泵的基本知识

泵的基本知识泵是一种输送液体的流体机械，它把原动机的机械能或其他能源的能量传递给液体，使液体的能量（位能、压力能或动能）增加。

从定义可看出泵的主要用途：泵主要用来输送液体（泵总成在工作时输送的泥浆）泵输送液体的种类繁多，诸如输送水（清水、污水等）、油液、酸碱液、悬浮液、和液态金属等。

泵的性能参数主要有流量和扬程，此外还有轴功率、转速和必需汽蚀裕量。

流量是指单位时间内通过泵出口输出的液体量，一般采用体积流量。

扬程是单位重量输送液体从泵入口至出口的能量增量，对于容积式泵，能量增量主要体现在压力能增加上，所以通常以压力增量代替扬程来表示。

即泵抽送液体的液柱高度。

按照工作原理泵大致分为三类：1、动力式泵，又称叶轮式泵或叶片式泵。

动力式泵，依靠快速旋转的叶轮对液体的作用力，将机械能传递给液体，使其动能和压力能增加，然后再通过泵缸，将大部分动能转换为压力能而实现输送。

离心泵是最常见的动力式泵。

在一定转速下产生的扬程有一限定值，扬程随流量而改变；工作稳定，输送连续，流量和压力无脉动；一般无自吸能力，需要将泵缸内先灌满液体或将管路抽成真空后才能开始工作；适宜输送粘度很小的清洁液体，特殊设计的泵可输送泥浆、污水等或水输固体物。

动力式泵主要用于给水、排水、灌溉、流程液体输送、电站蓄能、液压传动和船舶喷射推进等。

2、容积式泵，主要有：齿轮泵、活塞泵、柱塞泵、隔膜泵、螺杆泵等。

容积式泵是依靠工作元件在泵缸内作往复或回转运动，使工作容积交替地增大和缩小，以实现液体的吸入和排出。

工作元件作往复运动的容积式泵称为往复泵，作回转运动的称为回转泵。

齿轮泵和螺杆泵属于回转泵；活塞泵、柱塞泵、隔膜泵属于往复泵。

往复泵的吸入和排出过程在同一泵缸内交替进行，并由吸入阀和排出阀加以控制；回转泵则是通过齿轮、螺杆、叶形转子或滑片等工作元件的旋转作用，迫使液体从吸入侧转移到排出侧。

容积式泵在一定转速或往复次数下的流量是一定的，几乎不随压力而改变。

①往复泵的流量和压力有较大脉动，需要采取相应的消减脉动措施；回转泵一般无脉动或只有小的脉动；②容积式泵具有自吸能力，泵启动后即能抽除管路中的空气吸入液体；启动泵时必须将排出管路阀门完全打开；③往复泵适用于高压力和小流量；回转泵适用于中小流量和较高压力；总的来说，容积泵的效率高于动力式泵。

3、其他类型泵，如：射流泵、水锤泵和电磁泵等。

其他类型的泵是指以另外的方式传递能量的一类泵。

例如射流泵是依靠高速喷射出的工作流体，将需要输送的流体吸入泵内，并通过两种流体混合进行动量交换来传递能量；水锤泵是利用流动中的水被突然制动时产生的能量，使其中的一部分水压升到一定高度；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；气体升液泵通过导管将压缩空气或其他压缩气体送至液体的最底层处，使之形成较液体轻的气液混合流体，再借管外液体的压力将混合流体压升上来。

第二章往复泵一、往复泵的结构和工作原理⏹往复泵由液力端和动力端组成。

动力端由曲轴、连杆、十字头等组成。

液力端由泵缸、工作元件、吸入阀和排出阀等组成。

⏹动力端将原动机的能量传给液力端；液力端依靠工作元件在泵缸内往复运动使缸内工作容积交替增大和缩小来输送液体，把机械能转换成液体的压力能。

二、往复泵的分类按工作元件不同分为活塞泵、柱塞泵和隔膜泵3种类型。

⏹活塞泵液力端是由泵缸、活塞、吸入阀和排出阀等组成。

当活塞向右运动时，泵缸工作容积增大，缸内压力降低，单向吸入阀开启,液体进入泵缸内;当活塞向左运动（回行程）时，工作容积缩小，缸内压力升高，单向吸入阀封闭，液体冲开单向排出阀向外排出。

活塞上装有密封件，以阻止液体向活塞另一侧泄漏。

按泵缸数目可分为单缸、双缸和多缸；按泵缸的作用方式又可分为单作用和双作用等型式。

只在一个运动方向上排出液体的为单作用泵；在两个运动方向(往、复行程)上都排出液体的为双作用泵。

双缸或多缸泵相当于两个或多个并联的单缸泵。

多缸泵大部分为单作用式。

活塞泵分为曲轴连杆传动和蒸汽直接作用两种类型。

活塞泵一般适用于较高压力（可达7兆帕）和较小流量（100米3／时以下）,曲轴连杆传动活塞泵由电动机或内燃机通过减速机构传动，并借曲轴连杆机构将旋转运动变为往复运动。

