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离心泵知识讲座离心泵知识讲座（1）泵种类繁多，按其作用原理可分为两大类泵泵容积式容积式往复式往复式回转式回转式活塞式活塞式隔膜式隔膜式速度式速度式叶片式（透平式）叶片式（透平式）喷射式喷射式离心式离心式混流式混流式轴流式轴流式（2）按泵的用途分类：可分为水泵、浆液泵、石油化工用泵、耐腐蚀泵、液化气泵、油泵、真空泵、及特殊用泵等3）按泵结构分类：按泵轴轴线位置分，可分为卧式、立式两种根据输送液体从泵叶轮的一侧吸入还是从两侧吸入，液体经叶轮一次作用，还是依次经数个叶轮的多次作用，可分为单吸泵，多吸泵，单级泵，多级泵4）.按扬程分类：低压泵240米中压泵240米600米高压泵600米1800米由于离心泵具有结构简单，体积小，重量轻，操作平稳，流量稳定，性能参数范围广，易于制造，便于维修等优点，所以在石油储运生产中大量应用一、离心泵的工作原理及分类一、离心泵的工作原理及分类1、离心泵的基本构成叶轮、轴、吸入室、蜗壳、轴封箱和口环等 离心泵的过流部件是吸入室、叶轮和蜗壳 吸入室位于叶轮进口前，其作用是把液体从吸入管引入叶轮，要求液体流过吸入室时流动损失较小，并使液体流入叶轮时速度分布较均匀 叶轮是离心泵的重要部件，液体就是从叶轮中得到能量的。

对叶轮的要求是在流动损失最小的情况下使单位质量的液体获得较高的能头 蜗壳位于叶轮出口之后，其作用是把从叶轮内流出来的液体收集起来，并把它按要求送入下级叶轮入口或送入排出管由于液体流出叶轮时速度很大，为了减小后面管路中的流动损失，液体在送入排出管以前必须将其速度降低，把速度能变成压力能，这个任务也要由蜗壳(或导叶)来完成2、离心泵的工作原理、离心泵的工作原理右图是离心泵的一般装右图是离心泵的一般装置示意图置示意图 离心泵在启动前，泵内离心泵在启动前，泵内应灌满液体，此过程称应灌满液体，此过程称为灌泵启动后工作时，为灌泵启动后工作时，驱动机通过泵轴带动叶驱动机通过泵轴带动叶轮旋转，叶轮中的叶片轮旋转，叶轮中的叶片驱使液体一起旋转，因驱使液体一起旋转，因而产生离心力而产生离心力在离心力作用下，液体沿叶片流道被甩向叶轮出口，并流经蜗壳送入排出管液体从叶轮获得能量，使压力能和速度能均增加，并依靠此能量将液体输送到储罐或工作地点在液体被甩向叶轮出口的同时，叶轮入口中心处便形成了低压，在吸液罐与叶轮中心处的液体之间就产生了压差，吸液罐中的液体在这个压差的作用下，不断地经吸入管路及泵的吸入室进入叶轮中。

这样，叶轮在旋转过程中，一面不断地吸入液体，一面又不断地给吸入的液体以一定的能头，将液体排出离心泵便如此连续不断地工作 当用一个离心叶轮不能使液体获得满足工艺要求的能头时，可用多个叶轮串联起来对液体做功按液体吸入叶轮方式单吸式泵：叶轮只有一侧有吸入口，液体从单吸式泵：叶轮只有一侧有吸入口，液体从叶轮的一面进入叶轮的一面进入双吸式泵：叶轮两侧都有吸入口，液体从两双吸式泵：叶轮两侧都有吸入口，液体从两面进入叶轮面进入叶轮3、离心泵的分类、离心泵的分类单吸式泵单吸式泵双吸式泵双吸式泵 按叶轮级数单级泵：泵体内只装有一个叶轮 多级泵：同一根轴上装有串联的两个以上的叶轮 单级泵单级泵多级泵多级泵按壳体剖分方式 中开式泵：壳体在通过轴中心线的水平面上中开式泵：壳体在通过轴中心线的水平面上分开分开分段式泵：壳体按与泵轴垂直的平面剖分分段式泵：壳体按与泵轴垂直的平面剖分中开式泵中开式泵分段式泵分段式泵按泵体形式 蜗壳泵：壳体呈螺旋线蜗壳泵：壳体呈螺旋线形状，液体自叶轮甩出形状，液体自叶轮甩出后，进入螺旋形的蜗室，后，进入螺旋形的蜗室，再送入排出管再送入排出管 双蜗壳泵：泵体设计成双蜗壳泵：泵体设计成双蜗室，以平衡泵的径双蜗室，以平衡泵的径向力。

