水泵基本知識(shí)

水泵及水泵站

第二章水泵的基本知識(shí)1

泵的分類(lèi)及用途2

離心泵的典型結(jié)構(gòu)與分類(lèi)、命名3

工作原理及基本方程式4

離心泵的吸入特性一汽蝕5

離心泵的性能6

相似理論的應(yīng)用7

泵的選用1

泵的分類(lèi)及用途1.1

泵的定義1.2

泵的分類(lèi)1.3

適用范圍1.1

水泵定義水泵是一種轉(zhuǎn)換能量的機(jī)械，它通過(guò)工作體的運(yùn)動(dòng)，把外加的機(jī)械能傳給被抽送的液體，使其能量增加，用來(lái)增壓輸送液體的機(jī)械。

電能機(jī)械能壓能（勢(shì)能）

泵主要用來(lái)輸送液體包括水、油、酸堿液、乳化液、懸乳液和液態(tài)金屬等，也可輸送液體、氣體混合物以及含懸浮固體物的液體。

泵是國(guó)民經(jīng)濟(jì)中應(yīng)用最廣泛、最普遍的通用機(jī)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)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定特點(diǎn)的化工用泵來(lái)滿(mǎn)足工藝上的要求。這方面的技術(shù)發(fā)展產(chǎn)品開(kāi)發(fā)一直是十分活躍的。城市給排水系統(tǒng)工藝基本流程：取水泵站凈水輸水泵站去用水點(diǎn)排出污水入田入江1.2

泵的分類(lèi)葉片式泵(透平式泵)：離心泵軸流泵混流泵旋渦泵容積式泵往復(fù)泵：活塞泵柱塞泵隔膜泵回轉(zhuǎn)泵：齒輪泵螺桿泵滑片泵其他類(lèi)型泵：噴射泵水錘泵水輪泵真空泵氣升泵另外，按壓力分為低壓泵（低于2MPa）中壓泵（2-6MPa）高壓泵（高于6MPa）按輸送液體的性質(zhì)可分為：清水泵、污水泵、泥漿泵、砂泵、灰渣泵、耐酸泵、堿泵、冷油泵、熱油泵、低溫泵等。射流泵是依靠高速?lài)娚涑龅墓ぷ髁黧w，將需要輸送的流體吸入泵內(nèi)，并通過(guò)兩種流體混合進(jìn)行動(dòng)量交換來(lái)傳遞能量；水錘泵是利用流動(dòng)中的水被突然制動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的能量，使其中的一部分水壓升到一定高度；電磁泵是使通電的液態(tài)金屬在電磁力作用下，產(chǎn)生流動(dòng)而實(shí)現(xiàn)輸送；氣體升液泵通過(guò)導(dǎo)管將壓縮空氣或其他壓縮氣體送至液體的最底層處，使之形成較液體輕的氣液混合流體，再借管外液體的壓力將混合流體壓升上來(lái)。

IS型單吸離心泵

葉輪S型雙吸離心泵ZLB型立式軸流泵葉輪1、固定式2、半調(diào)節(jié)葉輪1、低比速2、高比速混流泵離心泵軸流泵羅茨泵齒輪泵各種水泵特點(diǎn)：

1、往復(fù)泵的特點(diǎn)小流量、高揚(yáng)程。

2、軸流泵、混流泵的特點(diǎn)大流量、低揚(yáng)程。

3、離心泵的特點(diǎn)界于兩者之間。水泵的發(fā)展趨勢(shì)

1、大型化、大容量化特別是取水水泵和排水水泵2、高揚(yáng)程、高轉(zhuǎn)速 單級(jí)揚(yáng)程已經(jīng)達(dá)到1000m。3、系列化、通用化和標(biāo)準(zhǔn)化 按照通用標(biāo)準(zhǔn)

SLOW900-900單級(jí)雙吸離心泵是專(zhuān)門(mén)為深圳自來(lái)水廠(chǎng)開(kāi)發(fā)的大型泵。該泵泵體重6.3噸，泵蓋重2.5噸，泵的總高度2.8m，進(jìn)出水法蘭間距2.8m，軸承檔間距2.8m，進(jìn)水法蘭最大外徑為1.23m，出水法蘭最大外徑為1.12m?？艥痴緩S(chǎng)房?jī)?nèi)的3臺(tái)斜置軸流大型水泵1.3

適用范圍4.2離心泵的典型結(jié)構(gòu)與分類(lèi)、命名4.2.1離心泵的典型結(jié)構(gòu)4.2.2離心泵的分類(lèi)4.2.3離心泵的命名方式2.1

