一.離心泵的工作原理

驅(qū)動機通過泵軸帶動葉輪旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生離心力,在離心力作用下,液體沿葉片流道被甩向葉輪出口,液體經(jīng)蝸殼收集送入排出管。液體從葉輪獲得能量,使壓力能和速度能均增加,并依靠此能量將液體輸送到工作地點。

在液體被甩向葉輪出口的同時,葉輪入口中心處形成了低壓,在吸液罐和葉輪中心處的液體之間就產(chǎn)生了壓差,吸液罐中的液體在這個壓差作用下,不斷地經(jīng)吸入管路及泵的吸入室進(jìn)入葉輪中。

二、離心泵的結(jié)構(gòu)及主要零部件

一臺離心泵主要由泵體、葉輪、密封環(huán)、旋轉(zhuǎn)軸、軸封箱等部件組成,有些離心泵還裝有導(dǎo)輪、誘導(dǎo)輪、平衡盤等。

1.泵體:即泵的殼體,包括吸入室和壓液室。

吸入室:它的作用是使液體均勻地流進(jìn)葉輪。

壓液室:它的作用是收集液體,并把它送入下級葉輪或?qū)蚺懦龉?與此同時降低液體的速度,使動能進(jìn)一步變成壓力能。壓液室有蝸殼和導(dǎo)葉兩種形式。

2．葉輪:它是離心泵內(nèi)傳遞能量給液體的唯一元件,葉輪用鍵固定于軸上，隨軸由原動機帶動旋轉(zhuǎn),通過葉片把原動機的能量傳給液體。

葉輪分類:

按照液體流入分類：單吸葉輪（在葉輪的一側(cè)有一個入口）和雙吸葉輪（液體從葉輪的兩側(cè)對稱地流到葉輪流道中）。

按照液體相對于旋轉(zhuǎn)軸線的流動方向分類：徑流式葉輪、軸流式葉輪和混流式葉輪。

按照葉輪的結(jié)構(gòu)形式分類:閉式葉輪、開式葉輪和半開式葉輪。

3．軸:是傳遞機械能的重要零件,原動機的扭矩通過它傳給葉輪。泵軸是泵轉(zhuǎn)子的主要零件，軸上裝有葉輪、軸套、平衡盤等零件。泵軸靠兩端軸承支承，在泵中作高速回轉(zhuǎn)，因而泵軸要承載能力大、耐磨、耐腐蝕。泵軸的材料一般選用碳素鋼或合金鋼并經(jīng)調(diào)質(zhì)處理。

4.密封環(huán):是安裝在轉(zhuǎn)動的葉輪和靜止的泵殼（中段和導(dǎo)葉的組合件）之間的密封裝置。其作用是通過控制二者之間間隙的方法，增加泵內(nèi)高低壓腔之間液體流動的阻力，減少泄漏。

5. 軸套 軸套是用來保護(hù)泵軸的，使之不受腐蝕和磨損。必要時，軸套可以更換。

6.軸封 泵軸和前后端蓋間的填料函裝置簡稱為軸封，主要防止泵中的液體泄漏和空氣進(jìn)入泵中，以達(dá)到密封和防止進(jìn)氣引起泵氣蝕的目的。

軸封的形式：即帶有骨架的橡膠密封、填料密封和機械密封。

7.軸向力的平衡裝置.

三.離心泵的主要工作參數(shù)

1.流量:即泵在單位時間內(nèi)排出的液體量,通常用體積單位表示,符號Q,單位有m3/h,m3/s,l/s等。

2.揚程:輸送單位重量的液體從泵入口處(泵進(jìn)口法蘭)到泵出口處(泵出口法蘭),其能量的增值,用H表示,單位為kgf.m/kgf。

3.轉(zhuǎn)速:泵的轉(zhuǎn)速是泵每分鐘旋轉(zhuǎn)的次數(shù),用N來表示。電機轉(zhuǎn)速N一般在2900轉(zhuǎn)/分左右。

