第一節 水泵用途及分類

一、定義和用途

泵是一種抽送能量液體的機械。就是把原動機的機械能轉換為所抽送液體位能的機器。它在動力機械的帶動下，能把液體從低處抽送到高處或遠處，為生産服務。

泵能抽送水、油、酸堿溶液、液态金屬、紙漿、泥漿等。用于抽水的泵叫水泵，又叫抽水機。

水泵用于農業灌溉和排澇，提高了農業抗禦自然災害的能力，可增産、保收、并為農業實現機械化、水利化提供了物質條件。

二、分類和型号

泵的種類很多，以轉換能量的方式來分，通常分為有轉子泵和無轉子泵兩種。前一類是靠高速旋轉或往複運動的轉子把動力機的機械能量轉變為提升或壓送流體的能量，如葉片泵、容積泵、漩渦泵；後一類則是靠工作流體把工作能量轉換為提升或壓送流體的能量，如水錘泵、射流泵、内燃泵、空氣揚水機等。但在農業排灌、排澇工作中，用得最多的還是葉片泵。

常用水泵基本類型如下：

三、型号表示方法

我國大中型泵站，目前用到的水泵有：IS型單級離心泵、S（SH）型單級雙吸離心泵、1200LW型立式蝸殼離心泵、1700ZLB型立式軸流泵幾種型号。真空泵主要以SZ-1、2型為主。

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單極單吸離心泵

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單級雙吸中開離心清水泵

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立式離心泵

4

立式軸流泵

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真空泵

第二節 水泵基本工作原理

一、離心泵

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離心泵的工作原理

離心泵的種類很多，但工作原理相同，構造大同小異。其主要工作部件是旋轉葉輪和固定的泵殼（圖2-1）。葉輪是離心泵直接對液體做功的部件，其上有若幹後彎葉片，一般為4~8片。離心泵工作時，葉輪由電機驅動作高速旋轉運動（1000~3000r/min），迫使葉片間的液體也随之作旋轉運動。同時因離心力的作用，使液體由葉輪中心向外緣作徑向運動。液體在流經葉輪的運動過程獲得能量，并以高速離開葉輪外緣進入蝸形泵殼。在蝸殼内，由于流道的逐漸擴大而減速，又将部分動能轉化為靜壓能，達到較高的壓強，最後沿切向流入壓出管道。

在液體受迫由葉輪中心流向外緣的同時，在葉輪中心處形成真空。泵的吸入管路一端與葉輪中心處相通，另一端則浸沒在輸送的液體内，在液面壓力（常為大氣壓）與泵内壓力（負壓）的壓差作用下，液體經吸入管路進入泵内，隻要葉輪的轉動不停，離心泵便不斷地吸入和排出液體。由此可見離心泵主要是依靠高速旋轉的葉輪所産生的離心力來輸送液體，故名離心泵。

離心泵若在起動前未充滿液體，則泵内存在空氣，由于空氣密度很小，所産生的離心力也很小。吸入口處所形成的真空不足以将液體吸入泵内，雖起動離心泵，但不能輸送液體，此現象稱為“氣縛”。所以離心泵起動前必須向殼體内灌滿液體，在吸入管底部安裝帶濾網的底閥。底閥為止逆閥，防止起動前灌入的液體從泵内漏失。濾網防止固體物質進入泵内。靠近泵出口處的壓出管道上裝有調節閥，供調節流量時使用。

圖2-1 離心泵裝置簡圖

1―葉輪；2―泵殼；3―泵軸；4―吸入管；

5―底閥；6―壓出管；7―出口閥

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離心泵的構造

離心泵的種類很多，我們灌區常用的有單級單吸離心泵、單級雙吸離心泵、立式單級離心泵、立式多級離心泵三種。

單級單吸離心泵

1、泵體 2、葉輪 3、泵蓋 4、機械密封 5、懸架部件 6、泵軸

IS型卧式離心泵主要由泵體、泵蓋、葉輪、軸、密封環、軸套及懸架軸承不見等組成。IS型的泵體和泵蓋部分，是從葉輪背面處剖分的，即通常所說的後開門結構形式。其優點是檢修方便，檢修時不動泵體，吸入管路，排出管路和電動機，隻需拆下加長聯軸器的中間聯接件，即可退出轉子部分進行檢修。

