离心泵

第一节离心泵的工作原理和特性
 一、离心泵的工作原理

靠叶轮带动液体高速回转而向液体传递机械能。具体：离心力甩出，形成低压吸上，在叶轮中压力能和速度能增加，在蜗壳中汇聚，在扩压管中大部分速度能转化为压力能。
二、离心泵的扬程

 (1)       离心泵所能产生的扬程主要取决于叶轮的直径和转速。

  (2)   离心泵的扬程随流量而变，并与叶片出口角β2有关。采用径向叶片时，β2=900，扬程与流量的改变无关；采用后弯叶片时，流量增大则Ht∞减小；水力效率高采用前弯叶片时，流量增大则Ht∞增加。

(3)离心泵的理论扬程与所输送流体的性质无关。

存在最大扬程，因此排出压力过高，将导致无法排液，而不是过载。
二、离心泵的定速特性曲线( 区别通用特性曲线)
  在恒定转速下，流量和扬程、轴功率、必需汽蚀余量、效率间的关系
(1)   离心泵都采用后弯叶片，其Q—H曲线总的趋势是下倾的：
(2)   离心泵的Q一P曲线是向上倾斜的，故离心泵可封闭启动。

封闭运行，扬程最大，流量为0，功率最小，效率为零；

敞口运行，扬程最小，流量最大，功率最大，效率不一定最大。

(3)   由泵的Q—η曲线可以看出，泵只有在额定工况附近工作时，才能具有较高的效率。（因液体进出叶轮撞击损失最小）
三、离心泵的管路特性曲线
管路特性曲线——表明液体流过某既定管路时所需的压头与流量间的函数关系曲线
   H=Hst＋Σh      Hst = Z＋（Pdr－Psr）/ρg   管路的静压头；    Σh= KQ2   管路阻力
纵坐标的交点为静压头； K决定倾斜程度，决定于管路阻力的大小
四、离心泵的工况点
五、离心泵额定杨程和流量的估算   离心泵流量扬程公式：
 H= iK n 2D22  叶轮外径D2(m)

Q=5D02   m3/h   式中，D0为泵吸口直径，用英寸(1in≈25mm)计算。

A当离心泵输送液体粘度增加时为均不利，即H、Q、效率降低；hr 、轴功率P增大

六、离心泵的特点
1，流量连续均匀，工作平稳，而且流量容易调节。流量范围大
2．转速高，可与电动机或汽轮机直接相连，结构简单紧凑
3，对杂质不敏感，易损件少(仅阻漏环、轴封和轴承)，管理和维修较方便。
4．本身没有自吸能力。
5．泵的流量随工作扬程而变。不宜作滑油泵、燃油泵和液压泵等要求流量不随扬程而变的泵使用。

6．泵所能产生的扬由主要是由叶轮外径和转速决定的，不适合小流量、高扬程。产生的最大排压有限，故不必没安全阀。

七、离心泵的比转数
1、 比转数是泵的相似准则

2、 几何相似比转数相同，比转数相同不一定几何相似
3、窄长叶型nS小，流量不大扬程高，H线平功率陡，高效区宽宜节流。

第二节离心泵的结构
一、离心泵的一般结构
1。叶轮

双吸叶轮利于平衡轴向力；限制进口流速，改善汽蚀。

反装易造成过载。闭式效率高。螺帽左旋反螺纹固定叶轮。
2. 压出室
(1)涡壳   (2)导轮（多级采用导轮，因制造相对方便些。）              
3。密封装置（1）内漏：密封环对容积效率影响最大的是密封环处径向间隙（即内漏）

         可只设定环。 曲径环一般用于压头较高的泵
（2）外漏：轴封
在填料函内侧水压低于或略高于大气压情况下离心泵填料函要设水封环（即H型截面金属环）。

水封环作用：防空气吸入；润滑；冷却。
二、离心泵的受力

1．离心泵的轴向力
方向指向吸口（轴向推力大小与密封环半径；工作扬程；液体密度有关。例关小排出阀轴向力变大）
轴向推力平衡方法：1．止推轴承
2．平衡孔或平衡管（平衡孔在后盖板上；前后盖板均设密封环；容积效率、水力效率均下降；）

（平衡管的目的不使水力效率下降）
3．双吸叶轮或叶轮对称布置（双吸另外一个目的：限制进口流速，提高抗汽蚀能力）
4．平衡盘    不设止推轴承能完全平衡轴向力。（原理：排出压力下降后，轴向间隙增大）
五。离心泵的径向力
涡壳式泵额定流量时在叶轮上不会产生径向力。导轮泵径向力完全平衡。
七离心泵的汽蚀