離心泵的典型結(jié)構(gòu)單級(jí)單吸式離心泵1.葉輪2.泵殼3.葉輪4.吸水管5.底閥6.壓水管7.泵軸2.2

離心泵的分類(lèi)可按使用目的、介質(zhì)種類(lèi)、結(jié)構(gòu)型式等進(jìn)行分類(lèi)。這里主要介紹按結(jié)構(gòu)型式作如下分類(lèi)：(1)按流體吸入葉輪的方式：?jiǎn)挝奖秒p吸式泵(2)按級(jí)數(shù)分類(lèi)：?jiǎn)渭?jí)泵多級(jí)泵(3)按泵體形式分類(lèi)：蝸殼泵筒形泵(4)按主軸安放情況分類(lèi)：臥式泵立式泵斜式泵A.單級(jí)單吸泵：泵有一只葉輪，葉輪上一個(gè)吸入口，一般流量范圍為：5.5-300m3/h，H在8-150米，流量，揚(yáng)程低。B.單級(jí)雙吸泵：泵為一只葉輪，葉輪上二個(gè)吸入口。流量Q在120-20000m3/h，揚(yáng)程H在10-110米，流量大，揚(yáng)程低。C.單吸多級(jí)泵：泵為多個(gè)葉輪，第一個(gè)葉輪的排出室接著第二個(gè)葉輪吸入口，以此類(lèi)推。流量小，揚(yáng)程高。2.3

離心泵的命名方式水泵種類(lèi)型號(hào)舉例型號(hào)說(shuō)明備注離心泵單級(jí)單吸離心泵IS100-65-200IS-單級(jí)單吸離心泵100-吸入口直徑，mm65-排出口直徑，mm200-葉輪直徑，mmIS：國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)單級(jí)雙吸離心泵S500-59AS-單級(jí)單吸離心泵500-吸入口直徑，mm59-水泵揚(yáng)程A–第一次切削20Sh-6A20-吸入口直徑，mmSh單級(jí)單吸離心泵6-比轉(zhuǎn)速的1／103

工作原理及基本方程式3.1

離心泵的性能參數(shù)3.2

離心泵的工作過(guò)程3.3

基本方程式3.1

離心泵的性能參數(shù)流量揚(yáng)程轉(zhuǎn)速氣蝕余量有效功率容積效率水力效率機(jī)械效率總效率1.流量是泵在單位時(shí)間內(nèi)輸送出去的液體量。單位是m3/s，用表示質(zhì)量，單位是kg/s。2、揚(yáng)程(總揚(yáng)程)——水泵對(duì)單位重量(1kg)液體所作功，也即單位重量液體通過(guò)水泵后其能量的增值。用字母H表示，其單位為kg·m／kg，也可折算成被送液體的液柱高度(m)；3、軸功率——泵軸得自原動(dòng)機(jī)所傳遞來(lái)的功率稱(chēng)為軸功率，以N表示。單位以kw表示。有效功率——單位時(shí)間內(nèi)流過(guò)水泵的液體從水泵那里得到的能量叫做有效功率，以字母表示泵的有效功率為4、效率——水泵的有效功率與軸功率之比值，以η表示。電動(dòng)機(jī)的功率

t：運(yùn)行時(shí)間hη1：水泵的效率

η2：電機(jī)的效率

5、轉(zhuǎn)速——水泵葉輪的轉(zhuǎn)動(dòng)速度，通常以每分鐘轉(zhuǎn)動(dòng)的次數(shù)來(lái)表示，以字母n表示常用單位為r／min。

在往復(fù)泵中轉(zhuǎn)速通常以活塞往復(fù)的次數(shù)來(lái)表示(次／min)例：某水廠(chǎng)取水泵站，供水量Q＝8.64×104m3／d，揚(yáng)程H=30m；水泵及電機(jī)的效率均為70％，則該泵站工作10h其電耗值？3.2

離心泵的工作過(guò)程啟動(dòng)前先用水充滿(mǎn)泵殼和吸水管道然后開(kāi)動(dòng)電機(jī)，離心泵依靠旋轉(zhuǎn)葉輪把液體甩出。由于離心泵的作用液體從葉輪進(jìn)口流向出口的過(guò)程中，其速度能和壓力能都得到增加，被葉輪排出的液體經(jīng)過(guò)壓出室，大部分速度能轉(zhuǎn)換成壓力能，然后沿排出管路輸送出去。這時(shí)，葉輪進(jìn)口處因液體的排出而形成真空或低壓，吸水池中的液體在液面壓力（大氣壓）的作用下，被壓入葉輪的進(jìn)口，于是，旋轉(zhuǎn)著的葉輪就連續(xù)不斷地吸入和排出液體。

