立式轴流泵的工作原理

浅谈立式轴流泵的工作原理、构造及维修

一、立式轴流泵概述

轴流泵以单级立式轴流泵运用最广泛，此种泵是一种大流量、低扬程的泵，可抽送40℃以下的清水或雨水、江河水、污水及类似于清水的其它液体介质。可用于农业排灌、城市给排水、热电站输送循环水或其他水利工程之用。

立式轴流泵的型号众多，以油田给排水为例，常用型号有28ZLB-70、

36ZLB-4A、40ZLB-85、700ZLB-1.3-7.2等。

立式轴流泵的型号众多，以油田给排水为例，常用型号有28ZLB-70、36ZLB-4A、40ZLB-85、

700ZLB-1.3-7.2等。轴流泵的型号意义：28 Z L B— 70

28--泵的出水口直径为28英寸；Z--轴流泵；L--立式结构；B--半调节叶片；70--比转速被10除所得的化整数

二、立式轴流泵的工作原理与构造

1、立式轴流泵的工作原理

立式轴流泵是以空气动力学中，机翼的升力理论为基础。当流体绕过翼型时，在翼型的首端点处分离成为两股流，它们分别经过翼型的上表面和下表面，然后同时在翼型的尾端汇合，由于沿翼型下表面的路程比上表面路程长一些，流体沿翼型下表面的流速要比沿翼型上表面流速大，相应的，翼型下表面的压力将小于上表面，流体对翼型有一个向下的作用力，同样，翼型对于流体也将产生一个反作用力，与此作用力相等，方向相反，作用在流体上，在此力作用下，水就被压升到一定的高度上去。

2、立式轴流泵的构造

立式轴流泵的构造主要有：喇叭管、叶轮、导叶体、出水弯管、泵轴、轴承、填料函、传动轴等。分述如下：

1) 喇叭管：喇叭管为中小型立式轴流泵的吸水室，用铸铁铸造，他的作用是把水以最小的损失均匀的引向叶轮。

2) 叶轮：叶轮是轴流泵的主要工作部件，有叶片、轮毂、导水锥等组成。

3) 导叶体：导叶体位于叶轮上方，他的主要作用是消除水流的旋转运动，减少水头损失。同时可将水流的部分动能转变为压能。

4) 泵轴和轴承：泵轴采用优质碳素钢制成，主要是用来向叶轮传递扭矩的。

5) 传动轴：立式电机与水泵之间的连接轴为传动轴，主要作用是将电机功率传递给水泵。

6) 填料函：在泵轴穿出出水弯管的地方，装有填料密封装置。

三、立式轴流泵的性能特点

立式轴流泵与离心泵相比，具有下列优点：

1) 扬程随流量的减少而剧烈增大， Q-H曲线徒增，主要原因是，流量较小时，在叶轮叶片的进口和出口处产生回流，水流多次重复得到能量，类似于多级加压状态，所以扬程急剧增大，从而造成轴功率增大的现象。

2) Q-N曲线是徒降曲线，因此，轴流泵启动时，应当在闸阀全开启的情况下启动电动机。

3) Q-η曲线呈驼峰形。即高效率工作的范围很小，流量在偏离设计工况点不远处效率就很快下降。根据轴流泵的这一特点，采取闸阀调解流量是不利的，一般只能采取改变叶片装置角的方法来改变其性能曲线。

4) 在水泵样本中，一般轴流泵的汽蚀余量都要求较大，因此，其最大允许的吸上真空高度都较小，需考虑轴流泵的进水条件、运行中实际工况点与该泵设计工况点的偏离程度等。

四、立式轴流泵的维修工艺

立式轴流泵在运行中可能会发生这样或那样的问题，如不及时解决，将会导致损坏零件，影响正常抽水。排除水泵故障首先要正确判断故障产生的原因，再确定相应地排除方法。

立式轴流泵常见的故障原因及其排除方法如下：

1、启动后不出水或出水量少

原因及处理方法如下：

1) 叶轮淹没深度不够。处理方法是调整叶轮淹没深度。

2) 叶轮转向不对。处理方法是调整电机转向。

3) 叶片损坏或叶片定位销断裂。处理方法是更换叶片或定位销。

4) 泵进口或叶轮被杂物堵塞。处理方法是清除杂物。

5) 泵轴脱落。处理方法是重新装配或更换泵轴。

2、振动大或有噪音

原因及处理方法如下:

1) 地角螺栓松动。处理方法是旋紧地角螺栓，垫牢底座。

2) 泵轴弯曲或联轴器不同心。处理方法是矫正或调整同心度。

3) 泵轴和水导轴承磨损。处理方法是更换水导轴承或泵轴

4) 叶片缺损或缠有杂物。处理方法是更换叶片、清除叶片杂物。

5) 产生汽蚀。处理方法是改善吸水条件，防止汽蚀。

6) 联轴器断裂或脱落。处理方法是更换联轴器。

7) 轴承箱内轴承损坏。处理方法是更换轴承。

3、电流突然升高或过低

原因及处理方法如下

1) 叶片转角或缠有杂物。处理方法是更换叶片，清除杂物。

2)水导轴承腐蚀，发生粘轴。处理方法是更换水导轴承。

3) 泵轴或联轴器脱落、断裂。处理方法是更换泵轴或联轴器。

4) 叶轮外壳脱落。处理方法是更换叶轮外壳。

5) 出水拍门开启程度过小。处理方法是检查拍门销轴、加注润滑脂。

6) 叶轮脱落。处理方法是更换叶轮。

4、轴承箱温度过高

1) 润滑油严重不足。处理方法是添加润滑油。

2) 发生严重磨损。处理方法是查找原因，更换部件

五、立式轴流泵的工艺改造

胜利油田地处黄河三角洲，黄河含沙量高，频繁断流和不规律来水，各使用单位为确保抢蓄水任务的完成，强启强运轴流泵的现象十分普遍，造成泵件的损坏比较严重和集中，同时，由于三角洲地区土质松软，各立式轴流泵站普遍存在地基沉降问题，由于地基不规则沉降，造成泵体水平和垂直度超差，泵件磨损严重，运行振动大。这种情况在各水厂泵站普遍存在，只是沉降幅度存在差异。针对生产中出现的问题，加大了对立式轴流泵的维修改造力度，对泵的结构、材质、工艺等方面的改造进行了探索和尝试，主要有：

1、加强探索立式轴流泵的超常规维修

在泵站的维修中，对问题突出的轴流泵，进行了彻底拆卸，二次组装。针对该泵站润滑水压力严重不足，造成橡胶轴承经常因缺水而严重磨损的情况，在借鉴其他泵型的经验基础上，取消了该泵型的润滑水

系统，以其提升的黄河水进行自润滑，并更换水导轴承的材质，增加其耐磨性；同时，采用经过喷塑处理的叶片，增加叶片的抗汽蚀能力。在对泵体基础进行重新调整,最大程度降低对泵体的影响，取得了较好的效果。

2、进行材质和结构上的改造

由于地基不规则沉降，造成泵体磨损严重。在改造过程中，与厂家联络，采用中科院研究的新泵型，该泵型采用了多项新技术，最突出的有三方面，首先，该泵型对轴流泵的核心部件—叶轮的材质进行了改进，由原来的铸铁结构改为全部铸钢结构，而且该叶轮采用了仿型铣加工技术，对叶轮表面进行二次加工处理，提高了叶轮表面的光洁度和尺寸精度，同时在叶片表面喷涂金属陶瓷，使其具有优良的抗汽蚀能力和抗磨损能力；其次，该泵型对泵体中的易损件—水导轴承，在材质上进行了较大改进，针对上水导轴承处泵轴的摆动幅度小，又要有一定的耐磨性的情况，采用了主要成分为酚醛树脂的水导轴承（即F-102），较好的处理了磨损与柔韧性之间的矛盾，而针对下水导轴承主要承担限制泵轴窜动实际，该泵型采用了主要成分为复合纤维的水导轴承，由于该材质具有耐磨、抗冲击、自润滑性和减震性好的特点，大大提高了水导轴承的综合性能；再者，该泵型采用了新研制的叶轮外壳，其外形为直筒型，经改进试验后，直筒式的叶轮外壳较传统的球体型叶轮外壳上水量有大幅度提高，实际运行也做了良好的证明，而且该结构在泵的安装中还有利于叶轮位置的调节。此后，在实际的运行中，该泵运行平稳、出水量大，并且运转总时间超过3000个小时无严重故障，体现出良好的使用性能。

综上所述，随着时间的推移，多数立式轴流泵的使用进入中后期，再加上地基不规则沉降对泵体的影响，泵部件的损坏范围将不断增大，泵的维修难度也将进一步加大，今后必须加大维修的技术含量，不断加强对旧泵体的改造的力度，加大新泵型的推广，才能延长设备的使用寿命，使其为给排水的生产运行做出更大的贡献。