离心泵与轴流泵的工作原理及区别

离心泵与轴流泵的工作原理及区别

离心泵与轴流泵在性能上有何主要不同并简述离心泵的工作原理。离心泵：利用叶轮旋转时产生的离心力吸水、扬水的水泵。

其扬程高，流量小。

轴流泵：利用叶轮旋转时对水产生轴向推力而工作的水泵。其扬程小，流量大。离心泵工作原理（参考教材第95页）：压水和吸水两个过程，灌水排气、离心力压水、负压吸水。

低比转数离心泵有哪些设计方法原理分别是什么

比转数是 按水力学相似定律推导出来的区别离心泵水力特性的相似特征数在离心泵中，常将比转数理解为：泵在最高效率下运转，产生扬程为lm，流量为0.075m²/s所消耗的功率为0. 735kW时，所必须具有的转数低比转数离心泵指比转数在30~80之间的离心式水泵。其主要设计方法有相似设计法和速度系数法，其本质都是基于比转速选择模型和速度系数的。

　离心泵

一、离心泵的工作原理
图2-1所示为一个安装在管路上的离心泵。主要部件有叶轮1与泵壳2等。

具有若干弯曲叶片的叶轮安装在泵壳内，并紧固于泵轴3上。

泵壳中央的吸水口4与吸水管路5相连接，侧旁的排出口8与排出管路9相连接。
离心泵一般用电动机带动，在启动前需向壳内灌满被输送的液体。启动电动机后，泵轴带动叶轮一起旋转，充满叶片之间的液体也随着转动，在离心力的作用下，液体从叶轮中心被抛向外缘的过程中便获得了能量，使叶轮外缘的液体静压强提高，同时也增大了流速，一般可达15～25m/s，即液体的动能也有所增加。液体离开叶轮进入泵壳后，由于泵壳中流道逐渐加宽，液体的流速逐渐降低，又将一部分动能转变为静压能，使泵出口处液体的压强进一步提高，于是液体以较高的压强，从泵的排出口进入排出管路，输送至所需的场所。

当泵内液体从叶轮中心被抛向外缘时，在中心处形成了低压区，由于贮槽液面上方的压强大于泵吸入口处的压强，在压强差的作用下，液体便经吸入管路连续地被吸入泵内，以补充被排出液体的位置。只要叶轮不断地转动，液体便不断地被吸入和排出。由此可见，离心泵之所以能输送液体，主要是依靠高速旋转的叶轮。

液体在离心力的作用下获得了能量以提高压强。
离心泵启动时，如果泵壳与吸入管路内没有充满液体，则泵壳内存有空气，由于空气的密度远小于液体的密度，产生的离心力小，因而叶轮中心处所形成的低压不足以将贮槽内的液体吸入泵内，此时虽启动离心泵也不能输送液体，此种现象称为气缚，表示离心泵无自吸能力，所以启动前必须向壳体内灌满液体。若离心泵的吸入口位于吸液贮槽液面的上方，在吸入管路的进口处应装一单向底阀6和滤网7。

底阀是防止启动前所灌入的液体从泵内漏失，滤网可以阻拦液体中的固体物质被吸入而堵塞管道和泵壳。靠近泵出口处的排出管路上装有调节阀10，以供开车、停车及调节流量时使用。

图2-1　离心泵装置简图
1-叶轮；2-泵壳；3-泵轴；4-吸入口；5-吸入管；6-底阀；7-滤网；8-排出口；9-排出管；10-调节阀
二、离心泵的主要部件
离心泵最主要的部件为叶轮、泵壳与轴封装置，下面分别简述其结构和作用。

（1）叶轮　叶轮的作用是将原动机的机械能传给液体，使液体的静压能和动能均有所提高。
离心泵的叶轮如图2-2所示，叶轮内有6～12片弯曲的叶片1。图中（a）所示的叶片两侧有前盖板2及后盖板3的叶轮，称为闭式叶轮。液体从叶轮中央的入口进入后，经两盖板与叶片之间的流道流向叶轮外缘，在这过程中液体从旋转叶轮获得了能量，并由于叶片间流道的逐渐扩大，故也有一部分动能转变为静压能。

有些吸入口侧无前盖的叶轮，称为半闭式叶轮，如图中（b）所示。没有前、后盖板的叶轮，称为开式叶轮，如图中（c）所示，半闭式与开式叶轮可用于输送浆料或含有固体悬浮物的液体，因取消盖板后叶轮流道不容易堵塞，但也由于没有盖板，液体在叶片间运动时容易产生倒流，故效率也较低。

图2-2　离心泵的叶轮
（a）闭式；（b）半闭式；（c）开式
闭式或半闭式叶轮在工作时，有一部分离开叶轮的高压液体漏入叶轮与泵壳之间的两侧空腔中去，而叶轮前侧液体吸入口处为低压，故液体作用于叶轮前、后两侧的压力不等，便产生了指向叶轮吸入口方向的轴向推力，使叶轮向吸入口侧窜动，引起叶轮与泵壳接触处磨损，严重时造成泵的振动。为此，可在叶轮后盖板上钻一些小孔（见图2-3（a）中的1）。