泵的殼體（即泵體和泵蓋）構成泵的工作室。葉輪、軸和滾動軸承等為泵的轉子。懸架軸承部件支撐着泵的轉子部分，滾動軸承受泵的徑向力和軸向力。為了平衡泵的軸向力，大多數泵的葉輪前、後均設有密封環，并在葉輪後蓋闆上設有平衡孔，由于有些泵軸向力不大，葉輪背面未設密封環和平衡孔。

泵的軸向密封環是由填料壓蓋，填環和填料等組成，以防止進氣或大量漏水。泵的葉輪如有平衡，則裝有軟填料的空腔與葉輪吸入口相通，如葉輪入口處液體處于真空狀态，則很容易沿着軸套表面進氣，故在填料腔内裝有填料環通過泵蓋上的小孔，将泵室内壓力水引至填料環進行密封。泵的葉輪如沒有平衡孔，由于葉輪背面液體壓力大于大氣壓，因而不存在漏氣問題，故可不裝填料環。為避免軸磨損，在軸通過填料腔的部位裝有軸套保護。軸套與軸之間準有O型密封圈，以防止沿着配合表面進氣或漏水。

泵的傳動方式是通過加長彈性聯軸器與電動機聯接的，泵的旋轉方向，從驅動端看，為順時針方向旋轉。

單級雙吸離心泵

1、 泵體 2、泵蓋 3、葉輪 4、軸 5、雙吸密封環 6、軸套 7、聯軸軸器

8、 軸承體 9、密封部件

S、SH型單級雙吸泵的吸入口與吐出口均在水泵軸心線下方，水平方向與軸線成垂直位置、泵殼.中開，檢修時無需拆卸進水，排出管路及電動機(或其他原動機)從聯軸器向泵的方向看去，水泵均為逆吋針方向旋轉。如根據用戶特殊訂貨需要也可改為順吋針旋轉。

S、SH型單級雙吸泵的主要另件有：泵體、泵蓋、葉輪、軸、雙吸密封環、軸套、軸承等。除軸的材料為優質碳素鋼外， 其餘多為鑄鐵制成。

泵體與泵蓋構成葉輪的工作室，在進、出水法蘭上制有安裝真空表和壓力表的管螺孔，進出水法蘭的下部制有放水的管螺孔。

葉輪經過靜平衡校驗，用軸套和兩側的軸套螺母固定，其軸向位置可以通過軸套螺母進行調整，葉輪的軸向力利用其葉片的對稱布置達到平衡，可能還有一些剩餘軸向力則同軸端的軸承承受。

S型泵對于軸承處軸徑小于60mm的用滾動軸承支承，稱為甲式SH型泵；軸承處大于70mm的用巴氏合金滑動軸承支承，稱之為乙式SH型泵。現在有很多大于70mm的泵也采用滾動軸承。甲式泵由兩個單列向心球軸承支承，軸承裝在泵體兩端的軸承體内，用黃油潤滑，雙吸密封環用以減少水泵壓水室的水漏回吸水室。

水泵通過聯軸器由電動機直接傳動。

軸封為軟填料密封，為了冷卻潤滑密封腔和防止空氣漏入泵内，在填料之間有水封環，水泵工作時小量高壓水通過水封管流入填料腔起水封作用。

二、真空泵

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水環式真空泵工作原理

真空是指在給定的空間内，低于标準大氣壓的氣體狀态。

利用機械、物理、化學或物理化學的方法對容器進行抽氣，以獲得真空的機器或器械，都叫做真空泵。

真空泵種類很多，一般可分為容積真空泵、射流真空泵、和其它類型真空泵三大類，其中以容積真空泵應用最廣。

水環真空泵（簡稱水環泵）是一種粗真空泵，它所能獲得的極限真空為2000~4000Pa，串聯大氣噴射器可達270~670Pa。水環泵也可用作壓縮機，稱為水環式壓縮機，是屬于低壓的壓縮機，其壓力範圍為1~2×105Pa表壓力。

