泵基础理论

在一般情况下，泵的扬程以泵轴线为界，可分为两段，一段是以吸水管 把水吸上来，一段通过出水管把水压出去。如图所示。
水泵能把水吸上来的高度叫吸水扬程， 简称吸程H吸，水泵把水压出去的高度称 为压水扬程H压，用公式表示为： H总= H吸+ H压。
转速n
转速是泵轴单位时间内的转数，用n表示。 单位是r/min。
压出室
压出室的功能是把叶轮出口处流出来的液体收集起来， 并且把它送入压水管路，液体从叶轮中流出时速度是很大 的，为了减小压水管路中的水力损失，将液体送入压水管 以前，必须将液体的速度降低，将部分动能转化为压能， 这个任务也要在压出室中完成，并且要求水压损失最小。
叶片泵的结构形式
叶片泵的结构型式甚多，下面根据分类标 准的不同详细介绍
机定子内侧装有屏蔽套，以防液体进 入定子
3、磁力泵： 电动机带动外磁钢旋转，通过磁感应使和泵叶轮 连在一起的内磁钢旋转，内外磁钢间有隔离套， 完全杜绝液体外漏
4、自吸式泵： 泵再次起动时无需灌 水的泵 5、管道泵： 泵作为管道的一部分， 无需特别改变管路即 可安装 6、无堵塞泵：泵抽送液体中所含 固体物质不会在泵 内造成堵塞。
特性曲线
泵内运动参数之间存在着一定的联系，如果用曲线 的形式表示泵性能参数之间的关系，称为泵的特性曲线， 也叫泵的性能曲线。
通常用横坐标表示流量Q、纵坐标表示扬程H、效 率η、轴功率N、必需汽蚀余量NPSHr。
泵的性能曲线包括扬程曲线、效率曲线、功率曲 线、泵必需汽蚀余量曲线。
Q
流量 (m3/h)
3、驼峰特性曲线 H
Q
在流量为0时，扬程为H0，称为关死 点扬程。随着流量增加，扬程达到最 大值Hmax,而后随流量增加，扬程下降。 这是一种不稳定的特性曲线。 标准规定当 Hmax/H0≤1.02 时，才符 合要求。
Q
几何参数对泵特性曲线的影响
1、叶片出口安放角2 在其它参数不变的情况下，2越大，泵的扬程越 高。一般情况下 15<2<40 。 2<90 时，功率曲线是一 条有极值的曲线。 2、叶轮外径D2 当Q=0时关死点的扬程随D2增加而增加。 3、叶轮出口宽度b2 b2越大，曲线越平。我们知道，理论扬程曲线平，实 际扬程曲线容易出现驼峰，因此，为了消除驼峰或增加曲 线的斜度，应减小出口宽度b2。 4、修削叶片进出口部分
按泵体的支承方式
1、悬架式： 泵体下有泵脚，固定在底座上， 轴承体悬在一端
2、托架式： 轴承体下部固定在底座上， 泵体被轴承体托起悬在一端
3、中心支承式
泵体两侧在通过轴心的水平 面上固定在底座上
特殊结构的叶片泵
1、潜水电泵： 驱动泵的电动机与泵一 起放在水中使用的泵
2、屏蔽泵 ：泵与电机直联（共用一根轴），电动
ns
3.65 n Q H
3 4
Qm
对 双 吸 泵 取Q s 2 H m 对 多 级 泵 取 单 级 扬 程
3
n r
min
关于比转数的几点说明
1、同一台泵在不同工况下具有不同的比转数，作为相 似准则的ns是指对应最高效率点工况下的值。一般指设 计点的比转数。 2、比转数是根据相似理论推得的，可以作为相似判据， 即是说几何相似的泵在相似工况下ns值相等。反之，一般 说来ns值相等的泵是几何相似和运动相似的，但不能说ns 相等的泵一定几何形状相似。
影响排水高低的因素
离心泵排水的高低，与泵内压力 的大小有关，而压 力的大小与叶轮直径和转速有关。
在相同转速下，叶轮直径 大 的离心泵，产生的压力 大，排出的高度就高。反之，叶轮直径小，产生的压 力也小，排出的高度就低。 同一水泵，当转速不同时，出水高度也不同，转速 大，出水高。反之，出水就低。
离心泵的吸入原理
A： 修磨叶片出口部分背面，在相同流量情况下，可使泵的效率提高 约2% ～ 5%；在相同扬程下，泵的流量增加约5%～10%。 B:修磨叶片进口工作面，能增加叶片进口角，增加叶片间进口的开口 面积，从而改善泵的汽蚀性能。
泵的相似定律
相似理论在泵的设计和实验中广泛应用。通常所说的按 模型换算进行相似设计和进行模型实验就是在相似理论指导 下进行。用小的模型进行试验要比真机试验经济得多，由于 受到条件的限制，当真机尺寸过大时，很难进行真机实验， 只能用模型试验代替。 当实型泵和模型泵满足几何相似、运动相似时，尺寸、 转速有以下泵的相似定律：
Qm nm D 2 m 1 Q n D 2 H m nm H n
3 2 3
式中：m代表模型泵。
实型泵和模型泵尺寸、转速相差 较大时，效率将有明显差别，泵 尺寸越大，转速越高，泵效率就 越高。
D2 m D 2 2
效率
效率反映了水泵对动力利用的情况，它是一个技术经济指标， 用η表示，单位为％
＝
N效 N轴
100％
