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泵zz
泵（以离心水泵为主）
通常把提升液体、输送液体或使液体增加压力,即把原动机的机械能变为液体能量，从而达到抽送液体目的的机器统称为泵。
离心水泵
一、泵的分类
1.按工作原理分：
容积式泵、动力式泵和其他类型泵，如射流泵、水锤泵等。
2.按驱动方法分：
电动泵和水轮泵等；
3、按叶轮吸入方式分：
单吸式泵和双吸式泵；
4、按叶轮数目分：
单级泵和多级泵；
5.按输送液体的性质分：
水泵、油泵和泥浆泵等；
6.按用途分：
清水泵、渣浆泵、排污泵、化工泵、输油泵等。
二、离心泵结构
1-泵体2-叶轮骨架3-叶轮4-泵体衬里5-泵盖衬里6-泵盖
7-机封压盖8-静环9-动环10-泵轴11-轴承12-联轴器
某型号离心泵
离心泵的基本构造主要由六部分组成的，分别是：
叶轮，泵体，泵轴，轴承，密封环，填料函。
1、叶轮
叶轮是离心泵的核心部分，叶轮的作用是将原动机的机械能直接传给液体，以增加液体的静压能和动能，主要增加静压能。
叶轮一般有6~12片后弯叶片。
叶轮有开式、半闭式和闭式三种，开式叶轮在叶片两侧无盖板，制造简单、清洗方便，适用于输送含有较大量悬浮物的物料，效率较低，输送的液体压力不高；半闭式叶轮在吸入口一侧无盖板，而在另一侧有盖板，适用于输送易沉淀或含有颗粒的物料，效率也较低；闭式叶轮在叶片两侧有前后盖板，效率高，适用于输送不含杂质的清洁液体。
一般的离心泵叶轮多为此类。
2、泵体
泵体也称泵壳，它是水泵的主体。
作用是将叶轮封闭在一定的空间，以便由叶轮的作用吸入和压出液体，还能起到支撑固定作用。
泵壳多做成蜗壳形，故又称蜗壳。
由于流道截面积逐渐扩大，故从叶轮四周甩出的高速液体逐渐降低流速，使部分动能有效地转换为静压能。
泵壳不仅汇集由叶轮甩出的液体，同时又是一个能量转换装置。
3、泵轴
泵轴的作用是借联轴器和电动机相连接，将电动机的转矩传给叶轮，所以它是传递机械能的主要部件。
4、轴承
轴承是套在泵轴上支撑泵轴的构件。
5、密封环
密封环又称减漏环，叶轮进口与泵壳间的间隙过大会造成泵内高压区的水经此间隙流向低压区，影响泵的出水量，效率降低；间隙过小会造成叶轮与泵壳摩擦产生磨损。
为了增加回流阻力减少内漏，延缓叶轮和泵壳的使用寿命，在泵壳内缘和叶轮外援结合处装有密封环，密封的间隙保持在0.25～1.10mm之间为宜。
6、填料函
填料函主要由填料，水封环，填料筒，填料压盖，水封管组成。
填料函的作用主要是封闭泵壳与泵轴之间的空隙，不让泵内的水流到外面，也不让外面的空气进入泵内，始终保持水泵内是真空状态。
当泵轴与填料摩擦产生热量时，就要靠水封管注水到水封圈内使填料冷却，保持水泵的正常运行。
所以在水泵的运行巡回检查过程中对填料函的检查要特别注意。
三、离心泵的工作原理
工作时，叶轮由轴带动高速转动，叶片间的液体也随着转动。
在离心力的作用下，液体从叶轮中心被抛向外缘并获得能量，以高速离开叶轮外缘进入蜗形泵壳。
在蜗壳中，液体由于流道的逐渐扩大而减速，又将部分动能转变为静压能，最后以较高的压力流入排出管道，这时，叶轮进口处因液体的排出而形成真空或低压，吸水池中的液体在大气压的作用下，被压入叶轮的进口，于是，旋转着的叶轮就连续不断地吸入和排出液体。
四、水泵的主要性能参数
水泵的性能参数主要有流量、扬程、功率、效率、转速和汽蚀余量。
1、流量：
