1、2004 GRUNDFOS Management A/S版权所有，保留所有权利。本资料受版权法以及国际条约的保护。未经GRUNDFOS Management A/ S的书面允许，不得以任何形式或任何手段复制本资料的任何部分。免责声 明本资料内容具有相当高的准确性。然而，对于因采用本资料的任何内容而引起的任何直接、间接、附带或必然的损失，GRUNDFOS Management A/ S将不负任何责任。泵手册对于制造行业来说，当面临运行优化、可靠性高和低能耗的问题时，对水泵的要求和期望越来越高。因此，Grundfos制作了这本泵手册。当客户选择泵和设计泵系统时，其可根据本手册，迅速获取处理各种所需
2、考虑因素的方法。本手册专门为从事泵和泵系统设计与安装工作的工程师和技师而精心制作，其中包含了对于诸多泵专业问题的回答。使用本泵手册时，使用者既可以从头至尾阅读，也可以查阅其中的任意章节 。本手册共分5章，分别针对泵系统设计的不同阶段。第1章主要概述了不同的泵类型和元件。此外，此章还描述了当处理粘性液体时应注意的事项。这里还进一步介绍了最为常用的材质和不同类型的腐蚀。第2章提供了与阅读水泵性能有关的最为重要的术语。第3章 讲解了系统水力以及为优化泵系统运行所考虑的一些至关重要的因素。 由于通常有必要通过不同的调节方法来调节泵的性能，第4章将处理这方面的问题。随着能耗在当今的泵和泵系统中扮演着越来
3、越重要的角色，第5章将描述有关寿命周期费用方面的内容。我们真诚地希望这本手册对您的日常工作有所帮助。行业总监 业 务发展经理前言.目录第1章 水泵和电机的设计第1.1节 泵结构1.1.1 离心泵 1.1.2 泵曲线 1.1.3 离心泵的特点1.1.4 最常用的端吸泵和管道泵类型1.1.5 叶轮类型（轴向力）1.1.6 外壳类型（径向力）1.1.7 单级泵 1.1.8 多级泵 1.1.9 长联泵和直联泵第1.2节 泵类型1.2.1 标准泵 1.2.2 分裂式泵1.2.3 密封泵 1.2.4 卫生泵1.2.5 废水泵1.2.6 潜水泵 1.2.7 井泵1.2.8 容积式泵第1.3节 机械轴封1.3
4、.1 机械轴封的元件和功能1.3.2 平衡型轴封和非平衡型轴封1.3.3 机械轴封的类型1.3.4 密封面材料组合1.3.5 影响密封性能的因素第1.4节 电机1.4.1 标准1.4.2 电机起动1.4.3 电源电压1.4.4 变频器1.4.5 电机保护788911121415151616171717182021222324272930313436394046474749. . .第1.5节 液体 1.5.1 粘性液体1.5.2 非牛顿液体1.5.3 粘性液体对离心泵性能的影响1.5.4 为含有抗冻剂的液体选择一台合适的水泵1.5.5 计算实例1.5.6 粘稠和高密度液体的计算机辅助泵选型第1
5、.6节 材料1.6.1 什么是腐蚀？1.6.2 腐蚀类型1.6.3 金属和金属合金1.6.4 陶瓷1.6.5 塑料1.6.6 橡胶 1.6.7 涂装第2章 水泵安装及其性能第2.1节 水泵安装2.1.1 新安装2.1.2 已有安装的替换2.1.3 单泵安装的管流2.1.4 噪音和振动的限制2.1.5 声级（L ）第2.2节 水泵性能2.2.1 水力术语2.2.2 电气术语2.2.3 液体特性5354555556585859606165717172737576767677788183839091.第3章 系统水力第3.1节 系统特征3.1.1 系统阻力3.1.2 闭式与开式系统第3.2节 泵的串
