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1、舰 船 用 水 泵 设 备培训教材江苏万丰船用设备制造有限公司二O一一年四月二十一日中国泵产业市场运行与投资前景分析中国泵行业是在新中国成立以后发展起来的，特别是改革开放以来，泵行业得到了快速发展。除少数的特殊泵类产品外，现有的产品品种和数量基本能满足国民经济各部门的需要。泵行业主要产品有各类离心泵、混流泵、轴流泵、旋涡泵、回转式容积泵、往复式容积泵和水环真空泵等。在这些泵类产品中，按台数计算，离心泵约占70%，回转式容积泵和往复式容积泵约占18%。随着各行业尤其是流程工业的快速发展，中国的泵行业也经历了高速的发展。同时，水处理行业、石化行业、石油天然气行业、电力行业继续保持较高的景气度。虽然
2、我国的泵业发展已有了长足的进步，但还是存在诸多问题，主要是市场秩序混乱；产品结构不完整，低端市场产品供过大于求；企业技术水平相对较低，自主研发自主创新能力不强。这些问题在一定程度上阻碍了我国泵业市场的健康发展。随着越来越多的跨国泵生产企业进入中国，泵业市场竞争的国际化日益加深，国内泵业企业在技术、管理等方面将面临越来越大的挑战。从美国、德国等发达国家的泵行业发展过程来看，中国的泵业市场势必要经历一场由外资（合资）企业主导的整合。这一轮整合必将淘汰一部分缺乏技术能力和市场竞争力的中小型企业。这无疑有助于提高中国泵业市场的集中度，调整市场秩序。这也将使中国的泵业市场更具生机，并积极参与到全球泵业市
3、场的竞争中。第一讲:概述什么是泵？泵是用来输送液体的一种机械。液体机械能有位能、动能和压力能三种形式，它们之间可以相互转换。机械能量较低的液体是不可能自发地到达机械能量较高的位置，况且液体在管路中流动还要克服管路阻力而损失一部分能量。 例如，锅炉给水需要显著提高液体的压力能；将压载水驳出舷外，需要提高液体的位能，这些液体的输送都需要用泵来完成。本质上：泵是用来提高液体机械能的设备。 主动力装置用泵：有主海水泵，缸套冷却水泵，冷却泵，滑油泵，燃油供给泵等。 辅助装置用泵：有副海水泵和淡水泵；辅锅炉装置用的给水泵、燃油泵；制冷装置用的冷却水泵；海水淡化装置用的海水泵、凝水泵，舵机或其它液压甲板机械
4、用的液压泵等。 船舶安全及生活设施用泵：有压载泵，舱底泵，消防水泵，日用淡水泵、日用海水泵和热水循环泵，通常还有兼作压载、消防、舱底水泵用的通用泵。 特殊船舶专用泵为其特殊营运要求而专门设置的泵，如货油泵、泥浆泵、打捞泵、喷水推进泵、捕鱼泵等。第二讲：泵的分类1、按产生的全压高低分类：P小于2MPa为低压泵；p在2MPa和6MPa之间的为中压泵；p大于6MPa为高压泵；2、按工作原理可分类：容积式泵 靠工作部件的运动造成工作容积周期性地增大和缩小而吸排液体，并靠工作部件的挤压而直接使液体的压力能增加。 容积式泵根据运动部件运动方式的不同又分为：往复泵和回转泵两类。 根据运动部件结构不同分为活塞
5、泵和柱塞泵；其他还有齿轮泵、螺杆泵、叶片泵和水环泵。叶轮式泵 叶轮式泵是靠叶轮带动液体高速回转从而把机械能传递给所输送的液体。 根据泵的叶轮和流道结构特点的不同可分为： 1）离心泵 2）轴流泵 3）混流泵 4）旋涡泵。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。3、泵的其它分类 泵还可以按泵轴位置分为: 1)立式泵 2)卧式泵 按吸口数目分为: 1)单吸泵 2)双吸泵 按驱动泵的原动机来分: 1)电动泵 2)汽轮机泵 3)柴油机泵第三讲：泵的工作原理离心泵的工作原理：用原动机带动水泵叶轮转动，叶轮中的叶片对其中的流体做功，迫使它们旋转，旋转的流体在
