水泵综述

工作原理水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，主要用来输送液体包括水、油、酸碱液、乳化液、悬乳液和液态金属等，也可输送液体、气体混合物以及含悬浮固体物的液体。衡量水泵性能的技术参数有流量、吸程、扬程、轴功率、水功率、效率等；根据不同的工作原理可分为容积水泵、叶片泵等类型。容积泵是利用其工作室容积的变化来传递能量；叶片泵是利用回转叶片与水的相互作用来传递能量，有离心泵、轴流泵和混流泵等类型。我们研究的水泵主要是用于汽车发动机冷却系中。汽车发动机按照结构组成，可分为：机体，曲轴连杆机构，配气机构，冷却系，润滑系，燃料系，点火系。发动机运转时，由于燃料燃烧和运动机件间的摩擦，产生大量高温。高温将影响发动机的正常运转。冷却系强制地将零件所吸收的热量及时散去，使发动机的温度保持在适当的范围内。汽车发动机冷却系统通常采用水冷却，冷却水的循环样式多采用压力式（强制式）。它以水泵的压力使冷却水进入气缸体水套内，热水经散热器将热量传给空气，水的温度下降后又由水泵泵回水套内。水泵对冷却水进行加压，供给冷却系一定的流速和循环水量，强制加速水套内冷却水的循环流动。汽车发动机上，多采用离心式水泵，由水泵体、水泵盖、叶轮、水泵轴、轴承及水封等组成。发动机工作时，通过带（或齿轮）传动是水泵轴转动，冷却水由进水管送到叶轮中心，叶轮转动而产生离心力，使水泵壳体内的冷却水抛洒到壳体四周，经出水口挤压到气缸体水套中去。与此同时，叶轮的中心部分形成低压，散热器中的冷却水又从进水管泵入叶轮中心予以补充，如此循环不息。类型和构造1离心泵a、单极双吸离心泵：一个叶轮，双面吸水型号：IB100-80-20，IS90-65-1125，3B31，BAb、多级单吸离心泵：多个叶轮，单面吸水型号：250S-30，20Sh-6A2混流泵导页式混流泵型号：250HD-163轴流泵轴流泵按泵轴的安装方式分为立式、卧式和斜式三种，它们的结构基本相同。目前使用较多的是立式轴流泵。型号：14ZLD-70，14ZLB-70，14ZXB-70，350ZLB-4国内外水泵技术的研究现状与发展前景国外水泵技术的现状国外工业发达国家的水泵行业起步较早，经过几个世纪的更新与发展，无论在技术、性能还是品种上都13趋完善。泵传统产业的不断创新，近年来，化工、石油化工、电站、矿山和船舶等工业对泵的需求日益增长，促进了泵技术的发展。泵的品种规格繁多，并向大型化、高速化方向发展。今天，全人类提出可持续发展战略，泵产品更加强调了环保要求。随着新技术要求，国外作为传统产业的泵技术不断进步。20世纪初，首先在英国开发了无泄漏屏蔽泵；20世纪中期美国开发了高速部分流泵。高温、高压泵13益向大型化，高可靠性发展。特殊材料泵，如陶瓷泵、石墨泵、塑料泵以及锆、钛等贵重合金泵也应运而生。继而在水力设计、诱导轮研究、新材料、新工艺、CAD、CAM等方面有了更新发展。1标准化、系列化。美、德、日等国家在长期的泵生产、使用中，建立了一整套完善的标准体系。以获得更高的效益。国外先进泵制造业，还体现在标准化、系列化、通用化、模块化、便于生产管理，便于用户维护。2机电一体化。泵的无级调速，集中控制，各类温度传感器，压力传感器，模拟可视化，实时监控等机电一体化技术得到广泛的应用。国内水泵技术的现状我国泵工业起步于20世纪初，由于多年战争劫难，基本处于停滞状态。新中国成立后，早期主要汲取前苏联泵技术，在当时的特定历史条件下推动了泵的发展。接着不少泵行业厂在农业排灌、电站、矿山、石油、化工及军工配套等方面研制出较高水平的新型泵。改革开放以来，伴随着中国经济的飞速发展，泵业也得到长足的发展。1关键泵产品从部分进口到现在基本全部国化。由于引进产品和KSB等著名企业的进入，我国泵的生产能力显著提高。国民经济部门的主要关键用泵基本上都可以生产。例如：钢厂高压除磷泵；南水北调工程用大型调水泵；矿用大流量高扬程排水泵；电厂用烟气脱硫泵等。