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1、泵与风机,山东大学能动学院 高 明E-mail: Tel: 0531-88399008；15966638936,泵与风机,泵与风机的基本概念、组成 离心式、轴流式泵与风机基本理论、工作原理 泵与风机的设备性能、性能曲线 相似理论应用 泵的汽蚀 泵与风机的运行及工况调节,主要内容,参考教材,作 者： 安连锁 主编 出 版 社： 中国电力出版社 出版时间： 2008-8 “十一五”国家级规划教材,作 者： 孔珑 主编 出 版 社： 中国电力出版社 出版时间： 2007-8 “十一五”国家级规划教材,第一章 综述部分,1、泵与风机的概述 2、泵与风机的分类、基本原理（离心式、轴流式） 3、泵与风机
2、的主要部件及其功能（离心式、轴流式） 4、泵与风机的性能参数 5、发展趋势,一、泵与风机概述,流体机械？汽轮机、水轮机、泵与风机汽轮机、水轮机把流体的热能和动能转变为机械能的动力设备。属发动机泵与风机把机械能转变为流体(液体、气体)的势能和动能一种动力设备。,泵、风机定义、作用,泵：泵是输送液体或使液体增压的机械。它将原动机的机械能或其他外部能量传送给液体，使液体能量增加。泵主要用来输送液体:包括水、油、酸、碱液、乳化液、悬浊液和液态金属等，也可输送液体、气体混合物以及含悬浮固体物的液体。风机：是输送气体或使气体增压的机械。它将原动机的机械能或其他外部能量传送给气体，使气体能量增加。风机主要用
3、来输送气体:包括空气、烟气等，也可输送含固体颗粒的气体。另外风机还广泛用作通风设备。,一般用途,泵与风机是仅次于电机的一种通用机械。主要用于抽吸、输送流体，或用于提高流体的能量。广泛应用于国民经济的各个方面： 日常生活供水、供暖、空调、通风、污水排放等 农业灌溉、排涝； 采矿通风、排水 冶金工业鼓风、流体输送 石油工业输油、注水 化工、家电等也离不开泵与风机 热力发电厂中水泵，油泵，送、引风机,泵装置简图,泵装置筒图1过滤网；2吸入管路；3 泵； 4 排出管路。Ms 真空表Mt 压力表Hsz 泵安装高度Hz 排、吸水池液面高度差 z2、z1 泵出、进口到测量基准面的距离,火电厂系统中的泵与风机
4、,核电厂的泵,核电厂主泵冷却剂泵,核电厂的泵,二、泵与风机的分类,按工作原理分,动叶可调轴流风机 静叶可调轴流风机,按出口压力分,低压泵：压力2MPa泵 中压泵：压力在26MPa高压泵：压力6MPa,通风机：风压1015kPa风机 鼓风机：风压 10340kPa压气机：风压290340kPa,低压离心通风机：风压1kPa 通风机 中压离心通风机：风压在13kPa高压离心通风机：风压在315kPa,低压轴流通风机：风压0.5kPa 通风机 高压轴流通风机：风压在0.55kPa,分类1叶片式泵与风机,旋转叶轮，连续工作 离心式：流体轴向流入，径向流出，叶片产生离心力对流体做功，扬程（或全压）较高，
5、流量偏小 轴流式：流体轴向流入，轴向流出，叶片产生的升力对流体做功，流量很大，扬程（或全压）偏小 混流泵：离心力和升力的共同作用 旋涡泵：靠流体的漩涡运动增加压头,离心泵（离心泵，离心泵简单工作原理,离心风机,轴流泵（动画）,轴流风机（动叶可调，静叶可调）,动叶可调轴流式风机,双级轴流风机,流体是沿介于轴向与径向之间的圆锥面方向流出叶轮，部分利用叶型升力，部分利用离心力。 流量较大、压头较高，是一种介于轴流式与离心式之间的叶片式泵与风机。,斜流式泵,旋涡泵（动画）,分类2容积式泵与风机,工作腔体的周期性变化使流体能量增加 往复式（活塞、柱塞、隔膜） ：借活塞在汽缸内的往复作用使缸内容积反复变化