3.3

基本方程式旋轉(zhuǎn)葉輪傳遞給單位重量液體的能量，亦稱(chēng)理論揚(yáng)程。常使用如下公式計(jì)算Ht。ηh——水力效率;p——修正系數(shù)。有水力損耗，實(shí)際揚(yáng)程3.3水泵裝置的設(shè)計(jì)揚(yáng)程（1）基本計(jì)算公式:HST：水泵的靜揚(yáng)程（mH2O）Σh：水泵裝置管路中水頭損失之總和（mH2O）4

離心泵的吸入特性一汽蝕4.1

氣蝕發(fā)生的機(jī)理及危害4.2

氣蝕余量4.3

提高離心機(jī)抗氣蝕性能的措施（1）氣蝕發(fā)生的機(jī)理4.1

氣蝕發(fā)生的機(jī)理及危害（2）氣蝕發(fā)生的危害汽蝕是水力機(jī)械的特有現(xiàn)象，它帶來(lái)許多嚴(yán)重的后果。a．汽蝕使過(guò)流部件被剝蝕破壞；b．汽蝕使泵的性能下降；c．汽蝕使泵產(chǎn)生噪音和振動(dòng)。4.2

氣蝕余量有效汽蝕余量是指液流自吸液罐(池)經(jīng)吸入管路到達(dá)泵的吸入口后，Pv高出汽化壓力所富余的那部分能量頭，用表示泵在工作時(shí)液體在葉輪的進(jìn)口處因一定真空壓力下會(huì)產(chǎn)生汽體，汽化的氣泡在液體質(zhì)點(diǎn)的撞擊運(yùn)動(dòng)下，對(duì)葉輪等金屬表面產(chǎn)生剝蝕，從而破壞葉輪等金屬，此時(shí)真空壓力叫汽化壓力，汽蝕余量是指在泵吸入口處單位重量液體所具有的超過(guò)汽化壓力的富余能量。單位用米標(biāo)注，用（NPSH）r。吸程即為必需汽蝕余量Δh：即泵允許吸液體的真空度，亦即泵允許的安裝高度，單位用米。

4.3

提高離心機(jī)抗氣蝕性能的措施(1)提高離心泵本身抗汽蝕的性能①改進(jìn)泵的吸入口至葉輪葉片入口附近的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。②采用前置誘導(dǎo)輪，如圖所示。③采用雙吸式葉輪。④設(shè)計(jì)工況采用稍大的正沖角。⑤采用抗汽蝕的材料。(2)提高進(jìn)液裝置汽蝕余量的措施①增加泵前儲(chǔ)液罐中液面上的壓力，如圖所示②減小泵前吸上裝置的安裝高度。③將吸上裝置改為倒罐裝置，如圖所示④減小泵前管路上的流動(dòng)損失（1）泵的特性曲線(xiàn)5

離心泵的運(yùn)行特性

6

比轉(zhuǎn)數(shù)

(1)什么是比轉(zhuǎn)數(shù)(2)比轉(zhuǎn)數(shù)的計(jì)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)是用來(lái)判別離心泵工況的相似準(zhǔn)數(shù)。2.8.３相似準(zhǔn)數(shù)—比轉(zhuǎn)數(shù)(ns)１、模型泵：在最高效率下，當(dāng)有效功率Nu＝735.5W(1HP)，揚(yáng)程Hm＝1m，流量m3／s。這時(shí)該模型泵的轉(zhuǎn)數(shù)，就叫做與它相似的實(shí)際泵的比轉(zhuǎn)數(shù)ns

。一組水泵葉輪的設(shè)計(jì)性能相同，只是尺寸不同，那么比轉(zhuǎn)數(shù)相同。用比轉(zhuǎn)數(shù)ns可對(duì)葉片泵進(jìn)行分類(lèi)。按水泵的相似原理分為若干相似泵群，在每組中用一臺(tái)標(biāo)準(zhǔn)模型泵做代表，用它的主要參數(shù)反映這組形似泵共同特性和葉輪構(gòu)造。將模型泵的Hm＝1m，Qm＝0.075m3／s代入