6、惯性离心力的作用下，从中心向边缘流去，其压力和速度不断提高，最后以很高的流速和压力流出叶轮进入泵壳内。其优点是效率高、性能可靠、流量均匀、容易调节，应用最为广泛。 轴流式水泵的工作原理：当原动机驱动浸在流体中的叶轮旋转时，轮内的流体就相对叶片做绕流运动，叶片会对流体产生一个推力从而对流体做功，使流体的能量增加，并沿轴向流出叶轮，经过导叶等部件压出管路，同时叶轮入口处的流体被吸入，形成连续工作。其特点结构紧凑、外形尺寸小、质量轻的特点，适合于大流量、低压头的使用环境。 混流式水泵的工作原理：此类型水泵结合了离心式水泵和轴流式水泵的特点，流体是沿介于轴向和径向之间的圆锥面方向流出叶轮，工作原理是部
7、分利用了叶片推力和惯性离心力的作用。其特点是流量大、压头较高。 容积式水泵的工作原理：利用原动机驱动部件（活塞、齿轮等）使工作室的容积发生周期性的改变，依靠压差使流体流动，从而达到输送流体的目的。其特点是结构简单、轻便紧凑、工作可靠。 喷射泵的工作原理：高压的流体经喷嘴后成为高速射流进入工作室，工作室内喷管附近的低压流体大量地卷带经扩压管升压后输出，同时又使水池中的流体被吸入工作室，从而形成连续工作过程。喷射泵的工作流体可以是高压蒸汽，也可以是高压水，被输送的流体可以是水、油或空气。第四讲：万丰常规水泵的规格型号目前江苏万丰船用设备制造有限公司可整船配套：CLZ系列立式自吸离心泵、CLZ/2系
8、列立式自吸双级双出口离心泵、CLH系列立式离心泵、CLH/2系列立式双级双出口离心泵、CWL系列系列卧式离心泵、CWZ系列卧式自吸离心泵、CQX（W）系列潜水（污）泵、CWY系列柴油机消防泵、CWF系列封水泵、CF系列粉碎泵、CS系列手摇泵、CP系列喷射泵等类型的水泵供应。 （DNW系列） (BA、CB系列)(CL系列) (CLZ/2系列) (CLHG系列) (CLH/2系列)(W系列) (CWL系列)(BL系列) (CWY系列) (CQX(W)系列)(CW(L)S系列) (CW(L)S系列) (CWD系列) (CWZ系列)(CIS系列) (CWF系列) (CPT系列) (CPJ系列) （CB
9、L系列） （CLZ系列） （CS系列） （CQX系列）（CQX系列）举例： （CWX系列）CLH100-80-13(Z)型号意义为：船用立式离心泵，吸入口径为100mm，排出口径为80mm，泵的比转速为130，Z表示直联，无Z则说明用联轴节联接。注：水泵的比转数是由最佳工况下的转速、流量和扬程组成的一个有因次的相似特征数。第五讲：水泵的基本技术参数流量Q 泵在单位时间内排出的液体体积，亦称为送液能力，单位为m3/h和 L/s，1 L/s=3.6m3/h。扬程H水泵所输送的单位的流体从进口到出口的能量增值，也就是单位重量的流体通过泵所获得的有效能量。通俗地讲：克服阻力的能力及提升液体的高度称为扬
10、程或压头。常用的单位为：mH2O或m。扬程与泵的结构尺寸、转速、流量等有关。H=P出口-P进口 P出口：水泵出口压力 P进口：水泵进口压力 转速n转速是指泵轴每分钟的回转数，用n表示，单位是rmin。大多数泵由原动机直接传动，二者转速相同。但电动往复泵一般需经过减速，故其泵轴(曲轴)的转速比原动机要低。效率效率=输出功率/输入功率 =pe/p 总效率考虑了泵的全部能量损失，其包括以下三种损失： 1)由漏泄及吸入液体中含有气体等造成的流量损失，用容积效率v来衡量，即vQQ t 2)液体在泵内流动因摩擦、撞击、旋涡等水力损失造成的扬程损失，用水力效率h来衡量，即h= HHt 3)由运动部件的机械摩
