? ? ? ? 流體在流動(dòng)過(guò)程中，由于流動(dòng)阻力將損失部分機(jī)械能。因此，按生產(chǎn)所需的流量，將流體從一處送到另一處，無(wú)論是將流體由總比能低處送到總比能高處，還是僅克服流動(dòng)阻力，都必須向流體提供機(jī)械能。用于輸送液體的機(jī)械稱為泵（Pump），泵按其結(jié)構(gòu)特征和工作原理主要分為三大類：

Ⅰ葉片式泵：這類泵靠告訴旋轉(zhuǎn)的葉輪對(duì)流體做功，使液體的機(jī)械能增大，如各種離心泵、旋渦泵、軸流泵等。

Ⅱ容積式（正位移）泵：這類泵利用往復(fù)運(yùn)動(dòng)的活塞或旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子改變工作室容積，擠壓液體，對(duì)液體做功，使液體的機(jī)械能增大。如往復(fù)泵、齒輪泵、螺桿泵等。

Ⅲ噴射式泵：是靠工作流體產(chǎn)生的高速射流引射流體，然后再通過(guò)動(dòng)量交換而使被引射流體的能量增加。

由于離心泵結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于制造，流量平穩(wěn)，適應(yīng)性強(qiáng)，操作方便，在化工生產(chǎn)中應(yīng)用十分廣泛，重點(diǎn)介紹離心泵。

離心泵的工作原理

離心泵在工作時(shí)，依靠高速旋轉(zhuǎn)的葉輪，液體在慣性離心力作用下獲得能量提高了壓力能。離心泵在工作前，泵體和進(jìn)口管線必須罐滿液體介質(zhì)，防止氣蝕現(xiàn)象發(fā)生。

當(dāng)葉輪快速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，葉片促使介質(zhì)很快旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)著的介質(zhì)在離心力的作用下從葉輪中飛出，泵內(nèi)的水被拋出后，葉輪的中心部分形成真空區(qū)域。一面不斷地吸入液體，一面又不斷地給予吸入的液體一定的能量，將液體排出。離心泵便如此連續(xù)不斷地工作。

離心泵的結(jié)構(gòu)

離心泵的品種很多，各種類型泵的結(jié)構(gòu)雖然不同，但主要零部件基本相同。

離心泵的主要部件包括：葉輪、泵軸、泵殼、泵座、填料盒（軸封裝置）、減漏環(huán)、軸承座等。

• 輪

葉輪是離心泵的做功零件，依靠它高速旋轉(zhuǎn)對(duì)液體做功而實(shí)現(xiàn)液體的輸送，是離心泵重要零件一。
葉輪一般由輪毅、葉片和蓋板三部分組成。葉輪的蓋板有前蓋板和后蓋板之分，葉輪口側(cè)的蓋板稱為前蓋板，另一側(cè)的蓋板稱為后蓋板。

當(dāng)離心泵啟動(dòng)后，泵軸帶動(dòng)葉輪一起作高速旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，迫使預(yù)先充灌在葉片間液體旋轉(zhuǎn)，在慣性離心力的作用下，液體自葉輪中心向外周作徑向運(yùn)動(dòng)。

液體在流經(jīng)葉輪的運(yùn)動(dòng)過(guò)程獲得了能量，靜壓能增高，流速增大。當(dāng)液體離開(kāi)葉輪進(jìn)入泵殼后，由于殼內(nèi)流道逐漸擴(kuò)大而減速，部分動(dòng)能轉(zhuǎn)化為靜壓能，最后沿切向流入排出管路。

按結(jié)構(gòu)形式，葉輪可分為以下三種。
⑴閉式葉輪葉輪的兩側(cè)均有蓋板，蓋板間有4—6個(gè)葉片，閉式葉輪效率較高，應(yīng)用最廣，適用于輸送不含固體顆粒及纖維的清潔液體。

⑵開(kāi)式葉輪在葉片兩側(cè)都無(wú)蓋板，適用于輸送含有較大量懸浮物的液體，效率較低，輸送的液體壓力也不高。

⑶半開(kāi)式葉輪這種葉輪只有后蓋板，它適用于輸送易于沉淀或含固體懸浮物的液體，其效率介于開(kāi)式和閉式葉輪之間。

• 軸

離心泵的泵軸的主要作用是傳遞動(dòng)力，支承葉輪保持在工作位置正常運(yùn)轉(zhuǎn)。它一端通過(guò)聯(lián)軸器與電動(dòng)機(jī)軸相連，另一端支承著葉輪作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，軸上裝有軸承、軸向密封等零部件。
泵軸的常用材料是碳素鋼和不銹鋼。