水泵的流量又称为输水量，它是指水泵在单位时间内输送出去的液体量，常用体积流量Q表示，常用单位有m3/h，m3/min，m3/s。
泵的流量取决于泵的结构尺寸（主要为叶轮的直径与叶片的宽度）和转速。
操作时，泵实际所能输送的液体量还与管路阻力及所需压力有关。
2、扬程：
水泵的扬程（也称为压头）是指水泵能够扬水的高度，通常用H表示，单位是米，公式表示为：
H=[（p0-p1）/ρg+（0-u12）/2g]+[（p2-p0）/ρg+（u22-0）/2g]+h2-h1
=（p2-p1）/ρg+（u22-u12）/2g+h2-h1
式中：
H——泵的扬程，m；
p1，p2——泵进出口处液体的压力，Pa；
u1，u2——液体在泵进出口处的流速，m/s；
h1，h2——泵的进出口高度，m；
ρ——液体密度，kg/m3；
g——重力加速度，m/s2。
离心泵的扬程
离心泵的扬程以叶轮中心线为基准，由两部分组成。
从水泵叶轮中心线至水源水面的垂直高度，即水泵能把水吸上来的高度，叫做吸水扬程，简称吸程；从水泵叶轮中心线至出水池水面的垂直高度，即水泵能把水压上去的高度，叫做压水扬程，简称压程。
即：
水泵扬程=吸水扬程+压水扬程。
应当指出，铭牌上标示的扬程是指水泵本身所能产生的扬程，它不含管道水流受管道阻力而引起的损失扬程。
在选用水泵时，注意不可忽略，否则，将会抽不上水来。
泵的扬程大小取决于泵的结构（如叶轮直径的大小，叶片的弯曲情况等）和转速。
目前对泵的压头尚不能从理论上作出精确的计算，一般用实验方法测定。
3、功率与效率：
在单位时间内机器所做功的大小叫做功率。
常用的单位有：
千克·米/秒、千瓦、马力。
通常电动机的功率单位用千瓦表示，柴油机或汽油机的功率单位用马力表示。
水泵的功率通常是指输入功率，即原动机传到泵轴上的功率，故又称为轴功率，用P表示；水泵的有效功率又称输出功率，是指单位时间内从泵中输送出去的液体在泵中获得的有效能量，用Pe表示，它是扬程和流量及液体密度、重力加速度的乘积，公式表示如下：
Pe=ρgHQ×10-6/3.6
式中:
Pe——泵的有效功率，kW；
ρ——泵输送液体的密度，kg/m3；
Q——泵的流量，m3/h；
H——泵的扬程，m；
g——重力加速度，m/s2。
由于轴承和填料的摩擦阻力,叶轮旋转时与水的摩擦,泵内水流的漩涡、间隙回流、进出口冲击等原因,必然会消耗一部分功率，所以水泵不可能将动力机输入的功率完全变为有效功率，其中定有功率损失，轴功率P和有效功率Pe之差即为泵的损失功率，其大小用泵的效率来计量。
泵的效率为有效功率和轴功率之比，用η表示,即：
η=（Pe/P）×100%
泵的效率值与泵的类型、大小、结构、制造精度和输送液体的性质有关。
大型泵效率值高些，小型泵效率值低些。
4、转速：
转速是泵轴单位时间的转数，用符号n表示，单位是r/min。
5、汽蚀余量：
指泵入口处液体所具有的总压力与液体汽化时的压力之差，单位用米标注，用Δh表示。
注：
水泵的汽蚀现象
离心泵运转时，液体压力沿着泵入口到叶轮入口而下降，在叶轮入口附近，液体压力最低。
此后由于叶轮对液体做功，液体压力很快上升。
当叶轮入口附近的压力小于液体输送温度下的饱和蒸汽压力（汽化压力）时，液体就汽化，同时，使溶解在液体内的气体逸出。
它们形成许多汽泡。
当汽泡随液体流到叶道内压力较高处时，外面的液体压力高于汽泡内的汽化压力，则汽泡破灭形成空穴，瞬间内周围的液体以极高的速度向空穴冲来，造成液体互相撞击，使局部的压力骤然增加（有的可达数百个大气压）。
