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化工干货| 离心泵基础知识点，一网打尽！

流体在流动过程中，由于流动阻力将损失部分机械能。因此，按生产所需的流量，将流体从一处送到另一处，无论是将流体由总比能低处送到总比能高处，还是仅克服流动阻力，都必须向流体提供机械能。用于输送液体的机械称为泵（Pump），泵按其结构特征和工作原理主要分为三大类：

Ⅰ叶片式泵 ：这类泵靠告诉旋转的叶轮对流体做功，使液体的机械能增大，如各种离心泵、旋涡泵、轴流泵等。

Ⅱ容积式（正位移）泵 ：这类泵利用往复运动的活塞或旋转的转子改变工作室容积，挤压液体，对液体做功，使液体的机械能增大。如往复泵、齿轮泵、螺杆泵等。

Ⅲ喷射式泵 ：是靠工作流体产生的高速射流引射流体，然后再通过动量交换而使被引射流体的能量增加。

由于离心泵结构简单，易于制造，流量平稳，适应性强，操作方便，在化工生产中应用十分广泛，小七重点介绍离心泵。

离心泵的工作原理

离心泵在工作时，依靠高速旋转的叶轮，液体在惯性离心力作用下获得能量提高了压力能。离心泵在工作前，泵体和进口管线必须罐满液体介质，防止气蚀现象发生。

当叶轮快速转动时，叶片促使介质很快旋转，旋转着的介质在离心力的作用下从叶轮中飞出，泵内的水被抛出后，叶轮的中心部分形成真空区域。一面不断地吸入液体，一面又不断地给予吸入的液体一定的能量，将液体排出。离心泵便如此连续不断地工作。

离心泵的结构

离心泵的品种很多，各种类型泵的结构虽然不同，但主要零部件基本相同。

离心泵的主要部件包括：叶轮、泵轴、泵壳、泵座、填料盒(轴封装置)、减漏环、轴承座等。

⒈叶轮

叶轮是离心泵的做功零件，依靠它高速旋转对液体做功而实现液体的输送，是离心泵重要零件一。

叶轮一般由轮毅、叶片和盖板三部分组成。叶轮的盖板有前盖板和后盖板之分，叶轮口侧的盖板称为前盖板，另一侧的盖板称为后盖板。

当离心泵启动后，泵轴带动叶轮一起作高速旋转运动，迫使预先充灌在叶片间液体旋转，在惯性离心力的作用下，液体自叶轮中心向外周作径向运动。

液体在流经叶轮的运动过程获得了能量，静压能增高，流速增大。当液体离开叶轮进入泵壳后，由于壳内流道逐渐扩大而减速，部分动能转化为静压能，最后沿切向流入排出管路。

按结构形式，叶轮可分为以下三种。

⑴闭式叶轮叶轮的两侧均有盖板，盖板间有4—6个叶片，闭式叶轮效率较高，应用最广，适用于输送不含固体颗粒及纤维的清洁液体。

⑵开式叶轮在叶片两侧都无盖板，适用于输送含有较大量悬浮物的液体，效率较低，输送的液体压力也不高。

⑶半开式叶轮这种叶轮只有后盖板，它适用于输送易于沉淀或含固体悬浮物的液体，其效率介于开式和闭式叶轮之间。

⒉泵轴

离心泵的泵轴的主要作用是传递动力，支承叶轮保持在工作位置正常运转。它一端通过联轴器与电动机轴相连，另一端支承着叶轮作旋转运动，轴上装有轴承、轴向密封等零部件。

泵轴的常用材料是碳素钢和不锈钢。

叶轮和轴靠键相连接，由于这种连接方式只能传递扭矩而不能固定叶轮的轴向位置，故在水泵中还要用轴套和锁紧螺母来固定叶轮的轴向位置。

叶轮采用锁紧螺母与轴套轴向定位后，为防止锁紧螺母退扣，要防止水泵反转，尤其是对初装水泵或解体检修后的水泵要按规定进行转向检查，确保与规定转向一致。

⒊轴套

轴套的作用是保护泵轴，使填料与泵轴的摩擦转变为填料与轴套的摩擦，所以轴套是离心泵的易磨损件。

轴套表面一般也可以进行渗碳、渗氮、镀铬、喷涂等处理方法，表面粗糙造度要求一般要达到Ra3.2μm—Ra0.8μm。可以降低摩擦系数，提高使用寿命。

⒋轴承

轴承起支承转子重量和承受力的作用。离心泵上多使用滚动轴承，其外圈与轴承座孔采用基轴制，内圈与转轴采用基孔制，配合类别国家标准有推荐值，可按具体情况选用。轴承一般用润滑脂和润滑油润滑。

