水泵的基础知识

水泵基础知识泵是应用非常广泛的通用机械，可以说凡是液体流动之处，几乎都有泵在工作。

而且随着科学技术的发展，泵的应用领域正在迅速扩大。

据不同国家统计，泵的耗电量都约占全国总发电量的1/5，可见泵是当然的耗能大户。

因此提高泵技术水平对节约能耗具有重要意义。

本章共七节，包括现代泵的概论、泵基本理论、泵的运转特性及调节、泵的轴封、泵的安装和故障、Y系列三相异步电动机、现代泵的结构。

第一节概论一、泵的定义和分类1 泵的定义泵是把原动机的机械能转换成液体能量的机器。

泵用来增加液体的位能、压能、动能。

原动机通过泵轴带动叶轮旋转，对液体作功，使其能量增加，从而使需要数量的液体，由吸水处经泵的过流部件输送到高处或要求压力的地方。

2泵的分类泵的种类很多，按其作用原理可以分为如下三大类、：2.1 叶片式泵叶片式泵也叫动力泵，这种泵是连续地给液体施加能量，如离心泵、混流泵、轴流泵等。

2.2容积式泵在这种泵中，通过封闭而充满液体容积的周期性变化，不连续地给液体施加能量，如齿轮泵、螺杆泵。

2.3 其它类型泵这些泵的作用原理各异，射流泵、水锤泵、电磁泵等。

二、水泵型号表示方法1单级单吸离心泵IS 125 - 100 – 250 A（B、C）同型号叶轮直径第一（二、三）次切割叶轮名义直径315mm泵排出口直径100mm泵吸入口直径125mm符合国际标准的单级单吸清水离心泵NB （ SB KQW DFW ）150 – 350 （I） A （B C）格兰富水泵单级端吸泵（同IS）上海申宝单级单吸泵流量分类上海凯泉标准卧式单级泵叶轮名义直径上海东方卧式离心泵泵进（出）口直径2 单级单吸立式管道式离心泵DFG（KQL SBL ） 200 – 400 （I） A （B C）上海东方立式管道泵直（同上）上海凯泉立式管道泵叶轮名义直径上海申宝立式管道泵泵进出口直径3 单级双吸中开离心清水泵吸入口直径，m（从驱动端看，泵为顺时针方向旋转）4 多级清水离心泵D （DG） 100 – 20 X 5多级清水离心泵级数多级锅炉给水离心泵单级扬程，m流量，m3/h三、叶片泵的过流部件和结构形式1 叶片式泵的过流部件叶片式泵的主要过流部件有吸水室、叶轮和压水室（导叶）。

泵吸水室位于叶轮前面，其作用是把液体引向叶轮，有直锥形、弯管形和螺旋形三种形式。

压水室位于叶轮外围，其作用是收集从叶轮流出的液体，送入排出管。

压水室主要有螺旋形压水室（涡壳）、导叶和空间导叶三种形式。

叶轮是泵最重要的工作元件，是过流部件的心脏。

叶轮由盖板和中间的叶片组成。

根据液体从叶轮流出的方向不，叶轮分为离心式（径流式）、混流式（斜流式）和轴流式三种形式。

径流式（离心式）叶轮------液体流出叶轮的方向垂直于轴线，即沿半径方向流出。

2 叶片式泵的结构形式叶片泵按其结构形式，分类如下：2.1 主轴方向a 卧式：主轴水平放置；b 立式：主轴垂直放置；c 斜式：主轴倾斜放置。

2.2 按叶轮种类a 离心式：装离心式叶轮；b 混流式：装混流式叶轮；c 轴流式：装轴流式叶轮2.3按吸入方式a单吸：装单吸叶轮；b双吸：装双吸叶轮。

2.4 按级数a 单级b多级2.5按叶片安装方法a 可调叶片b 固定叶片2.6按壳体剖分方式a 分段式：壳体按与主轴垂直的平面剖分；b节段式：在分段式结构形式中，每一级壳体都是分开式的；c 中开式：壳体在通过轴中心线的平面上分平；d水平中开式：在中开式结构中，剖分面是水平的；e垂直中开式：在中开式中，剖分面是与水平面垂直的；f 斜中开式：在中开式中，剖分面是斜的。

