1、单级离心泵基础知识,讲师：陈哲,一.离心泵的型号意义,例1、100 Y I - 60 A 100：泵吸入口直径100mm Y：离心式油泵 I：泵材料代号 60：单级扬程60m A：叶轮直径第一次切割,例2、65 A Y - 60x2 65:泵吸入口直径65mm A：泵体经过第一次改造 Y:离心式油泵 :泵材料代号 60：单级扬程60m 2:叶轮级数,二.离心泵工作原理,离心泵在启动前，先向泵体内充满被输送的液体，叶轮在泵轴的带动下高速旋转产生离心力，液体由叶轮中心被甩到叶轮外缘，这时叶轮中心产生真空，与吸入端液面形成一定的压差，在此压差的作用下液体从泵的吸入口流向叶轮中心，泵轴不停地旋转，叶轮
2、不停的吸入和排除液体。,,我厂的几种离心泵,悬臂式离心泵 立式管道泵 单级双吸泵 液下泵 立式筒形泵,,（OH1/OH2）悬臂式离心泵,根据介质温度情况轴承支架分无冷、风冷及水冷结构,介质需保温时可用壳体保温夹套结构,根据介质含固量可选择开式叶轮结构,根据介质温度可采用密封箱体保温结构,重工位轴系设计,可配各种机械密封,悬臂式离心泵OH2,（OH3）立式管道泵,（OH3/OH4/OH5）立式管道泵,（BB1）双吸中开泵剖面图,双吸叶轮，平衡轴向力，低汽蚀值,轴向剖分壳体，无须拆卸进出口管路即可维修,稀油润滑，充分冷却轴承,轴向剖分轴承箱，转子拆装方便,轴可密封，可配各种密封,重工位轴承,可做接
3、近中心线支承,（VS2）液下泵剖面图,双吸式叶轮，结合双流道蜗壳设计，对称结构，运转平稳,滚动轴承可脂润滑或油润滑,可配填料密封或机械密封,螺纹接轴，安全可靠，可反转设计,滑动轴承，介质本身自冲洗,护管结构，滑动轴承外冲洗,混流式叶轮，加空间导叶式壳体，适合大流量低扬程工况,（VS4）液下泵剖面图,单级单吸叶轮，并有多种叶轮形式可供选择,液下紧凑型结构用于高温和空间有限的场合,转子部件多点支撑，导轴承可外冲洗或自冲洗,机械密封+油润滑滚动轴承+加长联轴节,V型环密封或填料密封+脂润滑滚动轴承+联轴器,连接螺柱+接轴键+接轴套型式的接轴方式，用于常温,（VS5）液下泵剖面图,悬臂式结构液下无轴承
4、刚性轴设计口环径向密封长度2m适用于磨蚀性强的工况,（VS6）立式筒型泵剖面图,多级叶轮串联布置，径向导叶加节段式壳体设计，O型圈密封,标准筒袋外壳仅承受入口压力,平衡鼓装置平衡轴向力，使轴封仅承受入口压力,自动循环油润滑轴承部件，可整体拆卸,分半式定位环加分半式接轴套型式的接轴方式,滑动轴承介质本身自冲洗,流量： 1800m3/h 扬程： 800m 温度：-180 +180 压力： 10.0MPa,（VS6）立式筒型泵轴承密封剖面图,（VS6）立式筒型泵管线图,排气至吸入罐；排液 PLAN13+53;,三.单级悬臂式离心泵的基本构成,主要部件：叶轮、吸入室、蜗壳、轴封、机械密封、口环、 轴承
5、、轴承箱、叶轮，有的还有平衡盘。 过流部件：1.吸入室：在叶轮进口前，作用是把液体从吸入管引导叶轮 2.叶 轮：离心泵的关键部件，液体在叶轮中得到能量， 提高速度和压力。3.蜗 壳：位于叶轮出口之后，收集叶轮中流出的液体； 并按一定要求送入下一级进口或排出口管；转换能量把叶轮中流出的高速液体的动能转化为压力能。,单级悬臂离心泵的基本构成,叶轮,通常由5-10片后弯的叶片组成，叶轮安装在泵轴上，并放在泵壳内；是离心泵的关键部件。,叶轮由前轮盘、后轮盘、轮毂、叶片组成,分类：,开式叶轮 半开式叶轮 闭式叶轮,半开式叶轮：,闭式叶轮：,开式叶轮,叶轮按其吸液方式不同可分为单吸式和双吸式两种：,2.泵