葉輪和軸靠鍵相連接，由于這種連接方式只能傳遞扭矩而不能固定葉輪的軸向位置，故在水泵中還要用軸套和鎖緊螺母來(lái)固定葉輪的軸向位置。

葉輪采用鎖緊螺母與軸套軸向定位后，為防止鎖緊螺母退扣，要防止水泵反轉(zhuǎn)，尤其是對(duì)初裝水泵或解體檢修后的水泵要按規(guī)定進(jìn)行轉(zhuǎn)向檢查，確保與規(guī)定轉(zhuǎn)向一致。

⒊軸套

軸套的作用是保護(hù)泵軸，使填料與泵軸的摩擦轉(zhuǎn)變?yōu)樘盍吓c軸套的摩擦，所以軸套是離心泵的易磨損件。

軸套表面一般也可以進(jìn)行滲碳、滲氮、鍍鉻、噴涂等處理方法，表面粗糙造度要求一般要達(dá)到Ra3.2μm—Ra0.8μm?？梢越档湍Σ料禂?shù)，提高使用壽命。

⒋軸承

軸承起支承轉(zhuǎn)子重量和承受力的作用。離心泵上多使用滾動(dòng)軸承，其外圈與軸承座孔采用基軸制，內(nèi)圈與轉(zhuǎn)軸采用基孔制，配合類別國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)有推薦值，可按具體情況選用。軸承一般用潤(rùn)滑脂和潤(rùn)滑油潤(rùn)滑。

⒌填料盒

泵軸穿出泵殼時(shí)，在軸與殼之間存在間隙。在單吸式離心泵中，該部位如不用軸封裝置，泵殼內(nèi)高壓水就會(huì)向外大量泄漏。填料盒就是常用的一種軸封裝置。填料盒是由軸封套、填料、水封管、水封環(huán)和填料壓蓋５個(gè)部件組成。

⒍蝸殼

蝸殼是指葉輪出口到下一級(jí)葉輪入口或到泵的出口管之間截面積逐漸增大的螺旋形流道。其流道逐漸擴(kuò)大，出口為擴(kuò)散管狀。液體從葉輪流出后，其流速可以平緩地降低，使很大一部分動(dòng)能轉(zhuǎn)變?yōu)殪o壓能。
蝸殼的優(yōu)點(diǎn)是制造方便，高效區(qū)寬，車削葉輪后泵的效率變化較小。

缺點(diǎn)是蝸殼形狀不對(duì)稱，在使用單蝸殼時(shí)作用在轉(zhuǎn)子徑向的壓力不均勻，易使軸彎曲，所以在多級(jí)泵中只是首段和尾段采用蝸殼而在中段采用導(dǎo)輪裝置。

蝸殼的材質(zhì)一般為鑄鐵。防腐泵的蝸殼為不銹鋼或其他防腐材料，例如塑料玻璃鋼等。多級(jí)泵由于壓力較大，對(duì)材質(zhì)強(qiáng)度要求較高，其蝸殼一般用鑄鋼制造。

⒎導(dǎo)輪

導(dǎo)輪是一個(gè)固定不動(dòng)的圓盤(pán)，正面有包在葉輪外緣的正向?qū)~，這些導(dǎo)葉構(gòu)成了一條條擴(kuò)散形流道，背面有將液體引向下一級(jí)葉輪人口的反向?qū)~。液體從葉輪甩出后，平緩地進(jìn)入導(dǎo)輪，沿著正向?qū)~繼續(xù)向外流動(dòng)，速度逐漸降低，動(dòng)能大部分轉(zhuǎn)變?yōu)殪o壓能。
葉輪與導(dǎo)葉間的徑向單側(cè)間隙約為1mm。若間隙過(guò)大，效率會(huì)降低；間隙過(guò)小，則會(huì)引起振動(dòng)和噪聲。與蝸殼相比，采用導(dǎo)輪的分段式多級(jí)離心泵的泵殼容易制造，轉(zhuǎn)能的效率也較高。但安裝檢修較蝸殼困難。