2以CAD为主的新技术广泛应用。(1)泵的模具、叶片和重要零件开始用数控机床加工，从而可以提高泵的制造质量。(2)泵水力设计与绘型软件逐渐代替人工计算和绘图。(3)泵内流场计算近年计算流体动力学(ComputationalFluidDynamics)，简称CFD问世，为流体机械流场计算提供了新的思路和手段。用CFD进行流场计算，首先要把计算区域画成三维实体，然后生成网格(GridGen—eration)，再用商用CFD软件Fluent等进行计算。(4)优化设计方法主要有以下几种方法：以优秀模型统计资料为基础的速度系数优化法；以水力损失最小为目标的损失极值优化法；以某一指标为目标函数的准则筛选优化法。3无堵塞泵和低比转速泵技术取得进展。(1)我国自行总结出的无堵塞泵设计方法，基本达到实用程度，国内广泛使用设计方法主要包括：沿流道中线断面变化规律设计双流道叶轮；方格网保角变换方法设计螺旋离心式叶轮；根据叶轮外径、蜗室最大外径和喉部面积三要素设计旋流式叶轮。(2)低比转速泵理论和设计的研究广泛而深入。无过载设计方法得到推广应用，采用长短叶片和短叶片偏置取得良好效果。4轴流泵模型达到国外同类模型的先进水平。2004年至2005年，全国有27个模型参加了水利部南水北调工程水泵模型天津同台测试。在本次试验中，模型比转速500～1500，基本覆盖了轴流泵的使用范围；和原模型相比，效率提高约2％，流量提高约5％。有7个模型的角度平均效率超过85％，已达到国外同类模型的先进水平。国家南水北调等重要工程的低扬程水泵，大部分将从这些模型中选用。泵技术发展展望泵是一种通用机械，应用非常广泛，而且新领域用泵不断出现。例如：心脏泵、喷水推进泵、计算机冷却泵、空调泵、导热油泵、油气混输泵、烟气脱硫泵、石油平台注水泵等。可能还存在着应当用泵的地方而没有用泵，新的用泵领域也会不断出现，这就需要我们注意发现并致力开发。CFD、PIV等先进技术结合实际开展试验研究。CFD等新技术的先进性，不可否认，现在各院校都有软件，都在进行计算，研究生50％以上的课题都与此有关。一项新技术从发展成熟有一个过程，目前应作为一种解决实际工程问题的辅助手段，与传统设计方法配合使用。另外要尽量结合实际，否则就难以成熟和提高。开始阶段不要把题目选得过大，有的选一台泵从进121算到出口，一个泵站从进水池算到出水池，这样的计算结果难以判断。像渣浆泵的磨损部位、进水流道的旋涡部位等很适合用CFD和PIV技术进行研究。还有，一些大的泵厂应与有条件的院校合作开展这方面的研究工作。重视关键技术和关键产品的研究与开发。要提高泵的技术水平必须解决关键技术问题。例如：渣浆泵磨损机理的研究；高效斜流泵水力模型研究；自吸泵简化结构、提高效率的研究；便于检修的高效、大流量、高扬程矿山排水泵和输油泵的研究开发；新型船用泵的研究开发；大型烟气脱硫泵、煤液化用高温、高压泵的研究开发；屏蔽泵、磁力泵提高可靠性的研究；新型计量泵(隔膜泵)的研究开发；提高部分流泵效率的研究等。参考文献：离心泵的基本构造是由六部分组成的，分别是：叶轮，泵体，泵轴，轴承，密封环，填料函。1、叶轮是离心泵的核心部分，它转速高输出力大，叶轮上的叶片又起到主要作用，叶轮在装配前要通过静平衡实验。叶轮上的内外表面要求光滑，以减少水流的摩擦损失。2、泵体也称泵壳，它是水泵的主体。起到支撑固定作用，并与安装轴承的托架相连接。3、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、轴承是套在泵轴上支撑泵轴的构件，有滚动轴承和滑动轴承两种。滚动轴承使用牛油作为润滑剂加油要适当一般为2/3～3/4的体积太多会发热，太少又有响声并发热！滑动轴承使用的是透明油作润滑剂的,加油到油位线。太多油要沿泵轴渗出并且漂失，太少轴承又要过热烧坏造成事故！