水泵原理

第八章    水泵 1 离心泵 1.1 离心泵的工作原理 离心泵是叶片泵的一种。当叶轮在泵壳内高速旋转时，叶片带动水一起高速旋转；旋转运动使水产生离心力，水在离心力的作用下，以很高的速度甩出叶轮，飞向泵壳蜗室的汇流槽中，这时的水具有很大的冲击动能；由于蜗室汇流槽断面面积是逐渐扩大的，汇集在这里的水流速度逐渐降低，压力逐渐增高，使泵 的压力高于水泵出水管路压力；水总是由高压区流向低压区，所以水通过水泵获得能量后，便源源不断的流向水管路，得到输送。叶轮中的水受离心力的作用被迫甩向叶轮周边区域的同时，叶轮中心部位由于水的损失形成一个负压区，水泵吸水池的液面在大气压力作用下从水泵吸入管进入叶轮中心，填补叶轮中心部位的真空，这样就实现了吸水的过程。 离心泵的工作过程就是离心泵不断出水和吸水的过程，把叶轮高速旋转的机械能转化为被输送水的动能和势能的过程，从而实现水泵的连续输水。离心泵出水压力的高低与叶轮直径的大小、叶轮转速的高低有直接关系。叶轮直径大、转速高产生的离心力就大，水泵的出口压力就高。离心泵的工作原理如图16-1。 1.2 离心泵的性能 参数 转速和进给参数表a氧化沟运行参数高温蒸汽处理医疗废物pid参数自整定算法口腔医院集中消毒供应 每一台水泵都有一个铭牌，标明水泵的型号和水泵的工作能力指标。 1.2.1 流量 流量是单位时间内水泵输送液体的数量，有体积流量和重量流量二种 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 示方法。体积流量用Q表示，单位m3/h、m3/s、l/s；重量流量用G表示，单位t/h、kg/s。 重量流量与体积流量的关系：G=rQ 式中r为液体的质量密度（kg/m3）。 1.2.2 扬程 水泵的扬程是单位重量液体，通过泵后所获得的能量，也叫总扬程或全扬程。用H表示，单位m，也可用压力表示，如kg/m2、MPa等。 铭牌上所标的扬程是在额定转速、额定流量下的扬程，水泵工作时的实际扬程是变化的。计算水泵的扬程不能只计算最低水位至最高水位的垂直距离，还应计算管道的阻力损失，如图16-2所示水泵的扬程为： H  = H实 + h吸损 + h压损 1.2.3 功率 功率是指单位时间内所做的功。一般水泵的功率是指轴功率，单位为kW。水泵还有有效功率、配套功率和输入功率等指标。 a. 有效功率：单位时间内，水泵对排除液体所做的功，即把机械能无损失全部变为液体的内能。 b. 轴功率：电机传给水泵轴的功率，用N表示，单位kW。因水泵工作 c. 时总存在各种损失，所以传给水泵轴的功率不能全部转变为有效功率，因此，轴功率比有效功率大。 d. 配套功率：配套功率是水泵选配电机功率，用N配表示，单位kW，配套功率应比轴功率大。 e. 输入功率：输入功率是水泵工作时，电机实际消耗的功率，用N入表示，单位kW。使用时，输入功率尽量不要超过配套功率，否则电机可能发热。 1.2.4 效率 水泵的效率是有效功率与轴功率的比值，用η表示。因水泵工作时内部存在各种损失，所以水泵的效率始终小于1。 1.2.5 转速 水泵的转速是指泵轴每分钟的转数，用n表示，单位为转/分。 1.2.6 允许吸上真空高度和汽蚀余量 a. 允许吸上真空高度：水泵在 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 状况下（水温20℃，表面压力为一个大气压）运转时，水泵进口允许（所谓允许是水泵不发生汽蚀现象的情况下运转）的最大真空度，用Hs表示，单位为m。 b. 汽蚀余量：是指水泵进口处单位质量液体所具有超过饱和蒸汽压力的富余能量，用△h表示，单位是m。 1.3 离心泵的主要部件 1.3.1 叶轮 叶轮是离心泵的主要零件，也是离心泵的过流部分的核心。因此，叶轮内表面应光滑，以减少液体流动的阻力。叶轮在泵壳内高速旋转把机械能传给液体，使液体的内能增加。 a. 叶轮的结构：叶轮一般由前盖板、后盖板、叶片组成。按吸入方向可分为单吸式和双吸式（如图16-3）；按盖板形式可分为闭式、开式和半开式（如图16-4）。 