叶轮而输入压水管道。这样，就形成了离心泵的连续输水。 三、离心泵的工作原理三、离心泵的工作原理第二节第二节 泵的定义及分类泵的定义及分类离心泵之所以能输送液体，主要是依靠高速旋转叶轮所产生的离心力，因此称为离心泵。第二节第二节 泵的定义及分类泵的定义及分类 轴流泵与离心泵的工作原理不同，它主要是利用叶轮的高速旋转所产生的推力提水。轴流泵叶片旋转时对水所产生的升力，可把水从下方推到上方。轴流泵的叶片一般浸没在被吸水源的水
6、池中。由于叶轮高速旋转，在叶片产生的升力作用下，连续不断的将水向上推压，使水沿出水管流出。叶轮不断的旋转，水也就被连续压送到高处。四、轴流泵的工作原理四、轴流泵的工作原理轴流泵的一般特点：（1）水在轴流泵的流经方向是沿叶轮的轴相吸入、轴相流出，因此称轴流泵。（2）扬程低（113米）、流量大、效益高，适于平原、湖区、河网区排灌。（3）起动前不需灌水，操作简单。 四、叶片泵的型号意义四、叶片泵的型号意义第二节第二节 泵的定义及分类泵的定义及分类 叶片泵型号表明了泵的结构形式、规格和性能，其编制方法目前正在逐步统一。在泵样本及使用数名说明书中，均有对该泵型号的组成及含义的说明。目前我国大多数泵的结构
7、型式及特征，在泵型号中均是用汉语拼音字母表示的。例如： IS型水泵系单级单吸离心水泵，供输送清水及物理化学性质类似于水的液体之用。 主要用于工业及城市给水之用，也可用于农业灌溉。1、水温不超过80。2、被抽送液体的PH值为6-8。第三节第三节 泵的主要部件泵的主要部件一、离心泵的主要部件一、离心泵的主要部件离心泵的组成组成主要有：叶轮、泵轴、泵壳、泵座、轴封装置、减漏环、轴承座、联轴器、轴向力平衡装置。1、叶轮：将电动机的机械能传给液体,使液体的动能有所提高。按其结构型式，叶轮通常可分为：闭式、半开式和开式三种类型。按照叶轮进水方式的不同，闭式叶轮又可分为单吸式和双吸式两种。 2、泵壳：汇集液
8、体，作导出液体的通道；使液体的能量发生转换，一部分动能转变为静压能。3、轴封装置：为了防止高压液体从泵壳内沿轴的四周而漏出，或者外界空气漏入泵壳内。基本部件和构造第三节第三节 泵的主要部件泵的主要部件单吸式叶轮 1-前盖板；2一后盖板；3一叶片 4一叶槽；5一吸入口；6轮毂； 7泵轴双吸式叶轮 1-吸入口；2一轮盖； 3一叶片 4一轮毂；5一轴孔第三节第三节 叶片泵的主要部件叶片泵的主要部件4、填料函：填料函通常由水封环、填料、地衬环和压盖等组成。其作用是用来密封泵轴穿过泵壳处的间隙，以组织高压液流在该间隙处的大量泄漏或防止空气进入泵内。5、减漏环 ：叶轮吸入口的外圆与泵壳内壁的接缝处存在一个
9、转动接缝，容易发生水的回流。产生容积损失。二、轴流泵的主要部件二、轴流泵的主要部件轴流泵的组成：喇叭管、叶轮、导叶体、出水管、泵轴、橡胶轴承、填料函。第三节第三节 叶片泵的主要部件叶片泵的主要部件1、喇叭口是中小型立式轴流泵的吸水室。它的作用是使水流以最小的水力阻力损失且均匀平顺地流入叶轮。2、轴流泵的叶轮均为开敞式叶轮，通常由叶片、轮毂及导水锥等部分组成。3、导叶的主要作用是：迫使叶轮中流出的水流由呈旋转的螺旋运动改变为轴向的直线运动，并促使水流在圆锥形导叶体内随着断面的不断扩大而逐渐降低流速，将部分能动转换成为压能，以减少水力损失。 第三节第三节 叶片泵的主要部件叶片泵的主要部件三、混流泵
10、的主要部件三、混流泵的主要部件由于混流泵的叶轮形状介于离心泵叶轮和轴流泵叶轮之间，因此，混流泵的工作原理既有离心力又有升力，靠两者的综合作用，水则以与轴组成一定角度流出叶轮，通过蜗壳室和管路把水提向高处。1、前泵盖 2、泵体 3、叶轮螺母 4、叶轮 5、后泵盖 6、机封压盖 7、机械密封组合 8、轴套 9、前轴承压盖 10、托架 11、泵轴 12、轴承盒 13、后轴承压盖 第四节第四节 泵的典型结构泵的典型结构 一、离心泵的典型结构型式一、离心泵的典型结构型式离心泵从结构特点上，可按液体进入叶轮的方式分为单吸式和双吸式离心泵，按叶轮的个数可分为单级和多级离心泵。因此，离心泵的典型结构型式有单级
