泵的分类、参数、工作原理及常用泵介绍

泵的分类、参数、工作原理及常用泵介绍一、什么是泵？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。泵主要用来输送水、油、酸碱液、乳化液、悬乳液和液态金属等液体，也可输送液、气混合物及含悬浮固体物的液体。泵的各个性能参数之间存在着一定的相互依赖变化关系，可以画成曲线来表示，称为泵的特性曲线，每一台泵都有自己特定的特性曲线。二、泵的分类泵的种类繁多，按工作原理可分为：①动力式泵，又叫叶轮式泵或叶片式泵，依靠旋转的叶轮对液体的动力作用，把能量连续地传递给液体，使液体的动能（为主）和压力能增加，随后通过压出室将动能转换为压力能，又可分为离心泵、轴流泵、部分流泵和旋涡泵等。②容积式泵，依靠包容液体的密封工作空间容积的周期性变化，把能量周期性地传递给液体，使液体的压力增加至将液体强行排出，根据工作元件的运动形式又可分为往复泵和回转泵。③其他类型的泵，以其他形式传递能量。如射流泵依靠高速喷射的工作流体将需输送的流体吸入泵后混合，进行动量交换以传递能量；水锤泵利用制动时流动中的部分水被升到一定高度传递能量；电磁泵是使通电的液态金属在电磁力作用下产生流动而实现输送。(1)按结构分有单级泵和多级泵；(2)按工作原理分有离心泵、混流泵、轴流泵、旋涡泵、射流泵、容积泵(螺杆泵、活塞泵、隔膜泵)、链条泵、电磁泵、液环泵、脉冲泵等。(3)按用途分有水泵、砂泵、泥浆泵、污水泵、污物泵、井用泵、潜水电泵、喷灌泵、家用泵、消防泵等。(4)按动力类型分有手动泵、畜力泵、脚踏泵、风力泵、太阳能水泵、电动泵、机动泵、水轮泵、内燃水泵、水锤泵等。(5)按使用部门分有农业用泵(农用泵)、工作用泵(工业泵)和特殊用泵等。三、水泵的参数及性能(一)水泵的主要参数水泵参数是指泵工作性能的主要技术数据，包括流量、扬程、转速、效率和比转数等。1、流量Q流量是泵在单位时间内输送出去的液体量（体积或质量）。体积流量用Q表示，单位是：m3/s，m3/h，l/s等。质量流量用Qm表示，单位是：t/h，kg/s等。质量流量和体积流量的关系为：Qm=ρQ式中ρ——液体的密度（kg/m3，t/m3），常温清水ρ=1000kg/m3。2、扬程H泵的扬程是指单位重量的液体通过泵所增加的能量。以H表示，实质上就是水泵能够扬水的高度，又叫总扬程或全扬程。单位为米液柱高度，习惯上省去“液柱”，以米(m)表示。泵的总扬程由吸水扬程与出水扬程两部分组成，因此总扬程=吸水扬程=出水扬程但由于水流经过管路时受到各种阻力而减少了泵的吸水扬程和出水扬程，因此吸水扬程=实际吸水扬程+吸水损失扬程出水扬程=实际出水扬程+出水损失扬程损失扬程=吸水损失扬程+出水损失扬程总扬程=实际扬程+损失扬程由于水泵铭牌上标明的扬程是上述水泵的总扬程，因此不能误认为铭牌上的扬程是实际扬程数值，水泵的实际扬程都比水泵铭牌上的扬程数值小。因此在确定水泵扬程时，这一点要特别注意。否则，如果只按实际扬程来确定水泵的扬程，订购来的水泵扬程就低了，那可能会降低水泵的效率，甚至打不上水来。损失扬程与管路上的水管和附件种类(低阀、闸阀、逆止阀、直管、弯管)、数量、水管内径、管长、水管内壁粗糙程度以及水泵流量等都有密切关系，这一点在管路设计和选配水管和附件时也应注意。3、转速n转速是指泵叶轮每分钟的转数，以n表示，单位为转/分(r/min)。每台泵都有一定的转速，不能随意提高或降低，这个固定的转素称为额定转速，水泵铭牌上标定的转速即为额定转速。如泵运转超过额定转速，不但会引起动力机超载或转不动，而且泵的零部件也容易损坏；转速降低，泵的效率就会降低，影响水泵的正常工作。4、比转数(ns)在前述水泵型号中，有些型号的组成部分有比转数这个参数。比转数与转速是两个概念，水泵的比转数，简称比速，常用符号为ns。水泵的比转数是指一个假想的所谓标准水泵叶轮的转数，这个假想的水泵与真实水泵的叶轮各部分都几何相似，而在消耗功率为0.735千瓦、扬程为1米、流量为0.075立方米/秒时所具有的转数。