b. 叶轮的材料：由于叶轮高速旋转，受力较大，且有汽蚀作用。所以叶轮的材料应具有较高的强度，抗汽蚀，耐冲刷的性能。一般采用铸铁或球墨铸铁、铸钢、不锈钢、青铜等金属材料，小型的酸碱泵也有用塑料的。由于叶轮是高速旋转，所以，叶轮装配前要做静平衡试验，特别是较大叶轮，否则会引起水泵的振动。 c. 叶轮的损坏形式：多是密封环部位的磨损，其次是汽蚀损坏。源水泵由于砂石较多，叶片磨损较严重或打坏。 1.3.2 泵壳 泵壳是泵的过流部分，包括吸入室和压出室。吸入室把液体均匀地以最小的损失引入叶轮进口，其结构如图16-5、16-6所示；压出室把叶轮甩出的液体收集起来，在扩散段使流速降低压力升高，从泵口排出。 a. 拆装应注意事项：泵盖与泵件的连接一般是双头螺栓，螺母应有垫片，保护泵盖孔的端面。螺栓露出螺母部分应保护好，不能涂油漆。否则，不易把螺栓拧出，经常这样，容易把泵体的螺牙损坏，修复螺牙是很麻烦的。所以拆泵盖一定要把螺母拧出，不要把螺栓拧出。 b. 泵壳的材料：一般是铸铁，若是腐蚀性液体，泵壳可采用不锈钢或塑料等耐腐蚀材料。 c. 泵壳的损坏形式：泵壳一般不易损坏，只有源水泵由于水质含砂较多，对泵壳摩擦造成磨损。 1.3.3 泵轴 泵轴是把原动机的旋转扭矩传递给叶轮，使叶轮高速旋转，不断的把液体吸入和增大压力并排入管路。 a. 泵轴的结构和材料：一般采用碳钢或不锈钢，应具有足够的强度和钢度，并通过平键来与叶轮连接传递转矩，通过轴套及轴套螺母来固定工作叶轮的位置。 b. 装配要点及注意事项：泵轴表面比较光滑，拆装时应注意保护，不要碰伤，特别是轴承位置。轴端的顶针孔也应保护好，它是用来检查轴弯曲的基准，拆装叶轮不能用铁锤直接敲打轴端，应垫上硬木保护好。 c. 泵轴的损坏形式：多是轴承位置因拆装次数多而松动，变成动配合，造成轴与轴承内圈相对运动，磨损泵轴，并使水泵振动，其次是腐蚀、弯曲、扭断等形式。 1.3.4 密封环 密封环一般装在叶轮进水口处配合的泵壳上，是保持叶轮进口外缘与泵壳之间有适宜的转动间隙，同时减少液体由高压区向低压区的泄漏。 a. 密封环的结构和材料：结构有单环型、单环带转角型、双环型等，如图16-7所示。材料一般用铸铁、钢、不锈钢等，而镶于叶轮进口段的摩擦面一般采用青铜。 b. 装配要点及注意事项：密封环与叶轮进口的间隙既不能过大，也不能过小。间隙过大时，容积损失也加大；间隙过小时，叶轮与口环之间可能产生摩擦，增大机械损失，有时还会引起振动及设备故障。根据不同泵型，密封间隙保持在0.25～1.10mm之间为宜，磨损较大的密封环应进行更换。 c. 密封环损坏形式：多数是磨损，及时更换磨损过多的密封环，可有效提高容积效率，节省用电量。 1.3.5 轴承体 轴承体包括轴承和轴承座。 a. 轴承座：是用来固定轴承的。安装在泵体上，用螺栓连接并用定位销固定其位置，保障拆装后位置不变，因此拆装时应存放好定位销，以免丢失。 b. 轴承：是用于支承水泵的运转部分，保证其转动灵活、平稳。根据水泵的大小和结构不同，轴承可分为滚动轴承和滑动轴承，如图16-8、16-9所示。 1.3.6 轴封装置 轴封装置的作用是防止泵内液体朝泵外泄漏。对双吸式泵，当泵轴高于进水面时可防空气进入泵内。常用的有填料式密封和机械密封。 a. 填料密封：由填料套、填料、水封管、填料环、压盖等零件组成，如图16-10所示。由于填料有可塑性，当压盖压紧填料时，使填料与轴套表面紧密接触防止液体泄漏；同时，由于填料混有石墨、黄油之类的润滑剂，可以起润滑作用；另外，填料环可以从高压区引来冷却水，均匀分布到填料的圆周上，进行冷却和润滑。 b. 填料种类很多，有石墨石棉纤维填料，石棉黄油填料，还有较耐磨损的合成纤维填料聚四氯乙烯等。 c. 填料密封结构简单、使用方便、成本低、适用性广，但使用寿命短，摩擦阻力较大，密封效果不太理想。 d. 机械密封：由动环和静环的光洁、精密的平面（此两个零件是经研磨而成，不能互换），在液体的压力和弹簧的压力作用下，相互紧贴并相对旋转而构成的动密封装置。