11、单吸悬臂式、单级双吸式和多级式三种。 1、单级单吸悬臂式离心泵：单级单吸泵的它特点是流量小，通常小于400m3/h；扬程较高，为20125m。2、单级双吸式离心泵：双吸泵的特点是流量较大，通常为1601800m3/h，扬程较高，为12125m。3、多级泵：多级泵的特点是流量特别小，一般为6450 m3/h，扬程则特别高，一般都在数十米至数百米范围内，高压多级泵甚至高达数千米。 二、轴流泵的典型结构型式二、轴流泵的典型结构型式轴流泵是一种低扬程、大流量的泵型，按其泵轴的工作位置可分为卧式、斜式和立式三种结构型式。立式轴流泵的特点有：占地面积小；轴承磨损均匀；叶轮淹没在水下，启动前不需要充水；能按
12、水位变化的情况可适当调整传动轴的长度，从而可将电机安装在较高的位置上，既有利于通风散热，又可免遭洪水淹浸等。全调节式的轴流泵一般均属大中型的轴流泵，且多为立式结构。全调节式的轴流泵设有专门的叶片调节机构，不用停机就可调节叶片角度的称为动调节机构；而需要停机但不必拆卸泵部件的称为静调节结构。第四节第四节 泵的典型结构泵的典型结构 三、混流泵的典型结构型式三、混流泵的典型结构型式混流泵的结构形式可分为蜗壳型和导叶型两种。低比转数的混流泵多为蜗壳型，且其结构与蜗壳型离心泵相似；高比转数的混流泵多为导叶型，而且其结构与轴流泵相似。因为混流泵是介于离心泵与轴流泵之间的一种叶片泵，其叶轮出流方向及泵的性能
13、等也均有与此相应的特点，其结构型式同样介于离心泵和轴流泵两者之间，低比转数混流泵的主要部件及结构形式与离心泵相似；高比转数混流泵的主要部件及结构型式则与轴流泵相似。所以它兼有离心泵和轴流泵的优点。是一种适用性广，且大有发展前途的泵型。 四、潜水泵和贯流泵的典型结构形式四、潜水泵和贯流泵的典型结构形式1、潜水泵:潜水泵是水泵和电动机同轴联成一体并潜入水下工作的抽水装置。根据叶轮型式的不同潜水泵有潜水离心泵、潜水轴流泵和潜水混流泵之分。由于机电一体潜水工作，潜水泵具有以下主要特点：（1）水泵叶轮和电动机转子安装在同一轴上，结构紧凑，重量轻。（2）对水源水位的变化的适应性强，尤其适于从水位涨落大的取
14、水场合。（3）安装简单方便，省去了传统水泵安装过程中耗公、耗时、复杂的对中，找正的安装工序；（4）新型潜水泵内装有齐全的保护、监控装置，对泵实施实时监控保护，可大大提高运行可靠性；（5）使用潜水泵安装，无需庞大的地面建筑，泵站结构简单，可大大减少工程土建投资。 第四节第四节 泵的典型结构泵的典型结构 2、贯流泵:贯流泵是指水流沿泵轴通过泵内流道，内有明显转弯的轴流泵和混流泵。贯流式水泵具有以下明显特点：贯流式结构流道平直、水力损失小，因此水泵装置效率较高（一般高2%3%），工程年运行费少，特别是在低扬程情况下，其装置效率明显高于立式轴流泵。 五、泵的选型条件五、泵的选型条件1.输送介质的物理化
15、学性能输送介质的物理化学性能直接影响泵的性能、材料和结构，是选型时需要考虑的重要因素。介质名称、介质特性（腐蚀性、磨蚀性、毒性等）、固体颗粒含量及颗粒大小、密度、黏度、汽化压力、气体含量、是否结晶等2.工艺参数（选型重要依据）(1)流量Q:工艺装置生产中，要求泵输送的介质量，工艺人员一般应给出正常、最小和最大流量。泵数据表是上往往只给出泵的正常和额定流量。选泵时，要求额定流量不小于装置的最大流量或取正常流量的1.11.15倍。(2)扬程H:工艺装置所需的扬程值，也称计算扬程。一般要求泵的额定扬程为装置所需扬程的1.05 1.1倍。(3)进口压力Ps和出口压力Pd:进、指泵进出接管法兰处的压力，
16、进出口压力的大小影响到壳体的耐压和轴封的要求。(4)温度T:泵进口介质温度，一般应给出工艺过程中泵进口介质的正常、最低和最高温度。(5)装置汽蚀余量NPSHa:有效汽蚀余量(6)操作状态:操作状态分连续操作和间歇操作两种。第四节第四节 泵的典型结构泵的典型结构 五、泵类型的选型五、泵类型的选型泵的类型应根据装置的工艺参数、输送介质 的物理和化学性质、操作周期和泵的结构特性等因素合理选择。离心泵具有结构简单，输液无脉动，流量调节简单等优点，因此除以下情况外，应尽可能选用离心泵。（1）有计量要求时，选用计量泵。（2）扬程要求很高，流量很小无合适小流量高扬程离心泵可选时，可选用往复泵；如汽蚀要求不高