6、，以吸入和排出流体，并提高其压力。 回转式（齿轮、螺杆）：是利用一对或几个特殊形状的回转体（齿轮、螺杆或其他形状的转子）在壳体内作旋转运动来输送流体并提高压力。,此泵适用于小流量、高压力，电厂中常用作加药泵（动画）。,往复式泵：（动画1，动画2）,齿轮泵的工作原理 齿轮泵具有一对互相啮合的齿轮 在输油系统中可用作传输、增压泵； 在燃油系统中可用作输送、加压、喷射的燃油泵 在工业领域中，均可作润滑油泵用。,回转泵齿轮泵：动画1，动画2,回转泵螺杆泵的工作原理 （动画） 螺杆泵是一种利用螺杆相互啮合来吸入和排出液体的回转式泵。螺杆泵的转子由主动螺杆和从动螺杆组成。 主动螺杆与从动螺杆做相反方向转动
7、，螺纹相互啮合，流体从吸入口进入，被螺旋轴向前推进增压至排出口。,回转风机罗茨风机,喷射泵的工作原理 （动画）工作流体可以为高压蒸汽，也可为高压水，前者称为蒸汽喷射泵，后者称为射水抽气器。在电厂中都可用作抽出凝汽器中的空气。,其他类型,水环式真空泵：动画,三、泵与风机的主要部件及功能,离心泵的主要部件 叶轮 吸入室 压出室 导叶 密封装置 轴向力平衡装置,1、叶轮,叶轮是实现能量转换的主要部件 作用：将原动机的机械能传递给流体，使流体获得压力能和动能。 叶轮水力性能的好坏，对泵效率的影响甚大。,叶轮组成：前盖板，后盖版，叶片，轮毂，轴等。 平面图：去掉前盖板，从轴端看到的视图。 轴面图：用旋转
8、投影法获得的剖面。,1、封闭式叶轮：有前盖板、叶片、后盖板及轮毂。效率高，输送清水，如：给水泵、凝结水泵等。 2、半开式叶轮：只有叶片、后盖板及轮毂。适于输送含小颗粒的溶液，输送效率低，如泥浆泵。 3、开式叶轮：只有叶片及轮毂。一般用于输送含杂质的流体（大颗粒），效率低，如灰渣泵。,叶轮形式,单吸式叶轮,双吸式叶轮,液体只能从叶轮一侧被吸入，结构简单。,相当于两个没有后盖板的单吸式叶轮背靠背并在了一起，可从两侧吸入液体，具有较大的吸液能力，而且可以较好的消除轴向推力。,2、吸入室,离心泵吸水管法兰接头至叶轮进口的空间称为吸入室 作用：以最小的阻力损失，引导液体平稳地进入叶轮，并使叶轮进口处的液
9、体流速分布均匀 锥形吸入室 弯管型吸入室 环形吸入室 半螺旋形吸入室,锥形吸入室：液体能在锥形吸入室中加速，速度分布均匀，水力性能好， 多用于单级泵弯管型吸入室：前部有直锥收缩段，有直锥室优点。 多用于大型泵,环形吸入室：对称、简单、紧凑，由于泵轴穿过环形吸入室，在轴的背面产生漩涡，造成进口流速分布不均，流动损失大。轴向尺寸较短。 用于分段式多级泵中。,半螺旋形吸入室：背面没有漩涡，速度均匀，流动损失最小，流体进叶轮前有预旋，扬程下降。 多用于：单级双吸泵,3、压出室(蜗壳),叶轮出口或导叶出口至压水管法兰之间的空间作用：收集叶轮流出的流体；以最小阻力损失引入压水管或次级叶轮进口；将流体的部分
10、动能转化为压能。,螺旋形压出室（用于单级单、双吸及水平中开式多级离心泵） 环形压出室（用于节段式多级泵的出水段上） 导叶式压出室（多用于多级泵上）,型式,螺旋形压出室 结构简单、制造方便、效率高； 非设计工况下，会产生径向力， 用于：单级泵，水平中开式多级泵,螺旋形机壳,环形压出室：流道断面面积相等，因此各处流速不相等，流动损失大，效率低。 用于： 多级泵出水段，输送含杂质液体,4、导叶,多级泵的液流从前一级叶轮流入次级叶轮，两级之间安装有导叶 作用： 兼有吸入室和压出室的作用 汇集前一级叶轮流出的液体，并在损失最小的条件下，引入次级叶轮的进口或压出室； 在导叶内把部分动能转换为压力能。 分为
11、径向式导叶与流道式导叶,径向式导叶（上图）：由螺旋线、扩散管、过渡区（环状空间）、反导叶组成。 液体从叶轮流出后，由螺旋线部分收集起来，经扩散管将部分动能转变为压力能，液流在过渡区沿轴向转180后经反导叶进入下一级叶轮。,径向式导叶图示,流道式导叶：前面部分与径向式导叶的正导叶相同，后面部分与径向式导叶的反导叶相类似，只是它们之间没有环状空间（过渡区）。流道式导叶：正反导叶形成单独通道，各流道内液体不相混合，流动损失小，制造困难。分段式多级泵趋于使用。,迷宫式 角接式,平环式,密封装置,功用,进口密封（密封环、口环、承磨环）（装于叶轮进口处叶轮与泵壳上）,轴端密封（简称轴封） （装于泵轴穿出泵