11、擦所造成的能量损失，用机械效率m表示：m= ppt配套功率：指所配原动机的额定输出功率，用pm表示。考虑到泵运转时可能超负荷等情况，泵的配套功率应大于额定轴功率，即pm=kmp式中：K功率储备系数允许吸上真空度 允许吸上真空度：泵工作时所允许的最大吸入真空度, 用Hs表示，单位是MPa。泵工作时吸入口处的真空度高到一定程度时，由于液体在泵内的最低压力降到其饱和蒸汽压力pv，液体就可能在泵内汽化，使泵不能正常工作。 Hs是泵吸入性能好坏的重要标志，它主要和泵的型式与结构有关，泵内压降小的泵允许吸上真空度就大。大气压力入降低、液体温度增高或泵流量增大，也都会使允许吸上真空度减小。泵铭牌上的Hs是由
12、制造厂在标准大气压(760mmHg)下以常温(20)清水在额定工况下进行试验而得出的。 按国标规定，试验时逐渐增加泵的吸入真空度，容积式泵以流量比正常工作时下降3时所对应的吸入真空度为Hs的标定值。而叶轮式泵则以扬程或效率下降规定值为临界状态，再留一定余量，以必需汽蚀余量D hr的形式标示。水泵的允许吸上真空度常用水柱高度(m)来表示，称为允许吸上真空高度，用Hs表示。 功率有效功率指泵实际输出的液体在单位时间内实际所增加的能量，用pe表示。 它可由泵在单位时间内输送多少牛顿重的液体乘以每牛顿液体经过泵后增加的能量而求出，即 pe=gQH=(pd-ps)QW输入功率（轴功率）指原动机传给泵轴的
13、功率，用P表示。第六讲：汽蚀余量 汽蚀余量是指泵入口处液体所具有的总水头与液体汽化时的压力头之差，用Dh表示。汽蚀余量又有有效汽蚀余量Dha和必需汽蚀余量Dhr之分。 Dha指泵工作时实际所具有的汽蚀余量，取决于泵的吸入条件和液体的P，而与泵无关。它表示液体在泵进口处水头超出Pv的富裕能量 式中: z- 泵吸入口位置头； Ps-泵吸入口绝对压力，Pa； Vs泵吸入口流速，ms。 Dhr为必需汽蚀余量-指泵为避免汽蚀所必需的汽蚀余量，它取决于泵进口部分的几何形状以及泵的转速和流量，反映了液体进泵后压力进一步降低的程度，而与泵的吸入条件及所吸液体的Pv值无关。Dhr 越小，表明泵的汽蚀性能越好。D
14、hr 随Q的增大而增大，因为Q增大时，液体进泵后的压降也增加的缘故。Dhr 用汽蚀试验来确定，在试验中逐步增大吸入真空度。 Dhr 和Hs都是由同样的汽蚀实验得出的用以表示泵吸入性能好坏的性能参数，其性质一样，只是表示方式不同而已。 在Dha 接近Dhr, 但尚未降到很低时，汽泡虽已产生但不多，泵的性能参数没有显著变化，这种汽蚀实际已经发生但尚未明显影响到泵性能的情况称为“潜伏汽蚀”。长期处在潜伏汽蚀工况下工作部件也会受到破坏。 当泵的有效汽蚀Dha降到低于Dhr时，汽泡已发展到一定程度，它会使叶道间的通流截面明显减小，汽泡破灭时的液压冲击也要消耗能量，故泵的流量、扬程和效率都将明显降低，同时
15、产生噪声和振动，这时测得的流量和扬程出现脉动，泵在不稳定汽蚀工况下工作时部件容易受到破坏。 当Dhr进一步降低，液流在叶片进口处出现脱流，形成汽水两相区。由于含汽量增加，汽泡破灭时所引起的液压冲击就会明显减轻，Q和H脉动消失。这时降低管路阻力只能减小H，使两相区的长度增加，而Q几乎不再增大,在特性曲线上表现为近似一条下垂线，称为“断裂工况”，曲线上开始陡降的那一点K称断裂点。在断裂工况线上工作时振动和噪声并不强烈，部件的汽蚀破坏也不明显，这种工况也称为“稳定汽蚀”。 ns不同的泵受汽蚀影响的情况不同，汽蚀特性曲线也有差异： 1.中、低ns的离心泵叶片流道比较窄长，发生汽蚀后汽泡很快就会布满流道
16、，使扬程、效率急剧下降，其特性曲线具有明显的断裂点。 2.其中低ns的泵发生汽蚀后很快就会造成断流，难以出现稳定汽蚀的工况。 3.高ns的离心泵和混流泵或叶轮进口直径大的高汽蚀性能离心泵，叶片间的流道短而宽，所以汽泡发生后不会迅即布满流道，从而使特性曲线在达到断裂点之前有较长的一段扬程和效率逐渐下降的部分。一、离心泵的汽蚀现象及其危害 液体在从泵吸入口流到叶片进口前，还会因流速增加和流阻损失而压力进一步下降。 当Q小于设计Q时，液流在进口的wl撞击叶片正面，最低压力在叶片进口处靠近前盖板的叶片背面上。 如图K2处。 泵Q超过设计Q时，w1撞击叶片背面，最低压力部位在叶片进口靠近前盖板的叶片正面
