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1、第一章 概 述一、水泵的分类泵是一种转换能量的机械，它把动力机的机械能或其它能源的能量传递给所输送的液体，使液体的能量（位能、压能和动能）增加。用来输送水的称为水泵。按工作原理泵分为三大类：1、叶片式水泵（动力式泵）它是利用工作叶轮的旋转运动来输送液体的。1）按工作原理分为：离心泵、轴流泵、混流泵、旋涡泵。2）按结构形式分：按主轴方向分为：卧式泵、立式泵、斜式泵。按压水室型分为：蜗壳式泵、导叶式泵。按叶轮吸入方式分为：单吸式、双吸式。按叶轮数目分为：单级泵、多级泵。按叶片调节的可能性分为：固定式泵、半调节式泵、全调节式泵。按泵壳的接缝分为：水平接缝（中开式）、垂直接缝（分段式）。3）按输送液体
2、的性质分为：清水泵、污水泵、泥浆泵。4）按比转数分为：高比转数泵、中比转数泵、低比转数泵。2、容积式水泵它是利用工作室容积周期性变化来输送液体的。可分为往复泵和回转泵。往复泵是利用活塞（或柱塞）在泵缸内作往复运动来改变工作室的容积而输送液体的。如：活塞式往 复泵、柱塞式往复泵、计量泵、隔膜泵等。3、其它类型泵本作业区主要使用的是射流泵。它是利用高速工作流体（液体或气体）的能量来输送液体。二、水泵的特性比较泵类型叶片式容积式其它离心泵轴流泵往复式射流泵流量与压力（扬 程）的稳定性稳 定脉动稳 定自吸能力除特殊结构的离心泵（自吸泵）外 无自吸能力能自吸启动与调节启动前泵须灌液启动前泵须灌液出口阀全
3、开下启出口阀全开下启体并关闭出口 阀，一般用出口 阀调节体，全开出口阀， 用改变叶片安装 角调节动，用专门调节 机构或旁通阀调 节动，用改变工作 液体的流量和压 力调节转速转速范围大，可 达很高一般转速较低低速流量与压力（扬 程）范围流量、扬程范围较大大流量、低扬程中小流量，压力 范围大流量、扬程都不 大效率高高高低第二章 叶 片 泵第一节 叶片泵的工作原理与构造一、离心泵1、离心泵工作原理离心泵是利用叶轮旋转而使水产生离心力来工作的。离心泵装置主要由泵壳、泵轴、叶 轮、吸水管和压水管等组成。水泵在启动前，必须把泵壳和吸水管都充满水，然后，驱动电机，使泵轴带动叶轮和水 作高速旋转运动，水在离心
4、力作用下甩向叶轮外缘，并汇集到泵壳内，经蜗壳形泵壳的流 道而流入水泵的压水管路。同时，水泵叶轮中心处由于水被甩出而形成真空，吸水池中的 水便在大气压力作用下，通过吸水管吸进了叶轮。叶轮不停地旋转，水就不断地被甩出， 又不断地被补充，就形成了离心泵的连续输水。2、离心泵的构造（1）单级单吸离心泵图 1-1 所示为 IS 型国际标准的单级单吸离心泵结构图。主要零件有叶轮、泵壳、泵轴、密 封环、填料函、轴承等。图 1-1 IS 型单级吸离心泵结构图1- 泵体；2-泵盖；3-叶轮；4-泵轴；5-密封环；6-叶轮螺母；7-外舌止退垫圈；8-轴套；9-填料压盖；10-水封环；11-填料；12-悬架轴承体1
5、）叶轮 叶轮是泵的核心。作用是将动力机的机械能传递给液体，使液体的能量增加。 叶轮的形式有封闭式、半开式、敞开式。叶轮的材料必须具有足够的机械强度和耐磨、耐腐蚀性能。多采用铸铁、铸钢和青铜 制成。叶轮内外加工表面要有一定的光洁度，铸件不能有砂眼、孔洞，不能有毛糙和突起 部分，否则会降低水泵效率和使用寿命。2）泵壳 泵壳由泵盖和泵体组成。3）泵轴 泵轴是用来带动叶轮旋转的，它的材料要求有足够的抗扭强度和刚度，用不低于 35#优 质碳素钢制成。泵轴要直，一端用键、叶轮螺母和止退圈固定叶轮，另一端装联轴器。为 防止直接摩擦，在与填料接触部位装有轴套。4）轴承 常用的轴承有滚珠轴承和滑动轴承。单级单吸