一般说，这种泵的压力比蒸汽直接作用泵高，往复次数也多，但它只能靠机械方法改变往复次数或行程长度调节流量，结构比较复杂。

此外，在排出管路不通的情况下运转时（如排出阀未开启或管路堵塞），泵的压力和轴功率会增大到使泵缸破裂或使电动机烧坏，因此须设置安全阀防止过载。

蒸汽直接作用活塞泵是利用蒸汽（有时也利用压缩空气）推动汽缸活塞，使装在同一活塞杆的泵缸活塞一起运动。

这种泵靠改变蒸汽滑阀的开度(即改变进汽量）来调节流量。

流量可从最大调节到零。

同时还可通过改变蒸汽入口压力来改变泵的压力。

当蒸汽压力不足以克服外部阻力时泵会自动停止运转，因而不会有过载的危险。

蒸汽直接作用活塞泵只设计成单缸双作用或双缸双作用的。

柱塞泵工作原理与活塞泵相同。

两者区别在于柱塞是穿过装在泵缸上的密封件，在泵缸内运动，其密封性比活塞泵要好。

此外，柱塞推动液体作往复运动，其端面推着整个泵缸内的液体运动，所以柱塞的受力状况比活塞好得多。

同时柱塞直径也比活塞直径小，所以柱塞泵可用于更高压力和更小流量。

柱塞泵也可分为单缸泵和多缸泵，单作用泵和双作用泵等型式，但常见的是电动的单缸单作用和三缸单作用柱塞泵。

柱塞泵也须设置安全阀，以防止过载。

隔膜泵工作原理与活塞泵类似，但它是依靠夹紧在泵缸之间的平隔膜和筒形隔膜，在活柱通过液压油的推动下使泵缸工作容积交替发生变化，并通过排出阀和吸入阀的启闭来输送液体的。

隔膜靠静密封将输送的液体与外部严密隔开，所以隔膜泵不会泄漏。

隔膜用金属、橡胶或聚四氟乙烯等材料制成，损坏时可方便地更换。

按操作方式不同隔膜泵分为机械操作和液压(或气压)操作两种。

前者靠直接与隔膜相连的柱塞形推杆的往复运动使隔膜产生交替的运动；后者则靠由外部供入压力油或压缩空气或者通过柱塞作用于液压腔中液压油产生脉冲压力使隔膜交替运动。

隔膜泵有单缸和双缸、单隔膜和双隔膜之分。

在双隔膜泵中,筒形隔膜用来隔离输送的液体，平隔膜用来隔离液压油，以防止隔膜破裂时输送的液体被油污染。

往复泵的主要特点是：①效率高。

②能达到很高压力，压力变化几乎不影响流量，因而能提供恒定的流量。

③具有自吸能力，可输送液、气混合物，特殊设计的还能输送泥浆、混凝土等。

（自吸指“具备能自动吸水的功能”，泵特性之一。

泵在启动时，泵本身能自动抽去吸入管路中的气体，并使之充满被送液体，即在启动前不需灌泵。

可避免当输送强腐蚀性物料时，因灌泵(人工)可能造成对人员的伤害和对设备的损伤。

）④流量和压力有较大的脉动，特别是单作用泵，由于活塞运动的加速度和液体排出的间断性，脉动更大。

通常需要在排出管路上（有时还在吸入管路上）设置空气室使流量比较均匀。

采用双作用泵和多缸泵还可显著地改善流量的不均匀性。

⑤速度低，尺寸大，结构较复杂，需要有专门的泵阀，制造成本和安装费用都较高。

活塞泵主要用于给水。

柱塞泵用于提供高压液源，如水压机的高压水供给，它和活塞泵都可作为石油矿场的钻井泥浆泵、抽油泵。

隔膜泵特别适合于输送有剧毒、放射性、腐蚀性的液体、贵重液体和含有磨砾性固体的液体。

隔膜泵和柱塞泵还可当作计量泵使用。

六、泵的主要性能参数泵的性能参数主要有流量和扬程，此外还有轴功率、转速和必需汽蚀裕量。

流量是指单位时间内通过泵出口输出的液体量，一般采用体积流量；扬程是单位重量输送液体从泵入口至出口的能量增量，对于容积式泵，能量增量主要体现在压力能增加上，所以通常以压力增量代替扬程来表示。

泵的效率不是一个独立性能参数，它可以由别的性能参数例如流量、扬程和轴功率按公式计算求得。

反之，已知流量、扬程和效率，也可求出轴功率。

泵的各个性能参数之间存在着一定的相互依赖变化关系，可以通过对泵进行试验，分别测得和算出参数值，并画成曲线来表示，这些曲线称为泵的特性曲线。

每一台泵都有特定的特性曲线，由泵制造厂提供。

通常在工厂给出的特性曲线上还标明推荐使用的性能区段，称为该泵的工作范围。

泵的实际工作点由泵的曲线与泵的装置特性曲线的交点来确定。

选择和使用泵，应使泵的工作点落在工作范围内，以保证运转经济性和安全。

此外，同一台泵输送粘度不同的液体时，其特性曲线也会改变。

通常，泵制造厂所给的特性曲线大多是指输送清洁冷水时的特性曲线。

对于动力式泵，随着液体粘度增大，扬程和效率降低，轴功率增大，所以工业上有时将粘度大的液体加热使粘性变小，以提高输送效率。

五、泵的基本参数表征泵主要性能的基本参数有以下几个：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扬程是泵所抽送的单位重量液体从泵进口处（泵进口法兰）到泵出口处（泵出口法兰）能量的增值。

也就是一牛顿液体通过泵获得的有效能量。

其单位是N·m/N=m，即泵抽送液体的液柱高度，习惯简称为米。

3、转速n转速是泵轴单位时间的转数，用符号n表示，单位是r/min。

4、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。

5、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。

八、什么叫汽蚀余量？什么叫吸程？各自计量单位表示字母？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。