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1、离心泵的典型结构与工作原理资料4.1.1泵的定义 泵是把机械能转换成液体的能量，用来增压输泵是把机械能转换成液体的能量，用来增压输送液体的机械。泵是国民经济中应用最广泛、最普送液体的机械。泵是国民经济中应用最广泛、最普通的通用机械，除了水利、电力、农业和矿山等大通的通用机械，除了水利、电力、农业和矿山等大量采用外，尤以石油化工生产中用量最多，而且由量采用外，尤以石油化工生产中用量最多，而且由于化工生产中原料、半成品和最终产品中很多是具于化工生产中原料、半成品和最终产品中很多是具有不同物性的液体，如腐蚀性、固液两相流、高温有不同物性的液体，如腐蚀性、固液两相流、高温或低温等，要求有大量的具有一定
2、特点的化工用泵或低温等，要求有大量的具有一定特点的化工用泵来满足工艺上的要求。这方面的技术发展产品开发来满足工艺上的要求。这方面的技术发展产品开发一直是十分活跃的。一直是十分活跃的。4.1.2泵的分类叶片式泵（透平式泵）：离心泵、轴流泵、混流泵、漩涡泵叶片式泵（透平式泵）：离心泵、轴流泵、混流泵、漩涡泵容积式泵容积式泵其他类型泵：喷射泵、水锤泵、真空泵其他类型泵：喷射泵、水锤泵、真空泵高压泵高压泵(高于高于6MPa)6MPa)中压泵中压泵(26MPa)(26MPa)低压泵（低于低压泵（低于2MPa2MPa）回转泵：齿轮泵、螺杆泵、滑片泵回转泵：齿轮泵、螺杆泵、滑片泵往复泵：活塞泵、拄塞泵、隔膜
3、泵往复泵：活塞泵、拄塞泵、隔膜泵另外，按压力分为另外，按压力分为4.1.3适用范围4.2离心泵的典型结构与工作原理4.2.14.2.1离心泵的典型结构离心泵的典型结构4.2.24.2.2离心泵的分类离心泵的分类4.2.34.2.3离心泵的命名方式离心泵的命名方式4.2.1离心泵的典型结构4.2.2离心泵的分类 离心泵的类型很多，可按使用目的、介质种类、离心泵的类型很多，可按使用目的、介质种类、结构型式等来进行分类。这里主要介绍按结构型式结构型式等来进行分类。这里主要介绍按结构型式作如下分类：作如下分类：1 1、按流体吸入叶轮的方式：单吸式泵、按流体吸入叶轮的方式：单吸式泵 双吸式泵双吸式泵2
4、2、按级数分：单级泵、按级数分：单级泵 多级泵多级泵3 3、按泵体型式分：沃壳泵、按泵体型式分：沃壳泵 筒形泵筒形泵4 4、按主轴安放形式分类：卧式泵、按主轴安放形式分类：卧式泵 立式泵立式泵 斜式泵斜式泵4.2.3离心泵的命名方式4.3工作原理及基本方程式4.3.14.3.1离心泵的性能参数离心泵的性能参数4.3.24.3.2离心泵的工作过程离心泵的工作过程4.3.34.3.3基本方程式基本方程式4.3.1离心泵的性能参数流量 扬程 转速 气蚀余量有效功率 容积效率 水利效率 机械效率 总效率4.3.2离心泵的工作过程4.3.3基本方程式 旋转叶轮传递给单位重量液体的能量，称为理旋转叶轮传递
5、给单位重量液体的能量，称为理论扬程。考虑有限叶片数受滑移的影响，较无限多论扬程。考虑有限叶片数受滑移的影响，较无限多叶片数叶轮做功能力减小，在离心泵中常用如下半叶片数叶轮做功能力减小，在离心泵中常用如下半经验公式计算：经验公式计算：4.4离心泵的吸入特性汽蚀4.4.14.4.1汽蚀发生的机理及危害汽蚀发生的机理及危害4.4.24.4.2汽蚀余量及汽蚀判别式汽蚀余量及汽蚀判别式4.4.34.4.3提高离心泵抗汽蚀性能的措施提高离心泵抗汽蚀性能的措施4.4.1汽蚀发生的机理及危害1 1、汽蚀发生的机理、汽蚀发生的机理2 2、汽蚀发生的危害、汽蚀发生的危害1、汽蚀发生的机理2、汽蚀发生的危害 汽蚀是