17、上，如图K1处。 1）气体产生： 如液体P降低到Pv或更低时，液体会汽化产生汽泡，还有原来溶于液体现因P降低而逸出的气体。 2）气泡破灭： 流到高压区，迅速凝结，气体重新溶入液体，造成局部真空，四周液体质点以极大速度冲来，互相撞击，产生局部高达几十MPa的P，引起噪音和振动。 3）造成后果 这时泵的Q、H和效率都将降低，严重时导致吸入中断。气穴破灭区的金属受高频高压液击而发生疲劳破坏。氧气借助汽泡凝结时的放热，对金属有化学腐蚀作用。在上述双重作用下，叶轮外缘的叶片及盖板、蜗壳或导轮等处会产生麻点和蜂窝状的破坏。二、防止汽蚀的措施 大多数离心泵都要避免工作中出现汽蚀。考虑到工况可能变化和潜伏汽蚀
18、的危害，泵在使用时要求ha110Dhr ，(两者差值0.5m)。 在船用泵中，比较容易发生汽蚀的主要是: 1.输送的液体温度较高的泵,如锅炉给水泵、热水循环泵等； 2.工作中流注高度会显著降低的泵，如货油泵等； 3.吸入液面真空度较大的泵，如冷凝器及海水淡化装置的凝水泵； 防止汽蚀的措施： 1.提高装置的Dha 1)尽可能减小吸入管路的阻力 2)减小吸上高度或增大流注高度 3)控制液体温度不要过高 2.减小泵的Dhr 1）在设计时尽量改进叶轮入口处的几何形状：加大叶轮的进口直径和叶片进口边的宽度；增大叶轮前盖板转弯处的曲率半径；采用扭曲叶片或双吸叶轮；在泵的进口加设诱导轮等 2）采用强度和硬度
19、高、韧性和化学稳定性好的抗汽蚀材料来制造叶轮，以及提高通流部分表面的光洁度，也是提高泵抗汽蚀性能的有效措施。第七讲：离心泵的工况调节 离心泵的H和Q是由泵的特性曲线和管路特性曲线的交点工况点所决定。 在船上，各种冷却水泵、锅炉给水泵、凝水泵、货油泵等，工作中往往需要调节流量，也就是说需要改变泵的工况点，称为“工况调节”。工况调节可借改变泵的特性或管路特性来实现，船用泵常用的工况调节方法有以下几种:1节流调节法增加或减小离心泵排出阀的开度，可使流量增大或减小，称为节流调节。增或减泵排出阀开度，可使Q增大或减小。 节流调节简便易行，应用普遍。节流程度太大(小Q)时，泵有可能发热。当泵的特性曲线比较
20、平坦(ns小)，管路特性曲线也较平坦时，采用节流调节损失较小。减小吸入阀开度，也能实现节流调节，但使泵吸入压力降低，可能产生气穴现象，甚至失吸，故应慎用。2回流调节法 改变回流阀开度，改变从排出口流回吸入管路流量，以调节主管的流量。 回流调节法特点：经济性很差 开大回流阀，减少主管流量。泵流量和轴功率反而增加，可能超过额定功率。相当部分功率浪费于回流液体的阻力损失上。随着泵的流量增大，Hs降低而实际吸入真空度却增大，如后者超过前者，即可能发生汽蚀。因此，只有在某些特殊场合下，例如锅炉给水泵有时要求将流量调到很小，这时单用节流调节难以精确，则可用回流调节作为补充调节手段。回流管以不直接通泵吸口为
21、宜，小流量工作时液体容易循环发热。3、变速调节法 通过调节转速改变泵的特性，称为变速调节。变速调节法特点： 能在较大范围内保持较高的效率，比节流调节、回流调节都好。而且降速不会引起汽蚀，但仅适合于可变速原动机。近年来在某些船上，已采用变频交流电动机拖动主海水泵，实现了变速调节。第八讲：离心泵的一般结构离心泵的主要工作部件是叶轮和泵壳。叶轮通常是由57个弧形叶片和前、后圆形盖板所构成。叶轮用键和叶轮螺母固定在泵轴的一端。固定叶轮用的螺母旋向通常与原动机旋转方向相反，防止反复起动后因惯性而松动。轴的另一端穿过填料箱伸出泵壳，由原动机带动。泵壳呈螺线形，亦称螺壳或蜗壳。泵体中充满的液体介质随叶轮回转
