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

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

Ⅱ容積式（正位移）泵：這類泵利用往復運動的活塞或旋轉的轉子改變工作室容積，擠壓液體，對液體做功，使液體的機械能增大。如往復泵、齒輪泵、螺桿泵等。

Ⅲ噴射式泵：是靠工作流體產生的高速射流引射流體，然后再通過動量交換而使被引射流體的能量增加。

由于離心泵結構簡單，易于制造，流量平穩，適應性強，操作方便，在化工生產中應用十分廣泛，重點介紹離心泵。

離心泵的工作原理

離心泵在工作時，依靠高速旋轉的葉輪，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，泵體和進口管線必須罐滿液體介質，防止氣蝕現象發生。

當葉輪快速轉動時，葉片促使介質很快旋轉，旋轉著的介質在離心力的作用下從葉輪中飛出，泵內的水被拋出后，葉輪的中心部分形成真空區域。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。離心泵便如此連續不斷地工作。

離心泵的結構

離心泵的品種很多，各種類型泵的結構雖然不同，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、軸承座等。

• 輪

葉輪是離心泵的做功零件，依靠它高速旋轉對液體做功而實現液體的輸送，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，葉輪口側的蓋板稱為前蓋板，另一側的蓋板稱為后蓋板。

當離心泵啟動后，泵軸帶動葉輪一起作高速旋轉運動，迫使預先充灌在葉片間液體旋轉，在慣性離心力的作用下，液體自葉輪中心向外周作徑向運動。

液體在流經葉輪的運動過程獲得了能量，靜壓能增高，流速增大。當液體離開葉輪進入泵殼后，由于殼內流道逐漸擴大而減速，部分動能轉化為靜壓能，最后沿切向流入排出管路。

按結構形式，葉輪可分為以下三種。
⑴閉式葉輪葉輪的兩側均有蓋板，蓋板間有4—6個葉片，閉式葉輪效率較高，應用最廣，適用于輸送不含固體顆粒及纖維的清潔液體。

⑵開式葉輪在葉片兩側都無蓋板，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，其效率介于開式和閉式葉輪之間。

• 軸

離心泵的泵軸的主要作用是傳遞動力，支承葉輪保持在工作位置正常運轉。它一端通過聯軸器與電動機軸相連，另一端支承著葉輪作旋轉運動，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，尤其是對初裝水泵或解體檢修后的水泵要按規定進行轉向檢查，確保與規定轉向一致。

⒊軸套

軸套的作用是保護泵軸，使填料與泵軸的摩擦轉變為填料與軸套的摩擦，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到Ra3.2μm—Ra0.8μm。可以降低摩擦系數，提高使用壽命。

⒋軸承

軸承起支承轉子重量和承受力的作用。離心泵上多使用滾動軸承，其外圈與軸承座孔采用基軸制，內圈與轉軸采用基孔制，配合類別國家標準有推薦值，可按具體情況選用。軸承一般用潤滑脂和潤滑油潤滑。

⒌填料盒

泵軸穿出泵殼時，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，泵殼內高壓水就會向外大量泄漏。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、水封環和填料壓蓋５個部件組成。

⒍蝸殼

蝸殼是指葉輪出口到下一級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。其流道逐漸擴大，出口為擴散管狀。液體從葉輪流出后，其流速可以平緩地降低，使很大一部分動能轉變為靜壓能。
蝸殼的優點是制造方便，高效區寬，車削葉輪后泵的效率變化較小。

缺點是蝸殼形狀不對稱，在使用單蝸殼時作用在轉子徑向的壓力不均勻，易使軸彎曲，所以在多級泵中只是首段和尾段采用蝸殼而在中段采用導輪裝置。

蝸殼的材質一般為鑄鐵。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。多級泵由于壓力較大，對材質強度要求較高，其蝸殼一般用鑄鋼制造。

⒎導輪

導輪是一個固定不動的圓盤，正面有包在葉輪外緣的正向導葉，這些導葉構成了一條條擴散形流道，背面有將液體引向下一級葉輪人口的反向導葉。液體從葉輪甩出后，平緩地進入導輪，沿著正向導葉繼續向外流動，速度逐漸降低，動能大部分轉變為靜壓能。
葉輪與導葉間的徑向單側間隙約為1mm。若間隙過大，效率會降低；間隙過小，則會引起振動和噪聲。與蝸殼相比，采用導輪的分段式多級離心泵的泵殼容易制造，轉能的效率也較高。但安裝檢修較蝸殼困難。

⒏密封環

為了減少內泄漏，保護泵殼，在與葉輪入口處相對應的殼體上裝有可拆換的密封環。密封環內孔與葉輪外圓處的徑向間隙一般在0.1—0.2mm之間。?密封環磨損后，使徑向間隙增大，泵的排液量減少，效率降低，當密封間隙超過規定值時應及時更換。