向力 筒式泵：泵体为双层泵壳，外泵壳是一个铸造圆筒式泵：泵体为双层泵壳，外泵壳是一个铸造圆筒，两端用端盖密封，上部设吸入管和排出管筒，两端用端盖密封，上部设吸入管和排出管泵运转时外泵壳承受全部液体压力内泵壳是水泵运转时外泵壳承受全部液体压力内泵壳是水平剖分式，转子装到内泵壳内，拆卸时把内泵壳平剖分式，转子装到内泵壳内，拆卸时把内泵壳连同转子一起从外泵壳内抽出连同转子一起从外泵壳内抽出二、离心泵的主要工作参数二、离心泵的主要工作参数离心泵的主要工作参数： 流量、扬程、功率、效率、转速和汽蚀余量等1、流量: 流量是指泵在单位时间内输送的液体量，通常用体积流量Q表示，通用的单位是m3/h, m3/s或L/s容积流量计算公式：Qvt（m3/h）式中 Q 液体的体积流量 m3/hV 流体的体积 m3 t 时间 s还有用质量流量单位表示质量流量计算公式：GQ式中 G 质量流量 t/hQ 流体的体积 m3 流体的密度 kg/m32、扬程：泵的扬程是指每公斤液体从泵进口 (泵进口法兰)到泵出口 (泵出口法兰)的能头增值，也就是单位质量液体通过泵以后获得的有效能头，即泵的总扬程，常用符号H表示，单位为J/kg。

离心泵扬程的计算公式：H 式中 H 扬程 mP 离心泵的压力 Pa 液体重度 kg/m3在实际生产中，泵的扬程仍习惯用被输送液体的液柱高度m表示虽然泵扬程的这一单位与高度单位一样，但不应把泵的扬程简单地理解为液体所能排送的高度因为泵的有效能头不仅要用来提高液体的位高，而且还要用来克服液体在输送过程中的流动阻力、提高输送液体的静压能和速度能等3、转数是指泵轴每分钟的转数， 用符号n表示，单位为r/min4 4、功率：功率是指单位时间内所做的功，如果、功率：功率是指单位时间内所做的功，如果在在1 1秒钟内把秒钟内把1 1牛顿重的物体提高牛顿重的物体提高1m1m的高度，的高度，这时就对物体做了这时就对物体做了1N.m1N.m的功，即功率等于的功，即功率等于1N.m/s1N.m/s，或，或1 W1 W瓦单位在工程上使瓦单位在工程上使 用太小，用太小，常用千瓦常用千瓦(kW)(kW)来表示轴功率是指泵所需要的功率，为电机的输出功轴功率是指泵所需要的功率，为电机的输出功率用符号率用符号N N轴表示轴表示 有效功率指泵在单位时有效功率指泵在单位时间内对液体所作的功，为质量流量和扬程的乘间内对液体所作的功，为质量流量和扬程的乘积，用符号积，用符号N Nc c有效表示。

有效表示4、效率：效率是衡量离心泵工作经济性的指标，用符号来表示由于泵工作时，泵内存在各种损失，例如其运动部件间产生相对摩擦而消耗一定的功率，所以不可能将驱动机输入的功率全部转变为液体的有效功率轴功率N与有效功率Nc之差即为泵内损失功率，其大小用泵效率来量衡因此泵的效率等于有效功率与轴功率之比： 三、离心泵的特性曲线三、离心泵的特性曲线 一台离心泵，当工作转速n为一定值时，其扬程H、功率N、效率 、汽蚀余量h与泵流量Q之间有一定的对应关系这种表示H-Q、N-Q、 -Q和h-Q的关系曲线称为性能曲线 1 1、离心泵中的各种能量损失、离心泵中的各种能量损失 液体从泵入口流到出口的过程中，通常存在下列三种损失1) 流动损失 离心泵内的流动损失包括摩擦阻力损失和冲击损失等 摩阻损失 指液体流经吸入室、叶轮流道、蜗壳和扩压管(或导叶)时的沿程摩擦阻力损失以及液流因转弯、突然收缩或扩大等所产生的局部阻力损失由流体力学可知，当有粘滞性的非理想流体沿固体壁面流动时，流体流场可分为两个区域，紧靠壁面很薄的一层称为边界层，在边界层中必须考虑流体的粘性力，边界层中的流动可看成粘性流体的有旋流动边界层虽然很薄，但沿其厚度方向流体速度急剧变化，它严重地影响着流体流动过程的能量损失及流体与壁面间的热交换等物理现象。