6、壳,沿叶轮旋转方向，泵壳与叶轮之间形成一个截面逐渐扩大的通道，出口截面最大。液体在涡形体中流动时流速逐渐减慢，将动能转变成静压能。,作用：接受从叶轮中排出的液体，同时将液体的动能转化为压力能。,3.轴封装置,旋转的泵轴与静止的泵壳间的密封,作用：防止泵内高压液体沿间隙漏出，或外界空气以相反方向漏入泵内。,轴封装置,填料密封 机械密封 迷宫式密封,（1）填料密封,填料环,填料套,填料,填料压盖,双头螺栓,螺母,特点：简单易行，但维修工作量大，容易泄 漏不适用于易燃，易爆，有毒或者贵重液体 的输送，泄漏量为6-8滴/min。填料的材料：石墨、石棉、黄油浸过的棉织物、金属箔包石棉芯、聚四氟乙烯等。,
7、（2）机械密封,动环,静环,特点：结构复杂，精度要求高，价格贵，装卸和更换零件不便；但密封性能好，寿命长，功率消耗小，安全性好。,弹簧,两环的接触端面随泵的运转做相对运动时，借助弹簧力的作用相互紧贴而起密封作用。,传递机构,1）机械密封的结构组成动环、静环、传动机构、补偿缓冲机构、辅助密封圈。2）密封点：1个动密封点4个静密封点 1、动环与轴套之间 静密封点 2、静环与密封压盖之间3、轴套与轴肩之间4、密封压盖与泵头之间动密封点：1、动环与静环之间,4.轴承,离心泵的轴承是支撑转子的部件，同时承受径向和轴向载荷。 离心泵的轴承分为滑动轴承、滚动轴承、推力轴承等。 滑动轴承的组成：轴承座、轴承盖
8、、剖分式轴瓦、螺栓 滚动轴承的组成：内圈、外圈、滚动体、保持架 几种常见滚动轴承的型号意义 7310-7：推力轴承 3：宽度系列代号 10：内径50mm 6212-6：深沟球轴承 2：宽度系列代号 12：内径60mm,四.离心泵的汽蚀,当泵内液体压力低于或等于该温度下的饱和蒸汽压时，液体发生汽化，产生气泡，这些气泡随液体流到较高压力处受压迅速凝结，周围液体快速集中，产生水力冲击。由于水力冲击，产生很高的局部压力，连续打击在叶片表面上，这种高速、高压和高频的水力冲击，使叶片表面产生疲劳而剥蚀成麻点、蜂窝。这种气化和凝结,,,产生的冲击、剥蚀、振动和性能下降的现象称为汽蚀现象。汽蚀发展严重时，泵内
9、液体的连续性流动遭到破坏，产生空洞部分，液流间断，振动噪音加剧，最后导致泵抽空断流。,,气蚀症状： 噪声大、泵体振动，流量、压头、效 率都明显下降。 气蚀后果： a.使过流部件被剥蚀破坏 b.使泵的性能下降 c.使泵产生噪音和振动 d.阻碍水力机械向高流速发展,,,(2) 提高进液装置汽蚀余量 增加泵前吸液池的压力 减小安装高度Hg将吸上装置改为倒罐装置时，应增加倒罐装置的安装高度。减小流动损失，如缩短流程，减小流速，尽量减少弯道与阀门等。,五.提高离心泵抗汽蚀性能的措施总的来说：尽量NPSHr小，而NPSHa足够大。 (1) 提高离心泵本身抗汽蚀的性能 改进泵的吸入口至叶轮K区附近的结构设计
10、，减小流速。 采用前置诱导轮，使液流在前置诱导轮中提高接受叶片做功以提高液流的压力。 采用双吸式叶轮，降低进口流速。 采用抗汽蚀的材料。,伯努利方程,理想流体在重力场中作稳定流动时，能量守衡定律在流动液体中的表现形式。,伯努利方程的推导,稳定流动的理想流体中，忽略流体的粘滞性，任意细流管中的液体满足能量守恒和功能原理！设：流体密度，细流管中分析一段流体a1 a2 :a1处：S1，1，h1, p1a2处：S2，2，h2, p2经过微小时间t后，流体a1 a2 移到了b1 b2, 从整体效果看，相当于将流体 a1 b1 移到了a2 b2, 设a1 b1段流体的质量为m，则：,机械能的增量：,伯努利
11、方程计算扬程,扬程通常是指水泵所能够扬水的最高度，用H表示。最常用的水泵扬程计算公式是H=(p2-p1)/g+(c2-c1)/2g+z2-z1 。 其中， H扬程;p1，p2泵进出口处液体的压力;c1，c2流体在泵进出口处的流速;z1，z2进出口高度;液体密度，kg/m3;g重力加速度。,通常选用比转数ns在130150的离心式清水泵，水泵的流量应为冷水机组额定流量的1.11.2倍(单台取1.1，两台并联取1.2。按估算可大致取每100米管长的沿程损失为5mH2O，水泵扬程计算公式(mH2O)：Hmax=P1+P2+0.05L (1+K)P1为冷水机组蒸发器的水压降。,P2为该环中并联的各占空
