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1、13 泵与风机的构造与理论基础13.113.1泵与风机的基本构造、工作原理泵与风机的基本构造、工作原理 13.213.2泵与风机的基本性能参数泵与风机的基本性能参数 13.313.3泵与风机的性能曲线泵与风机的性能曲线 13.413.4泵的气蚀与安装高度泵的气蚀与安装高度 13.513.5相似律与比转数相似律与比转数泵与风机是利用原动机（电动机）驱使 使流体提高能量的一种流体机械。也是一种 换能装置。输送液体并提高液体能量的流体 机械称为泵；输送气体并提高气体能量的流 体机械称为风机。压能（势能）压能（势能）电能电能 机械能机械能 （一）叶片式叶片式泵与风机主要是通过高速旋转的叶轮 对流体做功
2、，使流体获得能量。根据流体的 流动情况，可分为离心式、轴流式、混流式 及贯流式几种。叶片式泵与风机具有效率高 、启动方便、工作稳定、性能可靠及容易调 节等优点，用途最为广泛。根据泵与风机的工作原理，通常可分类如下：根据泵与风机的工作原理，通常可分类如下： 叶片式、容积式、其他类型叶片式、容积式、其他类型 （二）容积式（二）容积式容积式泵与风机主要是通过运转时机械内容积式泵与风机主要是通过运转时机械内 部工作容积的改变对流体做功，使流体获部工作容积的改变对流体做功，使流体获 得能量。根据工作容积结构的不同，又可得能量。根据工作容积结构的不同，又可 分为往复式和回转式两种。属于往复式的分为往复式和
3、回转式两种。属于往复式的 如活塞式往复泵、蒸汽活塞泵等；属于回如活塞式往复泵、蒸汽活塞泵等；属于回 转式的如齿轮泵、转子泵、罗茨鼓风机等转式的如齿轮泵、转子泵、罗茨鼓风机等 。 （三）其他类型的泵与风机除上述两种类型水泵以外还有利用高速流 体工作的射流泵和气升泵，利用螺旋推进 原理工作的螺旋泵及利用有压管道水击原 理工作的水锤泵等其它类型泵。名称泵轴泵轴 位置机壳形式吸入方式叶轮级轮级 数口径（mm）实实用扬扬程(m) 离 心 泵泵卧 式透平式单单吸单级单级5015020120 多级级38250201500双吸12580020140蜗蜗壳式单单吸多级级38300385 单级单级50200201
4、000双吸12515004100立 式透平式单单吸单级单级501502090多级级3830020300双吸1254002085蜗蜗壳式单单吸多级级7510001060单级单级5020020100双吸250800460离心式泵的种类 离心式风机的种类离心式风机按其产生的压力不同，可分为三类：低压离心式风机风压小于981Pa(100mmH2O)。一般用于送风系统或空气 调节系统。中压离心式风机风压在9812943Pa(即100300mmH2O)范围内。一般用 于除尘系统或管网较长，阻力较大的通风系统。高压离心式风机风压大于2943Pa(即300mmH2O)。一般用于锻冶设备的强 制通风及某些气力输
5、送系统。图1低压离心式风机 图2中压离心式风机 图3 高压离心式风机泵与风机的应用泵与风机的应用 泵与风机的应用范围很广泛，是一般的通 用机械。它们广泛地应用于国民经济及国 防工业等各部门；供热、工业通风、空调 制冷、锅炉给水、冲灰除渣、消烟除尘、 煤气工程及给水排水工程等，都离不开泵 与风机。如果把城市市政管网比作人身上 的血管系统，那么泵与风机就是输送血液 的心脏。离心式风机按其输送气体的性质不同，还可以分为：一 般通风机、排尘通风机、锅炉引风机、耐腐蚀通风机、防爆 通风机及各种专用风机。按风机材质不同又可分为：普通钢 、不锈钢、塑料以及玻璃钢离心式通风机。在实际应用中， 为方便起见，往往