6、水利机械的特有现象，他带来许多严重汽蚀是水利机械的特有现象，他带来许多严重的后果。的后果。1 1、汽蚀使过流部件被剥蚀破坏、汽蚀使过流部件被剥蚀破坏2 2、汽蚀使泵的性能下降、汽蚀使泵的性能下降3 3、汽蚀使泵产生噪音和震动、汽蚀使泵产生噪音和震动4.4.2汽蚀余量及汽蚀判别式4.4.3提高离心泵抗汽蚀性能的措施（1 1）提高离心泵本身抗汽蚀性能）提高离心泵本身抗汽蚀性能1 1、改进泵的吸入口至叶轮叶片入口附近的结构设计、改进泵的吸入口至叶轮叶片入口附近的结构设计2 2、采用前置诱导轮、采用前置诱导轮3 3、采用双吸式叶轮、采用双吸式叶轮4 4、设计工况采用稍大的正冲角、设计工况采用稍大的正冲
7、角5 5、采用抗汽蚀的材料、采用抗汽蚀的材料（2 2）提高进液装置汽蚀余量的措施）提高进液装置汽蚀余量的措施1 1、增加泵前储液罐中液面上的压力、增加泵前储液罐中液面上的压力2 2、减少泵前吸上装置的安装高度、减少泵前吸上装置的安装高度3 3、将吸上装置改为倒罐装置、将吸上装置改为倒罐装置4 4、减少泵前管路上的流动损失、减少泵前管路上的流动损失叶轮结构改进图前置诱导轮吸入装置倒罐装置4.5离心泵的性能及调节4.5.14.5.1离心泵的运行特性离心泵的运行特性4.5.24.5.2离心泵运行工况的调节离心泵运行工况的调节4.5.34.5.3离心泵的启动及运行离心泵的启动及运行4.5.1离心泵的运
8、行特性1 1、泵的特性曲线、泵的特性曲线2 2、泵在不稳定工况下工作、泵在不稳定工况下工作1、泵的特性曲线2、泵在不稳定工况下工作4.5.2离心泵运行工况的调节1 1、改变工况点的三种途径、改变工况点的三种途径2 2、改变泵特性曲线的调节、改变泵特性曲线的调节3 3、改变装置特性曲线的调节、改变装置特性曲线的调节1、改变工况点的三种途径 泵的运行工况点是泵特性曲线核装置特性曲线泵的运行工况点是泵特性曲线核装置特性曲线的交点的交点改变工况有三种途径：改变工况有三种途径：1 1、改变泵的特性曲线、改变泵的特性曲线2 2、改变装置的特性曲线、改变装置的特性曲线3 3、同时改变泵和装置的特性曲线、同时
9、改变泵和装置的特性曲线2、改变泵特性曲线的调节1、转速调节2、切割叶轮外径调节3、改变前置导叶叶片角度调节4、改变半开式叶轮叶片端部间隙调节5、泵的并联或串联调节3、改变装置特性曲线的调节1 1、闸阀调节、闸阀调节 2 2、液位调节、液位调节 3 3、旁路分流调节、旁路分流调节这种调节方法简便，使用最广，但能量损失很大，这种调节方法简便，使用最广，但能量损失很大，且泵的扬程曲线愈陡，损失愈严重。且泵的扬程曲线愈陡，损失愈严重。4.5.3离心泵的启动及运行（1 1）启动前的准备工作）启动前的准备工作 a a启动前检查启动前检查 b b充水充水 c c暖泵暖泵（2 2）启动程序）启动程序（3 3）
10、运行中的注意事项）运行中的注意事项4.6相似理论的应用4.6.14.6.1泵的相似条件泵的相似条件4.6.24.6.2相似定律和比例定律相似定律和比例定律4.6.34.6.3比转数比转数4.6.44.6.4切割定律切割定律4.6.54.6.5泵的高效工作范围泵的高效工作范围4.6.64.6.6泵的系列型谱泵的系列型谱4.6.1泵的相似条件 通常对叶式泵内的流动而言，两泵流动相似应具备几何相似和运动相似，而运动相似仅要求叶轮进口速度三角形相似。4.6.2相似定律和比例定律 保持流动相似的工况称为相似工况。两泵在相似保持流动相似的工况称为相似工况。两泵在相似工况下的性能参数符合相似定律表达式。工况
