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第二章 离心泵
2.1概 述
离心泵是一种典型的叶轮式泵，它在国民经济 中应用很广。在石油矿场上，离心泵主要用于油田 注水，采油，油品输送，钻井泵灌注和供排水等。
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2.1.1离心泵的工作原理
图2-1为离心泵的结构示意图，
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离心泵开始工作后，
发动机经泵轴带动叶轮1
旋转，充满叶轮的液体
受到叶轮上许多弯曲的
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泵的蜗壳则是收集从叶轮甩出的液体并引向排 出口处的扩散管。扩散管过流面积是逐渐增大的， 它起着降低液流速度，使流体的部分速度能转变为 压力能的作用。在有些泵上叶轮外缘装有导叶，其 作用也是导流和转换能量。
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离心泵必须与吸入管汇和排出管汇等共同组成
如图2－2所示的装置才能正常工作，
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吸入管的下 部装有滤网和底 阀1对液体起过 滤作用，并防止 管中液体倒流入 吸入池。
在单级离心泵中，设液体进入叶轮前的压力 为P1，出叶轮后的压力为P2，则叶轮两侧所承受 的作用力近似地如图2－6所示，
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这时一级叶轮所受到的轴向力为：
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对于单吸多级泵，每级叶轮都产生轴向 力，泵轴承受的轴向力可高达数万牛顿，这 种力使叶轮沿轴线向吸入口一侧窜动，引起 零件磨损，所以要采取措施予以平衡。
体依次通过各个叶轮，如图2。3所示， 它的总压 头是各级叶轮压头之和。
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Байду номын сангаас
1)单吸泵 叶轮只有一个吸入口(图2－1)
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2)双吸泵 叶轮从两侧吸入(图2.4)；
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按泵壳能量转换部分的结构分：
1)蜗壳泵 泵壳作成截面逐渐扩大的蜗壳形
(图2－4)，流体从叶轮甩出后直接进入蜗壳的螺旋 形流通，再被引入排出管线。
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排出管汇装 有用以调节流量 的闸门。蜗壳的 顶部装有漏斗， 用以在开泵前向 泵内灌水，排除 泵腔内气体。启 泵前一般要关闭 排出闸门，启动 后方打开。 12
2.1.2离心泵的种类
离心泵的种类很多，分类方法各不相同。 按叶轮数目分： 1)单级泵，泵轴上只装一个叶轮(图2－1)。
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2)多级泵 泵轴上装有两个以上的叶轮，液
叶片作用而随之旋转在
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（简称涡壳)流向
排出管。
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随着液体 的不断排出， 在泵的叶轮中 心形成真空， 在大气压力的 作用下，吸入 池中液体通过 吸入管源源不 断地流入叶轮 中心，再由叶 轮甩出。
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叶轮的作用是把泵轴的机械能传给液体， 变成液体的速度能和压力能。
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这种泵中的液体连续流经各个叶轮和导叶，泵 各级结构相同，整个泵体用长螺拄联接。它们可以 在排量一定的情况下，根据工作需要选用不同的级 数，从而得到不同的额定扬程。
输送石油产品 或其它腐蚀性介质 的离心泵，在结构 上与上述离心泵没 有原则区别，只是 在密封及泵的材料 方面有特殊的要求。
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2.1.4离心泵的轴向力及平衡措施
2.1.3离心泵的典型结构
石油矿场上使用各种类型的离心泵。单级离 心泵中最常见的是单级悬臂式BA型离心泵， 图2.5为其典型结构。该系列的泵排量范围为5～ 330m3/h，扬程8～98米。
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其结构特点是叶轮装在悬臂轴的一端， 从而省去了吸入端的密封，减少了从吸入端 漏气的可能性。
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其优点是结构紧凑、造价低廉，使用方便、 工作可靠。这种泵的排出管线可根据安装条件装成 任何角度(水平、垂直或与水平成角30°、60°等)， 这只需在法兰联结处加以调整即可。
另外还应在轴上装止推轴承以承受 剩余的轴向力。水平中开式多级泵和立 式多级泵，常采用此法。
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2)改造叶轮以平衡轴向力
对于单吸单级离心泵，常采取适当改变叶轮结 构，以达到减少或消除轴向力的目的。
图2－8所示的为平衡孔法，是在叶轮后盖板上 开一圈小孔，称为平衡孔，使后盖板密封环内的液 压力与前盖板密封环内的液压力基本相等。只要使 后盖板密封环直径与前盖板密封环直径相同，则轴 向力基本上可以被平衡。
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2)导叶泵 在泵壳内装有固定的导叶(导轮)，
如图2－3所示， 液体从叶轮流出后先进入导叶转 换能量，再流入泵壳。这种泵亦称透平泵。
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按照泵轴的位置 可分为立式泵，等。
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卧式泵。
卧式泵。
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按照所输送的液体性质又可分为水泵、 热油泵、汽油泵、酸泵、碱泵、污水泵， 电动潜油泵等。
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离心泵轴向力的平衡方法很多，可分为 下述三种方法：
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对于单级泵，采用如图2-4所示的双吸叶轮， 使叶轮两侧盖板上的压力相互抵消，可以有效 地消除轴向力。
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对于多级泵，利用对称排列方式，即将 总级数为偶数的叶轮，如图2-7所示那样背靠 背或面对面地联在一根轴上，这种方法可有 效地减少轴向力，
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当排量较大而扬程不高时，一般采用sh系列的 单级双吸泵(图2－4)。它广泛用于矿场输水、输油、 民用供水等。该系列泵一般流量为90～3500 m3/h， 扬程为10～104m。
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这种泵结构较简单，泵壳一般为水平剖 分式，叶轮、轴和密封装置等可事先装好， 然后整体装入泵壳中去，因而制造和检修都 较方便。
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对这种泵应注意使泵壳两端密封可 靠，以防吸入空气而破坏泵的正常工作。 通常是用管子把泵腔中高压液体引到两 端填料中间的液封环处，可防止空气侵 入吸入端，亦有助于密封处的冷却和润 滑。
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当需要扬程较大时，一般采用D或DA系列 的分段式多级离心泵（图2－3)。
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例如，油田注水中采用的3D100－150(吸入管 径3英寸，额定流量100 m3/h，额定压力15MPa)和 150D一170×10(吸入管径150mm，单级扬程170m， 10级)。它们的结构如图2－3所示，
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如图2－9所示的为平衡管法，即在叶轮前、后 盖板上都装有直径相同的密封环，并自后盖板泵腔 处接一平衡管，同样使叶轮后盖板密封环内的压力 等于吸入压力达到平衡轴向力的目的。
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图2-10所示的叶轮后盖板上加有径向筋板，亦 称为副叶片。叶轮旋转时，筋板强迫叶轮后面的液 体加快旋转，使压力下降，从而达到减小轴向力的 目的。上述方法简单易行，缺点是增加了能量消耗， 使泵的效率略有降低。
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3)平衡盘法
油田使用的3D100～150注水泵，驱动功率 800Kw，当扬程为1500m时，产生的轴向力约为 1.2×104N，采用图2－11所示的平衡盘方案平衡轴 向力的。