在水泵运行过程中轴承的温度最高在85℃一般运行在60度左右，如果高了就要查找原因（是否有杂质，油质是否发黑，是否进水）并及时处理！5、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，延缓叶轮和泵壳的所使用寿命，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为了封闭泵壳与泵轴之间的空隙，不让泵内的水流流到外面来也不让外面的空气进入到泵内。始终保持水泵内的真空！当泵轴与填料摩擦产生热量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是特别要注意！在运行600个小时左右就要对填料进行更换。7、轴向力平衡装置在离心泵运行过程中，由于液体是在低压下进入叶轮，而在高压下流出，使叶轮两侧所受压力不等，产生了指向入口方向的轴向推力，会引起转子发生轴向窜动，产生磨损和振动，因此应设置轴向推力轴承，以便平衡轴向力。国内外水泵产品选登ITT工业集团——流体技术公司该公司是一家提供流体系统与方案的全球性公司。公司业务涉及各种泵、搅拌器、风机、监控设备、热交换器、阀及工业、住宅、农业、商业、市政系统的设计、开发、生产、销售和售后支持等领域。流体技术公司服务的主要市场包括水与污水处理、建筑业、工业以及生物/制药业。ITT流体技术公司“水循环”产品与系统作为流体处理设备以及给水、水处理与污水回收利用相关产品的世界主要生产厂家，其中泵类的生产企业有：A-C泵业公司(A-CPump)提供各种公用事业及一般工业给水、分配、处理、防洪、加工用泵送设备；Flowtronex公司设计与制造各种组合式泵送系统，适用于高尔夫球场、风景区与市政项目的灌溉、增压与扬水应用；飞力公司(Flygt)是世界主要的潜水泵、搅拌机与曝气设备制造商，产品适用于水与废水处理、未净化水供给、磨蚀或污染性生产过程、采矿与农作物灌溉等；高质泵泵业集团生产工业用泵与附件，产品适用于化工、造纸与纸浆、发电、炼油、天然气加工、采矿与矿物加工及一般工业等；古尔兹泵业是全球水处理技术市场的领导者，生产世界最好的住宅用水井泵，古尔兹泵业的产品包括住宅、农业与灌溉、污水与排水、商业与轻工业用潜水与动力轴涡轮、4英寸潜水泵、喷射泵、水槽泵、污水泵、废水泵与离心泵；罗瓦拉公司(Lowara)是世界不锈钢泵制造技术的领导者，产品包括：潜水泵、水槽泵、污水泵、废水泵、离心泵与增压泵套件等，可满足世界各地的住宅、灌溉、建筑物维护与商业市场的供水与水泵需要；泵业公司(MadowPumps)生产各种戏水池用水泵与部件、全套商业性游泳池与水上乐园用泵产品以及全套污水泵与附件。■源水取水装有滑动底座的成套增压水泵站(ITT品牌：Flowtmnex,Lowara,Vogel)。大型潜水推进器与混流泵(ITT品牌：飞力)。干装泵送装置，包括大型端吸泵、化工进给泵、立式涡轮泵与单级双吸泵(ITT品牌：高质泵GouldsPumps)。各种离心泵、铸铁离心泵和潜水泵系统与附件以及深井泵与动力轴涡轮(ITT品牌：古尔兹，Lowara,RedJacketWaterProducts,Vogel)。不锈钢离心泵和潜水泵系统与附件(Lowara)。■海水淡化端吸离心泵、水平分裂箱、海水淡化用多级立式泵与多级增压泵(ITT品牌：高质泵)。■劣质水源型号齐全的过滤用泵，包括：轴流泵、立式潜水泵、立式涡轮泵、单级泵、双吸泵、化工泵、固料输送泵、自动加注泵与多级增压泵等(ITT品牌：高质泵)。各种离心泵、铸铁离心泵和潜水泵系统与附件以及不锈钢与铸铁潜水动力轴涡轮泵。还可提供变速传动装置与完整的泵站。一般用于干线系统压力不足以为边远客户或高层建筑供水的场合(ITT品牌：古尔兹，Lowara,RedJacketWaterProducts)。■防洪可适应大容量、宽扬程要求的混流与轴流泵、沉淀池排水泵和潜水螺旋泵(ITT品牌：A-CPump，飞力)。天津甘