6、联与并联3.2.1 泵并联3.2.2 泵串联第4章 泵的性能调节第4.1节 调节泵性能4.1.1 节流控制4.1.2 旁路控制4.1.3 变更叶轮直径4.1.4 速度控制4.1.5 调节方法的比较4.1.6 水泵系统的总效率4.1.7 实例：流量减小20时的相应功率消耗第4.2节 变速泵解决方案4.2.1 恒压控制4.2.2 恒温控制4.2.3 循环系统中压差恒定4.2.4 流量补偿压差控制第4.3节 速度控制的优点第4.4节 带有集成变频器的泵的优点4.4.1 变速泵的性能曲线4.4.2 不同系统中的变速泵第4.5节 变频器4.5.1 基本功能及特征4.5.2 变频器的元件4.5.3 关于变
7、频器的特殊条件9596979810 110110310510 610 710 710810811 011111111 411 411 511 511 611 711 811 911 912 212 212 2124第5章 寿命周期费用计算第5.1节 寿命周期费用公式5.1.1 初始费用，购买价格（Cic）5.1.2 安装及试车费用（Cin）5.1.3 能耗费用（Ce）5.1.4 运行费用（Co）5.1.5 环保费用（Cen v）5.1.6 保养及维修费用（Cm）5.1.7 故障时间费用，生产损失（Cs）5.1.8 废弃及处理费用（Co）第5.2节 一个寿命周期费用计算实例附录A) 符号及单位B
8、) 单位换算表C) SI前缀与希腊字母表D) 在不同温度下，水的蒸汽压和密度E) 孔板F) 管径变化引起静压变化G) 喷嘴H) 弯头、阀门等内的压头损失列线图I) 20清水的管道阻力损失列线图G) 元素周期表K) 泵标准L) 各种液体粘度随温度变化曲线图索引12712 812912913013013013113113113 2133134135136137138139140141142143144145151第一章 泵和电机的设计第1.1节 泵结 构1.1.1 离心泵 1.1.2 泵曲线 1.1.3 离心泵的特点1.1.4 最常用的端吸泵和管道泵类 型1.1.5 叶轮类型（轴向力）1.1.6
9、外壳类型（径向力）1.1.7 单级泵 1.1.8 多级泵 1.1.9 长联泵和直联泵第1.2节 泵类 型1.2.1 标准泵 1.2.2 分裂式 泵1.2.3 密封泵 1.2.4 卫生泵1.2.5 废水泵1.2.6 潜水泵 1.2.7 井泵1.2.8 容积式 泵第1.1节 泵结构1689年，物理学家Denis Papin发明了离心泵，这正是今天世界各地最常用的一种水泵。离心泵基于一个非常简单的原理：液体被导入叶轮轮毂，并在离心力的作用下，被抛向叶轮的边缘。其制造成本还算便宜，其构造坚固耐用而且简单。并且，其较高的转速使得可将水泵直接与异步电机相联。离心泵可提供较为稳定的液体流量，并在对水泵不造成
10、任何损害的情况下，即可很容易地对其进行节流。现在，让我们看一下图1.1.1，其显示出液体流过泵的过程。泵的入口将液体导入旋转叶轮的中心，并由此处被抛向叶轮的边缘。这种结构效率很高，并且适于处理纯液体。对于不得不处理不纯液体的水泵而言，例如废水泵，所安装的叶轮结构特别,可以防止泵内发生堵塞，详见第1.2.5小节。如果在系统内存在一个压差，离心泵不运转时液体仍然可以通过泵，因为泵为开放式设计。从图1.1.2可以看出，叶片泵可以分为不同种类：径流泵(离心泵)、混流泵和轴流泵。径流泵和混流泵是最为常用的两种类型。因此，在下面的篇幅里，我们将只讲述这两种类型的泵。然而，在第1.2.8小节里，我们将概括地
11、介绍容积式泵。对泵的性能，特别是扬程、流量及安装的不同需求与对经济运行的要求是存在如此诸多泵类型的原因之一。图1.1.3显示的是不同泵类型与流量和压力的关系。1.1.1 离心泵图1.1.1 液体流过水泵离心 泵图1.1.2：不同种类的叶片泵轴流泵混流泵图1.1.3：不同类型的叶片泵与流量和扬程的关 系轴流泵多级离心泵单级离心泵混流泵 Q +/- 9%, H +/-7%, P +9% -7%.9在我们深入了解各种泵结构和类型之前，先向您介绍一下泵性能曲线的基本特征。一台离心泵的性能是由一组性能曲线来表示的。图1.1.4显示了一台离心泵的性能曲线。如图所示，扬程、功率消耗、效率以及NPSH均是流量