这些小孔称为平衡孔，它的作用是使后盖板与泵壳之间的空腔中一部分高压液体漏到低压区，以减少叶轮两侧的压力差，从而起到平衡一部分轴向推力的作用，但同时也会降低泵的效率。平衡孔是离心泵中最简单的一种平衡轴向推力的方法。
按吸液方式的不同，叶轮还有单吸和双吸两种。单吸式叶轮的结构简单，如图2-3（a）所示，液体只能从叶轮一侧被吸入。

双吸式叶轮如图2-3（b）所示，液体可同时从叶轮两侧吸入。显然，双吸式叶轮具有较大的吸液能力，而且基本上可以消除轴向推力。

图2-3　吸液方式（a）单吸式；（b）双吸式
（2）泵壳离心泵的泵壳又称蜗壳，因壳内有一个截面逐渐扩大的蜗牛壳形通道，如图2-4的1所示。

叶轮在壳内顺着蜗形通道逐渐扩大的方向旋转，愈接近液体出口，通道截面积愈大。因此，液体从叶轮外缘以高速度被抛出后，沿泵壳的蜗牛形通道向排出口流动，流速便逐渐降低，减少了能量损失，且使部分动能有效地转变为静压能。所以泵壳不仅作为一个汇集由叶轮抛出液体的部件，而且本身又是一个转能装置。

为了减少液体直接进入蜗壳时的碰撞，在叶轮与泵壳之间有时还装有一个固定不动而带有叶片的圆盘。这个圆盘称为导轮，如图2-4中的3所示。导轮具有很多逐渐转向的流道，使高速液体流过时能均匀而缓和地将动能转变为静压能，从而减少能量损失。

图2-4　泵壳与导轮1-泵壳；2-叶轮；3-导轮
（3）轴封装置泵轴与泵壳之间的密封称为轴封。

轴封的作用是防止高压液体从泵壳内沿轴的四周漏出，或者防止外界空气以相反方向漏入泵壳内。常用的轴封装置有填料密封和机械密封两种。
普通离心泵所采用的轴封装置是填料函，俗称盘根箱，如图2-5所示。

图中1是和泵壳连在一起的填料函壳；2是软填料，一般为浸油或涂石墨的石棉绳；4是填料压盖，可用螺钉拧紧，使填料压紧在填料函壳与转轴之间，以达到密封的目的；5是内衬套，用来防止填料挤入泵内。由于泵壳与转轴接触处可能是泵内的低压区，为了更好地防止空气从填料函不严密处漏入泵内，故在填料函内装有液封圈3。如图2-6所示，液封圈是一个金属环，环上开了一些径向的小孔，通过填料函壳上的小管可以和泵的排出口相通，使泵内高压液体顺小管流入液封圈内，以防止空气漏入泵内，所流入的液体还起到润滑、冷却填料和轴的作用。

图2-5　填料函
1-填料函壳；2-软填料；3-液封圈；4-填料压盖；5-内衬套

图2-6　液封圈
对于输送酸、碱以及易燃、易爆、有毒的液体，密封的要求就比较高，既不允许漏入空气，又力求不让液体渗出。

近年来已广泛采用称为机械密封的轴封装置。它由一个装在转轴上的动环和另一个固定在泵壳上的静环所组成，两环的端面借弹簧力互相贴紧而作相对运动，起到了密封的作用，故又称为端面密封。图2-7是国产AX型机械密封装置的结构，该装置的左侧连接泵壳。

螺钉1把传动座2固定于转轴上。传动座内装有弹簧3、推环4、。

离心泵和轴流泵的工作特点有何异同

轴流泵的外形结构和工作原理都与离心泵不同，它的性能也有极大差异。在实际工作中，要严格区分开来，采用不同的使用方法来指导生产实践，解决生产问题。

轴流泵的性能用工作参数来表示。

流量、扬程、功率、效率等参数相互之间都有一定关系，如果将参数关系用曲线形式来表示，就是水泵性能曲线，这些曲线是水泵厂用实验方法求得的，给用户提供技术资料。流量与扬程、流量与功率相互之间的变化规律是一样的。总体上，扬程和功率随水泵流量增大而逐渐减小，但是在变化进程中间有转折，随流量增加，扬程和功率反而逐渐升高，以后又逐渐下降。当流量大时，效率最高；当流量Q=0时，水泵扬程和轴功率均为最高效率时的1.5—2倍左右。