22、，产生离心力，向四周甩出，在叶轮中心形成低压，液体便在液面压力作用下被吸进叶轮。从叶轮流出的液体，压力和速度增大。经蜗壳汇聚并形成导流。叶轮不停回转，吸排就连续地进行。液体通过泵时所增加的能量，是原动机通过叶轮对液体作功的结果。 扬程主要取决于叶轮的直径和转速，要提高H，必须增大D2或提高n，D2关系到泵的外廓和重量，n受限于泵的汽蚀性能。离心泵n一般不超过800010000rmin，单级泵的H通常不超过150m。离心泵额定扬程和流量的估算 离心泵的H与叶轮出口处的u2有很大关系。铭牌失落的离心泵可按经验公式估算其额定扬程：式中，系数K：(115)X10-4D2：叶轮外径 排送冷水的离心泵，设
23、计的进口流速大约在3ms左右，因此其额定流量可按下面公式估算：式中，D。为泵吸口直径离心泵的优点： 1流量连续均匀，工作平稳；Q容易调节；所适用的Q范围很大，常用范围5 20000m3h。 2转速高。可与电动机或汽轮机直接相连。结构简单紧凑，尺寸和重量比同样流量的往复泵小得多，造价低。 3对杂质不敏感，易损件少,管理和维修较方便。无论在陆上或船上，离心泵的数量和使用范围超过了其它类型 泵。离心泵的缺点： 1.本身没有自吸能力。为扩大使用范围，在结构上采取特殊措施制造各种自吸式离心泵。在离心泵上附设抽气引水装置。 2.泵的Q随工作扬程而变。H升高，Q减小。达到封闭扬程时，泵即空转而不排液，不宜作
24、滑油泵、燃油泵等要求Q不随H而变的场合。3.扬程由D2和n决定的，不适合小Q、高H。这要求叶轮流道窄长，以致制造困难，效率太低。离心泵产生的最大排压有限，故不必设安全阀一、叶轮叶轮是将原动机机械能传递给被排送液体的工作部件，对泵的工作性能有决定性影响。 1）闭式叶轮：有前、后盖板的叶轮，它工作时液体漏失少，效率较高，使用最普遍。 2）开式叶轮 ：只有叶瓣和部分后盖板。 3）半开式叶轮 ：只有后盖板的叶轮。 后两种叶轮铸造方便，但液体容易漏失。 叶轮又可分为单侧吸入式和双侧吸入式。 1.当流量小于300m3/h, 多采用结构较简单的单吸式叶轮。 2.当流量较大时可用双吸叶轮，无须加大叶轮进口直径
25、即可限制叶轮进口流速，以免抗汽蚀性能变差。二、压出室液体离开叶轮时速度很高，而排出管中的流速却不允许太大，否则管路阻力损失过大。压出室的主要任务就是要以最小的水力损失汇聚从叶轮中流出的高速液体，将其引向泵的出口或下一级，并使液体的流速降低，将大部分动能转换为压力能。扩压管的作用： 利用渐扩的截面进一步降低液流速度，将液体的大部分动能转换为压力能。 设计涡壳时，认为液体从叶轮中均匀流出，涡壳各载面面积与离开点O的圆周角成正比。在设计流量时, 涡壳中液流速度的大小和方向，与叶轮出口相同，所以撞击损失最小。三、导轮导轮安装在叶轮的外周，由两个圆环形盖板及夹在其间的导叶及后盖板背面的若干反导叶构成。导
26、叶BH段是一条螺旋角为常数的对数螺线，以便平顺地收集从叶轮流出的液体。 HC以后是扩压段。液体离开导叶扩压段后，即经一环形空间进入反导叶间的流道。反导叶出口角一般取90，也有的反导叶做成使液体进入下一级叶轮时稍有预旋。四、密封环 叶轮所排出的液体可能会从叶轮与泵壳之间的间隙漏向吸入口，这种内部泄漏会降低泵的v ，使泵的Q和H减小。为了减少内部漏泄，必须使泵壳和叶轮进口处的间隙做得很小，这样，在叶轮入口处即需装设密封环(也叫阻漏环)。密封环的特点：1.易损件，多用铜合金2.装在叶轮与泵壳上的密封环分别称为动环和静环,可成对使用，小叶轮也可只装设静环。3.根据密封环的型式，有平环和曲径环两类。曲径