4.汽蝕余量:離心泵的汽蝕余量是表示泵的性能的主要參數(shù),用符號Δhr表示,單位為米液柱。

5.功率與效率:泵的輸入功率為軸功率N,也就是電動機的輸出功率。泵的輸出功率為有效功率Ne。

四、泵內(nèi)能量損失

泵從原動機獲得的機械能，只有一部分轉(zhuǎn)換為液體的能量，而另一部分則由于泵內(nèi)消耗而損失。泵內(nèi)所有損失可分為以下幾項：

1·水力損失 由液體在泵內(nèi)的沖擊、渦流和表面摩擦造成的。沖擊和渦流損失是由于液流改變方向所產(chǎn)生的。液體流經(jīng)所接觸的流道總會出現(xiàn)表面摩擦，由此而產(chǎn)生的能量損失主要取決于流道的長短、大小、形狀、表面粗糙度，以及液體的流速和特性。

2·容積損失 容積損失是已經(jīng)得到能量的液體有一部分在泵內(nèi)竄流和向外漏失的結(jié)果。泵的容積效率h容一般為0．93～0．98。改善密封環(huán)及密封結(jié)構(gòu)，可降低漏失量，提高容積效率。

3·機械損失 機械損失指葉輪蓋板側(cè)面與泵殼內(nèi)液體間的摩擦損失，即圓盤損失，以及泵軸在盤根、軸承及平衡裝置等機械部件運動時的摩擦損失，一般以前者為主。

五、泵的變速--比例定律

1.離心泵的變速:

一臺離心泵,當(dāng)它的轉(zhuǎn)速改變時,其額定流量、揚程和軸功率都將按一定比例關(guān)系發(fā)生改變。目前,采用變頻調(diào)速電機來實現(xiàn)離心泵的變速,是一條新的重要的節(jié)能途徑。

2.比例定律的表達(dá)式:

Q1/Q2=n1/n2

H1/H2=(n1/n2)2

N1/N2=(n1/n2)3

式中,Q、H、N表示泵的額定流量、揚程和軸功率

n表示轉(zhuǎn)速，下標(biāo)1,2分別表示不同的轉(zhuǎn)速

六、離心泵葉輪的切割

1.切割的目的:

一臺離心泵,在一定的轉(zhuǎn)速下僅有一條性能曲線,為擴(kuò)大泵的工作范圍,常采用切割葉輪外徑的方法，使其工作范圍由一條線變成一個面。當(dāng)切割量較少時，可以認(rèn)為切割前后葉片的出口安置角和通流面積基本不變，泵效率近似相等。

2.切割定律的表達(dá)式:

Q'/Q=D2'/D2

H'/H=(D2'/D2)2

N'/N=(D2'/D2)3

式中,Q、H、N表示泵的額定流量、揚程和軸功率

角標(biāo)'表示葉輪切割后的對應(yīng)參數(shù)

D2表示葉輪的外直徑

七、 離心泵的比轉(zhuǎn)數(shù)

比轉(zhuǎn)數(shù)是由相似定律導(dǎo)出的綜合性參數(shù)，它是工況的函數(shù)，對一臺泵來說，不同的工況就有不同的比轉(zhuǎn)數(shù)，為了便于對不同類型泵的性能與結(jié)構(gòu)進(jìn)行比較，應(yīng)用最佳工況（最高效率點）的比轉(zhuǎn)數(shù)來代表這臺泵。

在選泵時，可根據(jù)工作需要的Q、H和結(jié)合電機的轉(zhuǎn)速，計算出ns數(shù)，大致確定泵的類型。當(dāng)ns30時,則采用離心泵、混流泵、軸流泵等。

八、離心泵的汽蝕與吸入特性

1.汽蝕現(xiàn)象

根據(jù)離心泵的工作原理可知,液流是在吸入罐壓力Pa和葉輪入口最低壓力Pk間形成的壓差(Pa-Pk)作用下流入葉輪的,則葉輪入口處壓力Pk越低,吸入能力就越大。但若Pk降低到某極限值(目前多以液體在輸送溫度下的飽和蒸汽壓力Pt為液體汽化壓力的臨界值)時,就會出現(xiàn)汽蝕現(xiàn)象。

