轴流泵

ZDB、HDB 轴、混流潜水电泵

产品培训

生产部技术课

目录

1.泵的分类

2.比转数与泵的类型及特性

3.轴流泵的工作原理

4.混流泵、轴流泵的特性及结构

5.各类泵结构介绍

6.潜水电机的保护

7.安装型式及实例

一泵的分类

二比转数与泵的类型及特性

1.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，可以推出对一系列几何相似的泵，性能之间的综合数据。如果各泵的这个数据相等，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，也称比转速或简称比速，用n s表示。

n s=3.65nQ1/2/H3/4

我国规定计算n s的单位是：

Q—m3/s（对双吸泵取Q/2）；

H—m（对多级泵取单级扬程）；

n—r/min。

2.关于比转数的说明

（一）同一台泵在不同工况下具有不同的n s值，作为相似准则的n s是指对应最高效率点工况下的值。

（二）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的工况下n s值相等。反之，一般说来n s值相等的泵，是几何相似和运动相似的。但不能说n s相等的泵就一定几何形状相似。这是因为构成泵几何形状的参数很多，譬如说同是n s=500的泵可以做成轴流式的，也可以作成斜流式的；同是n s=400的泵可以作成涡壳式，也可以作成导叶式的。同一低比转数泵叶轮可以用6枚叶片，也可以用7枚叶片。上述这些几何不相似的泵，n s可能相

等。但是对于同一种形式泵而言，n s相等时，要想使泵的性能好，即几何形状符合客观的流动规律，其几何形状相差不会很大，所以，一般说来是几何相似的。

（三）比转数的因次是（m/s2）3/4。比转数虽然是有因次数，但不影响它作为相似判据的实质意义。对于几何相似的泵，在相似工况下，用统一单位计算的n s相等。

3.比转数与叶轮形状和性能曲线形状的关系

泵的类型

离心泵

混流泵轴流泵低比转数中比转数高比转数

比转速ns 30＜ns＜80 80＜ns＜150 150＜ns＜300 300＜ns＜500

500＜ns＜

1500 叶轮形状

尺寸比D2/Dj ≈3 ≈2.3 ≈1.8～1.4 ≈1.2～1.1 ≈1

叶片形状圆柱形叶片

入口处扭曲

出口处圆柱形

扭曲叶片扭曲叶片轴流泵翼形性能曲线

形状

流量—扬程曲线特点关死扬程为设计工况的1.1～1.3倍，扬程随流量减

少而增加，变化比较缓慢

关死扬程为设

计工况的1.5～

1.8倍，扬程随

流量减少而增

关死扬程为设

计工况的2倍左

右，在小流量处

出现马鞍形

对于图表的说明：

1.按比转数从小到大，泵分为离心泵、混流泵和轴流泵。低比转数泵意味着高扬程小流量，高比转数泵意味着低扬程大流量。

2.低比转数叶轮窄而长，高比转数叶轮宽而短，D2/Dj比值随ns增加而减小。低比转数泵通常采用圆柱形叶片，高比转数叶轮进口边宽，假设轴面速度沿进口均匀分布，因进口边各点的u

不同，为符合这种流动情况，应当作成扭曲叶片。

值不同，则进口液流角β＇

1

4.低比转数泵容易出现驼峰。这是因为一方面低比转数泵内流速高，冲击损失值大。另一方面，低比转数泵为了减少圆盘摩擦损失多采用较大的β2角以减小外径D2（圆盘摩擦损失和外径的5次方成正比），β2角大，理论扬程流量曲线平。

5.低比转数泵，零流量时轴功率小，高比转数泵（混流泵、轴流泵）零流量时轴功率大，所以前者应关阀启动，后者开阀启动。

三轴流泵工作原理

图1 (a)、（b）分别为轴流泵外形和抽水原理示意图，在叶轮上安装着4～6个扭曲形叶片，叶轮上部装有固定不动的导轮，其上有导水叶片；下方为进水喇叭管。当叶轮旋转时，水获得能量经导水叶片流出。这种泵由于水流进叶轮和流出导叶都是沿轴向的，故称轴流泵。

轴流泵工作原理和离心泵不同，它是靠倾斜的翼形叶片所产生的推力而扬水的。根据机翼理

论，当翼形叶片为对称，同时其对称轴和气流v

的方向一致时[图1-2（a）]，它所受的力和气流

方向相同，称之为阻力。但当其对称轴不在气

流方向而成一角度α（称冲角），见图1-2（b）

或叶片形状不对称时[图1-2（c）]，它所受的力

一般不在气流方向上而成某一夹角，它可分为

两个分力。与气流方向一致的分力称阻力D；与

气流方向垂直的分力称升力L。飞机飞行时，升

力支持飞机的重量，阻力对飞行起阻碍作用，

需要由螺旋桨产生的推力或喷出气体的反冲力

加以克服，因此设计翼形时应尽力增大升力而

减小阻力。

升力的形成一方面由于倾斜叶片迫使流体

改变方向，流体对叶片有一作用力；另一方面，

当假设为等速平流的流体靠近叶片时，由于叶

形为上面的曲度大于下面，见图1-2＇（c），

所以形成流线向上弯曲，导致叶片上面的流线间距缩小，下面流线间距增大，因两流线间流量保持不变，则叶片上面流体流速大于下面，根据伯诺里方程式知，机翼上表面所受压力小于下表面，因此其合力指向上方。很显然，如果流体为水且静止，而叶片以匀速运动，也同样会产生向上的升力。