27、越多，阻漏效果越好，但制造和装配的要求也越高，因此，曲径环多用在单级H较高的泵中。叶轮在工作中难免有抖动和偏移。排送热的液体时还会受热膨胀。若密封环的径向间隙过小，则容易产生摩擦，甚至咬死。若间隙过大，漏泄又会显著增加。实验表明，当密封环间隙由0.30mm增至0.50mm时，效率约下降44.5。五、轴封 泵轴伸出泵壳处也有间隙，排出的液体可能由此漏出，称为外漏。外漏不仅会降低v ，还可能污染环境。如泵内P太大，空气漏出会增加噪声和振动，甚至失吸，所以在泵轴处设有轴封装置。 轴封方式：1、填料密封。结构简单、成本低廉、更换方便，普遍应用。其缺点是磨损和漏泄相对较大。因使用寿命较短，只能用在低速，
28、低压和液体温度不高的场合。填料由植物纤维、入造纤维、石棉纤维等的编织物或以有色金属为基体，辅以某些浸渍材料或充填材料制成的绳状物。 2.机械密封。使用最广泛，使用寿命长，更换方便，结构可靠，我公司产品基本使用机械密封。普通的机械密封由一个大的压紧弹簧压紧动环，使动环和静环紧密接触；集装式机械密封由多个小弹簧压紧动环，压紧力均匀分布，保证动环和定环紧密接触，补偿可靠，延长密封的使用寿命，但价格比普通的机械密封要高。六、轴向力平衡方法1止推轴承2. 平衡孔或平衡管 平衡孔法是在叶轮上开洞；平衡管法是将排出端漏入叶轮后密封环之内的液体用平衡管引回叶轮吸入口；平衡管法不仅同样可达到平衡轴向推力的目的，
29、同时不致使水力效率降低。3双吸叶轮或叶轮对称布置 叶轮形状对称，两侧压力基本平衡，多用于大流量。多级离心泵各叶轮产生的扬程基本相等。当叶轮为偶数时，只要将其对称布置即可。此法平衡多级泵的轴向推力效果较好，但泵壳结构较复杂。 采用上述2、3项平衡方法，由于叶轮两则情况难免有差别，叶轮加工上也存在误差，故两侧压力分布难以完全对称，不可能完全平衡轴向推力，仍需设置止推轴承以承受剩余的不平衡轴向推力。第九讲：离心泵的自吸 离心泵没有自吸能力，但舰船上配套的压载、舱底、日用海水和淡水泵、油轮扫舱等泵一般都要求带有自吸功能。 船用离心泵实现自吸的方法有三类：1）自吸式离心泵采用特殊的泵壳形式或主泵自带引水
30、真空泵。2）自动引水装置在普通的离心泵上附设用以抽气的装置。3）采用真空箱集中引水系统。由一台真空泵自动控制一个真空箱保持足够的真空度，用若干抽气管分别通至所有需要引水的离心泵的吸入口。真空箱集中引水适合于一条船有较多离心泵需自吸的情况。自吸式离心泵按其工作原理可分为两类：一、泵壳做成特殊结构排出端具有气水分离作用，在起动期间能利用存留在泵内的液体，反复进出叶轮，将泵和吸入管内的气体裹携出去。这类泵根据液体重新进入叶轮方式的不同，又有外混合式和内混合式之分。外混合式自吸离心泵在结构上采取了如下措施： 1.吸、排接管都弯向上方(以便泵内存水)2.泵的螺壳内用隔板做成双流道结构，形成一个气水分离室
31、。3.泵吸入接管处设有单向阀(泵停时关闭）自吸过程1.泵内液体甩出，进口真空；2.单向阀开，空气随液体一起排出；3.外侧流道增加了阻力；4.气液混合物沿内侧流道到；5.气液分离室。气体分出并排出，液体经外侧流道返回叶轮的外周，重新进入叶轮再次裹带气体，直到气体排尽；6.采用半开式叶轮；7.装密封圈，平衡轴向力；内混合式自吸离心泵液流经导叶反复进出叶轮，从而实现排气功能。此类型泵结构紧凑，工作可靠，但自吸时间长，效率低，二、靠泵自带的真空泵来抽气引水。有水环泵、喷射泵，也可称为外加自吸装置。第十讲：离心旋涡泵一、旋涡泵的结构原理第一级采用离心叶轮，第二级采用旋涡叶轮，是一种双级的小比转数自吸泵。
32、发挥了旋涡H相对较高和便于自吸的优点，又借离心叶轮D hr小的长处。 特性曲线较陡，在H变化时Q波动较小。旋涡叶轮3装在泵轴上，并用内隔板1分隔。内隔板与泵盖6构成离心叶轮的涡壳。隔板上的中间斜道可从涡壳的最大截面处把水斜向地引入第二级旋涡叶轮。旋涡叶轮是闭式叶轮，开式流道。在旋涡叶轮排出口装有气水分离室。起动前必须灌水。工作时，泵内液体在旋涡泵入口处与吸入管系中的空气相混合，经旋涡叶轮排到气水分离室中进行气水分离。分离后的水经内、外隔板上回水口再次从旋涡泵的叶片根部进入叶间，重新裹带空气。如此循环，直至空气驱尽后，泵就开始正常工作。二、旋涡泵的性能和特点旋涡泵有以下性能特点：1可在小Q范围内
