常见泵的分类及工作原理

第十六章常见泵的分类和工作原理

泵是输送液体或使液体增压的机械。它将原动机的机械能或其他外部能量传送给液体，使液体能量增加，主要用来输送液体包括水、油、酸碱液、乳化液、悬乳液和液态金属等，也可输送液体、气体混合物以及含悬浮固体物的液体。水泵性能的技术参数有流量、吸程、扬程、轴功率、水功率、效率等；根据不同的工作原理可分为容积水泵、叶片泵等类型。容积泵是利用其工作室容积的变化来传递能量；叶片泵是利用回转叶片及水的相互作用来传递能量，有离心泵、轴流泵和混流泵等类型。

第一节泵的分类及在电厂中的应用

一、泵的分类

（一）按照泵的工作原理来分类，泵可分为以下几类

1、容积式泵

容积式泵是指靠工作部件的运动造成工作容积周期性地增大和缩小而吸排液体，并靠工作部件的挤压而直接使液体的压力能增加。

容积泵根据运动部件运动方式的不同又分为：往复泵和回转泵两类。

按运动部件结构不同有：活塞泵和柱塞泵，有齿轮泵、螺杆泵、叶片泵和水环泵。

2、叶轮式泵

叶轮式泵是靠叶轮带动液体高速回转而把机械能传递给所输送的液体。

根据泵的叶轮和流道结构特点的不同，叶轮式泵又可分为：

离心泵（centrifugal pump）

轴流泵（axial pump）

混流泵（mixed-flow pump）

旋涡泵（peripheral pump）

喷射式泵（jet pump）

（二）其它分类

1、泵还可以按泵轴位置分为：

（1）立式泵（vertical pump）

（2）卧式泵（horizontal pump）

2、按吸口数目分为：

（1）单吸泵 (single suction pump)

（2）双吸泵 (double suction pump)

3、按驱动泵的原动机来分：

（1）电动泵（motor pump ）

（2）汽轮机泵（steam turbine pump）

（3）柴油机泵（diesel pump）

（4）气动隔膜泵（diaphragm pump

如图16－1 为泵的分类

图16－1 泵的分类二、各种类型泵在电厂中的典型应用

第二节离心泵的理论基础知识

离心泵主要包括两个部分：1.旋转的叶轮和泵轴（旋转部件）。2.由泵壳、填料函和轴承组成的静止部件。正常运行时，叶轮高速旋转，在惯性力的作用下，位于叶轮中心的流体被甩向外周并获得了能量，使流向叶轮外周的液体的静压强提高，流速增大。液体离开叶轮进入蜗壳内，在蜗壳内液体的部分动能会转换成静压能。于是较高压强的液体从泵的排出口进入排出管路，被输送到所需的管路系统。同时，叶轮中心由于液体的离开而形成真空，如果管路系统合适，则外界的液体会源源不断地吸入叶轮中心，以满足水泵连续运行的要求。

如图16－2所示。

图16－2 离心泵的工作原理

一、离心泵的性能参数

（一）流量指泵在单位时间内能抽出多少体积或质量的水。体积流量一般用m3/min、m3/h等来表示。

（二）扬程又称水头，是指被抽送的单位质量液体从水泵进口到出口能量增加的数值，除以重力加速度，用H表示，单位是m。

（三）功率是指水泵在单位时间（S）内所作功的大小，单位是KW。水泵的功率可分为有效功率和轴功率。

1、有效功率又称输出功率:指泵内水流实际所得到的功率，用符号P0表示。

2、轴功率:轴功率又称输人功率，是指动力机传给泵轴的功率，用符号P 表示。

轴功率和有效功率之差为泵内的损失功率，其大小可用泵的效率来计量。

（四）效率反映了水泵对动力机传来动力的利用情况。它是衡量水泵工作效能的一个重要经济指标，用符号表示。

（五）转速指泵轴每分钟旋转的次数，用符号n表示，单位是r/min.（六）汽蚀余量

汽蚀余量是指在泵吸入口处单位重量液体所具有的超过汽化压力的富余能量。单位用m标注，用NPSH表示。

二、离心泵的性能曲线

泵的性能曲线，标志着泵的性能。泵各个性能参数之间的关系和变化规律，可以用一组性能曲线来表达。对每一台泵来讲，当一台泵的转速一

定时，通过试验的方法，可以绘制出相应的一组性能曲线，即水泵的基本性能曲线。性能曲线一般以流量为横坐标，用扬程、功率、效率和汽蚀余量为纵坐标来绘制曲线。

（一）流量及扬程曲线

图16－3 离心泵的流量及扬程的曲线

如图16－3所示，水泵作为一种通过管道来提升或移动流体的机械。水泵能提升流体到达垂直管道的A点，即流量为零，泵的作功只是及流体的重力及质量相等。（即流体的势能）因此，A点也被称为关断水头（SHUTOFF-HEAD）；如果想象转动出水管从A点到F点，则水管变为水平管，则泵出的流体的势能变为零而流量变为最大值。可以看出，调整出水管道的倾斜角度（即调整出水管道的阻力），即可得到我们想要的流量和扬程。

(二)流量及效率曲线

如图16－4所示，离心泵效率曲线可以看作是一条弹道曲线，其效率表现为从其最高效率点（BEP）向两侧下降的变化趋势。即泵的效率随流量的增加而增加，到达高效点后，其效率随着流量的增加而减少。

图16－4泵的流量及效率曲线

(三)流量及功率曲线

一般来讲，离心泵的轴功率随流量的增加而逐渐增加，曲线有上升的特点。（但在一些特殊的泵中，其功率会保持直线甚至会随流量的增加而下降）当流量为零时，轴功率最小。因此，为便于离心泵的启动和防止超载，启动时，应将出水管路上的阀门关闭，启动后再逐渐打开。轴流泵的启动及离心泵相反。如图16－5所示。

图16－5离心泵的流量及功率的曲线

(四)流量及汽蚀余量曲线

NPSHr(the Net Positive Suction Head required)-即泵的必需汽蚀余量，它代表了泵的最低运行要求，如果泵的入口压力未达到规定的NPSHr，则泵就会发生汽蚀不能运行。

离心泵的汽蚀余量曲线一般设计为：当流量从零和高效区之间变化时，其NPSHr几乎是一条直线或有很小的变化，但是通过高效区的范围后，则其NPSHr会以指数变化剧增。如图16－6所示。

图16－6 离心泵的流量及NPSHr的关系

图16－7离心泵的性能曲线

总结：如图16－7为离心泵的性能曲线。