水泵讲义

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2.机械密封
使用最广泛，使用寿命长，更换方便，结构可靠，我厂内的
泵基本使用机械密封。 普通的机械密封由一个大的压紧弹簧压紧动环，使动环和静 环紧密接触；
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1.3.2 叶片式泵与风机的工作原理
(1) 离心式
叶轮2位于涡壳形的压出室3中。假定叶 轮内充满了流体，叶轮旋转时，其中的流 体获得了机械能，压力、温度、速度提高， 在离心力的作用下从叶轮中心被甩向叶轮 的外缘，挤入压出室3中，使速度降低，压 力提高，将一部分动能转变为压力能，然 离心式叶轮机械通流部分简图 后从扩散管4排出。 由于叶轮的连续旋转，在叶轮入口处不 1-吸入室；2-叶轮；3-压出室；4-扩散管 断形成真空，从而流体将连续不断地由叶 轮吸入和排出。这样便实现了机械能向压 能或速度能的转换。
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•各种泵的使用范围
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•各种风机的使用范围
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1.3 叶片式泵与风机
1.3.1 叶片式泵的过流部件
泵的主要过流部件是吸水室、叶轮和压水室。
a)离心泵 b)蜗壳式混流泵 c)导叶式混流泵 d)轴流泵
1-叶轮（工作轮） 2-导叶 3-蜗室(压水室) 4-吸水管 5-排水管
即机械损失机械损失ppmm轴承密封填料和轮盘的摩擦损失轴承密封填料和轮盘的摩擦损失容积损失容积损失p容积损失容积损失ppvv内部流体泄漏所造成的流量损失内部流体泄漏所造成的流量损失pvv内部流体泄漏所造成的流量损失内部流体泄漏所造成的流量损失201412129水力损失水力损失亦称流动损失亦称流动损失机械效率机械效率??mmppppmmpp??容积效率容积效率vvppppmmppvvppppmm??水力效率水力效率hhppeeppppmmppvv因此泵与风机的因此泵与风机的效率效率hhvvmm??泵与风机的效率范围泵与风机的效率范围离心泵062092之间
轴流泵
轴流式水泵的工作原理：
当原动机驱动浸在流体 中的叶轮旋转时，轮内的流 体就相对叶片做绕流运动， 叶片会对流体产生一个推力 从而对流体做功，使流体的 能量增加，并沿轴向流出叶 轮，经过导叶等部件压出管 路，同时叶轮入口处的流体 被吸入，形成连续工作。其 特点结构紧凑、外形尺寸小、 质量轻的特点，适合于大流 量、低压头的使用环境。
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叶片式泵的过流部件
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(1) 吸水室，如下图所示。
泵吸水室位于叶轮进口前，其作用是把液体按 一定要求引入叶轮。
吸水室的类型：
a)直锥形
b)弯管形
c)螺旋形
(2) 叶轮，如右图所示。
叶轮是泵的核心，也是过流部件的核心，泵通 过叶轮对液体作功，使其能量增加。 2012-5-30
叶轮的类型 a)离心式(径流式) b)混流式(斜流式) 16 c)轴流泵
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离心风机
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1.4 容积式泵与风机
1.4.1 往复泵
容积式水泵的工作原理：
利用原动机驱动部件（活塞、齿轮等）使工作室的容积发生 周期性的改变，依靠压差使流体流动，从而达到输送流体的目的。 其特点是结构简单、轻便紧凑、工作可靠。
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1.4.2 齿轮泵
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1.4.7 罗茨风机
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二、离心泵的汽蚀现象及其危害
液体在从泵吸入口流到叶片进口前，还会因流速增加和流阻损失而 压力 进一步下降。 当Q小于设计Q时，液流在进口的wl撞击叶片正面，最低压力在叶片 进口处靠近前盖板的叶片背面上。 泵Q超过设计Q时，w1撞击叶片背面，最低压力部位在叶片进口靠近 前盖板的叶片正面上， 1）气体产生： 如液体P降低到Pv或更低时，液体会汽化产生汽泡，还有原来溶于 液体现因P降低而逸出的气体。 2）气泡破灭： 流到高压区，迅速凝结，气体重新溶入液体，造成局部真空，四周 液体质点以极大速度冲来，互相撞击，产生局部高达几十MPa的P，引 起噪音和振动。 3）造成后果 这时泵的Q、H和效率都将降低，严重时导致吸入中断。气穴破灭 区的金属受高频高压液击而发生疲劳破坏。氧气借助汽泡凝结时的放热， 对金属有化学腐蚀作用。在上述双重作用下，叶轮外缘的叶片及盖板、 蜗壳或导轮等处会产生麻点和蜂窝状的破坏。