2.汽蝕會引起的嚴(yán)重后果:

(1)產(chǎn)生振動和噪音。

(2)對泵的工作性能有影響:當(dāng)汽蝕發(fā)展到一定程度時,汽泡大量產(chǎn)生,會堵塞流道,使泵的流量、揚程、效率等均明顯下降。

(3)對流道的材質(zhì)會有破壞:主要是在葉片入口附近金屬的疲勞剝蝕。

3.離心泵的吸入特性:

1·泵發(fā)生汽蝕的基本條件是:葉片入口處的最低液流壓力Pk≤該溫度下液體的飽和蒸汽壓Pt。

2·有效汽蝕余量:液體流自吸液罐,經(jīng)吸入管路到達(dá)泵吸入口后,所富余的高出汽化壓力的那部分能頭。用Δha表示。

3·泵的必須汽蝕余量:液流從泵入口到葉輪內(nèi)最低壓力點K處的全部能量損失,用Δhr表示。

4·Δhr與Δha的區(qū)別和聯(lián)系:

Δha>Δhr 泵不汽蝕

Δha=Δhr 泵開始汽蝕

Δha

5·對于一臺泵,為了保證其安全運行而不發(fā)生汽蝕,對于泵的必須汽蝕余量還應(yīng)加一個安全裕量,一般取0.5米液柱。于是,泵的允許汽蝕余量為:[Δhr]=Δhr＋0.5。

6·泵的允許幾何安裝高度表達(dá)式為:[Hg1]=(Pa-Pt)/r-hA～S-[Δhr]。

Pa──吸入罐壓力

Pt──液體在輸送溫度下的飽和蒸汽壓力

r──液體重度

hA～S──吸入管內(nèi)流動損失

[Δhr]──允許氣蝕余量

7·提高離心泵抗汽蝕性能的方法有:

A.改進(jìn)機泵結(jié)構(gòu),降低Δhr,屬機泵設(shè)計問題。

B.提高裝置內(nèi)的有效汽蝕余量.最主要最常用的方法是采用灌注頭吸入裝置.

此外，盡量減少吸入管路阻力損失，降低液體的飽和蒸汽壓，即在設(shè)計吸入管路時盡可能選用管徑大些，長度短些，彎頭和閥門少些，輸送液體的溫度盡可能低些等措施，都可提高裝置的有效氣蝕余量。

8.軸向力的平衡裝置

軸向力的產(chǎn)生原因

a．葉輪前后兩側(cè)因流體壓力分布情況不同(輪蓋側(cè)壓力低,輪盤壓力高)引起的軸向力A1,其方向為自葉輪背側(cè)指向葉輪入口。

b.流體流入和流出葉輪的方向和速度不同而產(chǎn)生的動反力A2,其方向與A1相反,所以總軸向力A=A1-A2,方向一般與A1相同(一般A2較小)。

軸向力的平衡

a.采用雙吸式葉輪:葉輪兩側(cè)對稱,流體從兩端吸入,軸向力自動抵消而達(dá)到平衡。

b.開平衡孔或裝平衡管:

A:在葉輪輪盤上相對于吸入口處開幾個平衡孔。

B:為避免開平衡孔后,因主流受擾動而增加水力損失,可設(shè)平衡管代替平衡孔,即采用一小管引入口壓力至輪盤背側(cè)。

c:采用平衡葉片:在葉輪盤背面鑄幾條徑向筋片,筋片帶動葉輪背面間隙內(nèi)的流體加速旋轉(zhuǎn),增大離心力,從而使葉輪背面壓力顯著降低。

d:利用止推軸承承受軸向力。一般小型的單吸泵中止推軸承可以承受全部的軸向力，防止泵軸竄動。

多級離心泵軸向力的平衡:

a.同單級離心泵方法相同

b.對稱布置葉輪

c.采用平衡鼓,部分平衡軸向力

d.采用自動平衡盤,全部自動平衡軸向力。