6、使用汉语拼音字头缩写来表示通风机的用 途，如表2所示。用途类别类别代号用途类别类别代号 汉汉字拼音缩缩写汉汉字拼音缩缩写 一般通用通风换风换 气通用T纺织纺织 工业业通风换风换 气纺织纺织FZ 排尘尘通风风排尘尘C工业业冷却水通风风冷却L 防爆气体输输送防爆B工业业炉吹风风工业业GY 防腐气体输输送防腐F煤气输输送煤气MQ 高温气体输输送高温W降温凉风风用凉风风LF 煤粉吹风风煤粉M冷冻冻用冷冻冻LD 锅锅炉通风风锅锅炉G空气调节调节 用空调调KT 锅锅炉引风风锅锅引Y天然气输输送天气TQ 矿矿井通风风矿矿井K特殊场场所通风换风换 气特殊TS当前泵与风机的发展趋势和特点：(1)大型化、大容量化
7、。 (2)高速化、高扬程化。 (3)系列化、标准化、通用化。 (4)自动与节能。 13.1.1 离心泵的基本构造及工作原理ISIS型单级单吸卧式离心泵型单级单吸卧式离心泵13.1 泵与风机的基本构造、工作原理吸入口联轴器出水口泵壳吸入口出水口单级双吸离心泵吸水管段吸入口出水口压水管段图9.2 单级双吸卧式离心泵剖面图 1泵体； 2泵盖； 3泵轴； 4叶轮； 5叶轮上减漏环； 6泵壳上减漏环； 7水封管； 8充水孔； 9油孔； 10双列滚珠轴承； 11键； 12填料套； 13填料环； 14填料； 15压盖； 16联轴器； 17油杯指示管； 18压水管法兰； 19泵座； 20吸水管； 21泄水孔；
8、 22放油孔中开式单级双吸泵安装示意图SLOW900-900单级双吸离心 泵是专门为深圳自来水厂开 发的大型泵。该泵泵体重6.3吨，泵盖重 2.5吨，泵的总高度2.8m，进 出水法兰间距2.8m，轴承档 间距2.8m，进水法兰最大外 径为1.23m，出水法兰最大外 径为1.12m。 部 分主要零件转动转动 部分叶轮轮、泵轴泵轴固定部分泵泵壳、泵泵座交接部分轴承、轴封、联轴器、减漏环及轴向力平衡装 置等。 离心泵的主要零件 叶轮是离心泵的最主要零件之一， 它由盖板、叶片和轮毂等部件组成 。 （1）叶轮叶轮依其盖板覆盖情况可分为叶轮依其盖板覆盖情况可分为开式、半开式和封闭式叶轮三种开式、半开式和封
9、闭式叶轮三种 泵壳的主要作 用是以最小的损失 汇集由叶轮流出的 液体，使其部分动 能转变为压能，并 均匀地将液体导向 水泵出口。 （2）泵壳泵壳顶部通常设有灌水漏斗和排气栓，以便启动前灌水和 排气。底部有放水方头螺栓，以便停用或检修时泄水。（3）泵轴泵轴是用来旋转叶轮并传递扭矩的。常用的材料是 碳素钢和不锈钢。泵轴应有足够的抗扭强度和足够的刚 度。它与叶轮用键进行连接。泵座上有收集轴封滴水的水槽，轴向的水槽槽底设 有泄水螺孔，以便随时排出由填料盒内渗出的水。（4 ）泵座（5）轴封装置轴封的作用是密闭泵轴与泵壳之 间的空隙，以防止泵内高压水流 出泵外和防止空气进入泵内。 （6）联轴器联轴器是用来
10、联接水泵轴和 电机轴的部件，又称靠背轮，有 刚性和挠性两种。刚性联轴器实际上就是两个 圆法兰盘用螺栓连接，它对泵轴 与电机轴的不同心无调节余地， 当泵轴与电机轴偏心时，可能会 加剧机组的振动；挠性联轴器是用带有橡胶圈 的钢柱销联接。它能在一定范围 内调节水泵轴与电机轴的不同心 度，从而减小转动时因机轴少量 偏心而引起的轴周期性弯曲应力 和振动。 （6 ）减漏装置 减少漏损和防止磨 损的作用，称为减 漏环或承磨环 （7）轴向力平衡措施单吸离心泵或某些多级泵的叶轮 有轴向推力存在，产生轴向推力 的原因是作用在叶轮两侧的流体 压力不平衡造成的。 离心泵的管路及附件1离心式泵；2电动机；3拦 污栅；4
11、底阀；5真空表；6 防振件；7压力表；8止回阀； 9闸阀；10排水管； 11吸水 管；12支座；13排水沟；14 压水管吸水管段压水管段离心泵工作原理13.1.2离心风机的基本构造及工作原理 离心式风机主要结构分解示意图 1吸入口； 2叶轮前盘； 3叶片； 4后盘； 5机壳； 6出口； 7截流板，即风舌； 8支架叶轮是离心通风机的主 要零件，叶轮的结构参数和 几何形状对通风机的性能有 着重要影响。叶轮一般由前 盘、后盘、叶片和轮毂所组 成，其结构有焊接和铆接两 种形式。 （1）叶轮离心风机叶轮主要结构参数 D0为叶轮进口直径，D1为叶片进口直径，D2为叶片出口直 径，即叶轮外径，b1为叶片进口