11、下的性能参数符合相似定律表达式。1 1、流量关系、流量关系 2 2、扬程关系、扬程关系 3 3、功率关系、功率关系4.6.2相似定律和比例定律 保持流动相似的工况称为相似工况。两泵在相似保持流动相似的工况称为相似工况。两泵在相似工况下的性能参数符合相似定律表达式。工况下的性能参数符合相似定律表达式。1 1、流量关系、流量关系 2 2、扬程关系、扬程关系 3 3、功率关系、功率关系4.6.2相似定律和比例定律 保持流动相似的工况称为相似工况。两泵在相似保持流动相似的工况称为相似工况。两泵在相似工况下的性能参数符合相似定律表达式。工况下的性能参数符合相似定律表达式。1 1、流量关系、流量关系 2
12、2、扬程关系、扬程关系 3 3、功率关系、功率关系4.6.2相似定律和比例定律 保持流动相似的工况称为相似工况。两泵在相似保持流动相似的工况称为相似工况。两泵在相似工况下的性能参数符合相似定律表达式。工况下的性能参数符合相似定律表达式。1 1、流量关系、流量关系 2 2、扬程关系、扬程关系 3 3、功率关系、功率关系4.6.2相似定律和比例定律 保持流动相似的工况称为相似工况。两泵在相似保持流动相似的工况称为相似工况。两泵在相似工况下的性能参数符合相似定律表达式。工况下的性能参数符合相似定律表达式。1 1、流量关系、流量关系 2 2、扬程关系、扬程关系 3 3、功率关系、功率关系4.6.3比转
13、数（1 1）什么是比转数）什么是比转数（2 2）比转数的计算式）比转数的计算式（3 3）气蚀比转数）气蚀比转数（4 4）比转数的应用）比转数的应用比转数用来判别离心泵工况的相似准数。比转数用来判别离心泵工况的相似准数。4.6.3比转数（1 1）什么是比转数）什么是比转数（2 2）比转数的计算式）比转数的计算式（3 3）气蚀比转数）气蚀比转数（4 4）比转数的应用）比转数的应用4.6.3比转数（1 1）什么是比转数）什么是比转数（2 2）比转数的计算式）比转数的计算式（3 3）气蚀比转数）气蚀比转数（4 4）比转数的应用）比转数的应用4.6.3比转数（1 1）什么是比转数）什么是比转数（2 2）
14、比转数的计算式）比转数的计算式（3 3）气蚀比转数）气蚀比转数（4 4）比转数的应用）比转数的应用4.6.3比转数（1）什么是比转数（2）比转数的计算式（3）气蚀比转数（4）比转数的应用4.6.4切割定律 转速固定的泵，仅有一条扬程流量曲线。为了扩转速固定的泵，仅有一条扬程流量曲线。为了扩大其工作范围，可采用切割叶轮外径的办法，使工作大其工作范围，可采用切割叶轮外径的办法，使工作范围由一条线变成一个面，切割叶轮前后的性能参数范围由一条线变成一个面，切割叶轮前后的性能参数变化关系，可近似的由切割定律来表达。变化关系，可近似的由切割定律来表达。使用切割定律的切割量不能太大，经验证明，使用切割定律的
15、切割量不能太大，经验证明，允许的最大相对切割量与比转数有关。允许的最大相对切割量与比转数有关。4.6.5泵的高效工作范围4.6.6泵的系列型谱 为促进泵的生产，优选品种、扩大批量、降低为促进泵的生产，优选品种、扩大批量、降低成本，而又能较好的满足广大用户的各种要求，有成本，而又能较好的满足广大用户的各种要求，有必要实现泵的系列化、通用化、标准化。而编制泵必要实现泵的系列化、通用化、标准化。而编制泵的系列型谱，是实现的系列型谱，是实现“三化三化”一项重要工作。一项重要工作。4.7泵的主要零部件4.7.14.7.1叶轮叶轮4.7.24.7.2轴向力的平衡措施轴向力的平衡措施4.7.34.7.3密封