动环和静环安装时还用橡胶垫片和橡胶圈对液体进行密封。如图16-11所示。 e. 机械密封与填料密封相比有许多优点：使用寿命长，而且不会泄漏或很少泄漏，维修周期长。一般情况可免去日常维修，磨损阻力小（一般只有填料密封方式的10%～50%），轴和轴套不受磨损，是目前泵轴密封的发展方向，但机械密封结构较为复杂，加工精度和安装要求高，因此成本较贵。 1.3.7 联轴器 联轴器把电机轴与水泵轴连接起来传递功率。在安装时，两轴的中心线要尽可能对中，从而提高传动效率。但要做到完全对中是很困难的，因此一般采用弹性联轴器来补偿不同轴度的误差。同时，弹性联轴器也有缓冲、减振作用。常用的弹性连轴器有弹性圈柱销连轴器，爪形弹性连轴器，尼龙柱销联轴器，齿式连轴器等。 a. 弹性圈柱销联轴器：由两个半联轴器、弹性橡胶圈、柱销、档圈等组成，如图16-12所示。弹性橡胶圈起补偿两轴的不同轴度及缓冲、减振作用，磨损后可更换。大中型水泵常用这种联轴器。 b. 爪形弹性联轴器：由两个端面带爪形的半联轴器，中间装个星形橡胶圈构成，如图16-13所示。这种联轴器结构简单，装卸方便，弹性好，外形尺寸小，能承受冲击载荷。中小型水泵常用它。 c. 尼龙柱销联轴器：结构与弹性圈柱销连接器相似，只是用尼龙柱销代替橡胶圈与柱销，如图16-14所示。这种联轴器结构简单，制造容易，维修方便，外形尺寸小，有一定的缓冲，吸振能力，但尼龙对温度较敏感，工作温度在-20～70℃范围。 d. 齿式联轴器：由两个带外齿的内套筒分别与主动轴和从动轴连接，中间套一个内齿外套筒组成。外齿齿顶制成球面，内外齿具有较大侧隙，故这种联轴器允许两轴间有较大的综合位移，外形尺寸较小，传送扭矩大。大型水泵常采用这种联轴器。 e. 联轴器的安装要求：虽然弹性联轴器允许两个半联轴器存在偏差，但允许值很小，对于较大型机泵，应在运行中实测电机轴线升高值，并予以调整，以保证电机和水泵在运行中达到同心。联轴器间允许公差如右表。 f. 联轴器的损坏形式：一般不会损坏，但如果柱销螺母松动，则容易把柱销和它配合的销孔损坏；如果安装时水泵轴与电机轴对中偏差较大时，容易磨损橡胶弹性圈，若发现联轴器下的地面上有许多碎胶片，则说明对中不好，应重新调整。 1.4 离心泵的能量损失及提高水泵效率的措施 离心泵的效率不可能等于1，也就是说轴功率大于有效功率，大的那部分就是泵内损失，有些泵的效率已超过90%，但使用中很少泵能达到这个水平。因供水的耗电量大，降低水泵的能量损失，提高水泵的效率，有着重要的经济意义。 1.4.1 离心泵的能量损失 离心泵的能量损失，可分为：机械损失、容积损失、水力损失三部分。 a. 机械损失：即运动件之间摩擦造成的损失。在水泵中，轴封、轴承及叶轮与水的摩擦都要消耗功率，这些即为机械损失。 ① 轴封和轴承的摩擦损失。采用填料密封时，填料压板压得太紧，摩擦损失会增加，甚至发热烧毁。合理压紧填料是十分重要的，修理后的水泵，试机前填料压盖不能太紧，待试机时进行调节。目前许多泵采用机械密封，摩擦系数只有0.1，甚至更小，其润滑性好，安全可靠，耐磨，寿命长，是极好的轴封零件，也是发展方向。 ② 圆盘摩擦损失。离心泵叶轮在充满液体的泵内旋转时，叶轮前后盖板外表面与液体产生摩擦造成的损失，称圆盘摩擦损失。用提高转速的方法，提高水扬程，比用增加叶轮直径的方法提高水泵扬程较合理。 b. 容积损失：由于结构上的需要，叶轮与泵体存在间隙，高压区的液体通过密封环间隙流回到低压区，这部分液体虽然经过叶轮获得能量，但没能利用，而是在泵内循环流动时因克服间隙的阻力而消耗获得的能量，这种能量损失称容积损失。容积损失还包括单吸式泵和多级泵平衡轴向力所消耗的液体和从填料滴水消耗的液体（如图16-15，16-16所示）。 c. 水力损失：离心泵工作时，液体与泵壁面有摩擦损失；液体在流动中由于速度不同，有内部摩擦损失；液体流动方向改变时的漩涡、冲击等都会造成损失。这些能量损失称水力损失。离心泵的水力损失大小与叶轮形状，泵壁面的粗糙度和液体的粘度有关。 1.4.2 提高水泵效率的措施 a. 