⒏密封環(huán)

為了減少內(nèi)泄漏，保護(hù)泵殼，在與葉輪入口處相對(duì)應(yīng)的殼體上裝有可拆換的密封環(huán)。密封環(huán)內(nèi)孔與葉輪外圓處的徑向間隙一般在0.1—0.2mm之間。?密封環(huán)磨損后，使徑向間隙增大，泵的排液量減少，效率降低，當(dāng)密封間隙超過(guò)規(guī)定值時(shí)應(yīng)及時(shí)更換。

密封環(huán)的結(jié)構(gòu)形式有三種：

平環(huán)式，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造方便，但密封效果差；

直角式的密封環(huán)，液體泄漏時(shí)通過(guò)一個(gè)90°的通道，密封效果比平環(huán)式好，應(yīng)用廣泛；

迷宮式密封環(huán)，密封效果好，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造困難，一般離心泵中很少采用。

離心泵的工作過(guò)程

⒈開(kāi)泵前，先在泵內(nèi)灌滿要輸送的液體。

⒉開(kāi)泵后，泵軸帶動(dòng)葉輪一起高速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生離心力。液體在此作用下，從葉輪中心被拋向葉輪外周，壓力增高，并以很高的速度（15-25 m/s）流入泵殼。

⒊在蝸形泵殼中由于流道的不斷擴(kuò)大，液體的流速減慢，使大部分動(dòng)能轉(zhuǎn)化為壓力能。最后液體以較高的靜壓強(qiáng)從排出口流入排出管道。

⒋泵內(nèi)的液體被拋出后，葉輪的中心形成了真空，在液面壓強(qiáng)（大氣壓）與泵內(nèi)壓力（負(fù)壓）的壓差作用下，液體便經(jīng)吸入管路進(jìn)入泵內(nèi)，填補(bǔ)了被排除液體的位置。

離心泵的分類

離心泵產(chǎn)品一般按照其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)劃分，有多種劃分方式，包括按工作壓力、按工作葉輪數(shù)目、按葉輪進(jìn)水方式等六種分類方式。

⒈按工作壓力：

低壓泵：壓力低于100米水柱；

中壓泵：壓力在100-650米水柱之間；

高壓泵：壓力高于650米水柱。

⒉按工作葉輪數(shù)目：

單級(jí)泵：即在泵軸上只有一個(gè)葉輪。

多級(jí)泵.：即在泵軸上有兩個(gè)或兩個(gè)以上的葉輪，這時(shí)泵的總揚(yáng)程為n個(gè)葉輪產(chǎn)生的揚(yáng)程之和。

⒊按葉輪進(jìn)水方式：

單側(cè)進(jìn)水式泵：又叫單吸泵，即葉輪上只有一個(gè)進(jìn)水口。

雙側(cè)進(jìn)水式泵：又叫雙吸泵，即葉輪兩側(cè)都有一個(gè)進(jìn)水口。它的流量比單吸式泵大一倍，可以近似看作是二個(gè)單吸泵葉輪背靠背地放在了一起。

⒋按泵軸位置：

臥式泵：泵軸位于水平位置。

立式泵：泵軸位于垂直位置。

⒌按泵殼結(jié)合縫形式：

水平中開(kāi)式泵：即在通過(guò)軸心線的水平面上開(kāi)有結(jié)合縫。

垂直結(jié)合面泵：即結(jié)合面與軸心線相垂直。

⒍按葉輪出來(lái)的水引向壓出室的方式：

蝸殼泵：水從葉輪出來(lái)后，直接進(jìn)入具有螺旋線形狀的泵殼。

導(dǎo)葉泵：水從葉輪出來(lái)后，進(jìn)入它外面設(shè)置的導(dǎo)葉，之后進(jìn)入下一級(jí)或流入出口管。

⒎按輸送介質(zhì)按離心泵所輸送介質(zhì)的不同而分為：清水泵、油泵、耐腐蝕泵等。

汽蝕和氣縛

汽蝕現(xiàn)象

由離心泵的工作原理可知，當(dāng)葉片間的液體從高速旋轉(zhuǎn)的葉輪中甩出后，在葉輪入口附近形成低壓區(qū)。當(dāng)葉輪入口處的壓力等于或低于操作溫度下被輸送液體的飽和蒸氣壓pV時(shí)該處的液體就會(huì)汽化產(chǎn)生氣泡。當(dāng)氣泡隨液體流到高壓區(qū)時(shí)，氣泡因受壓而迅速凝結(jié)。