叶轮形状相同或相似的水泵比转数相同，叶轮形状不相同或不相似的水泵比转数不相同。如轴流泵比转数比混流泵大，混流泵比转数也是反映水泵特性的综合性指标。此外，要注意比转数大的水泵，其转速不一定高；比转数小的，转速不一定低。大流量、低扬程的水泵，比转数大，反之则小。一般比转数较低的离心泵，其流量小、扬程高；而比转数较高的轴流泵，其流量大、扬程低。5、允许吸上真空高度(Hs)允许吸上真空高度是指真空表读数吸水扬程，也就是泵的吸水扬程(简称泵的吸程)，包括实际吸水扬程与吸水损失扬程之和。以Hs表示，单位为米(m)。允许吸上真空高度是安装水泵高度的重要参数，安装水泵时，应使水泵的吸水扬程小于允许吸上真空高度值，否则安装过高，就吸不上水或生产气蚀现象。如产生气蚀，不仅水泵性能变坏，而且也可能使叶轮损坏。6、汽蚀余量NPSH汽蚀余量又叫净正吸头，是表示汽蚀性能的主要参数。汽蚀余量国内曾用Δh表示。泵在工作时液体在叶轮的进口处因一定真空压力下会产生汽体，汽化的气泡在液体质点的撞击运动下，对叶轮等金属表面产生剥蚀，从而破坏叶轮等金属，此时真空压力叫汽化压力，汽蚀余量是指在泵吸入口处单位重量液体所具有的超过汽化压力的富余能量。单位用米标注，用（NPSH）r。吸程即为必需汽蚀余量Δh：即泵允许吸液体的真空度，亦即泵允许的安装高度，单位用米。吸程=标准大气压（10.33米）-汽蚀余量-安全量（0.5米）标准大气压能压管路真空高度10.33米。例如：某泵必需汽蚀余量为4.0米，求吸程Δh？解：Δh=10.33-4.0-0.5=5.83米7、功率和效率泵的功率通常是指输入功率，即原动机传支泵轴上的功率，故又称为轴功率，用P表示；泵的有效功率又称输出功率，用Pe表示。它是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。因为扬程是指泵输出的单位重液体从泵中所获得的有效能量，所以，扬程和质量流量及重力加速度的乘积，就是单位时间内从泵中输出的液体所获得的有效能量——即泵的有效功率：Pe=ρgQH(W)=γQH(W)式中ρ——泵输送液体的密度（kg/m3）；γ——泵输送液体的重度（N/m3）；Q——泵的流量（m3/s）；H——泵的扬程（m）；g——重力加速度(m/s2)。轴功率P和有效功率Pe之差为泵内的损失功率，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。由于有效功率小于轴功率，因此水泵效率永远小于1。但水泵效率值越大说明有效功率越大，泵内损失功率越小。我们选择水泵时，应尽量选择效率高的水泵。铭牌上的效率是指水泵可能达到的最高效率，一般农用水泵的最高效率为60%～80%，有些大型水泵超过了80%。配套功率是指水泵应选配的动力机的功率，因此又称用功率。它比轴功率大。这是因为动力机把动力传递给水泵的过程中，有传动损失；同时还要考虑水泵工作时，流量及扬程有波动而可能出现动力机超载，因此动力机需有比水泵轴功率大的功率储备。(二)水泵性能参数之间关系水泵的参数较多，但它们都不是孤立存在而是相互关联相互影响的。掌握它们之间的关系，对正确选购和使用水泵具有一定的指导意义。1、水泵转速一定时，流量与扬程、功率、效率的关系，即其扬程、功率和效率均随流量变化而按一定规律变化。以离心泵和轴流泵为例，它们的变化规律是不相同的。这两种泵的扬程虽然都随流量的增大而降低，随流量的减少而增高，但轴流泵变化更为显著。而且当流量为零时(相当于出水管闸阀关闭)，它的扬程比正常值升高很多。而离心泵扬程升高并不显著。两种水泵的功率与流量间的关系，其变化规律是相反的。离心泵的功率随流量的减小而降低(或者说随扬程的增大而降低)，当离心泵的流量为零时，功率为最小。因此离心泵在起动和停车前应关闭闸阀，以降低起动功率和稳定停车。而轴流泵则相反，其功率是随流量的减小而增高，流量为零时功率最大。因此不能关闭闸阀起动，正是这个原因，所以轴流泵的出水管上并不安装闸阀。