16、装置密封装置4.7.1叶轮（1 1）对叶轮的要求）对叶轮的要求（2 2）叶轮的主要结构参数）叶轮的主要结构参数（3 3）叶轮的结构型式）叶轮的结构型式（1）对叶轮的要求 叶轮应有足够的强度和刚度叶轮应有足够的强度和刚度 流道形状为符合液体流动规律的流线型，液流流道形状为符合液体流动规律的流线型，液流速度分布均匀，流道阻力尽可能小，流道表面粗糙速度分布均匀，流道阻力尽可能小，流道表面粗糙度较小度较小 材料应具有较好的耐磨性材料应具有较好的耐磨性 叶轮应具有良好的静平衡和动平衡叶轮应具有良好的静平衡和动平衡 结构简单，制造工艺性好。离心泵的叶轮一般结构简单，制造工艺性好。离心泵的叶轮一般都是铸造而
17、成都是铸造而成（2）叶轮的主要结构参数a.a.叶片在叶轮进、出口的安装角叶片在叶轮进、出口的安装角b.b.叶片数目叶片数目 4.7.2轴向力的平衡措施（1 1）单级泵轴向力的平衡）单级泵轴向力的平衡1 1、采用双吸式叶轮、采用双吸式叶轮2 2、开平衡孔、开平衡孔3 3、采用平衡叶片、采用平衡叶片4 4、采用平衡管、采用平衡管（2 2）多级泵轴向力的平衡）多级泵轴向力的平衡采用双吸式叶轮不但可以平衡轴向力而且有利于提采用双吸式叶轮不但可以平衡轴向力而且有利于提高泵的吸入能力，多用于大流量的泵。高泵的吸入能力，多用于大流量的泵。4.7.2轴向力的平衡措施（1 1）单级泵轴向力的平衡）单级泵轴向力的
18、平衡1 1、采用双吸式叶轮、采用双吸式叶轮2 2、开平衡孔、开平衡孔3 3、采用平衡叶片、采用平衡叶片4 4、采用平衡管、采用平衡管（2 2）多级泵轴向力的平衡）多级泵轴向力的平衡开平衡孔的办法可使叶轮两侧的压力基本上得到平开平衡孔的办法可使叶轮两侧的压力基本上得到平衡，但由于液流通过平衡孔有一定阻力，所以仍有衡，但由于液流通过平衡孔有一定阻力，所以仍有少部分的轴向力不能完全平衡，并且会使泵的效率少部分的轴向力不能完全平衡，并且会使泵的效率降低，其优点是结构简单，多用于小泵上。降低，其优点是结构简单，多用于小泵上。4.7.2轴向力的平衡措施（1 1）单级泵轴向力的平衡）单级泵轴向力的平衡1 1
19、、采用双吸式叶轮、采用双吸式叶轮2 2、开平衡孔、开平衡孔3 3、采用平衡叶片、采用平衡叶片4 4、采用平衡管、采用平衡管（2 2）多级泵轴向力的平衡）多级泵轴向力的平衡采用平衡叶片的方法是在叶轮后盖板的背面设有若干径向叶采用平衡叶片的方法是在叶轮后盖板的背面设有若干径向叶片。当叶轮旋转时，它可以推动叶轮旋转，使叶轮背面靠叶片。当叶轮旋转时，它可以推动叶轮旋转，使叶轮背面靠叶轮中心部分的液体压力下降，其下降程度与叶轮的尺寸及叶轮中心部分的液体压力下降，其下降程度与叶轮的尺寸及叶轮与泵壳间的间隙大小有关。其优点是：减小轴向力，减少轮与泵壳间的间隙大小有关。其优点是：减小轴向力，减少轴封的负荷；防
20、止悬浮的固体颗粒进入轴封。但对于易于与轴封的负荷；防止悬浮的固体颗粒进入轴封。但对于易于与空气混合而燃烧爆炸的液体，不宜采用此法。空气混合而燃烧爆炸的液体，不宜采用此法。4.7.2轴向力的平衡措施（1 1）单级泵轴向力的平衡）单级泵轴向力的平衡1 1、采用双吸式叶轮、采用双吸式叶轮2 2、开平衡孔、开平衡孔3 3、采用平衡叶片、采用平衡叶片4 4、采用平衡管、采用平衡管（2 2）多级泵轴向力的平衡）多级泵轴向力的平衡接平衡管的方法是将叶轮背面和入口用压力平衡管接平衡管的方法是将叶轮背面和入口用压力平衡管连同来平衡轴向力。这种方法比开平衡孔优越，它连同来平衡轴向力。这种方法比开平衡孔优越，它因不