33、获得较高H2陡降的H一Q曲线和下降的P一Q曲线泵的Q=0时，流道u为零，甩出液体与流道中液体的离心力之差最大，纵向旋涡最强。泵的扬程也就最大。随Q增加，流道u增加，纵向旋涡随之变弱，H也就迅速下降。由于陡降的H特性，工作H变化时,Q变化小；Q增大时因H下降很快。功率曲线亦呈下降趋势。起动时应开启排出阀，不宜采用节流调节，用回流调节较为经济。3效率较低因为液体多次进出叶轮时存在大的撞击损失，在设计工况时闭式旋涡泵效率为3545，开式旋涡泵为2035。4可以自吸开式旋涡泵有自吸能力，能实现气液混合输送，适于抽送含气体的和易挥发的液体以及Pv很高的高温液体。闭式旋涡泵出口设气液分离设备也可实现自吸，
34、但起动前泵内必灌满液体。5汽蚀性能较差 。液流进入叶片时冲角大，液流紊乱，速度分布不均匀，特别是闭式泵，由于其进口处u很大，汽蚀性能更差。6叶轮承受径向力和轴向力从吸入至排出压力沿圆周增加，作用方向垂直于通过隔舌位置的轴截面，指向低压侧，径向力由轴承承受，流道截面双侧对称泵。理论上不产生轴向力，若端面间隙不等，可能产生轴向力，可在叶轮上开平衡孔消除(右图）。单侧流道的旋涡泵，叶轮两端压力不同，指向流道方向的轴向力，小型泵可用止推轴承，可用液力自动平衡方法。7不宜输送带固体颗粒或粘度过大的液体固体颗粒会使密封间隙很快磨大,v迅速降低，旋涡泵h本来就低，粘度过大则水力损失严重。一般所送液体的粘度多
35、在37mm2s以内。8其它特点结构简单，重量轻，体积小，制造和维修方便。用作耐腐蚀泵时，叶轮、泵体可用不锈钢制造，亦可用塑料或尼龙模压。综上所述：适用小Q、高H、功率较小和需要自吸的场合。常用作辅助锅炉或压力水柜的给水泵、中小型柴油机的冷却水泵、汽油驳运泵。第十一讲：喷射泵一、喷射泵的结构和工作原理靠高压工作流体经喷嘴后产生的高速射流来引射被吸流体，与之进行动量交换，以使被引射流体的能量增加，从而实现吸排作用。常用的工作流体有水、水蒸气、空气。被引射流体则可以是气体、液体或有流动性的固、液混合物。喷射泵-工作流体和被引射流体皆为非弹性介质喷射器-有一种为弹性介质(气体)以水为工作流体和为引射流
36、体的水射水泵。水射水泵主要由1喷嘴、2吸入室、3混合室和4扩压室等部分组成，如图所示。 1工作液体经喷嘴形成高速射流。喷嘴由收缩的圆锥形或流线形的管加上出口处一小段圆柱形管道所构成。由离心泵供应P为0.31.5MPa的工作水流，经喷嘴射入吸入室，压力降到吸入压力Ps，从而将压力能转换为动能，在喷嘴出口形成流速v1可达25 50ms的射流。工作水体积Q，取决于 (pp-ps)和喷嘴出口孔径d。喷嘴引起的水力损失称为喷嘴损失。 2高速射流卷带被引射流体并与之在混合室进行动量交换 工作流体自喷嘴喷出，由于射流质点的横向紊动和扩散作用，与周围的介质进行动量交换并将其带走，使吸入室形成低压，从而将被引射
37、流体吸入。喷嘴射流流束由于其外围部分逐渐与周围介质掺混，使保持v1流速的流核区逐渐缩小，以至最终消失，形同收缩的圆锥体。喷嘴射流流束的边界层在射流方向逐渐扩大，形成扩张的圆锥体。边界层的流束，在内表面处与流核区的流速相同，并沿径向递减，在其外表面处则与周围介质的流速相等。当这圆锥体状的流束与混合室的壁面相遇后，流束的横截面积就不再扩大。这时，横截面上的流束分布很不均匀. 而混合室的作用就在于使流体充分的进行动量交换，以使其出口外的液流速度尽可能趋于均匀。实验表明，进入扩压室时的液流速度越均匀，扩压室中的能量损失就越小。混合室又称喉管。常做成圆柱形。中、低扬程泵也可将混合室做成圆锥形与圆柱形相组