降低机械损失 ① 降低轴封损失措施。选用机械密封，既耐用，又安全、可靠、摩擦损失少；选用质量好的填料，如化学纤维填料，其摩擦系数较小且耐用；安装填料按规程操作，压盖压力适中，滴水正常，防止填料发热；采用新型注入式密封填料，这种填料不需冷却，对轴套无磨损，运动发生在其本身，摩擦系数小。这种填料是胶泥状混合物，填料处的补充是用注入枪从泵水封管入口处打进去，如图16－17所示。 ② 降低轴承摩擦损失的措施。经常检查润滑油的质量和耗量，及时添加，定时更换润滑油，轴承损坏及时更换。 ③ 降低圆盘摩擦损失措施。在给定扬程情况下，提高转速；圆盘损失与叶轮前后盖板外表面和泵壳内表面的粗糙度有关，降低粗糙度可减少摩擦损失；铸铁泵壳的粗糙表面涂漆后，泵的效率提高2%～3%；叶轮和后盖板及泵壳内表面用砂轮磨光后，泵的效率提高2%～4% 。叶轮圆盘损失还与叶轮和泵体之间的侧隙大小有关，如图16－18所示。对于一般离心泵来说B/D=2%～5%范围内叶轮圆盘损失比较小。 b. 降低容积损失的措施。增加液体通过密封环的阻力；减少密封环的间隙（当间隙由0.5mm减少到0.3mm，水泵的效率可提高4%～4.5%）；减少其它方面的容积损失，如填料。 c. 降低水力损失的措施。设计时合理选择各种参数及流道几何形状；液体在过流部件的速度合适，速度变化平缓；避免流道内出现死水区；合理选择叶轮叶片入口角和出口角；避免流道内存在尖角及突然转变的情况；流道表面应尽量光滑，不得有粘砂、飞边、毛刺等铸造缺陷。国产泵较为粗糙，定期检修时用手提砂轮将流道及叶轮与叶片之间的流道打磨光滑，水泵效率可提高3%，另，贝尔佐纳公司有一种超光滑涂料1341涂在泵壳和叶轮上，水泵的效率可提高2%～4.8% 。 1.5 离心泵的并联和串联 1.5.1 离心泵的并联工作 水泵的并联工作是指几台泵同时向一条水管供水，目的是增加供水量，调节供水压力。并联工作的总供水量小于并联所用各单台水泵铭牌出水量之和。 a. 可用开停泵的办法，调节供水的流量和压力，达到节能和安全供水的目的。并联后，流量、扬程曲线比原来单台流量、扬程曲线平坦；在并联工作中，若某台泵出现故障，可另换一台；并联提高了运行调度的灵活性、可靠性。 b. 并联工作后的流量与压力变化。不同型号的泵并联工作时，低扬程泵关死扬程必须大于并联后的扬程，否则会造成并联后的流量反比开单台泵小的现象，此种并联模式下水泵流量-扬程曲线如图16－19所示。相同型号水泵并联工作时，并联台数越多，平均单台流量就越小，扬程就越高，此种并联模式下水泵流量-扬程曲线如图16－20、16－21所示。 c. 并联工作对水泵的要求。水泵并联台数不能太多，一般4～6台；不同型号水泵并联时扬程不能相差太多。 1.5.2 离心泵串联工作 水泵串联工作是指第一台泵的出水口与第二台的进水口连接，第三台泵的进水口与第二台泵的出水口连接…… 依次连接进行 工作，目的是增加扬程、调节流量，如图16－22所示。 水泵串联工作应注意以下事项： a. 参加串联的水泵扬程之和应达到需要扬程，各台泵的流量应相同，进出口直径相同；如流量大小各异，则大流量泵应排在前，否则，后面的泵吸水不足会造成汽蚀，损坏水泵。 b. 如果轴流泵与离心泵串连，则轴流泵应放在前，离心泵放在后。 c. 串连工作时，只有最后一台泵安装止回阀，其它各泵不要安装止回阀。 d. 串联水泵可放在一起首尾连接进行工作，但排在后面的泵的泵壳耐压应满足要求，否则泵壳容易被压裂。 e. 串联水泵开机时，先开第三级，次开第二级，再开第一级。这样依次进行。停机时则先停第一级，然后依次向后停。 f. 如果第二级是轴流泵，必须注意在开停机时第一级出水阀不能全关，否则轴流泵的功率会增加。 2.水泵常见故障的 分析 定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构震害分析销售进度分析表京东商城竞争战略分析 与解决办法    序号 现象 原因 解除方法 1 流量不足、压力不够或不出水 a. 泵体和吸水管路内没有灌引水或灌水不足 b. 