12、的一个函数。一般而言，数据手册中的泵曲线仅仅包含泵部分。因此，数据手册中列出的功率消耗，即P2值，仅仅包括输入泵的功率见图1.1.4。对于效率值也一样，仅包含泵部分（= p）。对于一些配有集成电机和变频器的泵类型而言，例如: 密封式电动泵（详见第1.2.3小节），功率消耗曲线和曲线包含了电机和泵。在这种情况下，其为P1值。通常，泵曲线的设计应依照ISO 9906附录A，其中规定了曲线的允差。1.1.2 泵曲线QH曲线显示了泵在一定流量下的扬程。扬程的测量单位为米液体柱mLC，通常采用单位米 m。采用单位m作为泵扬程测量单位的优点是QH曲 线不受泵所处理液体类型的影响。如果您想了解更多信息，请详
13、见第2.2节。下面简要讲述的是各种不同的泵性能曲线。扬程，QH曲 线电力 消耗效 率图1.1.4：离心泵的典型性能曲线。如图所示，扬程、功率消耗、效率以及NPSH均是流量的一个函数。图1.1.5：功率消耗和效率的曲线通常仅仅包含泵部分即P2和p图1.1.6：一条典型的离心泵QH曲线（流量小扬程高，流量大扬程低 ）p=PHP2=.g . Q .HP2 PH= 2.72 .Q .H W10第1.1节 泵结构效率， 曲 线效率是供应能量与利用能量之间的关系。 对泵而言，效率p是水泵传递给液体的能量（PH）与输入泵轴的能量（P2）之间的关系：其中： 液体密度，kg/m3G 重力加速度，m/ s2Q 流
14、量，m3/sH 扬程，m对于20的水而言，可以利用下列公式计算出水能，其中Q的单位为m3/h、H的单位为m ：如效率曲线所示，效率取决于水泵的工作点。因此，选择一台符合流量要求的水泵并确保水泵在最为高效的流量区域内运行是非常重要的。水泵的功率消耗与流量之间的关系如图1.1.8 所示。大多数离心泵的P2曲线与图1.1.8中的曲线相近，其中P2值随流量的增大而增加 。水泵的NPSH值就是水泵吸入口处、避免发生气蚀的最低绝对压力（详见第2.2.1小节）。N PSH值的测量单位为m，并取决于流量。当流量增大时，NPSH值也随之增加，如图1.1.9 。如果您想了解更多有关气蚀和NPSH的信息，请详见第2
15、.2.1小节。功率消耗，P2曲线NPSH曲线（净正吸入压头）图1.1.7：一台典型离心泵的效率曲 线图1.1.8：一台典型离心泵的功率消耗曲 线图1.1.9：一台典型离心泵的NPSH曲线p=PHP2=.g . Q .HP2 PH= 2.72 .Q .H W10第1.1节 泵结构效率， 曲 线效率是供应能量与利用能量之间的关系。 对泵而言，效率p是水泵传递给液体的能量（PH）与输入泵轴的能量（P2）之间的关系：其中： 液体密度，kg/m3G 重力加速度，m/ s2Q 流量，m3/sH 扬程，m对于20的水而言，可以利用下列公式计算出水能，其中Q的单位为m3/h、H的单位为m ：如效率曲线所示，效
16、率取决于水泵的工作点。因此，选择一台符合流量要求的水泵并确保水泵在最为高效的流量区域内运行是非常重要的。水泵的功率消耗与流量之间的关系如图1.1.8 所示。大多数离心泵的P2曲线与图1.1.8中的曲线相近，其中P2值随流量的增大而增加 。水泵的NPSH值就是水泵吸入口处、避免发生气蚀的最低绝对压力（详见第2.2.1小节）。N PSH值的测量单位为m，并取决于流量。当流量增大时，NPSH值也随之增加，如图1.1.9 。如果您想了解更多有关气蚀和NPSH的信息，请详见第2.2.1小节。功率消耗，P2曲线NPSH曲线（净正吸入压头）图1.1.7：一台典型离心泵的效率曲 线图1.1.8：一台典型离心泵