12、调未端装置的水压损失最大的一台的水压降。 L为该最不利环路的管长 K为最不利环路中局部阻力当量长度总和和与直管总长的比值，当最不利环路较长时K值取0.2 0.3，最不利环路较短时K值取0.40.6。,看完水泵扬程计算公式，相信大家对于水泵扬程怎么计算的问题有了比较全面的了解。总的来说，水泵扬程就是伯努利方程来计算的。,六.离心泵的主要性能参数,1.流量 指离心泵在单位时间内所输送液体的体积，以Q表示，单位为L/s或m3/h。离心泵的流量取决于泵的结构尺寸和转速。 2.扬程 指离心泵对单位重量液体所提供的有效能量，以H表示，单位为Nm/N或m液柱。泵的扬程又称压头。离心泵扬程的大小，取决于泵的结
13、构、转速及流量，一般通过实验测定。,,3.转速泵轴单位时间内的转数，以n表示，单位是r/min4.功率功率是指离心泵单位时间内所作的功，单位为J/s或W。泵的功率分有效功率、轴功率及电动机功率。三者之间的关系为：有效功率轴功率电动机功率 (1)有效功率Ne：单位时间内泵对输送液体所作的功，称为泵的有效功率，即Ne=gQH,(2)轴功率N 单位时间内由原动机传到泵轴上的功，也称输入功率，单位是WN=Ne/,(3)电动机功率N电系指电动机所需的功率N电=N/传动,5.效率 有用功率与轴功率之比, =Ne/N液体在泵内流动的过程中，有各种能量损失： (1)容积损失：叶轮在泵内转动时，出口处的高压液体
14、从间隙或平衡管中流回到泵的入口，或从密封处泄露 (2)水力损失 ：由于阻力和漩涡产生的能量损失。 (3)机械损失：摩擦产生的能量损失。,比例定律,定义:同一台离心泵,当叶轮直径不变时,改变泵的转速时,其性能变化的规律比例定律Q1 / Q2 = n1 / n2 ；H1 / H2 = (n1 / n2)2 ；Pa1 / Pa2 = (n1 / n2)3 式中 Q1、H1、Pa1 转速n1时的流量、扬程和轴功率Q2、H2、Pa2 转速n2时的流量、扬程和轴功率；应用说明: 采用改变转速的方法可以得到不同工况时的离心泵特性曲线，可通过直流电机，变频调速和液力耦合器达到泵转速的改变. 当转速变化较大时，
15、泵效率下降较大。如果转速从2900 r / min降到1450 r / min时，泵效率下降35。因此上述换算是近似换算,离心泵的切割定律,同一台离心泵，当转速不变时，将叶轮外径稍加切割，其性能变化的规律Q1 / Q2 = D1 / D2 H1 / H2 = (D1 / D2)2 Pa1 / Pa2 = (D1 / D2)3 式中 Q1、H1、Pa1 未切割外径D1时的流量、扬程和轴功率 Q2、H2、Pa2 切割后外径D2时的流量、扬程和轴功率 切割定律只能用在需要降低流量、扬程和轴功率的场合,,（1）切割的目的:一台离心泵,在一定的转速下仅有一条性能曲线,为扩大泵的工作范围,常采用切割叶轮外
16、径的方法，使其工作范围由一条线变成一个面。当切割量较少时，可以认为切割前后叶片的出口安置角和通流面积基本不变，泵效率近似相等。,,（2）切割定律的表达式:Q/Q=D2/D2H/H=(D2/D2)2N/N=(D2/D2)3式中,Q、H、N表示泵的额定流量、扬程和轴功率角标表示叶轮切割后的对应参数D2表示叶轮的外直径,八.离心泵的特性曲线,水泵的性能参数，标志着水泵的性能。水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。对每一台水泵而言，当水泵的转速一定时，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。一般以流量Q为横坐标，用扬程H、功率N、效率和允许吸上真空