底阀入水深度不够 c. 底阀、叶轮或管道阻塞 d. 吸水管路漏气 e. 扬程超过规定值 f. 吸水扬程超过允许值 g. 密封环或叶轮磨损过多 h. 旋转方向错误 i. 转速低 j. 填料损坏或过松 k. 泵的水封管路阻塞 a. 检查底阀是否漏水并重新向水泵内灌引水 b. 底阀浸入吸水面的深度应大于进水管直径的15倍 c. 清除脏物 d. 拧紧法兰螺栓 e. 降低管路阻力 f. 减小吸水扬程，降低吸水系统阻力 g. 更换磨损零件 h. 改变电动机接线相序 i. 检查电路电压 j. 调换填料 k. 清除水封管路脏物 2 功率消耗过多 a.总扬程低于规定范围，供水量增加 b.填料压得过紧 c.水泵与电动机的轴线不同心 d.泵轴弯曲或磨损过大 a.关小闸阀 b.适当放松填料压盖 c.调整水泵和电动机的轴线 d.矫正或更换泵轴 3 产生振动、噪声大或轴承发热 a.吸水扬程超过允许值，水泵产生气蚀 b.水泵与电动机轴线不同心 c.轴承损坏 d.泵轴弯曲或磨损过多 e.润滑油不够 f.有水进入轴承壳内使轴承生锈 a.降低吸水扬程要求或调换合适的水泵 b.调整水泵的电动机轴线 c.更换轴承 d.矫直或更换泵轴 e.添加润滑油 f.查出进水原因，调换润滑油和轴承 4 填料过热或填料涵漏水过多 a.填料压得太紧，冷却水进不去，填料盖压得太松或磨损后失去弹性和密封作用 b.泵轴弯曲和摆动，或泵轴表面磨损 c.填料缠法错误或接头不正确 a.调整填料压紧螺丝或更新填料 b.检修泵轴 c.更换填料         2.11 填料密封的故障及解除方法 序号 现象 故障原因 解除方法 1 填料挤进轴和填料套或轴和压盖之间的间隙中 设计的间隙过大，或轴与其轴承不同轴度大 减小间隙，检查同轴度 2 填料圈挤入邻近的圈中 填料圈切得太短 用正确切成的真料圈重新填装 3 沿填料压盖泄漏 填料装得不适当，填料套有破坏 首先检查填料套的情况再仔细重装 4 填料外表面被损伤，可能沿压盖外侧泄漏 由于填料外径太小，而随轴转动 检查壳体和填料尺寸 5 靠近压盖端的填料压得太紧 填料装得不适当 仔细重装 6 填料孔焦化或变黑，轴的材料可能粘在填料上 润滑失效 更换带有更适当润滑剂的填料，或装入能补给润滑剂的填料环 7 轴沿其长度上严重磨损 A:润滑失效 B:液体中有沙尘 A:更换带有更适当润滑剂的填料，或装入能补给润滑剂的填料环 B:装入过滤器，用清洁液体冲洗填料室 8 泄漏过大 填料膨胀或破坏，填料切得太短或装配错误，润滑剂被洗掉和轴偏心 更换能抵抗密封液体作用的填料，检查轴的振摆，检查轴的支承情况。填料室易于发热，应冷却。         2.12 水泵维修 计划 项目进度计划表范例计划下载计划下载计划下载课程教学计划下载 表 序号 维护项目 1月 2月 3月 4月 5月 6月 7月 8月 9月 10月 11月 12月 周 期 1 添加润滑油 √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ 4次/年 2 螺栓及连接件 √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ 12次/年 3 填料轴封保护 √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ 4次/年 4 机械轴封保护     √               √   2次/年 5 润滑油更换     √                   1次/年 6 润滑脂更换     √               √   2次/年 7 解体检修     √                   1次/年 8 电器检修     √               √   2次/年 9 电机检修     √                   1次/年 10 泵体除垢刷漆     √                   1次/年 11 压力表校对     √                   1次/年