离心泵与轴流泵

4.2 离心泵的典型结构及主要零部件
4.2.1 离心泵的典型结构
在石油工程上使用着各种类型的离心泵。在压头不大的 场合，往往使用单级离心泵；在注水站和长距离输油干线 上，需要很大的压头，使用多级离心泵；在一些特殊的场 合，送热油产品或从深井中采油，要用不同类型的热油泵 或多级电动潜油泵。
图4-2 单级悬臂式B型泵 1-带吸入短管的泵盖；2-密封环；3-叶轮的环状突起；4-泵壳；5-叶轮；6-锁 紧螺母；7-泵轴；8-填料套筒；9-填料；10-压紧套筒；11-支承架；12-13一轴承
图4-8 径向式导叶
图4-9 流道式导叶
4.密封装置 为了保证泵的正常工作，应当防止液体外漏、内漏或
外界空气吸入泵内，因此必须在轮与泵壳间、轴与壳体间 都装有密封装置。
图4-10 叶轮的密封环
图4-11 机械密封简图 1-静环；2-动环；3-弹簧； 4-传动弹簧座；5-固定螺钉； 6、8-密封圈；7-防转销； 9-压盖
t—节距。
图4-14 叶轮投影图 a)轴面投影；(b)平面投影
4.3.2 叶轮内液体的运动
1．叶轮进口速度三角形
图4-15 液体质点在叶轮内的运动情况
1.叶轮进口速度三角形
图4-16 叶轮内液体的运动
液体进入叶片流道的相对速度 w1 可由下式确定：
w1 c1 u1
4-1
已知c1和就u1可由绘制的进口速度三角形,求得相对速度 w1
1.叶轮 叶轮是离心泵中最重要的零件，它将动力机的能量传
给液体。图4-4所示为单吸式叶轮，它由两个轮盖构成， 一个盖板带有轮毂，泵轴从其中通过，另一盖板形成了吸 入孔。盖板之间铸有叶片，从而形成一系列流道，叶片一 般为6～12片，视叶轮用途而定。图4-5所示为双吸式叶轮 。在这种叶轮上，两个轮盖都有吸入孔，液体从两侧同时 进入叶轮。
图4-3 分段式多级高压注水泵 1-吸入端盖；2-第一级叶轮；3-第一级导叶；4-中间级叶轮；5-中间级导叶；
6-段；7-最末级的导叶；8-排出端盖；9-轴封装置；l0-滑动轴承； 11-压紧装置；12-底座
4.2.2 离心泵的主要零部件
离心泵的主要零部件有叶轮、泵壳、导叶、轴、轴承、 密封装置及轴向力平衡装置等。
4.1.2 离心泵的工作特点
（1）工作件(叶轮)等速旋转，液流均匀、平稳。 （2）液体被叶轮甩出后其压能与动能均增加，再经转能装 置，把动能转化为压能，液体所能增加的压能有限。
（3）吸入和排出在时间上是同时进行的，从而取消了泵阀 （4）泵的流量随压力的增加而减少，调节方便。
4.1.3 离心泵的分类
第四章 叶片式流体机械
4.1 概述
叶片式流体机械在国民经济的各个部门以 及人民生活中都有广泛的应用。在石油工程上 ，叶片式流体机械主要用在油田注水、油井采 油、油品输送以及作为钻井泵的灌注用泵等； 而轴流泵用作热电站中的循环水泵、油田供水 用泵等。本章主要介绍叶片式流体机械（离心 泵）的结构、工作原理、特性曲线、水力设计 和选择使用等问题。
4.1.1离心泵的工作原理
图4-1 离心泵工作原理示意图 l-叶轮；2-叶片；3-螺壳；4-吸入管；5-排出管
离心泵开始工作后，充满叶轮的液体由许多弯曲的叶
片带动旋转。在离心力的作用下，液体沿叶片间流道， 由叶轮中心甩向边缘，再通过螺形泵壳(简称螺壳)流向 排出管。随着液体的不断排出，在泵的叶轮中心形成真 空，吸入池中液体在大气压力作用下，通过吸入管源源 不断地流入叶轮中心，再由叶轮甩出。叶轮的作用是把 泵轴的机械能传给液体，变成液体的压能和动能；螺壳 的作用则是收集从叶轮甩出的液体，并导向排出口的扩 散管。由于扩散管的断面是逐渐增大的，使得液体的流 速平缓下降，把部分动能转化为压能。在有些泵上，叶 轮外缘装有导叶，其作用也是导流及转换能量。在吸入 管上及排出口的扩散管后分别装有真空表和压力表，用 以测量泵进口处的真空度及出口压力，从而了解泵的工 作状况。
图4-12 软填料密封装置 1-套筒；2-填料；3-封漏环；4-压盖；5-填料盒
5.轴向力平衡装置
图4-13 离心泵的轴向推力图 1，2-叶轮两侧空间；3-密封环
4.3 离心泵的基本工作理论
4.3.1 叶轮流道投影图及主要尺寸
叶轮流道的几何形状常用轴面投影图和平面投影图来 表示，见图4-14。
D0—叶轮的进口直径； D1,D2 —叶轮的叶片进、出口 直径； b1,b2—叶轮的叶片进、出口宽 度； 1k , 2 k—叶轮的叶片进、出口 的结构角，是叶片进、出口端部 中线的切线和圆周切线的夹角， 在离心泵中，一般小于40 °；
离心泵通常按叶轮数目、叶轮结构、泵壳结构特点及其 用途等进行分类。
叶轮数目
单级泵和多级泵
叶轮吸入方式
单吸泵和多吸泵
泵壳结构
螺壳泵和透平泵
4.1.3 离心泵的特性参数
（1）流量。是指泵在单位时间内所输送的液体体积,用Q来 表示,其单位为L／s或m3 /h。 （2）压头(或扬程)。是指每一单位重量(N)的液体通过泵后, 其能量的增加值,用H示,其单位为J／N或m；由于一般离心 泵的工作压力不高，所以通常不采用MPa，而只用“m液柱” 来表示压头的大小。 （3）功率 。离心泵的功率通常是指泵的轴功率，也就是 动力机输入到泵轴的功率，以N轴表示，其单位为kW。单 位时间内流过离心泵的液体从泵那里得到的能量叫做有效 功率，用N表示。 （4）效率。任何泵不可能把动力机输入的轴功率完全传递 给液体，成为有效功率，因为在泵内有各种能量损失。泵 的效率为有效功率与轴功率之比。 （5）转速。指泵轴每分钟图4-5 双吸式叶轮
2.泵壳 是一个液体能的转能装置，分为有导叶的透平泵泵壳
和螺旋形的泵壳两种。螺壳泵的泵壳结构很简单，如图4-6 和图4-7所示。
图4-6 螺壳泵泵壳及扩散管
图4-7 双层螺壳和加导叶的螺壳结构
3.导叶 导叶的作用与螺壳相同，它用于分段式多级泵中，具有
结构紧凑和在各种工况下平衡径向力的优点。导叶按其结 构型式可分为径向式导叶和流道式导叶。图4-8和图4-9中给 出径向式导叶和流到式导叶的结构。