因轴流泵叶片是转动的，水流在叶道中为相对运动。进入叶轮的速度ω1和流出叶轮的速度ω2（相对流速）不仅数值不等，而且方向也不同，如图1-3（a）所示。我们取ω1和ω2向量的平均值ω∞做为叶轮中水流的方向[图1-3（b）]，于是根据上述机翼绕流理论，水流作用在叶片上的合力R在ω∞方向的分力为阻力D，在垂直ω∞方向的分力为升力L，根据叶栅理论可用下式表之

D＝C x Aρω2

/2

∞

L＝C y Aρω2

/2

∞

式中Cx，Cy—分别为阻力系数和升力系数，当叶片一定时，主要和冲角有关；

A—叶片的平面投影面积;

ρ—水的密度。

根据作用力等于反作用原理，轴流泵叶片给流经其上的水一个大小相等、方向相反的作用力

是使水在叶轮中绕轴旋转的力，而分力R＇[图1-3（c）], 即R＇＝R，R＇在圆周方向的分力R＇

u

则是使水沿泵轴上升的推力。

R＇

z

四混流泵、轴流泵的特性及结构.

混流泵从外形、结构上介于离心泵和轴流泵之间。混流泵内液体流动时斜向流出叶轮，即液体的流动方向相对叶轮既有径向速度，也有轴向速度。混流泵的性能与和离心泵比较，扬程低一些，而流量大一些；与轴流泵比较，扬程高一些，流量小一些。混流泵的性能曲线形状也是介于离心泵和轴流泵之间，对于高扬程混流泵，其流量与扬程、流量与功率的相互关系变化规律接

近于离心泵，在使用上，可采用关闭阀门启动。对于低扬程混流泵，性能参数之间的变化规律接近于轴流泵，在使用上不宜采用关阀启动，而应该开阀启动，这时功率比较小，电动机不容易被烧毁。

混流泵按其结构型式可分为蜗壳式和导叶式两种。蜗壳式混流泵有卧式和立式两种，目前生产和使用比较广泛的是卧式，立式多用于大型泵。蜗壳式混流泵的结构与单级单吸离心泵相似。导叶式混流泵的外形和结构与轴流泵相近，分卧式和立式两种

图示为单级、单吸、蜗壳混流泵，适用于输送清水或物理及化学性质类似于水的其他液体（包括轻度污水）。被输送介质温度不超过50℃，用于农田排灌、市政工程、工业过程水处理、电厂输送循环水、城市给排水等多种领域。

导叶式潜水混流式泵，适用于抽送清水或轻度污水，输送介质温度不超过50℃。机泵一体的结构，可潜入水中运行，故可用于水位变化大，扬程较高的工况，适用于城市排水、市政建设、工矿、船坞升降水位以及水位涨落大的江湖地区农田排灌之用。

五结构介绍

1. 轴流泵的构造

轴流泵就叶片固定方式和调节方法可分为固定式、半调节式和全调节式。图1-24为半调节式立式轴流泵结构图，它由叶轮，进水喇叭管，导水叶片、出水弯管和轴密封机构等主要部件组成。导水叶片间的流道呈扩散形，使从叶轮流出的水由斜向导为轴向流入出水弯管。这样一方面消除水旋转所产生的能量损失，同时也将水流的一部分动能转换为压能，从而提高了水泵的效率。为防止运行时泵轴的摆动，一般在轴的上、下端设置两个导（向）轴承。其材质多采用水润滑的橡胶或尼龙制成，当泵抽取混水时，为防止泥沙对轴承和轴的磨损，应由专门的清水系统进行润滑，以延长其使用寿命。叶轮上的叶片可根据所需流量和扬程大小调节其安放的角度，当需要调节时，将固定于轮毂上的叶片调节螺母松脱，转动叶片到所需倾角即可。

全调节式叶轮是通过一套油压调节机构来改变叶片的安装角，不需停机即可进行，机构较复杂，多用于大型轴流泵站中。

固定式叶轮轴流泵是一种小型轴流泵（叶轮直径一般在250mm以下），叶片和轮毂浇铸为一整体，其结构简单，扬程低（2～5m）,流量较小（100～600m3 /h），适用于河、渠两岸平坦地形的小型提水灌溉和排水。