离心泵的调研报告
实习（调研）报告
一、离心泵概述
离心泵引就是根据离心力原理设计的，高速旋转的叶轮叶片带动水转动，将水甩出,从而达到输送的目的。离心泵有好多种，从使用上可以分为民用与工业用泵；从输送介质上可以分为清水泵、杂质泵、耐腐蚀泵等。
离心泵是一种通用水力机械，其内部流动情况一直是泵设计人员十分关注的问题，因为泵内流动的优劣直接影响泵的性能。离心泵叶轮的内部流动是很复杂均三维紊流流动，同时由于受旋转和叶片表面曲率的影响还拌心泵是有脱流、回流及二次流的现象，是流体工程中较难的试验研究和数值计算问题之一。
1、离心泵的基本构造是由六部分组成的
离心泵的基本构造是由六部分组成的分别是叶轮，泵体，泵轴，轴承，密封环，填料函。
1、叶轮是离心泵的核心部分，它转速高出力大，叶轮上的叶片又起到主要作用，叶轮在装配前要通过静平衡实验。叶轮上的内外表面要求光滑，以减少水流的摩擦损失。
2、泵体也称泵壳，它是水泵的主体。起到支撑固定作用，并与安装轴承的托架相连接。
3、泵轴的作用是借联轴器和电动机相连接，将电动机的转距传给叶轮，所以它是传递机械能的主要部件。
4、轴承是套在泵轴上支撑泵轴的构件，有滚动轴承和滑动轴承两种。滚动轴承使用牛油作为润滑剂加油要适当一般为2/3～3/4的体积太多会发热，太少又有响声并发热！滑动轴承使用的是透明油作润滑剂的,加油到油位线。太多油要沿泵轴渗出并且漂贱，太少轴承又要过热烧坏造成事故！在水泵运行过程中轴承的温度最高在85度一般运行在60度左右，如果高了就要查找原因（是否有杂质，油质是否发黑，是否进水）并及时处理！
5、密封环又称减漏环。叶轮进口与泵壳间的间隙过大会造成泵内高压区的水经此间隙流向低压区，影响泵的出水量，效率降低！间隙过小会造成叶轮与泵壳摩擦产生磨损。为了增加回流阻力减少内漏，延缓叶轮和泵壳的所使用寿命，在泵壳内缘和叶轮外援结合处装有密封环，密封的间隙保持在0.25～1.10mm之间为宜。
6、填料函主要由填料，水封环，填料筒，填料压盖，水封管组成。填料函的作用主要是为了封闭泵壳与泵轴之间的空隙，不让泵内的水流不流到外面来也不让外面的空气进入到泵内。始终保持水泵内的真空！当泵轴与填料摩擦产生热量
就要靠水封管住水到水封圈内使填料冷却！保持水泵的正常运行。所以在水泵的运行巡回检查过程中对填料函的检查是特别要注意！在运行600个小时左右就要对填料进行更换。
2、离心泵的工作原理
离心泵的工作原理是：离心泵所以能把水送出去是由于离心力的作用。水泵在工作前，泵体和进水管必须罐满水行成真空状态，当叶轮快速转动时，叶片促使水很快旋转，旋转着的水在离心力的作用下从叶轮中飞去，泵内的水被抛出后，叶轮的中心部分形成真空区域。水原的水在大气压力（或水压）的作用下通过管网压到了进水管内。这样循环不已，就可以实现连续抽水。在此值得一提的是：离心泵启动前一定要向泵壳内充满水以后，方可启动，否则将造成泵体发热，震动，出水量减少，对水泵造成损坏（简称“气蚀”）造成设备事故！
离心泵的种类很多，分类方法常见的有以下几种方式：
1按叶轮吸入方式分：单吸式离心泵双吸式离心泵。
2按叶轮数目分：单级离心泵多级离心泵。
3按叶轮结构分：敞开式叶轮离心泵半开式叶轮离心泵封闭式叶轮离心泵。4按工作压力分：低压离心泵中压离心泵高压离心泵边立式离心泵。
二、离心泵的发展概况
1、国外离心泵的发展
泵是伴随着工业发展而发展起来的。l9世纪时，国外已有了比较完整的泵的型式和品种，并得到了广泛的应用。据统计，在1880年左右，一般用途的离心泵产量占整产量的90％以上，而动力装置用泵、化工用泵、矿山用泵等特殊用途的泵，仅占整个泵产量的10％左右。到1960年，一般用途的泵只占45Y002Ea，而特殊用途的泵已占55％o2E．占。据目前发展趋势，特殊用途的泵，会比一般用途的泵所占比例还要提高。