6、泵采用滚珠轴承。5）密封环 在转动的叶轮吸入口外缘与泵体间有一缝隙。为减少漏水，又承受磨损，在泵体上装一 铸铁圆环，称为密封环，是易损件。6）填料函 在泵轴穿出泵盖处，轴与泵盖间也存在间隙，为防止高压水向外流出和空气流入，必须 设置轴封，填料函是一种常见的轴封。常用的压盖填料型填料函主要由底衬环、填料、水 封管、水封环、填料压盖等零件组成。填料又叫盘根，常用的是浸油、浸石墨的石棉绳填料，断面为方形。通常用46 圈。填 料压紧的程度用压盖上的螺丝调节。如压得太紧，虽然能减少泄漏，但填料与泵轴摩擦增 加，甚至造成抱轴现象；压得过松，达不到密封效果。一般以滴水1020 滴/分钟为宜。除了填料密封，还
7、有机械密封、骨架橡胶圈密封。7）轴向力平衡装置 单级单吸离心泵的特点：结构简单，维修方便，体积小，重量轻，成本低。（2）单级双吸离心泵 单级双吸离心泵的结构如图1-2 所示，由叶轮、泵壳、泵轴、轴承、密封环和填料函等 零件组成。叶轮的形状是轴对称的，水从叶轮两侧吸入口轴向流入，经叶槽后径向流出， 故称为双吸泵。图1-2单级双吸离心泵（Sh型）结构图1-泵体；2-泵盖；3-叶轮；4-泵轴；5-密封环;6-轴套；7-填料套；8-填料；9-水封环；10- 填料压盖；11-轴承体；12-滚珠轴承；13-联 轴器单级双吸离心泵的特点是流量大，扬程较高；泵壳是水平中开的，安装检修方便。由 于叶轮对称布置，
8、基本没有轴向力，运行比较平稳。（3）分段式多级离心泵分段式多级离心泵是将几个单吸式叶轮装在一根轴上串联而成，叶轮的数目代表水泵 的级数。工作时，水由吸水管吸入，顺序地由前一个叶轮压出进入后一个叶轮，每经过一 个叶轮水的能量增加一次，总扬程随叶轮级数的增加而增加。泵体由进水段、出水段和数 个中段组成，各段用长螺杆连接。分段式多级离心泵的特点：流量小，扬程高，结构复杂，拆装困难。二、轴流泵1、轴流泵的工作原理是以空气动力学中机翼的升力理论为基础的。2、轴流泵的构造图1-3立式半调型轴流泵1-喇叭管；2-叶片；3-轮毂；4-导叶；5-下导轴承；6-导叶管；7-出水弯管；8-泵轴；9-上导轴承；10-
9、引水管；11- 填料；12-填料盒；13-压盖；14-联轴 器轴流泵的泵壳直径与吸水口直径差不多，可以垂直安装（立式），水平安装（卧式）、 斜式安装（斜式）。我们使用的是立式轴流泵。图1-3 所示为立式轴流泵的结构图。其主要 零件有：喇叭管、叶轮、导叶、出水弯管、泵轴、轴承、填料函。1）喇叭管 喇叭管是立式轴流泵的吸水室，铸铁制造。作用是把水以最小的损失均匀地 引向叶轮。喇叭管的进口部分呈圆弧形，进口直径约为叶轮直径的倍左右。2）叶轮 叶轮是轴流泵的主要工作部件，通常由叶片、轮毂、导水锥等组成，一般用优 质铸铁制成，大型泵用铸钢。叶片一般是4 片，呈扭曲形装在轮毂上。根据叶片调节 的可能性分为
10、固定式、半调节式、全调节式。我们使用的是半调节式，叶片用螺母固 定在轮毂上，在叶片的根部上刻有基准线，在轮毂上刻有几个相应的安装角度的位置 线，如+4、+2、0、-2、-4等。不同的安装角度，性能曲线不同。3）导叶 导叶位于叶轮上方的导叶管中，是固定在导叶管上不动的。主要作用是把从叶 轮中流出的水流 的旋转运动转变为轴向运动。一般有612 片导叶。（4）轴和轴承 泵轴用优质碳素钢制成，上端借联轴器与传动轴相连，下端与叶轮相连。 轴承按功能分为导轴承、推力轴承。（5）填料函 在泵轴穿出出水弯管的地方，装有填料密封装置。构造与离心泵的填料函相 似。由填料盒、填料、压盖等组成。轴流泵的特点是流量大，