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1.1 泵与风机的主要性能参数
泵与风机的主要性能参数有：
流量q、扬程（能头）H
功率P、效率η 转速n、比转数ns(对风机为ny)
对水泵还有：
必需汽蚀余量Δhr
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流量q
流量是指单位时间内泵与风机输送流体的量。
有质量流量qm和体积流量qv之分。
它们之间的关系如下：
火电厂泵与阀门
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*主要内容：
•概述泵的主要参数、分类、结构及基本理论
•离心泵的汽蚀现象及其危害 •离心泵的使用 •泵的串并联 •水泵常见的故障 •阀门的类型、结构、原理及用途等知识。
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一、概述
泵的定义
流体机械——汽轮机、水轮机、泵与风机 等 汽轮机、水轮机——把流体的热能和动能 转变为机械能的动力设备。属发动机 泵与风机——把机械能转变为流体(液体、 气体)的势能和动能一种动力设备。
v v e
1000
1000
Pe qm v p 1000
wp h (u vp ) v p
(kW )
Pg—原动机的配套功率。 Pg>P >Pe 通常： Pg =(1.08~1.5)P
电机功率大的取较小的余量。
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效率η
泵与风机的效率为有效功率和轴功率之比。即
泵的能头又称扬程或压头，是指单 位质量流体流经泵时所获得的能量增 加值，单位为m(液柱)。 2 2
H p 2 p1 c 2 c1
•风机的能头 ρg 2g 风机的能头常用风压(即全压)p来表 示，是指单位体积流体流经风机时所获得 的能量增加值。单位为Pa(或kPa)
p ( p 2 p1 ) ρ ( c 2 c1 )
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齿轮泵的工作原理：

齿轮泵最基本形式就是两个尺寸相同的齿轮 在一个紧密配合的壳体内相互啮合旋转，这 个壳体的内部类似“8”字形，两个齿轮装在里 面，齿轮的外径及两侧与壳体紧密配合。液 体在吸入口进入两个齿轮中间，并充满这一 空间，随着齿的旋转沿壳体运动，因为液体 是不可压缩的，所以液体和齿就不能在同一 时间占据同一空间，最后在两齿啮合时将液 体排出；由于齿的不断啮合，这一现象就连 续在发生。
Pe / P 100 %
泵与风机的能量损失一般包含三部分：即
①机械损失δPm(轴承、密封填料和轮盘的摩擦损失)
②容积损失δPv(内部流体泄漏所造成的流量损失)
③水力损失(亦称流动损失) 机械效率 ηm=(P-δPm)/P 容积效率 ηv=(P-δPm-δPv)/(P-δPm) 水力效率 ηh=Pe /(P-δPm-δPv) 因此，泵与风机的效率 2012-5-30 η= ηh × ηv × ηm
(2) 轴流式
轴流式泵与风机的工作原理是利用旋转叶片的挤压推 进力使流体获得能量，升高其压能和动能，其结构如右 图。所示叶轮1安装在圆筒形泵壳内，当叶轮旋转时，流 体轴向流入，在叶片叶道内获得能量，再经导流器(导 叶)2扩压后轴向流出。轴流式泵与风机适用于大流量、低 2012-5-30 压力，电厂中循环水泵及送、引风机可使用。
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泵与风机的效率范围
离心泵η= 0.62～0.92之间；
离心风机η= 0.5～0.9范围内；
高效风机可达0.9以上。
轴流泵η= 0.74～0.89；
小型轴流风机η= 0.5～0.6； 大型轴流风机可达到0.9。
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1.2 泵与风机的分类
1.2.1 按工作原理分
按工作原理分；按出口压力分
(6) 按壳体剖分方式
1.3.3.2 离心泵的典型结构
单级悬臂式泵
1－轴； 2－轴封箱； 3－扩压管； 4－叶轮； 5－吸水室； 6－口环； 7－蜗壳 (压水室)
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卧式单级双吸离心泵
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1－下泵体； 2－上泵体； 3－叶轮； 4－轴； 5－口环； 6－轴套； 7－填料套； 8－填料； 9－液封圈； 10－水封管； 11－填料压盖； 12－轴套螺母； 13－固定螺钉； 14－轴承体； 15－轴承体盖； 16－单列向心球 轴承； 17－圆螺母； 18－联轴器部件； 19－轴承挡套； 20－轴承端盖； 21－双头螺栓； 22－键 24