注：(1)Q和H是指水泵最高效率時(shí)的流量和揚(yáng)程，也即水泵的設(shè)計(jì)工況點(diǎn)。

(2)比轉(zhuǎn)數(shù)ns是根據(jù)所抽升液體的容重γ＝1000kg／m3時(shí)得出的。

(3)Q和H是指單吸、單級(jí)泵的流量和揚(yáng)程。

(4)比轉(zhuǎn)數(shù)不是無(wú)因次數(shù)，它的單位是“r／min”。

2、對(duì)比轉(zhuǎn)數(shù)的討論

(1)比轉(zhuǎn)數(shù)(ns)反映實(shí)際水泵的主要性能。當(dāng)轉(zhuǎn)速n一定時(shí)，ns越大，水泵的流量越大，揚(yáng)程越低。

ns越小，水泵的流量越小，揚(yáng)程越高。

(2)葉片泵葉輪的形狀、尺寸、性能和效率都隨比轉(zhuǎn)數(shù)而變的。用比轉(zhuǎn)數(shù)ns可對(duì)葉片泵進(jìn)行分類(lèi)。要形成不同比轉(zhuǎn)數(shù)ns，在構(gòu)造上可改變?nèi)~輪的外徑(D2)和減小內(nèi)徑(D0)與葉槽寬度(b2)。7泵的高效工作范圍考慮運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性，要求泵應(yīng)在較高效率范圍內(nèi)工作。通常規(guī)定以最高效率下降Δη為界，中國(guó)規(guī)定Δη

＝5%～8%，一般取Δη＝7%。性能曲線(xiàn)作用是泵的任意的流量點(diǎn)，都可以在曲線(xiàn)上找出一組與其相對(duì)的揚(yáng)程，功率，效率和汽蝕余量值，這一組參數(shù)稱(chēng)為工作狀態(tài)，簡(jiǎn)稱(chēng)工況或工況點(diǎn)，離心泵最高效率點(diǎn)的工況稱(chēng)為最佳工況點(diǎn)，最佳工況點(diǎn)一般為設(shè)計(jì)工況點(diǎn)。8

泵的選用8.1

泵的選用原則及分類(lèi)8.2

選用方法及步驟8.1

泵的選用原則及分類(lèi)（1）選用原則（2）各種泵的使用范圍（3）選用分類(lèi)（1）選用原則根據(jù)所輸送的流體性質(zhì)選擇不同用途、不同類(lèi)型的泵。流量、揚(yáng)程必須滿(mǎn)足工作中所需要的最大負(fù)荷。從節(jié)能觀(guān)點(diǎn)選泵，一方面要盡可能選用效率高的泵，另一方面必須使泵的運(yùn)行工作點(diǎn)長(zhǎng)期位于高效區(qū)之內(nèi)。為防止發(fā)生汽蝕，要求泵的必須汽蝕余量NPSHa小于裝置汽蝕余量NPSHa。按輸送工質(zhì)的特殊要求選泵。所選擇的泵應(yīng)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易于操作與維修、體積小、重量輕、設(shè)備投資少等特點(diǎn)。當(dāng)符合用戶(hù)要求的泵有兩種以上的規(guī)格時(shí)，應(yīng)以綜合指標(biāo)高者為最終選定的泵型號(hào)。（2）各種泵的使用范圍（3）選用分類(lèi)a．按性能要求選用在泵的運(yùn)行過(guò)程中，揚(yáng)程變化大的，選用揚(yáng)程曲線(xiàn)斜率大的混流泵、軸流泵較適宜；流量變化大的宜選用揚(yáng)程曲線(xiàn)平緩、壓力變化小的離心泵。如果考慮吸水性能，則流量相同、轉(zhuǎn)速相同的條件下，雙吸泵較為優(yōu)越。選用立式泵，并把葉輪部位置于水下，對(duì)防止汽蝕是有利的。b．按工作介質(zhì)選用粘性介質(zhì)輸送含氣液體的輸送低溫液化氣的輸送含固體顆粒液體的輸送不允許泄漏液體的輸送腐蝕性介質(zhì)的輸送8.2

選用方法及步驟(1)泵的兩種實(shí)際選擇方法(2)泵的選擇步驟a．利用“泵型譜”選擇b．利用“泵性能表”選擇將所需要的流量qv和揚(yáng)程H畫(huà)到該型式的系列型譜圖上，看其交點(diǎn)M落在哪個(gè)切割工作區(qū)四邊形中，即可讀出該四邊形內(nèi)所標(biāo)注的離心泵型號(hào)。如果交點(diǎn)M不是恰好落在四邊形的上邊線(xiàn)上，則選用該泵后，可應(yīng)用切割葉輪直徑或降低工作轉(zhuǎn)速的方法改變泵的性能曲線(xiàn)，使