11、扬程低，结构简单，重量轻；立式轴流泵叶轮安装于水下， 启动时无须引水，操作方便；叶片可以调节，当工作条件变化时，只要改变叶片角度，仍 可保持高效率。三、叶片泵的型号我国泵的型号一般用汉语拼音字母和阿拉伯数字组成。例如：IS200-150-315：IS 表示国际标准的单级单吸离心清水泵， 200 表示泵吸入口直径为 200mm, 150表示泵出水口直径为150mm, 315表示叶轮的出口名义直径为3150mm。10Sh-19A： Sh表示单级双吸离心泵，10表示泵吸入口直径为10in, 19表示该泵的比 转数为190, A表示叶轮外径已切削（B、C表示切削得更多）。4DA-8*6： DA表示分段
12、式多级离心泵，4表示泵吸入口直径为4in, 8表示比转数为80, 6表示泵的级数为6级。第二节 叶片泵的基本性能参数一、流量流量又称出水量。表示水泵在单位时间内所输送液体的体积或质量。用字母Q表示， 常用单位有L/s、m3/s、m3/h、t/h等。二、扬程 扬程通常指总扬程,又叫总水头。表示单位质量液体通过水泵后其能量的增加值。用字 母 H 表示,单位是 m、 Pa、 MPa。三、功率 轴功率：指水泵的输入功率。表示动力机输送给水泵的功率。用字母 N 表示,常用单 位是 kW。有效功率：指水泵的输出功率。表示单位时间内流过水泵的液体从水泵得到的能量。用 字母 Ne 表示。水泵在运行过程中,存在
13、各种能量损失,轴功率不可能完全传给液体,所以,有效功率 始终小于轴功率，Ne VN。四、效率 效率指水泵的有效功率和轴功率的比值。反映了水泵对动力的利用情况,是一项技术经济指标。用字母n表示，表达式为：n= Ne /N*100%五、转速转速指泵轴每分钟旋转的次数。用字母n表示，常用单位是r/min。六、允许吸上真空高度或允许汽蚀余量允许吸上真空高度或允许汽蚀余量是表示叶片泵汽蚀性能的参数。分别用符号Hs 或/ h表示，单位是米水柱。第三节 叶片泵的实测性能曲线讨论叶片泵的性能曲线是在转速 n 一定的情况下，通过叶片泵的性能试验和汽蚀试验来绘 制的。1、流量与扬程曲线（Q-H曲线）叶片泵的流量与
14、扬程曲线都是下降曲线，即随着流量Q的增大，扬程H逐渐减小。2、流量与轴功率曲线（Q-N曲线）离心泵的Q-N曲线随流量的增加而上升。如图1-4，在Q=0时，相应的轴功率N并不 等于零，此功率主要消耗在水泵的机械损失上。若此时作长时间运行，会使泵壳内水温上 升，泵壳发热，严重时可能导致泵壳的热力变形，因此，只允许作短时间的运行。另一方 面，在 Q=0 时，轴功率值最小，离心泵启动时，为了电机的启动电流过大，通常采用“闭 闸启动”的方式。即水泵启动前，应将出水闸阀关闭，待启动后，再将闸阀逐渐打开。轴流泵的Q-N曲线是一条下降曲线，如图1-5，在Q=0时，轴功率达到最大，可达额 定功率的两倍左右。因此
15、，轴流泵应采用“开闸启动”。3、流量与效率曲线（Q-n曲线）离心泵的Q-n曲线在最高点向两侧变化平缓，高效率区范围较宽，使用范围也比较大。 轴流泵的Q-n曲线在最高点向两侧下降较陡，高效率区较窄，使用范围也较小。4、流量与允许吸上真空高度或允许汽蚀余量曲线（Q-Hs曲线或Q-/h曲线）6051?nII-SRD IU0 U IM： h)(Sh 13图 8Sh-13 离心泵性能曲线第四节 叶片泵装置的总扬程、表计的读数计算正在运行中水泵装置的工作扬程等于泵吸水口真空表读数和出水口压力表读数之和。 二、静扬程和管路损失计算 水泵装置的总扬程=水泵的静扬程+吸水管路总水头损失+出水管路总水头损失 第五节 叶片泵装置工作点的调节叶片泵装置的工作点是由水泵性能曲线和管路系统特性曲线的交点来确定的。人为地 调节工作点，一是改变泵本身的性能曲线；二是改变管路系统特性曲线。改变泵本身的性能曲线的方法有：变径调节，变速调节，变角调节及两台以上水泵的 并联及串联工作。改变管路系统特性曲线的方法常用调节