17、的功率消耗曲 线图1.1.9：一台典型离心泵的NPSH曲线111.1.3 离心泵的特点图1.1.10：带并联叶轮的双联泵离心泵有几方面特征，在本小节中，我们将讲述最为重要的几个特征。在本章的最后，我们将对不同水泵类型进行更为全面的描述。 水泵的级数水泵的级数取决于水泵内叶轮的数量，一台离心泵可以是单级泵，也可以是多级泵。 泵轴的定位单级泵和多级泵的泵轴可以是水平的、也可以是竖直的。这些水泵通常被设计为卧式泵或立式泵。如果您想了解更多信息，请详见第1.1.4小节。 单吸或双吸叶轮根据叶轮的结构，水泵可以装配单吸叶轮或双吸叶轮。如果您想了解更多信息，请详见第1.1.5小节。 级的联接水泵级的联接方
18、式有两种：串联和并联，见图1.1.10。 泵壳的结构我们将泵壳分为两类：蜗线型泵壳与回流通道带导流叶片的泵壳。如果您想了解更多信息，请详见第1.1.6小节。12第1.1节 泵结构1.1.4 最常用的端吸泵和管道泵类型端吸卧式单级 多级长联 直联 直联端吸泵 = 液体直接流入叶轮，入口与出口成90角，详见第1.1.9小 节管道泵 = 液体直接流过管道上的水泵。水泵的两端各接有吸入管和排出管，它们可直接安装在管道系统上分裂泵 = 泵采用一个轴向分开的泵壳，详见第1.2.2小节卧式泵 = 具有水平泵轴的泵立式泵 = 具有竖直泵轴的泵单级泵 = 具有单个叶轮的泵，详见第1.1.7小节多级泵 = 具有多
19、个串联叶轮的泵，详见第1.1.8小节长联泵 = 通过一个挠性联轴器与电机相连的泵，电机和泵具有分离的轴承结构，详见第1.1.9小节直联泵 = 通过一个刚性联轴器与电机相连的泵，详见第1.1.9小节12第1.1节 泵结构1.1.4 最常用的端吸泵和管道泵类型端吸卧式单级 多级长联 直联 直联端吸泵 = 液体直接流入叶轮，入口与出口成90角，详见第1.1.9小 节管道泵 = 液体直接流过管道上的水泵。水泵的两端各接有吸入管和排出管，它们可直接安装在管道系统上分裂泵 = 泵采用一个轴向分开的泵壳，详见第1.2.2小节卧式泵 = 具有水平泵轴的泵立式泵 = 具有竖直泵轴的泵单级泵 = 具有单个叶轮的泵
20、，详见第1.1.7小节多级泵 = 具有多个串联叶轮的泵，详见第1.1.8小节长联泵 = 通过一个挠性联轴器与电机相连的泵，电机和泵具有分离的轴承结构，详见第1.1.9小节直联泵 = 通过一个刚性联轴器与电机相连的泵，详见第1.1.9小节13管道卧式 卧式/立式分裂式单级 单级长联长联直联 直联14第1.1节 泵结构1.1.5 叶轮类型（轴向力）离心泵生成的压力对水泵的静止部件与旋转部件施加的力。水泵部件可承受这些力。如果水泵内的轴向和径向力不被对冲平衡，当为水泵选择驱动机（电机内的角接触轴承）时必须考虑这些外力。在装配有单吸叶轮的泵中，可能会出现较大的轴向力，如图1.1.11和1.1.12。可
21、采用下列其中一种方法来平衡这些外力：采用推力轴承的机械方法。这些类型的轴承专门设计用于吸收来自叶轮的轴向力通过叶轮上的平衡孔，见图1.1.1 3通过安装在叶轮背面上的密封口环进行节流调节，见图1.1.1 4通过叶轮背面的背叶片的动态平衡，见图1.1.1 5通过使用双吸叶轮保持水泵的轴向力平衡（见图1.1.16） 。轴向 力图1.1.11：单吸叶轮图1.1.12：配有单吸叶轮的标准泵图1.1.13：只采用平衡孔来平衡单级离心泵内的轴向力图1.1.14：采用排出侧的密封口环间隙和平衡孔来平衡单级离心泵内的轴向力图1.1.15：采用叶轮背面上的背叶片来平衡单级离心泵内的轴向力图1.1.16：双吸叶轮
22、平衡泵内的轴向力14第1.1节 泵结构1.1.5 叶轮类型（轴向力）离心泵生成的压力对水泵的静止部件与旋转部件施加的力。水泵部件可承受这些力。如果水泵内的轴向和径向力不被对冲平衡，当为水泵选择驱动机（电机内的角接触轴承）时必须考虑这些外力。在装配有单吸叶轮的泵中，可能会出现较大的轴向力，如图1.1.11和1.1.12。可采用下列其中一种方法来平衡这些外力：采用推力轴承的机械方法。这些类型的轴承专门设计用于吸收来自叶轮的轴向力通过叶轮上的平衡孔，见图1.1.1 3通过安装在叶轮背面上的密封口环进行节流调节，见图1.1.1 4通过叶轮背面的背叶片的动态平衡，见图1.1.1 5通过使用双吸叶轮保持水