17、度Hs为纵坐标，绘QH、QN、Q、Q Hs曲线。,1.流量和扬程曲线,结论： QH曲线是下降的曲线，即随流量Q的增大，扬程H逐渐减少。相应与效率最高值的点的参数，即水泵铭牌上所列的各数据。水泵的高效段（不低于最高效率点10%左右）2.流量和轴功率曲线 离心泵的轴功率随流量增加而逐渐增加，曲线有上升的特点。 当流量为零时（闸阀关闭），轴功率最小。因此，为便于离心泵的启动和防止动力机超载，启动时，应将出水管路上的闸阀关闭，启动后，再将闸阀逐渐打开，即水泵的闭阀启动。 轴流泵与离心泵相反。,3.流量效率曲线,离心泵在一定转速下有一最高效率点。此最高效率点称为离心泵的设计点。设计点对应的流量称为额定流
18、量。在选用离心泵时，应使离心泵在该点附近工作。效率曲线为从最高点向两侧下降的变化趋势。4.流量与允许吸上真空度曲线 离心泵流量与允许吸上真空度曲线是一条下降的曲线。而离心泵流量与汽蚀余量(HSV或h)曲线是一条上升的曲线。,5.离心泵的通用性能曲线,离心泵的通用性能曲线:水泵在不同转速下的性能曲线用同一个比例尺，绘在同一坐标内而得到的性能曲线。H=KQ2 （相似工况抛物线或等效率线）,离心泵的通用性能曲线图,6离心泵的工作点,离心泵在管路中正常运行时，泵所提供的流量和压头应与管路系统所要求的数值一致。此时，安装于管路中的离心泵必须同时满足管路特性方程与泵的特性方程。,两方程所得到两特性曲线的交
19、点，即离心泵的工作点M 对所选定的泵以一定转速在此管路系统操作时，只能在此点工作。在此点，HHe，QQe。,7.离心泵的流量调节,（1）改变管路特性曲线-改变泵出口阀开度,关小阀门，使B值变大，流量变小，曲线变陡。 开大阀门，使B值变大，流量变大，曲线变平缓。,优点：调节迅速方便，流量可连续变化；,缺点：流量阻力加大，要多消耗动力，不经济。,（2）改变泵的特性曲线,泵的转速提高，则HQ线上移，工作点由M移至M2，流量由QM 加大到QM2；,泵的转速降低，则HQ线下移，工作点移至M1,流量减小到QM1；,优点：流量随转速下降而减小，动力消耗也相应降低；,缺点：需要变速装置或价格昂贵的变速电动机，
20、难以做到流量连续调节，化工生产中很少采用。,8离心泵的组合操作,离心泵的并联 在同一压头下，两台同样的泵并联所提供的流量为单台泵提供流量的两倍。,并联后的总流量必低于单台泵流量的两倍。,（2）离心泵的串联,在同一流量下，两台相同的泵串联所提供的压头为单台泵所提供压头的两倍。,两台泵串联操作的总压头必低于单台泵压头的两倍，流量大于单台泵的。,(3）离心泵组合方式的选择,对于低阻输送管路，并联组合泵流量的增大幅度大于串联组合泵； 对于高阻输送管路，串联组合泵的流量增大幅度大于并联组合泵。,低阻输送管路-并联优于串联； 高阻输送管路-串联优于并联。,九.注意事项,离心泵的启动与运行基本内容检查： 辅
21、助系统（润滑、冷却、密封）、安装情况（设备、基础、螺栓等）清理现场（联轴器、传动带附近）启动前： 盘车（人工，大型机盘车装置） 试车（点动，转动方向） 暖 泵（高温泵）启动程序：充液（自灌、抽气、人工，旧泵放气）关阀 冷却循环（开 冷却泵、开冷却水阀）启动 空转（ 24 min，观察出口 压力）开阀工作（流量 qV， 压力 pout）运行注意事项运行参数、振动噪声、轴承温度、润滑油状况等,为什么灌泵？,若在离心泵启动前没向泵壳内灌满被液体，由于空气密度小，叶轮旋转后产生的离心力小，不足以在叶轮中心区形成吸入贮槽内液体的低压，因而虽启动离心泵也不能输送液体。这表明离心泵无自吸力，此现象称为气缚。这就是启动泵前必须进行灌泵的缘故。,,起泵为什么关闭出口阀,一方面，由于离心泵无自吸能力，当泵内灌满液体后，若打开排出阀门启动泵，易导致离心泵断流。另一方面，因离心泵启动时，泵的出口管路内还没水，因此还不存在管路阻力和提升高度阻力，在泵启动后，泵扬程很低，流量很大，此时泵电机（轴功率）输出很大，很容易超载，就会使泵的电机及线路损坏，启动时要关闭出口阀，才能使泵正常运行。（为了减少离心泵的启动负荷),,谢谢,