21、干扰泵入口液流的流线，效率相对较高。因不干扰泵入口液流的流线，效率相对较高。4.7.2轴向力的平衡措施（1 1）单级泵轴向力的平衡）单级泵轴向力的平衡1 1、采用双吸式叶轮、采用双吸式叶轮2 2、开平衡孔、开平衡孔3 3、采用平衡叶片、采用平衡叶片4 4、采用平衡管、采用平衡管（2 2）多级泵轴向力的平衡）多级泵轴向力的平衡多级泵平衡轴向力主要有用叶轮对称布置或采用专多级泵平衡轴向力主要有用叶轮对称布置或采用专门的平衡轴向力装置。如平衡鼓和自动平衡盘。门的平衡轴向力装置。如平衡鼓和自动平衡盘。4.7.3密封装置 在离心泵中，为了密封泵轴穿出泵壳的间隙，在离心泵中，为了密封泵轴穿出泵壳的间隙，经
22、常采用的密封型式有填料密封和机械密封。近年经常采用的密封型式有填料密封和机械密封。近年来，采用机械密封较多。来，采用机械密封较多。（1）填料密封 在填料密封中常用的填料有：石墨浸棉织物填在填料密封中常用的填料有：石墨浸棉织物填料、石墨浸石棉填料，金属滔包石棉芯子填料。填料、石墨浸石棉填料，金属滔包石棉芯子填料。填料密封具有结构简单，成本低等优点。但是填料密料密封具有结构简单，成本低等优点。但是填料密封是靠将填料紧压在密封室内使其抱紧轴泵来密封封是靠将填料紧压在密封室内使其抱紧轴泵来密封的，因此磨损及摩擦功耗较大，泄露较大，使用寿的，因此磨损及摩擦功耗较大，泄露较大，使用寿命短，需要经常拧紧填料
23、压盖，并且更换填料频繁。命短，需要经常拧紧填料压盖，并且更换填料频繁。因此对于密封要求较严格或密封介质压力较高时，因此对于密封要求较严格或密封介质压力较高时，一般的填料密封不宜采用。一般的填料密封不宜采用。（2）机械密封（1 1）结构及工作原理）结构及工作原理 （2 2）基本型式）基本型式 （3 3）动静环常用材料）动静环常用材料机械密封又称端面接触密封，它是靠一机械密封又称端面接触密封，它是靠一组研配的密封端面而形成动密封的。组研配的密封端面而形成动密封的。（2）机械密封（1 1）结构及工作原理）结构及工作原理 （2 2）基本型式）基本型式 （3 3）动静环常用材料）动静环常用材料对动静环的
24、主要性能要求是：对动静环的主要性能要求是：有良好的耐磨性和较高的硬度，导热性好，有较高有良好的耐磨性和较高的硬度，导热性好，有较高的热稳定性和化学稳定性，有较大的弹性模数和较的热稳定性和化学稳定性，有较大的弹性模数和较好的抗冲击性。好的抗冲击性。动静环常用的材料：动静环常用的材料：硬质合金、铸铁、石墨、陶瓷等。硬质合金、铸铁、石墨、陶瓷等。4.8泵的选用4.8.14.8.1泵的选用原则及分类泵的选用原则及分类4.8.24.8.2选用方法及步骤选用方法及步骤4.8.1泵的选用原则及分类1 1、选用原则、选用原则2 2、各种泵的适用范围、各种泵的适用范围3 3、选用分类、选用分类各种泵的适用范围选
25、用分类粘性介质输送粘性介质输送含气液体的输送含气液体的输送低温液化气的输送低温液化气的输送含固体颗粒液体的输送含固体颗粒液体的输送不允许泄漏液体的输送不允许泄漏液体的输送腐蚀性介质的输送腐蚀性介质的输送4.8.2选用方法及分类（1）泵的两种实际选用方法（2）泵的选择步骤（1）泵的两种实际选用方法1 1、利用、利用“泵型谱泵型谱”选型选型2 2、利用、利用“泵型能表泵型能表”选型选型（2）泵的选择步骤1 1、搜集原始数据、搜集原始数据2 2、泵参数的选择及计算、泵参数的选择及计算3 3、选型、选型4 4、校核、校核谢谢！此课件下载可自行编辑修改，仅供参考！此课件下载可自行编辑修改，仅供参考！感谢您的支持，我们努力做得更好！谢谢感谢您的支持，我们努力做得更好！谢谢