23、泵的轴向力平衡（见图1.1.16） 。轴向 力图1.1.11：单吸叶轮图1.1.12：配有单吸叶轮的标准泵图1.1.13：只采用平衡孔来平衡单级离心泵内的轴向力图1.1.14：采用排出侧的密封口环间隙和平衡孔来平衡单级离心泵内的轴向力图1.1.15：采用叶轮背面上的背叶片来平衡单级离心泵内的轴向力图1.1.16：双吸叶轮平衡泵内的轴向力151.1.6 泵壳类型（径向力）1.1.7 单级泵径向力源自泵壳内的静压力。然而，由于可能会发生轴向偏移，并导致叶轮与泵壳相互干扰。径向力的大小和方向取决于流量和扬程。当设计泵的壳体时，有可能控制水力径向力。有两种泵壳类型值得一提：单蜗线型泵壳和双蜗线型泵壳。
24、正如图1.1.18所示，这两种泵壳都形似一个蜗壳。二者之间的不同之处在于双蜗线型泵壳中有一个导流片。单蜗线型泵的特征是在最佳效率点时蜗壳内的系统压力可使径向负载为零。在所有其它工作点上，叶轮周围的压力不均匀，通常会导致径向力的产生。如图1.1.19所示，较之单蜗线型泵壳，双蜗线型泵壳可使在任何流量下的径向反作用力均相对较低。导流腔（图1.1.20）被用于多级泵，并具有与蜗线型泵壳相同的基本功能。液体从一个叶轮被导向另一个叶轮，与此同时，水的旋转性被削弱，并且动压力被转变为静压力。由于导流腔体的循环设计，不会出现径向力。一般而言，单级泵被用于总扬程不超过150m的应用中。正常情况下，单级泵的运行
25、范围是2100m 。如图1.1.3所示，单级泵的特征是相对于流量，所产生的扬程相对较低。如图1.1.21和1.1.22所示，单级泵可采用立式和卧式两种设计。图1.1.17：单吸叶 轮 径 向力图1.1.18：单蜗线型泵壳 双蜗线型泵壳径向力蜗线型泵壳双蜗线型泵 壳图1.1.19：单蜗线型泵壳和双蜗线型泵壳的径向力图1.1.20：具有导流腔体的立式多级管道泵导流 腔图1.1.21：卧式单级端吸直联 泵 图 1.1.22：立式单级管道直联泵16第1.1节 泵结构1.1.8 多级泵1.1.9 长联泵和单体泵多级泵常用需要大扬程的场合。各级之间为串联形式，液体依次流过每一级。多级泵最终提供的扬程等于每
26、一级所提供压力的总和。多级泵的优点在于可提供相对较高的扬程。与单级泵一样，多级泵也分立式和卧式两种，见图1.1.23和1.1.24 。长联泵长联泵采用一挠性联轴器连接泵和电机。这种联轴器既可以是基本式联轴器，也可以是隔片式联轴器。如果水泵采用一根基本式联轴器与电机相连，那么当泵需要维修时，就必须拆除电机。而且，在安装时必须将泵严格对中，见图1.1.25。另一方面，如果水泵装配的是一根隔片式联轴器，那么在维修水泵时，就有可能无需拆除电机。因而，泵的对中精度要求不是很高，见图1.1.26。直联泵直联泵的结构分为如下两种：一种是水泵的叶轮直接安装在伸出的电机轴上，另一种是采用标准电机以及一根刚性或隔
27、片式联轴器，见图1.1.2 7和1.1.28。图1.1.23：立式多级管道泵 图1.1.24：卧式多级端吸泵图1.1.25：采用基本式联轴器的长联 泵图1.1.26：采用隔片式联轴器的长联泵图1.1.27：采用刚性联轴器 的直联 泵图1.1.28：不同的联轴器类 型基本式联轴器类型 隔片式联轴器（选用 ）采用挠性联轴 器的长联泵采用刚性联轴 器的直联泵16第1.1节 泵结构1.1.8 多级泵1.1.9 长联泵和单体泵多级泵常用需要大扬程的场合。各级之间为串联形式，液体依次流过每一级。多级泵最终提供的扬程等于每一级所提供压力的总和。多级泵的优点在于可提供相对较高的扬程。与单级泵一样，多级泵也分立