密封環的結構形式有三種：

平環式，結構簡單，制造方便，但密封效果差；

直角式的密封環，液體泄漏時通過一個90°的通道，密封效果比平環式好，應用廣泛；

迷宮式密封環，密封效果好，但結構復雜，制造困難，一般離心泵中很少采用。

離心泵的工作過程

⒈開泵前，先在泵內灌滿要輸送的液體。

⒉開泵后，泵軸帶動葉輪一起高速旋轉產生離心力。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大，液體的流速減慢，使大部分動能轉化為壓力能。最后液體以較高的靜壓強從排出口流入排出管道。

⒋泵內的液體被拋出后，葉輪的中心形成了真空，在液面壓強（大氣壓）與泵內壓力（負壓）的壓差作用下，液體便經吸入管路進入泵內，填補了被排除液體的位置。

離心泵的分類

離心泵產品一般按照其結構特點劃分，有多種劃分方式，包括按工作壓力、按工作葉輪數目、按葉輪進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按工作葉輪數目：

單級泵：即在泵軸上只有一個葉輪。

多級泵.：即在泵軸上有兩個或兩個以上的葉輪，這時泵的總揚程為n個葉輪產生的揚程之和。

⒊按葉輪進水方式：

單側進水式泵：又叫單吸泵，即葉輪上只有一個進水口。

雙側進水式泵：又叫雙吸泵，即葉輪兩側都有一個進水口。它的流量比單吸式泵大一倍，可以近似看作是二個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按泵殼結合縫形式：

水平中開式泵：即在通過軸心線的水平面上開有結合縫。

垂直結合面泵：即結合面與軸心線相垂直。

⒍按葉輪出來的水引向壓出室的方式：

蝸殼泵：水從葉輪出來后，直接進入具有螺旋線形狀的泵殼。

導葉泵：水從葉輪出來后，進入它外面設置的導葉，之后進入下一級或流入出口管。

⒎按輸送介質按離心泵所輸送介質的不同而分為：清水泵、油泵、耐腐蝕泵等。

汽蝕和氣縛

汽蝕現象

由離心泵的工作原理可知，當葉片間的液體從高速旋轉的葉輪中甩出后，在葉輪入口附近形成低壓區。當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時該處的液體就會汽化產生氣泡。當氣泡隨液體流到高壓區時，氣泡因受壓而迅速凝結。

在氣泡凝結的瞬間會產生局部真空，周圍的液體以很高的速度沖向氣泡原來占據的空間，造成沖擊和震動，產生很大的沖擊力。尤其當氣泡的凝結點位于葉片表面附近時，眾多液體質點以很高的頻率和壓力沖擊葉片；同時，氣泡中還可能夾帶有少量的氧氣等對金屬材料發生化學腐蝕作用。葉片在連續沖擊和化學腐蝕的共同作用下，表面受損出現斑痕和裂縫，將導致葉片過早損壞，這種現象稱為離心泵的汽蝕。

氣縛現象

離心泵啟動時，若泵內存有空氣，由于空氣密度很小，旋轉后產生的離心力小，因而葉輪中心區所形成的低壓不足以吸入液體，這樣雖啟動離心泵也不能完成輸送任務，這種現象稱為氣縛。

這表示離心泵無自吸能力，所以離心泵在啟動前必須向泵內灌滿被輸送的液體。當然若將離心泵的吸入口置于被輸送液體的液面之下，液體會自動流入泵內，這是一種特殊情況。離心泵吸入管路裝有底閥，以防止啟動前灌入的液體從泵內流出，濾網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節閥是供開泵、停泵和調節流量時使用。

從造成汽蝕和氣縛的原因不同來看：

氣縛是泵體內有空氣，一般發生在泵啟動的時候，主要表現在泵體內的空氣沒排凈；而汽蝕是由于液體在一定的溫度下達到了它的汽化壓力，可見和輸送介質，工況有密切的關系。

防止氣縛現象的發生有以下方法：

⒈在啟動前向殼內灌滿液體。做好殼體的密封工作，灌水的閥門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，以防止啟動前灌入的液體從泵內流。濾網可阻止液體中的固體吸入。排出管路裝有調節閥是供開泵停泵和調節流量時使用。

⒊將離心泵的吸入口置于備輸送液體的液面之下，液體會自動流入泵內。

發生汽蝕的原因與解決辦法

造成汽蝕的主要原因有：

１．進口管路阻力過大或者管路過細

２．輸送介質溫度過高；

３．流量過大，也就是說出口閥門開的太大；

４．安裝高度過高，影響泵的吸液量；

５．選型問題，包括泵的選型，泵材質的選型等．

解決辦法：

1、清理進口管路的異物使進口暢通，或者增加管徑的大小；

2、降低輸送介質的溫度；

3、降低安裝高度；

4、重新選泵，或者對泵的某些部件進行改進，比如選用耐汽蝕材料等。