在氣泡凝結(jié)的瞬間會(huì)產(chǎn)生局部真空，周圍的液體以很高的速度沖向氣泡原來(lái)占據(jù)的空間，造成沖擊和震動(dòng)，產(chǎn)生很大的沖擊力。尤其當(dāng)氣泡的凝結(jié)點(diǎn)位于葉片表面附近時(shí)，眾多液體質(zhì)點(diǎn)以很高的頻率和壓力沖擊葉片；同時(shí)，氣泡中還可能夾帶有少量的氧氣等對(duì)金屬材料發(fā)生化學(xué)腐蝕作用。葉片在連續(xù)沖擊和化學(xué)腐蝕的共同作用下，表面受損出現(xiàn)斑痕和裂縫，將導(dǎo)致葉片過(guò)早損壞，這種現(xiàn)象稱為離心泵的汽蝕。

氣縛現(xiàn)象

離心泵啟動(dòng)時(shí)，若泵內(nèi)存有空氣，由于空氣密度很小，旋轉(zhuǎn)后產(chǎn)生的離心力小，因而葉輪中心區(qū)所形成的低壓不足以吸入液體，這樣雖啟動(dòng)離心泵也不能完成輸送任務(wù)，這種現(xiàn)象稱為氣縛。

這表示離心泵無(wú)自吸能力，所以離心泵在啟動(dòng)前必須向泵內(nèi)灌滿被輸送的液體。當(dāng)然若將離心泵的吸入口置于被輸送液體的液面之下，液體會(huì)自動(dòng)流入泵內(nèi)，這是一種特殊情況。離心泵吸入管路裝有底閥，以防止啟動(dòng)前灌入的液體從泵內(nèi)流出，濾網(wǎng)可以阻攔液體中的固體吸入而堵塞管道和泵殼排出管路中裝有的調(diào)節(jié)閥是供開(kāi)泵、停泵和調(diào)節(jié)流量時(shí)使用。

從造成汽蝕和氣縛的原因不同來(lái)看：

氣縛是泵體內(nèi)有空氣，一般發(fā)生在泵啟動(dòng)的時(shí)候，主要表現(xiàn)在泵體內(nèi)的空氣沒(méi)排凈；而汽蝕是由于液體在一定的溫度下達(dá)到了它的汽化壓力，可見(jiàn)和輸送介質(zhì)，工況有密切的關(guān)系。

防止氣縛現(xiàn)象的發(fā)生有以下方法：

⒈在啟動(dòng)前向殼內(nèi)灌滿液體。做好殼體的密封工作，灌水的閥門(mén)和蓮蓬頭不能漏水密封性要好。

⒉離心泵吸入管路裝有底閥，以防止啟動(dòng)前灌入的液體從泵內(nèi)流。濾網(wǎng)可阻止液體中的固體吸入。排出管路裝有調(diào)節(jié)閥是供開(kāi)泵停泵和調(diào)節(jié)流量時(shí)使用。

⒊將離心泵的吸入口置于備輸送液體的液面之下，液體會(huì)自動(dòng)流入泵內(nèi)。

發(fā)生汽蝕的原因與解決辦法

造成汽蝕的主要原因有：

１．進(jìn)口管路阻力過(guò)大或者管路過(guò)細(xì)

２．輸送介質(zhì)溫度過(guò)高；

３．流量過(guò)大，也就是說(shuō)出口閥門(mén)開(kāi)的太大；

４．安裝高度過(guò)高，影響泵的吸液量；

５．選型問(wèn)題，包括泵的選型，泵材質(zhì)的選型等．

解決辦法：

1、清理進(jìn)口管路的異物使進(jìn)口暢通，或者增加管徑的大?。?/p>

2、降低輸送介質(zhì)的溫度；

3、降低安裝高度；

4、重新選泵，或者對(duì)泵的某些部件進(jìn)行改進(jìn)，比如選用耐汽蝕材料等。