这样，不仅阻碍液体正常流动，尤为严重的是，如果这些汽泡在叶轮壁面附近溃灭，则液体就像无数个小弹头一样，连续地打击金属表面，其撞击频率很高（有的可达2000～3000Hz），于是金属表面因冲击疲劳而剥裂。
若汽泡内夹杂某种活性气体（如氧气等），它们借助汽泡破灭时液体撞击所放出的热量（局部温度可达200～300℃），形成热电偶，产生电解，形成电化学腐蚀，更加速了金属的破坏速度。
上述这种液体汽化、冲击、形成高压、高温、高频冲击，造成金属材料的机械剥裂与电化学腐蚀破坏的综合现象称为气蚀现象。
五、水泵的特性曲线
离心泵的性能参数如流量Q、扬程H、轴功率P、转速n、效率η之间存在一定的关系，他们之间的关系可用曲线来表示，这种曲线就称为水泵的特性曲线。
不同型号泵的特性曲线不同，但均有以下三条曲线：
（1）H-Q曲线，即扬程—流量曲线；
（2）P-Q曲线，即功率—流量曲线；
（3）η-Q曲线，即效率—流量曲线。
泵的特性曲线均在一定转速下测定。
水泵的特性曲线
A、H-Q曲线
它是离心泵的基本性能曲线。
比转数小于80的离心泵具有上升和下降的特点（即中间凸起，两边下弯），称驼峰性能曲线。
比转数在80～150之间的离心泵具有平坦的性能曲线。
比转数在150以上的离心泵具有陡降性能曲线。
一般来说，当流量小时，扬程就高，随着流量的增加扬程就逐渐下降。
注：
比转数，是水轮机、动力式泵和通风机等机械常用的一个重要参数。
泵的比转数在数值上等于几何相似的泵在流量为0.075立方米／秒、扬程为1米时的转速。
几何相似是指两机器通流部分所有对应尺寸之比为常数，对应角度相等。
B、P-Q曲线
轴功率是随着流量而增加的，当流量Q=0时，相应的轴功率并不等于零，而为一定值。
这个功率主要消耗于机械损失上。
此时离心泵里是充满水的，如果长时间的运行，会导致离心泵内温度不断升高，离心泵泵壳、轴承会发热，严重时可能使离心泵泵体热力变形，我们称为“闷水头”，此时扬程为最大值，当出水阀逐渐打开时，流量就会逐渐增加，轴功率亦缓慢的增加。
C、η-Q曲线
它的曲线象山头形状，当流量为零时，效率也等于零，随着流量的增大，效率也逐渐的增加，但增加到一定数值之后效率就下降了，效率有一个最高值，在最高效率点附近，效率都比较高，这个区域称为高效率区。
离心泵特性曲线上的效率最高点称为设计点，泵在该点对应的压头和流量下工作最为经济。
离心泵铭牌上标出的性能参数即为最高效率点上的工况参数。
六、影响离心泵性能的主要因素：
1、液体物理性质对特性曲线的影响
生产厂所提供的特性曲线是以清水作为工作介质测定的，当输送其它液体时，要考虑液体密度、粘度和溶质的影响。
（1）粘度的影响
所输送的液体粘度愈大，泵体内能量损失愈多，结果泵的压头、流量都要减小，效率下降，而轴功率则要增大。
（2）密度的影响
离心泵的压头与密度无关，这可以从概念上加以说明。
液体在一定转速下，所受的离心力与液体的密度成正比，但液体由于离心力的作用而取得的压头，相当于由离心力除以叶轮出口截面积所形成的压力，再除以液体密度和重力加速度的乘积，这样密度对压头的影响就消除了。
但是，泵的轴功率随液体密度而改变。
因此，当被输送液体的密度与水不同时，不能使用该泵所提供的P－Q曲线，而应重新计算。
（3）溶质的影响
如果输送的液体是水溶液，浓度的改变必然影响液体的粘度和密度。
浓度越高，与清水差别越大。