12、宽度，b2为叶片出口宽度，1为 叶片进口安装角，2为叶片出口安装角。叶片是叶轮最主要的部分，离心风机的叶片，一般为6 64个。叶片的形状、数量及其出口安装角度对通风机的性 能有很大影响。根据叶片出口安装角度的不同，可将叶轮的 形式分为以下三种。径向叶片的叶轮 后向叶片的叶轮 前向叶片的叶轮（1）前向叶片的叶轮叶片出口安装角度290，其中(a)为薄板前向叶轮 ，(b)为多叶前向叶轮。这种类型的叶轮流道短而出 口宽度较宽。叶轮能量损失大，整机效率低，运转 时噪声大，但产生的风压较高，此类叶型的叶轮多 用于中小型离心风机。 （2）径向叶片的叶轮 叶片出口安装角度2=90，其中(d)为曲线形径向叶轮
13、，(e)为直线形径向叶轮。前者制作复杂，但损失小， 后者则相反。其特点介于前向型叶片与后向型叶片之 间。（3）后向叶片的叶轮叶片出口安装角290。其中(c)为 薄板后向叶轮，(f)为机翼形后向叶 轮。这类叶型的叶轮能量损失少， 整机效率高，运转时噪声小，但产 生的风压较低，一般大型离心风机 多采用此类叶型的叶轮。离心风机叶片的形状有：平板形、圆弧形和中空机翼形 等几种。平板形叶片制造简单。目前，前向叶片一般多采 用圆弧形叶片。在后向叶片中，对于大型离心风机多采用 机翼形叶片，而对于中、小型离心风机，则以采用圆弧形 和平板形叶片为宜。我国生产的4-72型离心风机均采用中空 机翼形叶片。(a)平板
14、叶片； (b)圆弧窄叶片； (c)圆弧叶片； (d)机翼型叶片 （2）机壳 风机的机壳与泵壳相似，呈 蜗壳形。它的作用是汇集叶 轮中甩出来的气体，并将部 分动压转换为静压，最后将 气体导向出口。 机壳可以用钢板、塑料板、玻璃钢等材料制成，其断面 有方形和圆形两种，一般中、低压风机多呈方形，高压风机 则呈圆形。目前研制生产的新型风机的机壳能在一定的范围 内转动，以适应用户对出风口方向的不同需要。（3） 吸入口 风机的吸入口又称集流器。作用是保证气流能均匀地充 满叶轮进口截面，降低流动损失。 (a)圆筒形； (b)圆锥形； (c) 圆弧形； (d)锥筒形； (e)弧筒形； (f)锥弧形进气箱一般只
15、使用在大型的或双吸的离心风机上。 其主要作用可使轴承装于风机的机壳外边，便于安装与 检修，对改善锅炉引风机的轴承工作条件更为有利。对 进风口直接装有弯管的风机，在进风口前装上进气箱， 能减少因气流不均匀进入叶轮产生的流动损失。断面逐 渐收敛的进气箱的效果较好。（4） 进气箱一般在大型离心式风机或要求性能调节的风 机的进风口或进风口的流道内装置前导器。改变 前导器叶片的角度，能扩大风机性能、使用范围 和提高调节的经济性。前导器有轴向式和径向式 两种。（5） 前导器扩散器装于风机机壳出口处，其作用是降低出 口流体速度，使部分动压转变为静压。根据出口管 路的需要，扩散器有圆形截面和方形截面两种。（6
16、）扩散器离心风机的工作原理离心风机的结构形式（1）离心风机的旋转方式 离心式风机可以做成右旋转或左旋转两种形式。从原 动机一端正视叶轮，叶轮旋转为顺时针方向的称为右旋转 ，用“右”表示；叶轮旋转为逆时针方向的称为左旋转，用 “左”表示。但必须注意叶轮只能顺着蜗壳螺旋线的展开方 向旋转。（2）离心风机的出风口位置 基本位置04590135180225270315 补补充位置15 3060 75105 120150 165195 210240 255285 300330 345（3） 离心风机的支承与传动方式 代 号ABCDEF传动传动 方式无轴轴承，电电 机直 接传动传动悬悬臂支承 ，皮 带轮带轮 在轴轴 承中间间悬悬臂支承 ，皮