m:机械损失（轴承损失、密封损失、圆盘摩擦损失）
v:容积损失（泵出口处一部分液体流回进口处所产生 的损失）
h：水力损失（沿程阻力损失、局部阻力损失）
泵的必需汽蚀余量ＮＰＳＨr
表征泵进口部分的压力降，即为了不使泵发生汽蚀，要求 在泵进口处单位重量液体具有超过汽化压力水头的富余能 量。 单位为：m
（1）农业灌溉和排涝用泵 （2）工业及城市供水用泵 （3）电力工业用泵，如锅炉给水泵、渣浆泵、冷凝泵、循环水泵等 （4）化学工业用泵 （5）石油工业用泵 （6）矿山用泵 （7）船舶工业用泵 （8）轻纺、食品用泵 （9）水利建设用泵 （10）尖端科技方面用泵。
离心泵的工作原理
水泵也可叫抽水机，离心泵的工作原理是 依靠泵体内叶轮回转产生离心力的作用，使旋 转着的水产生动能和压力，连续吸水或排水。
离心泵的主要过流部件
压水 室 吸水室
叶轮
吸水室
吸水室的功能是将液体从吸入管路引入叶轮的进口 处，为了使泵有较好的能量性能和汽蚀性能，要求液体 流过吸入室时，水力损失最小和液体流入叶轮进口时速 度分布均匀。
叶轮
叶轮是将能量传递给液体的部件，液体流过叶轮时， 从叶轮处得到能量，于是液体的动能与压能均增大。我们 希望叶轮是在规定量的液体通过叶轮时，每一单位重量 的液体从叶轮处得到规定数量的能量，并且在叶轮中水力 损失最小。
泵内损失功率主要包括水流在泵体内摩阻、积压、回 流以及水泵转子与轴承、填料等零件的摩擦消耗。
配用功率又称配套功率，是指一台泵应选配动力机的功 率数。用N配表示。 配用功率与轴功率之间也有区别，它主要考虑比轴功率多一 个因传动而损失的功率，为了保证机组安全运行，配用功率 还要留有余地，一般为：
N配=（1.1～1.2）N轴
5
2
Pm nm D2 m P n D2
m 3
比转数
泵的相似定律建立了几何相似的泵，在相似工况下， 性能参数之间的关系。也就是说，如果泵性能参数之间存 在着上述关系，泵是几何相似和运动相似的。但是用相似 定律来判别泵是否几何相似和运动相似既不方便，也不直 观。在相似定律的基础上，可以推出一系列几何相似的泵 性能之间的综合数据。如果这些数据相等，则这些泵是几 何相似和运动相似的，可以用相似定律换算性能之间的关 系，这个综合数据就是比转数ns。
下面详细介绍离心泵的吸水与排水原理
离心泵的排水原理
任何物体在运转时，只要围绕某个中心转动，它都 会产生离心力。
叶轮在泵体内高速旋转时，在离心力的作用下，叶轮里的水以很 快速度被甩离叶轮，向四周射去。 射出的高速水流具有很大能量，汇集在泵壳里，互相拥挤，速度减 慢，压力增加。根据水流总要从高压向低压流动的道理，泵壳内的高压 水就沿着水管路被压到低压处去。
泵的基本参数
为了正确、合理地选用水泵，除了它的结构原 理外，还必须了解它的性能。每一台泵上都有一 个铭牌，在上面注着一些数据，可以使我们了解 泵的具体性能规格，这对正确使用水泵很有用处。 表征泵性能的基本参数有：流量、扬程、转 速、功率、效率、必需汽蚀余量。
流量Q
流量是泵在单位时间内输送出去的液体量（体积或重量）。
在水泵行业一般用：
2极（2900 r/min） 4极（1450 r/min） 6极（970 r/min） 8极（750 r/min）
功率
功率是表示机组在单位时间内所做“功”的大小，用“N” 表示，单位为KW。 水泵的功率可分为：有效功率、轴功率和配用功率三种。
有效功率是指水泵水流得到的净功率，即N效，它可以用 水泵的扬程和流量计算出来。即：
按主轴方向
1、卧式
2、立式
3、斜式
按叶轮种类
1、离心式：装离心式叶轮
2、混流式：装混流式叶轮
3、轴流式：装轴流式叶轮
按吸入方式
1、单吸：装单吸叶轮
2、双吸：装双吸叶轮
按级数
1、单级：装一个叶轮
2、多级：装多个叶轮
按叶片安装方法
1、可调叶片：叶轮叶片安放角可以调节的结构
2、固定叶片：叶轮叶片安放角是固定的结构
泵的基础理论
泵的定义
泵是一种将能量传送给被抽送 的液体，使其能量增加，从而达到 抽送液体的目的的机器。
原动机通过泵轴带动叶轮旋转，对液体作功， 使其能量增加，从而使需要的液体数量，由吸水 池经泵的过流部件送到要求的高处或压力高的地 方。
泵的分类
叶 片 式 泵
离心泵 混流泵 轴流泵 旋涡泵
单级（单吸、双吸、自吸、非自吸） 多级（阶段式、蜗壳式） 蜗壳泵、导叶式（固定叶片、可调叶片） 固定叶片、可调叶片 单吸、双吸、自吸、非自吸
按泵体剖分形式
1、节段式：每一级壳体都是分开式的
2、中开式：壳体在通过轴中心线的平面上分开，又细分
水平中开式
垂直中开式
按泵体形式
1、涡壳式：叶轮排出侧具有带涡室的壳体
2、双涡壳式：叶轮排出侧具有双涡室的壳体