12、壳的部位上）,进口密封：减少泄露损失、避免叶轮与泵体直接摩擦。 轴端密封：防止液体流出泵外，空气流入泵内。,填料密封机械密封迷宫式密封浮动环密封,5、密封装置,密封环：在叶轮进口外圈与泵壳之间加装密封环，防止高压流体通过叶轮进口与泵壳之间的间隙泄漏至吸入口。轴端密封：转动部件（泵轴）与静止部件（泵体）之间存在间隙。,密封环,通常采用平环式和角接式；高压泵则常采用迷宫式,由于离心泵叶轮出口液体是高压，入口是低压，高压液体经叶轮与泵体之间的间隙泄漏而流回吸入处，所以需要装密封环。 作用：减小泄漏损失；避免叶轮与泵体摩擦。,轴端密封,填料密封 机械密封 迷宫密封 浮动环密封 水力密封,A、填料密封,
13、结构简单，工作可靠；但使用寿命短，广泛应用于中低压水泵,泵工作时，压盖将填料压紧，使泄漏量减小，达到密封的目的。 通过水封环引入洁净水，使其在轴上形成水环进行密封，防止空气漏入泵内。,常温：绵编织物（浸石墨黄油） 温压稍高：石棉加金属丝高温水：巴氏合金铝铜金属丝高温高压泵：聚四氟乙烯,构造,填料箱（充装填料及水封环）水封环（分布密封水）水封管（引入密封水）压 盖（用压盖螺栓调整填料松紧度）填 料（密封轴与泵壳间隙）,是目前普通离心泵最常用的一种轴封结构,注意,密封水的功用是起密封、冷却、润滑作用。 压盖的拧紧程度，以每秒钟漏水一滴为宜，不可过紧过松。 密封水的压力根据泵内压力确定。 适用条件：
14、圆周速度小于25m/s的场合。,机械密封是无填料的密封装置。 它由动环、静环、弹簧和密封圈等组成动环随轴一起旋转，并能作轴向移动；静环装在泵体上静止不动。 动环靠密封腔中液体的压力和弹簧的压力，使其端面贴合在静环的端面上，形成微小的轴向间隙而达到密封的。 为了保证动静环的正常工作，轴向间隙的端面上需保持一层水膜，起冷却和润滑作用。,B、机械密封（又称端面密封）,摩擦功耗小，泄漏量小，密封效果好，压力高，寿命长； 加工精度要求高，价格贵。,端面保持一层水膜，起冷却、润滑作用。,优 点： 密封效果好，轴向尺寸小，摩擦功耗较 少，使用寿命长。缺 点：结构较复杂，制造精度要求高，价格较贵，安装技术要求
15、高。 适用条件：输送腐蚀性、磨损性介质，承受压力达45Mpa，温度 -200450，广泛应用于高 速给水上。如：大型机组给水泵,注意,迷宫式密封非接触型密封,常用的有炭精迷宫密封、金属迷宫密封。 其密封原理是：由轴套密封片与炭精环组成微小间隙，流体通过间隙时压力降低，达到密封的目的。,优点：动静部分无接触，无磨损，使用寿命长。 大机组锅炉给水泵上广泛应用,浮动环密封,浮动环3、支承环4、弹簧2、轴套6组成 径向密封：浮动环与支承环端面在液体压力和弹簧力作用下保持紧密接触 轴向密封：浮动环内表面与轴套外表面的微小间隙对液体的节流作用实现,优点：与机械密封相比，结构简单，运行可靠，密封效果好。 缺
16、点：轴向尺寸较长。,水力密封,水力密封也称螺旋密封，属于非接触型密封，在密封部位的轴的表面刻有螺旋槽，当轴告诉旋转时，螺旋对充满在密封间隙的流体产生泵送压头，这一压头与被密封介质的压力相平衡，从而阻止介质泄露。 缺点：低速情况下，压头小，密封性能差；轴向尺寸大。,离心泵的分类 1）按照轴上叶轮数目的多少,单级泵,多级泵,轴上只有一个叶轮的离心泵，适用于出口压力不太大的情况；,轴上不止一个叶轮的离心泵 ，可以达到较高的压头。离心泵的级数就是指轴上的叶轮数，我国生产的多级离心泵一般为29级。,2）按叶轮上吸入口的数目,单吸泵,双吸泵,:叶轮上只有一个吸入口，适用于输送量不大的情况。,:叶轮上有两个吸入口，适用于输送量很大的情况。,