2.7按泵体形式a涡壳式：叶轮排出侧具有带涡室的壳体；b双涡壳式：叶轮排出侧具有双涡室的壳体；c透平式：带导叶的离心式泵d筒袋式：内壳体外装有圆筒状的耐压壳体；e双层壳体式：指筒袋式之外的双层壳体泵。

2.8按泵体的支承方式a悬架式：泵体下有泵脚、固定在底座上，轴承体悬在一端；b托架式：轴承体下部固定在底座上，泵体被轴承体托起悬在一端；c中心支承式：泵体两侧在通过轴心的水平面上固定在底座上。

2.9 特殊结构的叶片式泵a 潜水电泵b 贯流式泵c 屏蔽泵d 磁力泵e 自吸式泵f 管道泵g 无堵塞泵第二节泵基本理论一、泵的基本参数表征泵主要性能的参数有以下几个：1 流量Q流量是泵在单位时间内输送出去的液体量（体积或质量）。

体积流量用Q表示，单位是：m3/s，m3/h，L/s。

质量流量用Qm表示，单位是：t/h，公斤/s等。

质量流量和体积流量的关系为Qm=ρQ式中ρ-----液体的密度（Kg/m3，t/m3）,常温清水ρ = 1000 Kg/m3。

2 扬程H扬程是泵所抽送的单位重量液体从泵进口处（泵进口法兰）到泵出口处（泵出口法兰）能量的增值。

也就是一牛顿液体通过泵获得的有效能量。

其单位是N*m/N=m,即泵抽送液体的液柱高度,习惯简称为米。

根据定义,泵的扬程可以写为H = Ed - Es式中 Ed----在泵出口处单位重量液体的能量(m);Es----在泵进口处单位重量液体的能量(m).单位重量液体的能量在水力学中称为水头,通常由压力水头P/ρg(m) 、速度水头v2/2g(m)和位置水头Z(m)三部分组成,即E d =Pd/ρg+vd2/2g+ZdEs=Ps/ρg+vs2/2g+Zs因此H=( Pd - Ps)/ ρg+ (vd2- vs2 )/ 2g+( Zd- Zs)式中 Pd, Ps-----泵出口、进口处液体的静压力；vd ，vs对-----泵出口、进口处液体的速度；Zd ，Zs-----泵出口、进口到测量基准面的距离。

泵的扬程表征泵本身的性能，只和泵进出口法兰处的液体的能量有关，而和泵装置无直接关系。

但是,利用能量方程，可以用泵装置中液体的能量表示泵的扬程。

3 转速n转速是泵轴单位时间的转速，用符号n表示，单位是r/min。

4 汽蚀余量汽蚀余量又叫净正吸头，是表示汽蚀性能的主要参数。

汽蚀余量国内曾用△h表示。

5 功率和效率泵的功率Pa 通常指输入功率，即原动机传到泵轴上的功率，故又称轴功率，用Pa表示。

泵的轴功率Pa 应通过测定转速和扭转力矩得出，或由测量与泵直接连接的已知效率ηmot的电动机（原动机）的输入功率Pgr 来确定。

已知电动机效率ηmot泵的轴功率Pa为：P a =PgrX ηmot泵的有效功率又称输出功率，用Pu表示。

它是单位时间内从泵中输送出去的液体在泵中获得的有效能量。

因为扬程是泵输出的单位重量液体从泵中获得的有效能量，所以扬程和质量流量及重力加速度的积，就是单位时间内从泵中输出液体所获得的有效能量----泵的有效功率。

Pu=γQH/1000=ρgQH式中若液体重度的单位为Kgf/m3，则Pu=γQH/102轴功率Pa 和有效功率Pu之差为泵内的损失功率，其大小用泵的效率计量。

泵的效率为有效功率和轴功率之比，用η表示，即η=Pu /Pa二、泵内的各种损失及泵的效率泵在把机械能转化为液体能量过程中，伴有各种损失，这些损失用相应的效率来表示。