实验证明，流体的摩阻损失集中在边界层中边界层以外的中心部分，粘性力很小，可以看作是理想流体的无旋流动冲击损失 当液流进入叶道(或导叶流道)时，液流相对运动方向角与叶片进口角不一致，以及液体离开叶轮进入转能装置的液流角与转能装置中叶片角不一致而产生冲击所引起的能量损失，称为冲击损失 (2) 流量损失 由于泵的转动部件与静止部件之间存在间隙，当泵工作时，使间隙两侧的液体因获得能头不同而产生压力差，造成部分液体从高压侧通过间隙向低压侧泄漏，这种损失称为泄漏损失或流量损失 泄漏损失主要发生在叶轮口环与泵壳间的间隙、多级泵级间导叶隔板与轴套之间隙处、轴向力平衡装置与泵壳间的间隙、轴封处的间隙等所以，流入叶轮 的理论流量不可能全部从泵出口排出，总会有小部分漏损 (3) 机械损失 机械损失主要指叶轮外盘面与液体之间的摩擦而引起的圆盘摩擦损失、泵轴与填料密封件之间的摩擦损失以及轴与轴承之间的摩擦损失等轴承与密封的摩擦损失与轴承和密封的结构型式以及输送流体的性质有关，但其值相对其它各项损失较小，仅约为轴功率的15 机械损失中圆盘摩擦损失最大所谓圆盘摩擦损失，是当叶轮在充满液体的泵壳中转动时，靠近叶轮外表面的液体被叶轮带着转动，其圆周速度与叶轮上相应点的圆周速度大致相同，而靠近泵壳的液体的圆周速度很小，紧贴泵壳的液体的圆周速度为零。

这样自壳壁至叶轮外表面的间隙中，液体的圆周速度是不均匀的，故有摩擦力存在为了克服摩擦力，必然消耗能量此外，由于叶片流道入口截面上液体的圆周速度不同，因而离心力也不同，形成旋涡回流运动，增加功耗由摩擦和旋涡消耗的总功也称为轮阻损失由于泵中各种损失的形响，使泵的理论性能曲线与实际性能曲线存在着明显的差别目前泵内流动损失还难以计算，所以还不可能用计算方法来确定泵的实际性能曲线，只能用定性分析方法了解各种损失对理论特性的影响，从而确定实际性能曲线的形状2 2、离心泵的实际性能曲线、离心泵的实际性能曲线在实际工程中，H-Q、N-Q、-Q曲线是制造厂用试验方法给出的，并将它们绘在同一坐标上，通常称为离心泵的基本特性曲线下图为国产DZ型泵和ZS型泵在恒定转速情况下的实际性能曲线泵制造厂提供的样本上所绘出的特性，都是用清水在20条件下试验测定的，因此都是输水特性当输送液体的粘度、密度等与20清水不同时，还需要进行性能曲线的换算3、离心泵实际性能曲线的用途、离心泵实际性能曲线的用途离心泵的实际特性曲线表明，离心泵在恒定转速下工作时，对应于每一个流量Q，必相应一个确定的扬程H、功率N、效率每条性能曲线都有它各自的用途。

H-Q性能曲线是选择泵与操作使用的主要依据 H-Q曲线有陡降、平坦、驼峰状之分具有平坦特性的离心泵，其特点是当流量Q变化较大时，扬程H变化不大；具有陡降特性的泵，当扬程H变化较大时，流量Q变化不大；具有驼峰特性的泵，其扬程随流量Q的变化是先增加后减小，曲线上T点左边为不稳定工况段，在此范围内工作时，泵容易发生喘振，影响泵的稳定工作这样，就可以根据工作特点的不同而选择不同特性的离心泵来满足工艺要求NQ曲线是选择驱动机功率与操作启动泵的依据N-Q特性给出各流量Q对应的功率N大小，故根据需要可以选用驱动机的功率从N-Q性能曲线上还可看出在哪种情况下轴功率最小，则启动时，应选在消耗功事最小的工况下，以减小启动电流，保护电动机例如，一般离心泵在Q=0时轴功率最小，故启动时应关闭出口阀 离心泵的-Q性能曲线是检查泵工作经济性的依据 根据-Q特性可知，泵在何种工况下工作效率最高工程上将泵效率最高点定为额定点，与该点对应的流量、扬程、功率分别称为额定流量、额定扬程及额定功率为了扩大泵的使用范围，各种泵都规定一个良好的工作区(高效区)，一般取最高效率以下7范围内诸点所对应的工作点为良好工作区有些泵样本上，基本性能曲线只绘出良好工作区。

四、离心泵的汽蚀与吸入特性四、离心泵的汽蚀与吸入特性1、汽蚀概念 汽蚀现象汽蚀现象 ：在一定的温度和压力条件下，水和汽可以互相转化，这是液体所固有的物理特性同时还可能有溶解在液体内的气体从液体中逸出，形成大量小气泡，即产生了空化当这些小气泡随液体流到叶轮流道内压力高于临界值的区域时，由于气泡内是气化压力，而外面的液体压力高于气化压力，则小气泡在四周。