早在20世纪初，潜水电泵由美国首先研制成功，用它来代替深井泵。随后，西欧各国也相继进行研制，并且不断加以改进，逐步完善。如德国的莱茵褐煤矿，使用各种潜水电泵2500多台，容量最大的达1600kW、扬程410m。
就国外化工离心泵的发展趋势而言，从标志化工机械发展国际水平的三年一度的西德Achema 展览会来看, 最近一届的展览泵类产品表现出发展趋势为节能, 操作可靠性和住重环境保护：高效率、低维修、发展新的材料和适应新的国
际玉业标准。
（1）结构上的进展：过去曾一度青眯的特种密封, 近年来已逐步被冷落, 原因在于端而密封较之填料密封泄漏率更低。其次, 对轴封的要求越来越高, 因为对危险品和易燃液体的输送规定要用双端面密封。
磁力塑料泵也是一发展趋势。用的最多的是炭素纤维增强塑料, 因其较之未增强塑料强度特别高。这种材料的优点在于实际应用时不存在导电性, 因此不会产生旋流。其缺点是其强度随温度高低变化而壁亦增厚。另一间隙管材的种类是陶瓷, 如二氧化错。这种材料同样无导电性。较之塑料其优点在于其强度不受温度的变化影响。缺点是脆性, 当其损坏时会导致环境污染。在许多场合并不一定要用带有密闭系统的双端面密封泵, 而只需用带有单端面密封的化工离心泵就
可以了。
(2)材料应用上的进展：泵材料的开发及其加工技术的发展对泵的制造的革新向来具有决定性的作用。不仅要发展铸造合金以适应化学工业发展提出的各种复杂要求, 另一方面加工技术也必须不断发展。
2、国内离心泵的发展
我国的离心泵是由50年代仿苏产品开始的，当时仅生产K型单级单吸悬臂式离心清水泵和凸型单级双吸两端支承式离心清水泵，主要用于农田排灌。继而沈阳水泵厂又生产一些仿苏石油化工用泵，如DJ . FDJ .，SJ , FSJ，DR ,FDR .SR , FSR型油泵以及FL , BN型耐酸泵等。60年代，我国自行设计研制成系列，生产国内自己的离心泵;清水泵方面由K型改成B型，凸型改成SH型等;石油化工方面由DJ、SJ、FSJ.型改为Y型，FL、BN型改为F型;锅炉给水泵方面还生产DH 型等，满足国内绝大部分装置的要求。60年代末至70年代，国内生产油泵、耐腐蚀泵不仅是沈阳水泵厂一家，生产Y型油泵扩大到上海水泵厂、长沙水泵厂、长春水泵厂、石家庄水泵厂、北京水泵厂、宝鸡水泵厂等。生产F型耐腐蚀泵的还有大连耐酸泵厂、上海水泵厂、广州重型机器厂、广东佛山水泵厂、天津耐酸泵厂等。80年代，我国相继引进了国外许可证先进技术，既有石油化工用泵，也有清水泵，也有锅炉给水泵，还有泵用机械密封。通过引起技术的消化吸收，80年代末一90年代初，沈阳水泵厂利用国外先进技术改造了原Y型油泵为AY 型油泵。沈阳水泵研究所组织重新设计了IH型替代F型耐腐蚀泵，沈阳水泵厂又重新设计了AF型泵准备替代IH型化工泵，从可靠性和效率等方面均优于IH 型泵。通过移植、设计、试制及生产了国产加氢进料泵、焦化进料泵及除焦、除鳞等大型泵，到目前为止，国内所生产的离心泵是型式多样、品种齐全、门类繁多，遍及到从民用到国防，从农业到工业乃至核工业，从山区到平原，从水上到陆地，乃至天空，无处不有。
总之，国内目前可为l00万kW火力发电机组，500万t/a炼厂、2000万t/a 输油管线，30万t/a合成氨、200万t/a加氢、100万t/a延迟焦化等装置提供国内的泵类产品。国内已生产的离心泵的最大流量大于20000m'j/h，最高扬程2800m，最高输送温度400℃，最大驱动功率1 0000kW，最高吸入压力达17.SMPa 。离心泵是量大面广的产品，进入市场经济后，国内几个大泵厂家都在积极开发自己的泵系列，尽量去满足市场的需要。