水環泵最初用作自吸水泵，而後逐漸用于石油、化工、機械、礦山、輕工、醫藥及食品等許多工業部門。在工業生産的許多工藝過程中，如真空過濾、真空引水、真空送料、真空蒸發、真空濃縮、真空回潮和真空脫氣等，水環泵得到廣泛的應用。由于真空應用技術的飛躍發展，水環泵在粗真空獲得方面一直被人們所重視。由于水環泵中氣體壓縮是等溫的，故可抽除易燃、易爆的氣體，此外還可抽除含塵、含水的氣體，因此，水環泵應用日益增多。

水環式真空泵工作原理如原理圖：在泵體中裝有适量的水作為工作液。當葉輪按圖中指示的方向順時針旋轉時，水被葉輪抛向四周，由于離心力的作用，水形成了一個決定于泵腔形狀的近似于等厚度的封閉圓環。水環的上部分内表面恰好與葉輪輪毂相切，水環的下部内表面剛好與葉片頂端接觸（實際上葉片在水環内有一定的插入深度）。此時葉輪輪毂與水環之間形成一個月牙形空間，而這一空間又被葉輪分成葉片數目相等的若幹個小腔。如果以葉輪的上部0°為起點，那麼葉輪在旋轉前180°時小腔的容積由小變大，且與端面上的吸氣口相通，此時氣體被吸入，當吸氣終了時小腔則與吸氣口隔絕；當葉輪繼續旋轉時，小腔由大變小，使氣體被壓縮；當小腔與排氣口相通時，氣體便被排出泵外。

總之，水環泵是靠泵腔容積的變化來實現吸氣、壓縮和排氣的，因此它屬于容積式真空泵。

第三節 泵的基本參數

表征泵主要性能的參數有以下幾個：

1、流量Q

流量是泵在單位時間内輸送出去的液體量（體積或質量）。

流量用Q表示，單位是：m³/s，m³/h，L/s。

2、揚程H

揚程又叫“水頭”。揚程是泵所抽送的單位重量液體從泵進口處到出口處能量的增值。通常用H表示，單位為m。

泵的揚程表征泵本身的性能，隻和泵進出口法蘭處的液體的能量有關，而和泵裝置無直接關系。但是,利用能量方程，可以用泵裝置中液體的能量表示泵的揚程。

一般情況下，卧式離心泵的揚程是以泵軸中心線為界，軸線一側是吸水管，把水吸上來，軸線另一側通過出水管把水壓出去。水泵把水吸上來的高度，叫吸水揚程，簡稱吸程，用符号H_吸表示；水泵能把水壓出去的高度，叫做壓水揚程，或稱出揚程，用符号H_出表示。所以水泵揚程是吸水揚程和出水揚程之和。

即H=H_吸 H_出

3、轉速n

轉速是泵軸單位時間的轉速，用符号n表示，單位是r/min。一般來說，口徑小的泵轉速高，口徑大的泵轉速低。

4、功率

泵的功率Pa通常指輸入功率，即原動機傳到泵軸上的功率，故又稱軸功率，用Pa表示。

泵的軸功率Pa應通過測定轉速和扭轉力矩得出，或由測量與泵直接連接的已知效率η的電動機（原動機）的輸入功率Pa來确定。已知電動機效率ηmot泵的軸功率Pa為：

Pu = Pa X η

泵的有效功率又稱輸出功率，用Pu表示。它是單位時間内從泵中輸送出去的液體在泵中獲得的有效能量。

因為揚程是泵輸出的單位重量液體從泵中獲得的有效能量，所以揚程和質量流量及重力加速度的積，就是單位時間内從泵中輸出液體所獲得的有效能量----泵的有效功率。

Pu=γQH/1000=ρgQH

式中若液體重度的單位為Kgf/m3，則Pu=γQH/102

5、效率

效率是标志水泵傳遞功率的有效程度，它是水泵有效功率與軸功率的比值。效率是水泵的一項重要技術經濟指标。用符号η表示。

因為水泵存在着機械、容積、水力等各種損失，所以水泵的有效功率總是比軸功率小。因此，泵内損失功率越小，泵的效率就越高，相反，泵内損失功率越大，泵的效率就越低。計算功式為η=Pu/Pa

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