两种水泵的效率与流量间的关系，其变化规律也不相同。离心泵的效率在流量变化时，其变化较小，也就是说，流量在较大的范围内改变时，仍能保持较高的效率。由于离心泵高效率范围较宽，因此水泵在运行中可以调节流量的扬程。但轴流泵则相反，流量稍有改变，效率变化较大。因此水泵在运行中不宜调节流量和扬程。2、水泵转速改变时，流量与扬程、功率、效率的关系。四、什么是水泵的汽蚀现象以及其产生原因1、汽蚀液体在一定温度下，降低压力至该温度下的汽化压力时，液体便产生汽泡。把这种产生气泡的现象称为汽蚀。2、汽蚀溃灭汽蚀时产生的气泡，流动到高压处时，其体积减小以致破灭。这种由于压力上升气泡消失在液体中的现象称为汽蚀溃灭。3、产生汽蚀的原因及危害泵在运转中，若其过流部分的局部区域（通常是叶轮叶片进口稍后的某处）因为某种原因，抽送液体的绝对压力降低到当时温度下的液体汽化压力时，液体便在该处开始汽化，产生大量蒸汽，形成气泡，当含有大量气泡的液体向前经叶轮内的高压区时，气泡周围的高压液体致使气泡急剧地缩小以至破裂。在气泡凝结破裂的同时，液体质点以很高的速度填充空穴，在此瞬间产生很强烈的水击作用，并以很高的冲击频率打击金属表面冲击应力可达几百至几千个大气压，冲击频率可达每秒几万次，严重时会将壁厚击穿。4、汽蚀过程在水泵中产生气泡和气泡破裂使过流部件遭受到破坏的过程就是水泵中的汽蚀过程。水泵产生汽蚀后除了对过流部件会产生破坏作用以外，还会产生噪声和振动，并导致泵的性能下降，严重时会使泵中液体中断，不能正常工作。五、什么是泵的特性曲线？通常把表示主要性能参数之间关系的曲线称为离心泵的性能曲线或特性曲线，实质上，离心泵性能曲线是液体在泵内运动规律的外部表现形式，通过实测求得。特性曲线包括：流量-扬程曲线（Q-H），流量-效率曲线（Q-η），流量-功率曲线（Q-N），流量-汽蚀余量曲线（Q-（NPSH）r），性能曲线作用是泵的任意的流量点，都可以在曲线上找出一组与其相对的扬程，功率，效率和汽蚀余量值，这一组参数称为工作状态，简称工况或工况点，离心泵最高效率点的工况称为最佳工况点，最佳工况点一般为设计工况点。一般离心泵的额定参数即设计工况点和最佳工况点相重合或很接近。在实践选效率区间运行，即节能，又能保证泵正常工作，因此了解泵的性能参数相当重要。六、什么是泵的全性能测试台？能通过精密仪器准确测试出泵的全部性能参数的设备为全性能测试台。国家标准精度为B级。流量用精密蜗轮流量计测定，扬程用精密压力表测定。吸程用精密真空表测定。功率用精密轴功率机测定。转速用转速表测定。效率根据实测值：n=rQ102计算。七、水泵的工作原理(一)离心泵的工作原理及特点1、离心泵的工作原理水泵开动前，先将泵和进水管灌满水，水泵运转后，在叶轮高速旋转而产生的离心力的作用下，叶轮流道里的水被甩向四周，压入蜗壳，叶轮入口形成真空，水池的水在外界大气压力下沿吸水管被吸入补充了这个空间。继而吸入的水又被叶轮甩出经蜗壳而进入出水管。由此可见，若离心泵叶轮不断旋转，则可连续吸水、压水，水便可源源不断地从低处扬到高处或远方。综上所述，离心泵是由于在叶轮的高速旋转所产生的离心力的作用下，将水提相高处的，故称离心泵。2、离心泵的一般特点(1)水沿离心泵的流经方向是沿叶轮的轴向吸入，垂直于轴向流出，即进出水流方向互成90°。(2)由于离心泵靠叶轮进口形成真空吸水，因此在起动前必须相泵内和吸水管内灌注引水，或用真空泵抽气，以排出空气形成真空，而且泵壳和吸水管路必须严格密封，不得漏气，否则形不成真空，也就吸不上水来。(3)由于叶轮进口不可能形成绝对真空，因此离心泵吸水高度不能超过10米，加上水流经吸水管路带来的沿程损失，实际允许安装高度(水泵轴线距吸入水面的高度)远小于10米。如安装过高，则不吸水；此外，由于山区比平原大气压力低，因此同一台水泵在山区，特别是在高山区安装时，其安装高度应降低，否则也不能吸上水来。(二)轴流泵的工作原理及特点1、轴流泵的工作原理轴流泵与离心泵的工作原理不同，它主要是利用叶轮的高速旋转所产生的推力提水