沈阳水泵厂是国内最大的泵类专业厂，已被国务院批准为重大技术装备国产化基地，也被国家经贸委批准为机电产品出口基地企业和电站装备国产化基地企业，属于综合性的泵厂家，代表了国内泵技术水平。生产的泵类产品，不仅结构型式多，而且品种规格也齐全。国内不少高精技术泵产品均由沈阳水泵厂制造，如军工用泵、核电用泵、大型锅炉给水泵、焦化进料泵、除焦泵、高速切线泵等。为了满足需要，泵的结构型式、品种和产量都在不断增加，质量和可靠性也都在不断提高，泵厂数量和规模也在逐渐扩大，使用范围也日益广泛。从泵的类型来看，目前离心泵的基本结构己发展得比较完善，当前设计方面更多地趋向于设计生产具体工况条件下的专用泵，即所谓工程专用泵。
总之，当前国内离心泵的技术水平通过几十年的发展以及许可证技术引进，从综合技术水平来看，单两级泵方面都具有国际先进水平，与国外同类型泵相比无差距，有些地方还是国际一流水平，如可靠性、效率、通用化程度等。而高温高压多级泵在结构型式、可靠性方面已达到国际同类型水平，国内起步较晚，引进技术，消化吸收，从89年、90年开始生产高技术水平泵，逐步开发完善，并替代进口。与国外差距在于管理落后，导致:(1)交货不及时;(2)铸件表面质量和内在质量不够理想。
建国儿十年的发展，我国离心泵开始是生产仿苏产品，接着为自行设计一水泵行业联合设计、生产国内自己的产品，后来到引进国外先进许可证技术，直到各个厂家自行开发高水平的泵或者是合资这儿个阶段。泵产品结构型式、系列、品种规格均由少到多，性能及使用范围不断扩大，技术水平由低到高，各个厂家发展各自具有特色的泵类产品:沈阳水泵厂主要有电站(包括核电站)和石化用泵两大部分:大连耐酸泵厂只要以化工用泵为主;上海水泵厂主要是电站和石化用泵两大部分，部分是清水泵:北京水泵厂主要是石化方面为主;石家庄水泵厂是以杂质泵为主;长沙水泵厂主要以大型清水泵和石化泵为主;其他一些厂各有特色。总之，国内的离心泵是逐年在发展，厂家在增加，品种数量也在增加，工业总产值也在增长，下面列出中国泵业协会所编年鉴统计儿组数字足以证明这点，从泵行业协会165个大小成员厂的初步统计:单级单吸清水泵91年265723台，94年是291943台，96年是439708台;油泵91年8789台，94年是9580台;耐
腐蚀泵91年16113台，94年18534台。93年工业总产值完成374200万元，比92年增长17.7%. 94年工业总产值完成391540万元，比93年增长7.4%95年工业总产值411034万元，比94年增长11.5%年工业总产值完成463829，比95年增长8.6% 。
3、发展现状
(1)我国泵产品图样的来源可联合设计、引进、自行开发等几种
(2)关键泵产品从部分进口到现在基本全部国化由于引进产品和KSG著名企业的进入，我国泵的生产能力显著提高。国民经济部门的主要关键用泵基本上都可以生产。
(3)以CAD为主的新技术广泛应用
(4)无堵塞泵和低比转速泵技术取得进展
1)我国自行总结出的无堵塞泵设计方法，基本达到实用程度，国内广泛使用设计方法主要包括沿流道中线断面变化规律设计双流道叶轮方格网保角变换方法设计螺旋离心式叶轮;根据叶轮外径、蜗室最大外径和喉部面积二要素设计旋流式叶轮。
2)低比转速泵理论和设计的研究广泛而深入无过载设计方法得到推广应用，采用长短叶片和短叶片偏置取得良好效果。
(5) 轴流泵模型达到国外同类模型的先进水平
2004年9月25日至2005年1月16日，全国27个模型，参加了水利部南水北调工程水泵模型天津同台测试。本次试验领导有力、组织严密、监督公正、数据准确。模型比转速500~7500基本复盖了轴流泵的使用范围;和原模型相比，效率提高约2%流量提高约5%有7个模型的角度平均效率超过85%已达到国外同类模型的先进水平。国家南水北调等重要工程的低扬程水泵，大部分将从这此模型中选用。
三、CFD
1、CFD简介