28、式和卧式两种，见图1.1.23和1.1.24 。长联泵长联泵采用一挠性联轴器连接泵和电机。这种联轴器既可以是基本式联轴器，也可以是隔片式联轴器。如果水泵采用一根基本式联轴器与电机相连，那么当泵需要维修时，就必须拆除电机。而且，在安装时必须将泵严格对中，见图1.1.25。另一方面，如果水泵装配的是一根隔片式联轴器，那么在维修水泵时，就有可能无需拆除电机。因而，泵的对中精度要求不是很高，见图1.1.26。直联泵直联泵的结构分为如下两种：一种是水泵的叶轮直接安装在伸出的电机轴上，另一种是采用标准电机以及一根刚性或隔片式联轴器，见图1.1.2 7和1.1.28。图1.1.23：立式多级管道泵 图1.1
29、.24：卧式多级端吸泵图1.1.25：采用基本式联轴器的长联 泵图1.1.26：采用隔片式联轴器的长联泵图1.1.27：采用刚性联轴器 的直联 泵图1.1.28：不同的联轴器类 型基本式联轴器类型 隔片式联轴器（选用 ）采用挠性联轴 器的长联泵采用刚性联轴 器的直联泵17第1.2节 泵类型1.2.1 标准泵1.2.2 分裂式泵有关离心泵的国际标准比较少。事实上，许多国家都有其自己的标准，它们之间或多或少地相互重叠 。一台标准泵需要满足正式的规范，例如关于泵工作点的规范。下面是两个关于泵国际标准的实例：EN 733 (DIN 24255)用于端吸离心泵，也就是众所周知的额定压力（PN）为10 b
30、ar的标准泵。EN 22858 (ISO 2858)用于离心泵，也就是众所周知的额定压力（PN）为16bar的化工泵，见附录K 。上面提到的标准包含了不同泵类型的安装尺寸和工作点。至于这些泵类型的水力部件，不同的制造商各不相同。因此，没有针对这些部件制订相关的国际标准。根据标准设计出来的泵将为最终用户提供涉及维修 、备件和维护方面的便利。分裂式泵是一种泵壳沿轴向被分为两半的水泵。图1.2.4所示的是一台配有一片双吸叶轮的单级分裂式泵。双吸式叶轮结构消除了轴向力，并确保了轴承的使用寿命更长。通常，分裂泵具有相当高的效率，具有易维修的特点，并且性能范围较宽。图1.2.1：长联标准泵图1.2.2：光
31、轴标准泵图1.2.3：长联分裂式 泵图1.2.4：采用双吸叶轮 的分裂式泵18第1.2节 泵类型1.2.3 密封泵密封式电机泵毫无疑问，对泵轴的导入端必须进行密封。通常的办法是采用机械轴封，见图1.2.5。机械轴封的缺点是当处理毒性和腐蚀性液体时，其性能不佳，结果会导致泄漏。采用双机械轴封可在一定程度上解决这些问题。另一种解决方案是使用密封泵。密封泵共分两种类型：密封式电机泵和电磁驱动泵。您可以在下面的两部分内容中获取更多有关这些泵的信息。分密封式电机泵是一种电机和泵合为一体、且没有密封部件的密封泵，见图1.2.6和1.2.7。泵送液体被允许进入转子室,其采用一根细转子罐将转子 室与定子隔开。
32、转子罐充当液体和电机之间的密封隔离物。化工泵所采用的材料，例如塑料或不锈钢，可以耐受腐蚀性液体。最常见的密封式电机泵类型是循环泵。这种泵主要用在供热系统中，因为其结构具有低噪声和免维护运行的特点。液体密封空气图1.2.5：一台采用机械轴封的标准泵电机罐图1.2.6：采用密封式电机的化工泵图1.2.7：采用密封式电机的循环泵电机罐19电磁驱动泵近年来，电磁驱动泵越来越多地被用来输送腐蚀性和毒性液体。如图1.2.8所示，电磁驱动泵由两组磁体组成，一组内磁体和和一组外磁体。采用一个非磁化罐隔开这两组磁体。该罐充当液体和空气之间的密封隔离物。如图1.2.9所示，外磁体连接至泵驱动机，内磁体连接至泵轴。
33、从而，来自泵驱动机的力矩被传递至泵轴。泵送液体充当泵内轴承的润滑剂。因此 ，充分的排气对轴承来说至关重要。外磁 体内磁体非磁化罐图1.2.8：磁力驱动的结构内磁体外磁体非磁化罐图1.2.9：电磁驱动多级泵20第1.2节 泵类型1.2.4 卫生泵卫生泵主要用于食品、饮料、制药和生物技术行业。因为对这些行业而言，液体的输送要求平缓，且水泵易于清洗。为了满足这些行业的工艺要求，水泵表面的粗糙度应在0.43.2m Ra的范围内。最好采用不锈钢锻材或深冲轧不锈钢作为结构材料，见图1.2.12。这些材料具有紧密无孔的表面，能较为容易的加工以满足各种不同的表面质量要求。卫生泵的重要特征是易于清洗和易于维护。