轴流泵若在小流量的情况下工作，因为泵内产生漩涡，形成水泵效率急剧下降，并会出现性能不稳定的工作状态，在生产中是不允许的。

离心泵的操作步骤

一、开车前的准备工作
(1)仔细检查泵的进出口管道、阀门、法兰、压力表接头是否安装安全并符合要求，工艺是否正确，地脚螺栓等连接部位是否松动。
(2)向轴承箱添加润滑油，油位达到轴承箱油位计的三分之二。

(3)盘车检查转子是否放松灵活，检查泵体内是否有金属撞击声或摩擦声。

(4)安装后轮罩，严禁后轮与罩接触。
(5)清理泵体底座，搞好卫生。
(6)打开入口阀，使泵体充满液体，打开排气阀，待空气排尽后关闭。如果是热油泵，不允许打开空阀排空气，防止热油逸出自燃。

如果有专门的排气管线和油箱，空气和冷油可以排到排气管线。
(7)热油泵启动前应缓慢预热，特别是在冬季，使泵体与输送介质的温差在50℃以下。
(8)密封油在进入油泵之前必须充分脱水。

离心泵的启动
(1)泵入口阀全开，出口阀全关，启动电机，全面检查泵的运行情况。
(2)当泵出口压力高于操作压力时，逐渐打开出口阀以控制泵的流量和压力。

(3)检查电机电流是否在额定值内。如果泵以额定流量运行且电机过载，则停止泵进行检查。

离心泵的正确操作方法

离心泵的正确操作方法1．离心泵启动前的检查(1)电机检修后，连接联轴器前，先检查电机的转动方向是否正确。(2)检查泵出入口管线及附属管线，法兰，阀门安装是否符合要求，地脚螺栓及地线是否良好，联轴器是否装好。

(3)盘车检查，转动是否正常。

(4)检查润滑油油位是否正常，无油加油，并检查润滑油（脂）油质性质。(5)打开各冷却水阀门并检查管线是否畅通。注意冷却水不宜过大或过小，过大会造成浪费，过小则冷却效果差。一般冷却水流成线状即可。

(6)打开泵的入口阀，关闭泵的出口阀，并打开压力表手阀。(7)检查机泵的密封状况及油封的开度。注意：热油泵在启动前要均匀预热。

2.离心泵的启动(1)全开入口阀，关闭出口阀，启动电机。(2)当泵出口压力大于操作压力时，检查各部运转正常，逐渐打开出口阀。(3)启动电机时，若启动不起来或有异常声音时，应立刻切断电源检查，消除故障后方可启动。

(4)启动时，注意人不要面向联轴器，以防飞出伤人。3.离心泵的停泵操作(1)慢慢关闭泵的出口阀。(2)切断电机的电源。

(3)关闭压力表手阀。(4)停车后，不能马上停冷却水，应泵的温度的降到80度以下方可停水。(5)根据需要，关闭入口阀，泵体放空。4.离心泵运转时的操作及维护离心泵在正常运转时，司泵员要对以下内容认真巡检：(1)检查机泵出口压力，流量，电流等，不超负荷运转，并准确记录电流，压力等参数。

(2)听声音，分辨机泵，电机的运转声音，判断有无异常。(3)检查机泵，电机及泵座的振动情况，如振动严重，换泵检查。(4)检查电机外壳温度，机泵的轴承箱温度，轴承箱温度不超过65度，电机温度不超过95度。(5)保证正常的润滑油油质情况及润滑油箱的液位情况。

润滑油箱液位，有刻度时以刻度为准；有看窗（油标）而无刻度线，油位应保持在1/31/2之间，正常油位时，润滑油泄漏不大于5滴/分，压力注油，以机器说明为准。(6)检查机泵密封及各法兰，丝堵，冷却水，封油接头是否泄漏。(7)检查备用泵的备用情况，每天要盘车一次。5．离心泵的切换操作为保证在切换泵时，其流量，压力等参数基本不变化，无波动，最好两人同时操作。

(1)做好启动泵开车前的准备工作。(2)一人首先开启备用泵，待泵运转正常平稳后，慢慢打开出口阀，这时随泵出口阀的打开，泵的出口阀压力略有下降，但电机电流增加，同时另外一人缓慢的关闭要停泵的出口阀，待要运转泵的流量足够大时，再完全关闭要停泵的出口阀，切断电源，再作正常停泵处理。6．热油泵的预热(1)离心泵在维修完毕后，首先用蒸汽贯通试压，检查机泵有无泄漏，同时将泵内的冷凝水扫出。

(2)缓慢打开泵入口阀（可度约12圈）保持泵内压力小于0.2MP待泵内灌满介质后，将泵入口阀全部打开。注意，调整预热泵的出口阀的开度，防止泵的倒转，同时要注意，预热的速度保持在50度/小时。(3)预热时，每隔15分钟盘车一次，使泵预热均匀。

7．离心泵操作时的注意事项(1)离心泵在运转时避免空转。(2)避免在关闭出口阀时长时间运转。(3)严禁用水冲电机。(4)离心泵要在关闭出口阀的情况下启动。