下面按能量在泵内的传递过程，一一介绍泵内能输入和输出情况。

1 机械损失和机械效率原动机传到泵轴的的效率（轴功率），首先要花费一部分去克服轴承和密封装置的摩擦损失，剩下来的轴功率用来带动叶轮旋转。

但是叶轮旋转的机械能并没有全部传给通过叶轮的液体，其中一部分消耗于克服叶轮前、后盖板表面与壳体间（泵腔）液体的摩擦，这部分损失功率称为圆盘摩擦损失。

上述轴承损失功率（Pm1）、密封损失功率（Pm2）各圆盘摩擦损失功率（Pm3）之和称为机械损失Pm ，其大小用机械效率ηm来表示。

轴功率去掉机械损失功率的剩余功率用来对通过叶轮的液体作功，称为输入水力功率，用Pˊ表示。

机械效率为输入水力功率的轴功率之比，即ηm= Pˊ/P2 容积损失和容积效率输入水力功率用来对通过叶轮的液体作功，因而叶轮出水口处液体的压力高于进口压力。

出口和进口压差，使得通过叶轮的一部分液体从泵腔经过叶轮密封环（口环）间隙向叶轮进口逆流。

这样，通过叶轮的流量Qt(也称泵的理论流量)并没有完全输送到泵的出口，其中泄漏q这部分液体把从叶轮中获得的能量消耗于泄漏的流动过程中，即从高压（出口压力）液体变为低压（进口压力）液体。

所以容积损失的实质也是能量损失，容积损失的的大小用容积效率ηv来计算。

容积效率为通过叶轮除掉泄漏之后的液体（实际流量Q）的功率和通过叶轮液体（理论流量Qt）功率（输入水力功率）之比。

单级泵的泄漏量主要发生在密封环处，多级泵除此之外，还有级间泄漏。

另外，泵平衡轴向力装置、密封装置等的泄漏量也应算在泵的容积损失之中。

3 水力损失和水力效率通过叶轮的有效液体（除掉泄漏）从叶轮中接收的能量（Ht），也没有完全输送出去，因为液体在泵过流部分（从泵进口到出口的通道）的流动中伴有水力摩擦损失（沿程阻力）和冲击、脱流、速度方向及大小变化等引起的水力损失（局部阻力），从而要消耗掉一部分能量。

单位重量液体在泵过流部分流动中损失的能量称为泵的水力损失，用h来表示。

由于存在水力损失，单位重量液体经过泵增加的能量（H），要小于叶轮传给单位重量液体的能量（Ht），即H=Ht -h。

泵的水力损失其大小用泵的水力效率ηh来计量。

水力效率为去掉水力损失液体的功率和未经水力损失液体功率之比。

泵内各种损失总和用总效率（简称泵效率）来表示。

总效率为有效输出功率PUt和输入功率（轴功率）Pa之比。

泵的总效率等于机械效率、容积效率和水力效率之乘积。

三、泵的特性曲线泵内运动参数之间存在一定的联系。

由于叶轮内液体的速度三角形可知，对既定的泵在一定转速下，扬程随着流量的增加而减小。

因此，运动参数的外部表示形式----性能参数，其间也必然存在着相应的联系。

如果用曲线的形式表示泵性能参数的之间的关系，称为泵的性能曲线（也叫特性曲线）。

通常用横坐标表示流量Q，纵坐标扬程H、效率η、轴功率P、汽蚀余量NPSH（净正吸头）等。

如图2-1是泵性能曲线之示例。

IS50-32-125n=2900r/minH(m)24 H η22 6020 50η18 40 %NPSH3 NPSH(m) 1.62 1.21 P 0.80.4KW0 1 2 3 4 5Q(l/s)图2-1 泵特性曲线如果流量、扬程、轴功率、效率分别用对应最高效率点值的百分比表示，所画出的曲线称为无因次特性曲线。

无因次特性曲线的形状和有因次特性曲线的形状相同。

泵特性曲线全面、综合、直观地表示了泵的性能，因而有多方面的用途。

用户可以根据特性曲线选择要求的泵，确定泵的安装高度，掌握泵的运转情况。

制造厂在泵制造完了以后，通过试验作出特性曲线，并根据特性曲线开关的变化，分析泵几何参数对泵性能的影响，以便设计制造出符合性能的泵。

鉴于泵内流动的复杂性，准确的泵性能曲线只能通过试验作出。