CFD——Computational Fluid Dynamics，即计算流体动力学, 简称CFD。
CFD的基本思想：把原来在时间域及空间域上连续的物理量的场，如速度场，压力场等，用一系列有限个离散点上的变量值的集合来代替，通过一定的原则和方式建立起关于这些离散点上场变量之间关系的代数方程组，然后求解代数方程组获得场变量的近似值。
CFD是近代流体力学，数值数学和计算机科学结合的产物，是一门具有强大生命力的边缘科学。它以电子计算机为工具，应用各种离散化的数学方法，对流
体力学的各类问题进行数值实验、计算机模拟和分析研究，以解决各种实际问题。
目前，计算流体力学主要应用于热能动力、航空航天、机械、土木水力、环境化工等工程领域，近些年，暖通空调行业也日益成为CFD技术应用的重要领。
2、CFD的发展和应用
1）、CFD的发展
计算流体力学的兴起推动了研究工作的发展。自从1687年牛顿定律公布以来，直到上世纪50年代初，研究流体运动规律的主要方法有两种：一是试验研究，它以地面试验为研究手段；另一种是理论分析方法，它利用简单流动模型假设，给出所研究问题的解析解。理论工作者在研究流体流动规律的基础上建立了各类型主控方程，提出了各种简化流动模型，给出了一系列解析解和计算方法。这些研究成果推动了流体力学的发展，奠定了今天计算流体力学的基础，很多方法仍是目前解决实际问题时常采用的方法。然而，仅采用这些方法研究较复杂的非线性流动现象是不够的，特别是不能满足50年代已开始高速发展起来的宇航飞行器绕流流场特性研究的需要。
计算流体力学的兴起促进了试验研究和理论分析方法的发展，为简化流动模型的建立提供了更多的依据。使很多分析方法得到发展和完善。然而，更重要的是计算流体力学采用它独有的新的研究方法——数值模拟方法——研究流体运动的基本物理特性。这种方法的特点如下：
①给出流体运动区域内的离散解，而不是解析解。这区别于一般理论分析方法；
②它的发展与计算机技术的发展直接相关。这是因为可能模拟的流体运动的复杂程度、解决问题的广度和能模拟的流体运动的复杂程度，都与计算机速度、内存等直接相关；
③若物理问题的数学提法（包括数学方程及其相应的边界条件）是正确的，则可在较广泛的流动参数（如马赫数、雷诺数、气体性质、模型尺度等）范围内研究流体力学问题，且能给出流场参数的定量结果。
2）、CFD在国内的应用
计算流体力学进入我国时间较短，但其已在我国众多领域获得了广泛的应用。其中航天、航空、船舶、汽车、核电是资深的CFD应用领域，例如在航天方面，载人航天工程、新一代运载火箭的研制等都大大的依赖于CFD技术，我国第一架喷气涡扇式支线飞机的研制就是CFD在我国应用的典范；在船舶方面，据有关材料说上海到2015年总造船能力要达到120万吨，这样巨大的任务必须依托CFD 才能完成；汽车方面，随着全球汽车制造向中国的转移，汽车研发能力开始提上日程，处于综合成本的考虑，这些企业都在寻求外部高性能计算，最终必须依赖
CFD。目前，采用通用成熟的商业CFD软件进行日常设计分析工作已成为众多企业不可或缺的一部分。以我国的上海为例，在电子工业、市政建设工程、环保、建筑、机电成套设备工业和其他工业领域都相继引入CFD作为基本设计分析手段。如在电子工业中采用CFD进行散热分析，在市政工程中采用CFD进行通风、火灾、泥沙淤积模拟，在机电成套设备工业中应用CFD进行水轮机、汽轮机等旋转机械设计和锅炉等燃烧器燃烧流动分析，在环保中应用CFD进行水系污染模拟，在注塑、模具、炼钢中应用CFD进行非牛顿流体过程分析等等。
随着CFD应用的不断深入，我国高校和科研院所也开始对其加大研究，比如目前西北工业大学与中航商用飞机有限公司联合进行的机翼颤振分析软件的并行化开发，上海交通大学开发的气动优化设计分析软件和具有自主知识产权的CFD平台。