1、             汽蚀的原因：低压处形成气泡，高压处气泡消失。现象：流量和扬程减小，噪音和振动。
2、             汽蚀的危害：噪音、振动、损坏叶轮。

3、             汽化部位：叶片进口处（正、背面）

4、             发生汽蚀的部位：叶轮外缘的叶片及盖板、蜗壳或导轮等处。
4、  有效汽蚀余量△ha：入口处总水头—液体汽化压力头之差

△ha大小取决于吸、排条件而与泵无关。
5、  必须汽蚀余量△hr：泵为避免汽蚀所必需的汽蚀余量。
△hr越小，泵的汽蚀性能越好。
△hr大小取决于泵进口部分的几何形状及泵的转速和流量，与泵的吸入条件及液体的Pv值无关

允许吸上真空度与有效汽蚀余量、必须汽蚀余量的关系：

1允许吸上真空度=(有效汽蚀余量+必须汽蚀余量)---Pv

2允许：表示条件，吸上表示能力；真空度表示测量的方法。

3允许吸上真空度既取决于前指：大气压、经过的管路阻力有关,液体流量(速度)有关；又取决于后指：泵的结构形式, 液体流量(速度)有关；还与液体的温度有关。

4还要有比较Pv（饱和蒸汽压力），以防气蚀。气蚀理解为吸不上液体，液体温度升高，允许吸上真空度减小。

5有效汽蚀余量取决于前+比较饱和蒸汽压力；取决于前：与大气压、经过的管路阻力有关,液体流量(速度)有关，在泵门口剩余的能量取决于开始具有的能量减去路上消耗的能量，希望剩余的能量有效汽蚀余量越大越好，还要与饱和蒸汽压力相比较。

6必须汽蚀余量取决于后即与泵的结构形式光滑即阻力、液体流速有关。希望必须汽蚀余量越小越好。

7三者共性都与液体流量有关，都与液体温度有关：液体流量增加必须汽蚀余量增加，有效汽蚀余量减小。温度影响水的饱和蒸汽压力对其粘度影响小，对粘性液体如油影响粘性，应分别对待。
6、  临界汽蚀余量△hc
试验中逐渐增大吸入真空度，当泵扬程或效率下降（2+K/2）%时的汽蚀余量即△hc
△hr=△hc+（≮0、3） m              △ha≥110%△hr（两者差值≥0、5m）

潜伏汽蚀；稳定汽蚀的概念
7、提高措施：
提高△ha：减小吸入管路阻力、吸上高度或增大流注高度、控制液温
降低△hr：改进叶轮进口处的几何形状（进口直径、曲率半径、双吸、诱导轮）采用抗汽蚀材料，以及提高表面光洁度

应急措施：关小排出阀
八、离心泵的工况调节
1、    节流调节法改变排出阀的开度，使流量增大或减小。

  适于比转数较小的泵。  不宜调节吸入阀
2、回流调节法开大旁通阀，泵总流量变大，主管路流量下降，功率提高；经济性差
3、变速调节法经济性最好     4、切割法

5、串联：流量比单台时大   条件：至少额定流量相似 比一个大,比两个小,又等于两者之和

6、并联：比单独工作时的流量都大  条件：至少扬程相似（扬程较小的有可能倒灌）
九、离心泵的使用和管理
1、  启动、运行和停车的注意事项（1）盘车（2）润滑（润滑油和润滑脂）用润滑脂润滑的轴承，加油量应占轴承容积的1/2到1/3，加油过多轴承易发热。用油环润滑的轴承，油环应被浸没15mm左右。工作中轴承温升不超过35℃，外表面温度一般不超过75℃。（3）冷却（4）封闭起停（封闭运转时间≯2~3min）（5）检查转向（6）避免干转（7）防冻和防锈
2、检修注意事项
（1）       叶轮下列情况应换新：①裂纹无法补焊②损坏严重，孔眼较多③盖板及叶片变薄，不能保证足够的机械强度
                ④进口靠密封环处严重偏磨，无法修复

叶轮焊补方法：预热至600℃左右，先挂锡再黄铜气焊，焊完好待缓慢冷却后机械加工，修复后应进行静平衡试验，静平衡试验不合格可铣去部分盖板校正，铣去的厚度不超过1/3。
（2）       泵轴下列情况应换新：①       产生裂纹②  