如果输送的液体中含有悬浮物等固体物质，则泵特性曲线除受浓度的影响外，还受到固体物质的种类以及粒度分布的影响。
2、转速对特性曲线的影响
当液体粘度不大，泵的效率不变时，泵的流量、压头、轴功率与转速可近似用比例定律计算，即
式中：
Q1、H1、P1——离心泵转速为n1时的流量、扬程和功率；
Q2、H2、P2——离心泵转速为n2时的流量、扬程和功率。
上面的一组公式称为比例定律（也称相似定理）。
当转速变化小于20%时，可认为效率不变，用上式进行计算误差不大。
3、叶轮直径对特性曲线的影响
当叶轮直径变化不大，转速不变时，叶轮直径、流量、压头及功率之间的近似关系为：
式中：
Q1、H1、P1——离心泵叶轮直径为D1时的流量、扬程和功率；
Q2、H2、P2——离心泵叶轮直径为D2时的流量、扬程和功率。
上面的一组公式称为切割定律。
七、水泵在系统中的运行
水泵运行的工作区
水泵扬程曲线H-Q仅仅是水泵的物理特性的函数，而管道阻力曲线R-Q完全取决于管道尺寸、管道长度、管道弯曲处的位置和数量，还有其他的一些因素，这两条曲线的交点A就是水泵的运行工况点。
在这一点上，水泵的压力和系统的损耗相匹配，系统处于平衡状态。
工况点随管道阻力和水泵转速的变化而变化。
水泵运行工作区的确定:
运行工况点落在效率较高的范围内,一般要求工况点的运行效率不能低于最高效率的85%，即要求η≥0.85ηmax。
满足此要求的范围，即为水泵的工作区。
对工况点的调节:
当水泵的流量不能满足设计要求时,就应调节工况点。
有两种调节方法:
一是调节水泵阀门来改变管道阻力曲线；二是调节水泵转速来改变水泵扬程曲线。
通过调节阀门来调节工况点
通过调节水泵转速来调节工况点
八、离心泵的安装
1、离心泵的关键安装技术
离心泵的安装技术关键在于确定离心泵的安装高度。
这个高度是指水源水面到离心泵叶轮中心线的垂直距离，它与允许吸上真空高度不能混为一谈，水泵产品说明书或铭牌上标示的允许吸上真空高度是指水泵进水口断面上的真空值，而且是在标准大气压、水温20℃情况下，进行试验而测定得的，它并没有考虑吸水管道配套以后的水流状况。
而水泵安装高度应该是允许吸上真空高度扣除了吸水管道损失扬程以后得到的值。
水泵实际安装高度不能超过计算值，否则，离心泵将会抽不上水来。
应当指出，管道离心泵安装地点的高程和水温不同于试验条件时，如当地海拔300米以上或被抽水的水温超过20摄氏度，则计算值要进行修正。
即不同海拔高度处的大气压力和高于20摄氏度水温时的饱和蒸汽压力。
但是，水温为20摄氏度以下时，饱和蒸汽压力可忽略不计。
从管道安装技术上，吸水管道要求有严格的密封性，不能漏气、漏水，否则将会破坏离心泵进水口处的真空度，使离心泵出水量减少，严重时甚至抽不上水来。
因此，要认真地做好管道的接口工作，保证管道连接的施工质量。
2、离心泵安装高度Hg的计算
离心泵安装高度Hg的计算有两种：
允许吸上真空高度法和汽蚀余量法。
在上图所示的截面0—0与泵进口附近截面1—1间列伯努利方程：
式中：
Hg——离心泵的允许安装高度，m；
∑Hf0-1——液体从截面0—0到1—1的管道阻力损失，m；
u12/2g——液体从截面0—0到1—1的动压头损失，m；
p1/ρg——液体从截面0—0到1—1的静压头损失，m。
（1）允许吸上真空高度法
允许吸上真空高度Hs是指泵入口处压力p1可允许达到的最高真空度，其表达式为：
式中：
Hs——离心泵的允许吸上真空高度，m液柱；
p0——液面上方的压强，若液位槽为敞口，则p0=pa（大气压强），Pa；