⒌填料盒

泵轴穿出泵壳时，在轴与壳之间存在间隙。在单吸式离心泵中，该部位如不用轴封装置，泵壳内高压水就会向外大量泄漏。填料盒就是常用的一种轴封装置。填料盒是由轴封套、填料、水封管、水封环和填料压盖5个部件组成。

⒍蜗壳

蜗壳是指叶轮出口到下一级叶轮入口或到泵的出口管之间截面积逐渐增大的螺旋形流道。其流道逐渐扩大，出口为扩散管状。液体从叶轮流出后，其流速可以平缓地降低，使很大一部分动能转变为静压能。

蜗壳的优点是制造方便，高效区宽，车削叶轮后泵的效率变化较小。

缺点是蜗壳形状不对称，在使用单蜗壳时作用在转子径向的压力不均匀，易使轴弯曲，所以在多级泵中只是首段和尾段采用蜗壳而在中段采用导轮装置。

蜗壳的材质一般为铸铁。防腐泵的蜗壳为不锈钢或其他防腐材料，例如塑料玻璃钢等。多级泵由于压力较大，对材质强度要求较高，其蜗壳一般用铸钢制造。

⒎导轮

导轮是一个固定不动的圆盘，正面有包在叶轮外缘的正向导叶，这些导叶构成了一条条扩散形流道，背面有将液体引向下一级叶轮人口的反向导叶。液体从叶轮甩出后，平缓地进入导轮，沿着正向导叶继续向外流动，速度逐渐降低，动能大部分转变为静压能。

叶轮与导叶间的径向单侧间隙约为1mm。若间隙过大，效率会降低;间隙过小，则会引起振动和噪声。与蜗壳相比，采用导轮的分段式多级离心泵的泵壳容易制造，转能的效率也较高。但安装检修较蜗壳困难。

⒏密封环

为了减少内泄漏，保护泵壳，在与叶轮入口处相对应的壳体上装有可拆换的密封环。密封环内孔与叶轮外圆处的径向间隙一般在0.1—0.2mm之间。 密封环磨损后，使径向间隙增大，泵的排液量减少，效率降低，当密封间隙超过规定值时应及时更换。

密封环的结构形式有三种：

平环式，结构简单，制造方便，但密封效果差;

直角式的密封环，液体泄漏时通过一个90°的通道，密封效果比平环式好，应用广泛;

迷宫式密封环，密封效果好，但结构复杂，制造困难，一般离心泵中很少采用。

离心泵的工作过程

⒈开泵前，先在泵内灌满要输送的液体。

⒉开泵后，泵轴带动叶轮一起高速旋转产生离心力。液体在此作用下，从叶轮中心被抛向叶轮外周，压力增高，并以很高的速度(15-25 m/s)流入泵壳。

⒊在蜗形泵壳中由于流道的不断扩大，液体的流速减慢，使大部分动能转化为压力能。最后液体以较高的静压强从排出口流入排出管道。

⒋泵内的液体被抛出后，叶轮的中心形成了真空，在液面压强(大气压)与泵内压力(负压)的压差作用下，液体便经吸入管路进入泵内，填补了被排除液体的位置。

离心泵的分类

离心泵产品一般按照其结构特点划分，有多种划分方式，包括按工作压力、按工作叶轮数目、按叶轮进水方式等六种分类方式。

⒈按工作压力 ：

低压泵：压力低于100米水柱;

中压泵：压力在100-650米水柱之间;