2 2
z 2 z1
(Pa)
工程技术中常将风机的全压分为静压pst 和动压pd两部分，并规定：
2012-5-30 p
st
2
( p 2 p1 )
c1
2
2
; pd
c2
2
2
即
p p st p d
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转速n
转速是指泵与风机的转轴每分钟的转数，用符
号n表示，单位为转/分，写作r/min。 一定的转速，产生一定的流量q、压头H，并对
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1、填料密封。
结构简单、成本低廉、更换方便，普遍应用。其缺点是磨损和 漏泄相对较大。因使用寿命较短，只能用在低速，低压和液 体温度不高的场合。填料由植物纤维、入造纤维、石棉纤维 等的编织物或以有色金属为基体，辅以某些浸渍材料或充填 材料制成的绳状物。
..\视频\技术 视频\水泵填 料密封.flv
应一定的轴功率。当转速改变时，流量、压头及轴 功率都将随之改变。所以， 泵与风机的性能考核应当把测试结果修正到额
定转速下。
汽蚀余量Δhr (讲泵的汽蚀时再讲)
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功率P(kW)
轴功率P —原动机传递给泵或风机轴上的功率 有效功率Pe—单位时间内通过泵或风机的流体 所获得的有效能量。 gq H q p 即 P (kW )
(3) 压水室 压水室位于叶轮出口之后，其作用是收集从叶轮中高 速流出的液体，使其速度降低，转变速度能为压能，并且 把液体按一定要求送入下级叶轮进口或送入排出管路。
（4）轴封及方式
泵轴伸出泵壳处也有间隙，排出的液体可能由此漏出， 称为外漏。外漏不仅会降低ηv ，还可能污染环境。如泵内P 太大，空气漏出会增加噪声和振动，甚至失吸，所以在泵轴 处设有轴封装置。 轴封方式： 1、填料密封。 2、机械密封。
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1.3.3 叶片式泵与风机的形式和典型结构
1.3.3.1 叶片式泵与风机的形式
叶片式泵按其结构形式，分类如下： (1) 按主轴方向 ①卧式：主轴水平放置； ②立式：主轴垂直放置； ③斜式：主轴倾斜放置。 (2) 按液体流出叶轮的方向 ①离心式——装径流式叶轮； ②混流式——装混流式叶轮； ③轴流式：装轴流式叶轮。 (3) 按吸入方式 ①单吸——装单吸叶轮； ②双吸——装双吸叶轮。 (4) 按级数 ①单级：装一个叶轮； ②多级：同一根轴上装两个或两个以上的叶轮。 (5) 按叶片安装方法 ①可调叶片：叶轮的叶片安装角可以调节的结构； 2012-5-30 ②固定叶片：叶轮的叶片安装角度是固定的结构。
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1.2.2 按出口压力分
低压泵：压力＜2பைடு நூலகம்Pa 泵 中压泵：压力在2~6MPa 高压泵：压力＞6MPa
通风机：风压≤10~15kPa 风机 鼓风机：风压在10~340kPa 压气机：风压＞290~340kPa
低压通风机：风压＜1kPa 通风机 中压通风机：风压在1~3kPa 高压通风机：风压在3~15kPa
qm＝ρqv
式中 ρ ——流体密度，kg/m3
qv的单位取m3/s 。另有L/s及m3/h
qm的单位取kg/s 。还有kg/h及t/h
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扬程（能头）H
E
•泵的能头 流体的总能量包括压能、动能和位 2 p c 能，即
ρg z 2g
泵装置简图
1-过滤网;2-吸入管路 3-泵；4-排出管路； Ms-真空表;Mt-压力表 I-吸水池；II-排水池 Hsz-泵安装高度； Hz-吸、排水池液面 高度差； z2、z1-泵出、进口到 测量基准面的距离
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①分段式：壳体按与主轴垂直的平面剖分； ——节段式：在分段式多级泵中，每一级壳体都是分开式的； ②中开式：壳体在通过轴心线的平面上分开； 水平中开式：在中开式中，剖分面是水平的； 垂直中开式：在中开式中剖分面是垂直的； 斜中开式：在中开式中，剖分面是倾斜的。 (7) 按泵体形式 ①蜗壳泵：叶轮排出侧具有带蜗室的壳体； ②双蜗壳泵：叶轮排出侧具有双蜗室的壳体； ③透平泵：带导叶的离心泵； ④筒式泵：内壳体外装有圆筒状的耐压壳体； ⑤双壳泵：指筒式泵之外的双层壳体泵。 (8) 特殊结构的叶片式泵 ①潜水电泵：驱动泵的电动机与泵一起放在水中使用的泵； ②贯流式泵：泵体内装有电动机等驱动装置； ③屏蔽泵：泵与电动机直连（共用一根轴），电动机定子内侧装有屏蔽套，以 防液体进入。 ④自吸式泵：在一般的自吸泵中抽送液体作用的叶轮同时能起灌水作用，泵起 动时无需灌水。 ⑤管道泵：泵作为管路的一部分，无需特别改变管路即可安装泵。 2012-5-30 22 ⑥无堵塞泵：抽送液体中所含的固体不能在泵内造成堵塞。