ρ——被输送液体的密度，kg/m3。
因为
将以上两式合并，可得出允许吸上真空高度与允许安装高度之间的关系
由上式可知，为了提高泵的允许安装高度，应该尽量减小u12/2g和∑Hf0-1。
为了减小u12/2g，在同一流量下应选用直径稍大的吸入管路；为了减小∑Hf0-1，应尽量减少阻力元件如弯头、截止阀等，吸入管路也尽可能地短。
注意：
工厂在泵出厂时给出的Hs是在介质为清水、标准大气压且水温为20℃情况下的值。
若使用条件变化时，要对Hs作适当修正。
修正方法如下：
H’s＝Hs＋（Ha－10.33）－（Hv-0.24）
式中：
H’s——修正后的水泵允许吸上真空度，mH20；
Hs——为水泵铭牌或样本中给定的允许吸上真空度，mH20；
Ha——安装地点的大气压，mH20；
Hv——实际水温下的饱和蒸汽压，mH20；
10.33——海拔为0时的大气压（即标准大气压），mH20；
0.24——20℃时的饱和蒸汽压，mH20。
海拔高度与大气压关系：
海 拔/m
-600
O
100
200
300
400
500
600
700
大气压/mH20
11.3
10.33
10.2
10.1
10.O
9.8
9.7
9.6
9.5
海 拔/m
800
900
1000
1500
2000
3000
4000
5000
大气压/mH20
9.4
9.3
9.2
8.6
8.4
7.3
6.3
5.5
水温与饱和蒸汽压关系：
水温/℃
O
5
10
20
30
40
饱和蒸汽压/mH20
0.O6
0.O9
0.12
0.24
0.43
0.75
水温/℃
50
60
70
80
90
lOO
饱和蒸汽压/mH20
1.25
2.O2
3.17
4.82
7.14
10.33
（2）汽蚀余量法
离心泵在产生汽蚀条件下运转，泵体振动并发出噪音，流量、扬程和效率都明显下降，严重时甚至吸不上液体。
为了避免汽蚀现象，泵的安装位置不能太高，以保证叶轮中各处的压强高于液体的饱和蒸汽压。
汽蚀余量Δh是指离心泵入口处，液体的静压头p1/ρg与动压头u12/2g之和大于液体在操作温度下的饱和蒸汽压头pv/ρg的某一最小指定值，即：
因为
将以上两式合并，可得出汽蚀余量与允许安装高度之间的关系
式中：
p0——液面上方的压强，若液位槽为敞口，则p0=pa（大气压强），Pa。
也可用下式进行粗略计算：
Hg=10.33-Δh-0.5
式中：
Hg——水泵的最大允许安装高度，m；
Δh——汽蚀余量，mH20；
10.33——标准大气压，mH20；
0.5——安全量，m。
应当注意，泵产品样本上的Δh值也是按输送20℃水及标准大气压条件下测定的。
若使用条件变化时，也要对Δh作适当修正。
当Hg为正值时，表示泵应安装在吸入液面之上，即为吸上；当其为负值时，表示泵应安装在吸入液面之下，即为灌注。
九、水泵的市场应用
水泵是主要用来抽吸、输送液体一种机械，广泛应用于城市供水、污水系统、土木建筑系统、农业水利系统、电站系统、化工系统、石油工业系统、矿山冶金系统、轻工业系统、船舶系统等等。
十、负载特性
（与风机相同）
十一、调速方案选择
（与风机相同）
十二、变频节能原理及计算
（参考风机相应部分）
十三、在线监控系统
（参考风机相应部分）
十四、电控系统及改造方案
（参考风机相应部分）
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