高压泵：压力高于650米水柱。

⒉按工作叶轮数目 ：

单级泵：即在泵轴上只有一个叶轮。

多级泵.：即在泵轴上有两个或两个以上的叶轮，这时泵的总扬程为n个叶轮产生的扬程之和。

⒊按叶轮进水方式 ：

单侧进水式泵：又叫单吸泵，即叶轮上只有一个进水口。

双侧进水式泵：又叫双吸泵，即叶轮两侧都有一个进水口。它的流量比单吸式泵大一倍，可以近似看作是二个单吸泵叶轮背靠背地放在了一起。

⒋按泵轴位置 ：

卧式泵：泵轴位于水平位置。

立式泵：泵轴位于垂直位置。

⒌按泵壳结合缝形式 ：

水平中开式泵：即在通过轴心线的水平面上开有结合缝。

垂直结合面泵：即结合面与轴心线相垂直。

⒍按叶轮出来的水引向压出室的方式 ：

蜗壳泵：水从叶轮出来后，直接进入具有螺旋线形状的泵壳。

导叶泵：水从叶轮出来后，进入它外面设置的导叶，之后进入下一级或流入出口管。

⒎按输送介质按离心泵所输送介质的不同 而分为：清水泵、油泵、耐腐蚀泵等。

汽蚀和气缚

汽蚀现象

由离心泵的工作原理可知，当叶片间的液体从高速旋转的叶轮中甩出后，在叶轮入口附近形成低压区。当叶轮入口处的压力等于或低于操作温度下被输送液体的饱和蒸气压pV时该处的液体就会汽化产生气泡。当气泡随液体流到高压区时，气泡因受压而迅速凝结。

在气泡凝结的瞬间会产生局部真空，周围的液体以很高的速度冲向气泡原来占据的空间，造成冲击和震动，产生很大的冲击力。尤其当气泡的凝结点位于叶片表面附近时，众多液体质点以很高的频率和压力冲击叶片;同时，气泡中还可能夹带有少量的氧气等对金属材料发生化学腐蚀作用。叶片在连续冲击和化学腐蚀的共同作用下，表面受损出现斑痕和裂缝，将导致叶片过早损坏，这种现象称为离心泵的汽蚀。

气缚现象

离心泵启动时，若泵内存有空气，由于空气密度很小，旋转后产生的离心力小，因而叶轮中心区所形成的低压不足以吸入液体，这样虽启动离心泵也不能完成输送任务，这种现象称为气缚。

这表示离心泵无自吸能力，所以离心泵在启动前必须向泵内灌满被输送的液体。当然若将离心泵的吸入口置于被输送液体的液面之下，液体会自动流入泵内，这是一种特殊情况。离心泵吸入管路装有底阀，以防止启动前灌入的液体从泵内流出，滤网可以阻拦液体中的固体吸入而堵塞管道和泵壳排出管路中装有的调节阀是供开泵、停泵和调节流量时使用。

从造成汽蚀和气缚的原因不同来看：

气缚是泵体内有空气，一般发生在泵启动的时候，主要表现在泵体内的空气没排净;而汽蚀是由于液体在一定的温度下达到了它的汽化压力，可见和输送介质，工况有密切的关系。

防止气缚现象的发生有以下方法：

⒈在启动前向壳内灌满液体。做好壳体的密封工作，灌水的阀门和莲蓬头不能漏水密封性要好。

⒉离心泵吸入管路装有底阀，以防止启动前灌入的液体从泵内流。滤网可阻止液体中的固体吸入。排出管路装有调节阀是供开泵停泵和调节流量时使用。

⒊将离心泵的吸入口置于备输送液体的液面之下，液体会自动流入泵内。

发生汽蚀的原因与解决办法

造成汽蚀的主要原因有：

1.进口管路阻力过大或者管路过细

2.输送介质温度过高;

3.流量过大，也就是说出口阀门开的太大;

4.安装高度过高，影响泵的吸液量;

5.选型问题，包括泵的选型，泵材质的选型等.

解决办法：

1、清理进口管路的异物使进口畅通，或者增加管径的大小;

2、降低输送介质的温度;

3、降低安装高度;

4、重新选泵，或者对泵的某些部件进行改进，比如选用耐汽蚀材料等等.