   严重磨损，不能保证足够的机械强度③      弯曲严重无法校直

泵轴的校直：泵轴弯曲不大时用铜捻棒冷击其凹起处。
（3）       泵体裂纹检查、修补方法和水压试验：国标规定未焊补过的离心泵水压试验的压力为最大工作压力的1.5倍，时间不少于10min，铸件表面不渗漏。补焊过的离心泵水压试验压力为最大工作压力的1.7倍。
（4）       轴承滚动轴承：使用普遍，其内圈与轴是过渡配合，外圈与安装处是过渡配合或滑动配合水润滑轴承：功率损失小，工作温度低，承载能力小（所以要选用耐磨和摩擦系数小的材料）。

十、故障1、电动机过载，电流过大：过载的原因: (1)流量大----分析工况（2）机械方面（3）电压方面。流量和扬程决定输出功率大小，流量不变时过电流应是机械损失或电压低。                          电流频率高，则转速高，流量、扬程、功率都高，可能过载。流量小则功率小。

2、  流量不足：工况点，泵及管路两方面的原因。叶轮装反流量大，过载。

3、    不能供液：（1）真空度过大（吸高过大或吸入管路阻力过大）。     （2）真空度过小（漏气等）。

D离心泵在货油系统中的应用：在油船上用来装卸货油的泵称为货油泵，在现代大型油船上采用的主货油泵，大都为离心泵，采用蒸汽透平驱动或电动机直接驱动。 当油船装运高黏度油液时，有的货油泵还装有蒸汽清洗装置，起动泵前和停止泵后应打开蒸汽进口阀，用一定压力的蒸汽（0.2~0.3MPa）清洗机械轴封和口环处，清洗时间约10 min，以防残留油液粘着而使泵起动困难。泵正常工作时，蒸汽阀应关闭。 油泵的流量调节采用变速调节，即通过调速器调节蒸汽透平机的转速使泵的转速改变，调节流量，达到改变装卸货速度的目的。不宜采用改变排出阀开度(节流调节)的方法调节流量，因为调节排出阀开度调节流量会使原动机（蒸汽透平）造成较大的能量损失而不经济。

 

 

                              旋涡泵

一、闭式旋涡泵
1、组成：闭式叶轮（中间有隔板或端盖板）+开式流道     避开(闭开)


2、泵内的运动轨迹：圆周运动+纵向旋涡；相对于泵壳是前进的螺旋线
3、扬程的大小取决于纵向旋涡传递的强度，其强弱①取决于叶轮内液体和流道内液体的离心力之差；②受纵向旋涡流动阻力大小的影响，即与叶片和流道的形状及叶片的数目有关
闭式旋涡泵的特点
1、闭式旋涡泵的效率较高                           2、汽蚀性能差，汽蚀余量应较大
3、不能排送汽液混合物，也无自吸（设汽液分离室）   4、多为单级或二级
二、开式旋涡泵
组成：叶轮：开式叶轮（中间无隔板或端盖板）

流道：    ①普通闭式流道（克服离心力），效率较低；
②向心开式流道，效率较高；
③开式流道附加辅助闭式流道
与闭式旋涡泵相比，开式旋涡泵：
1、  效率不高   2、  汽蚀性能好  3、  有自吸能力，能抽送气液混合物  4、可作成多级
旋涡泵内漏途径:主要在叶轮端面与泵体和泵盖之间的轴向间隙
三、旋涡泵的性能特点      
1、最大特点（选用的原因）：在较小流量范围内获得较高的扬程；属于低比转数的泵
2、具有陡降的H—Q曲线及下降的P—Q曲线
®Q减小时，功率、扬程都提高
®流量调节：变速调节、回流调节，不能节流调节
®不能封闭启动
3、效率较低（主要水力效率低，因多次进入叶间）

开式流道（闭式泵）>向心开式流道>闭式流道（开式泵）

所以为改善开式泵的效率采用向心开式流道
4、可自吸初次灌液为自吸；开式流道（闭式泵）不具备自吸能力
5、汽蚀性能较差闭式更差
6、叶轮承受不平衡径向力，有时承受轴向力
7、不宜输送带固体颗粒或粘度过大的液体
8、结构简单，重量轻，体积小，制造和维修方便。

9、旋涡泵适用于小流量、高扬程、功率较小和需要自吸的场合
四、离心旋涡泵
1、             组成：离心叶轮+旋涡叶轮，是双级小比转数自吸泵。
2、             优点：旋涡叶轮扬程相对较高和便于自吸；离心必需汽蚀余量小。