17、时也可选用旋涡泵。（3）扬程很低，流量很大时，可选用轴流泵和混流泵。（4）介质黏度较大（6501000mm2/s)时，可考虑选用转子泵，如：螺杆泵或往复泵；黏度特别大时，可选用特殊设计的高黏度螺杆泵和高黏度往复泵。（5）介质含气量5%，流量较小且黏度37.4mm2/s时，可选用旋涡泵。如允许流量有脉动，可选用往复泵。（6）对启动频繁或灌泵不便的场合，应选用具有自吸性能的泵，如：自吸式离心泵、自吸式旋涡泵、自吸式容积泵。第四节第四节 泵的典型结构泵的典型结构 六、原则六、原则 1、满足工艺参数原则：流量 、扬程 、温度 、压力 、装置汽蚀余量。2、满足被输送液体性能原则：腐蚀性液体 、不允许泄露
18、性的液体 、含有长纤维类液体 、高温、高压类液体 、黏性液体。3、满足泵现场使用环境条件的原则： 安装位置、环境条件 、电网条件、危险区的划分 。具体原则：1、首先应根据使用环境条件和工艺要求，采用不同的泵型。 2、水泵流量的确定 工艺要求给出泵的额定、最小、最大三种流量，则选泵时应以最大流量为依据；在没有给出最大流量时，通常应以额定流量的1.1 倍作为依据。 3、水泵扬程的确定 水泵的扬程指总扬程，即:实际扬程+损失扬程。 所需实际扬程:通过各种方法实地测量出来。所需损失扬程:通过以下步骤确定：（1）根据前述计算出的所需流量，查水泵性能表，选定所需水泵的口径，并根据水泵的口径选定水泵进、出管
19、直径。（2）水泵型号的确定 当所需的流量和扬程确定之后，即可根据水泵性能表选定水泵的型号。在查水泵性能表时，先查找出与所需流量和扬程相接近的水泵，然后再确定型号。 选泵用的扬程值应注意到最低吸入液面和最高送液高度，同时留有余量；一般选泵的额定扬程为装置所需扬程的1.051.1倍。第四节第四节 泵的典型结构泵的典型结构 七、相关知识七、相关知识1、水泵相关参数及选型、水泵相关参数及选型 水泵流量（Q） 单位时间内的出水量。 单位：立方米/小时（M3/H） 升/秒（L/S） 加仑/分钟 （GLAON/MIN） 1L/S=3.6T/H=0.06T/MIN=60L/MIN 水泵扬程（H ) 将液体提升
20、的高度或 出口的压力。 单位：米（M ） 压力习惯用公斤表示 1BAR=1KG=10M 1Mpa=10KG2、水泵相关参数及选型、水泵相关参数及选型水泵功率 通常用N表示 单位：千瓦（KW ) 通常指电机输出功率P2 ，关系P2=P1*1.11.15 P1(输入功率)=Q*H/（102*3.16*）。Q流量，H扬程，为效率。 水泵抽介质 指抽取的介质 水泵为一种通用叫法，不一定只输送水。介质可以是水（清水，热水，污水），油，其它化工液体。水要知道温度，沾稠度，含颗粒量等化工泵要知道液体名称，PH值，浓度，比重，粘度等油泵须知道油具体牌号，轻油还是重油，比重，粘度等 。3、水泵相关参数及选型、水
21、泵相关参数及选型 电机防护等级 通常有IP23/IP44/IP54/IP55/IP68 电机防护等级 通常有A/B/C/Y/H/F第四节第四节 泵的典型结构泵的典型结构 4 4、水泵相关参数及选型：、水泵相关参数及选型： 水泵材质 铸铁、不锈钢、青铜等 水泵转速（N）单位时间内的旋转数度 单位：转/分（RPM）。通常分2900转，1450转，980转，对应为2、4、6级电机。 转速与级数有某种关系 N120V/n 其中，V表示频率50HZ，n表示级数 频率（f） 国内通用50HZ5、气蚀余量 如果泵内某处的压强低至该处液体温度下的气化压强,部分液体就开始气化,形成气泡；与此同时，由与压强的降低，原来溶解于液体的某些活泼气体也会逸出进入泵内高压区。由于高压区压强较高，气泡破灭，这样在局部地区产生高频率、高冲击力的水击，不断打击泵内部件的现象，这就是气蚀。