34、领先的卫生泵制造商采用下列标准来设计其产品：EHEDG - 欧洲卫生设备设计集团（European Hygienic Equipment Design Group）QHD - 合格的卫生设计（Qualified Hygienic Design）3-A - 卫生标准：图1.2.10：卫生泵3A0/3A1: 工业/卫生标准（Industrial/Hygienic Standard）Ra3.2m3A2: 无菌标准（Sterile Standard)Ra0.8m3A3: 无菌标准（Sterile Standard)Ra0.4m图 1 . 2 . 1 1 ： 卫 生 自 吸 侧 流 泵砂 型 铸 造精
35、密 铸 造轧 钢图 1 . 2 . 1 2 ： 材 料 表 面 的 粗 糙 度211.2.5 废水泵废水泵是一种含有一台泵和一部电机的密闭装置。由于这种结构，废水泵适用于坑内潜水安装。在具有自藕接系统的潜水安装中，通常使用双轨。自藕接系统使得水泵的维护、修理和替换更加容易。由于水泵的这种结构，因此无需进入坑内进行维修。事实上，可以在坑外自动连接或断开水泵。与常规水泵一样，废水泵也可以采取立式或卧式安装。同样，这种安装形式使维护和维修更加容易，并且当采用干式安装时，水泵依然可以不间断运行，见图1.2.14。一般而言，废水泵应有能力处理大颗粒物。因此，它们配备有特别的叶轮，从而可避免发生堵塞。叶轮
36、类型多种多样，包括单流道叶轮、双流道叶轮、三流道叶轮、四流道叶轮和涡流叶轮。图1.2.15所示为这些叶轮的各种设计。废水泵通常配备一部潜水电机，该电机的防护等级为IP68(如果您想了解更多有关IP等级的信息，请详见第1.4.1小节)。电机和水泵采用一根共用轴，该轴在中间油室内有一个双机械轴封系统，见图1.2.13。对于不同的安装情况，废水泵可以间断运行，也可以连续运行。图1.2.13：湿式安装污水泵详图图1.2.14：干式安装废水泵图1.2.15：用于废水的叶轮类型涡流叶轮 单流道叶轮 双流道叶轮22第1.2节 泵类型1.2.6 浸入式泵浸入式泵是一种水泵部分浸于输送液体内而电机保持干燥的泵类
37、型。通常，浸入式泵安装在罐或容器的顶部或侧壁上。浸入式泵多用于机床工业，例如电火花机床、磨床、加工中心和冷却装置。此外还应用于其它工业行业，便于将泵安装于罐或容器上的场合，例如工业清洗和过滤系统。用于机床的泵可分为两种：用于过滤器“净”侧的泵和用于过滤器“脏”侧的泵。采用闭式叶轮的水泵常用于过滤器的“净”侧，因为如果有必要的话，这种泵可提供高效、高压。采用开式或半开式叶轮的泵常用于过滤器的“脏”侧，因为这种泵可处理金属屑和金属颗粒。图1.2.16：浸入式 泵22第1.2节 泵类型1.2.6 浸入式泵浸入式泵是一种水泵部分浸于输送液体内而电机保持干燥的泵类型。通常，浸入式泵安装在罐或容器的顶部或
38、侧壁上。浸入式泵多用于机床工业，例如电火花机床、磨床、加工中心和冷却装置。此外还应用于其它工业行业，便于将泵安装于罐或容器上的场合，例如工业清洗和过滤系统。用于机床的泵可分为两种：用于过滤器“净”侧的泵和用于过滤器“脏”侧的泵。采用闭式叶轮的水泵常用于过滤器的“净”侧，因为如果有必要的话，这种泵可提供高效、高压。采用开式或半开式叶轮的泵常用于过滤器的“脏”侧，因为这种泵可处理金属屑和金属颗粒。图1.2.16：浸入式 泵231.2.7 井泵共有两种井泵：配有一部潜水式电机的潜水式井泵和配有干式电机的深井泵（电机与水泵之间采用长轴连接）。这类泵通常用于供水和灌溉。两种泵型均可装入即深又窄的井洞中，