38、合，以减少混合时的能量损失。如流束与混合室的壁面相交于圆锥形部分，则流束在随后锥形段的流动中压力还会下降，于是泵内的最低压力将出现在混合室圆柱段进口截面B一B处。随着动量交换的继续进行，流束渐趋均匀，压力也逐渐升高，直至速度完全均匀后，压力的升高也就停止；混合室的水力损失除混合室进口损失、混合室摩擦损失外，最主要的是混合损失。它是速度相差很大的工作流体和被引射流体在混合过程中进行动量交换而引起的能量损失，是喷射泵的主要能量损失之一。 3液流经扩压室将速度能转变为压力能扩压室是一段扩张的锥管。它可使液流在其中降低流速，增加压力，从而将动能转换为压力能。实验证明，扩压室的扩张角做成8 10 时，扩
39、压过程的能量损失最小。二、喷射泵的特点：(1)效率较低。喷射泵虽不存在机械损失和容积损失，但其水力损失(包括喷嘴损失、混合室进口损失、混合室摩擦损失、混合损失和扩压室损失)很大。(2)结构简单，体积小，价格低廉。(3)没有运动部件，工作可靠，噪声很小，使用寿命长。只有当喷嘴因口径长期使用后，过分磨损导致性能降低，才需更换备件。(4)吸入性能好。不仅有很高的自吸能力，而且抽送液体时的允许吸上真空度也很高。(5)可输送含固体杂质的污浊液体，即使被水浸没也能工作。由于以上特点，水喷射泵在船上被用作应急舱底水泵或工作时间较短的货舱疏水泵。第十二讲：离心泵的使用和检修（一）1起动、运行和停车的注意事项
40、(1)盘车 新装，检修后及停用时间长，起动前应手转联轴节12转，检查是否有卡阻、过紧、松紧不均或异常声响。使滑油进入各润滑部位。发现异常现象，必须予以排除，然后才能起动。 (2)润滑 轴承过早损坏大多是由于缺油或滑油变质造成，起动前和运转中都要注意检查润滑状况。初次使用，轴承应充注适量的洁净润滑油或润滑脂。用油环润滑的轴承，油环应被浸没约15mm左右。用润滑脂润滑的轴承，加油量应占轴承室容积的12 -13。润滑油应避免混入水和杂质。运转时轴承温升不应超过35，外表温度不宜超过75。 (3)冷却 对设有填料箱水封管、水冷轴承、水冷机械轴封或具有平衡管、平衡盘的离心泵，注意其相应水管路是否畅通，检
41、查冷却水量和水温。 (4)封闭起、停 关闭排出阀运转时功率最低，但泵封闭运转的时间不能过长。(5)检查转向 泵反转时不能建立正常排压，故新泵或检修后初次起动时，应判别转向。 (6)避免干转 转动部件与固定部件的间隙大多数都是很小，或直接接触(如轴封)，干转时可能造成严重磨损、发热甚至抱轴。自吸式离心泵，初次起动也要灌液。某些自带真空泵的离心泵起动时可能干转，应限制其自吸时间，不宜采用机械轴封。 (7)防冻及防锈停用时，如环境温度在0以下，即应放残液，长期停用的泵，应在外露的金属加工面上涂防锈油。第十三讲：离心泵的使用和检修（二）一、叶轮遇有下列情况之一时应予换新：1）出现裂纹而无法补焊2）因腐
42、蚀或汽蚀而损坏严重，形成较多的孔眼3）盖板及叶片因冲刷而显著变薄，4)进口靠密封环处严重偏磨而无法修复如叶轮的裂纹或腐蚀孔眼不太严重,1)可用黄铜补焊来修复2)先加热到600C左右，在补焊处挂锡，再用黄铜气焊3)焊完后使其逐渐冷却回火，以免产生裂纹4)冷却后再进行机械加工如叶轮进口处偏磨不太严重：1)可用砂布打磨，亦可光车2)修复的叶轮应进行静平衡试验二、泵轴遇有下列情况之一应予换新:1)产生裂纹2)严重磨损而不能保证足够的机械强度3)弯曲严重无法校直三、泵体 泵体可能出现裂纹,可用手锤轻敲听其有否破哑声来判断。必要时可用放大镜查看，或在可疑处浇上煤油，然后擦干再涂以白粉，再轻击壳体让煤油渗出，以显示裂纹。如裂纹发生在不承受压力地方，可在裂纹两端各钻一个直径约3mm的不穿透的小孔。如裂纹出现在承压的地方，应进行补焊，禁止用堵塞、敲击等办法修补受压铸件的缺陷。受压铸件，水压