39、因此其直径较小，这使得它们比其它泵类型更长，见图1.2.17。潜水井泵专门设计用于潜入液体中，并因此而配用一部IP68防护等级的潜水电机。这种泵有单级和多级型式（多级型式最为常见），并在泵头内装有一个止回阀。如今，深井泵已经或多或少地被潜水泵替代。深井泵的长轴是其弱点，它使得安装和维修变得困难。由于深井泵的电机是风冷的，因此这种泵常用于从敞开的罐中抽取热水的工业应用。潜水泵不能用于输送高温液体，因为电机是潜入液体中的，而且需要液体来冷却电机。图1.2.17：潜水泵24第1.2节 泵类型1.2.8 容积式泵不论背压如何变化，容积式泵依然以固定的速度提供较为恒定的流量。共有两种主要类型的容积式泵：
40、转子泵往复泵图1.2.18展示出离心泵、转子泵和往复泵的不同性能。对于这三种泵，背压的一点变化会导致流量有不同的变化。离心泵的流量将发生显著变化；转子泵的流量只略微变化；往复泵的流量几乎不变。但是，为什么往复泵和转子泵的水泵曲线不相同？这是因为转子泵的实际密封面比往复泵的大。因此，虽然这两种水泵的设计采用了同样的公差，但是转子泵的间隙损失更大。图1.2.18：三种不同泵类型的流量和扬程之间的典型关系1) 离心泵2) 转子泵3) 往复泵为了获得更高的效率和抽吸能力，泵通常设计有尽可能精密的公差。然而，在一些情况下，有必要增大公差，例如当泵输送高粘度液体、含颗粒液体和高温液体时。容积式泵是脉动的，
41、意思是在一个循环内，其体积流量不恒定。由于管路系统和阀门内的阻力，流量和速度的变化导致压力波动。容积式泵隔膜往复转子柱塞单转子多转子蒸汽 双动单缸双缸单缸双缸三缸多缸双动单动电力水环 泵柱塞挠性构件螺杆齿轮凸轮圆周式柱 塞螺杆25计量泵计量泵属于容积式泵家族，是典型的隔膜式。由于隔膜在液体和外界环境之间形成了一道密封，因此隔膜泵不会发生泄漏。隔膜泵装有两个止回阀：一个在泵的吸入端，另一个在泵的排出端。对于较小的隔膜泵，通过连接在一个电磁体上的连杆带动隔膜。因此，通过调节绕组内的电流频率来控制冲程运动，见图1.2.21。对于较大的隔膜泵，隔膜一般被安装在连杆上，连杆又由凸轮轴带动。通过采用一部标
42、准异步电机，使凸轮轴旋转，见图1.2.22。通过改变冲程长度和/或冲程频率，可以调节隔膜泵的流量。如果必须扩大运行区域，可将变频器连接至较大的隔膜泵，见图1.2.22。此外，还有另一种隔膜泵。如图1.2.20和1.2.23 所示，隔膜通过一根偏心驱动连杆带动，该连杆由一部步进电机或同步电机驱动。通过采用步进电机驱动，增大了水泵的动态区，并且其精度得到了显著的提高。这种结构使得不再需要调节水泵的冲程长度，因为连杆被直接安装在隔膜上。进而获得最佳的吸入条件和出众的运行特征。因此，简化了对水泵的吸入端和排出端的控制。与产生很大脉冲的传统电磁驱动隔膜泵相比，步进电机驱动隔膜泵使获得更加平稳的计量添加成
43、为可能。图1.2.20：计量泵图1.2.21：电磁弹簧复位图1.2.23：曲柄传动图1.2.22：凸轮驱动弹簧复位第一章 泵和电机的设计第1.3节：机械轴 封1.3.1 机械轴封的元件和功 能1.3.2 平衡型轴封和非平衡型轴封1.3.3 机械轴封的类型1.3.4 密封面材料组合1.3.5 影响密封性能的因素28第1.3节 机械轴封自从二十世纪五十年代中期，机械轴封取代了传统的密封方法填料箱，得到普及。与填料箱相比，机械轴封有如下优点：可使得轴的位移和振动幅度更小.机械轴封无需任何调节。密封面只引起少量摩擦，因而将使动力损失降至最低。轴不会沿任何密封元件滑动，因此不会由于磨损造成损坏(减少了维修费用)。机械轴封是泵的一部分，它将液体与空气隔开。如图1.3.1所示，这是两个安装在不同类型泵上的机械轴封实例。大多数机械轴封的制造依照欧洲标准EN 12756。在选择轴封之前，需要了解液体的一些情况并进而得知密封对液体的耐受性：确定液体的类型确定轴封所承受的压力确定轴封所承受的速度确定内置尺 寸下面的篇幅将讲述机械轴封的工作原理、类型以及影响机械轴封性能的各种因素。图1.3.1：采用机械轴封的 泵
