中湖單級單吸式離心泵
單級單吸式離心泵用于輸送溫度不超過?49的清水及物理化學性質類似水的液體!適用于
工業和城市給水#排水及農田灌溉"
系列單級雙吸式離心泵
>’型泵主要由泵體#泵蓋#軸承#轉子等部件組成!按泵軸的安裝位置不同!有臥式
和立式兩種"如圖#3#所示為>’型單級雙吸臥式離心泵"該泵為單級雙吸葉輪!泵體為水
平中開"泵的吸入管和排出管均在泵軸中心線下方成水平方向!并與泵體鑄成一體"泵體與
泵蓋的分開面在軸中心線上方!無需拆卸管路及電動機即可檢修泵的轉動部件"該泵采用填
’*
料密封!密封的作用主要是防止漏氣"
可以根據需要!將這類泵改成反轉向!在訂購水泵時!應向水泵廠注明轉向的要求"
>’型單級雙吸離心泵用來輸送不含固體顆粒及溫度不超過?4L的清水或物理#化學性
質類似水的其他液體"這種泵在城鎮給水#工礦企業的循環用水#農田排灌#防洪排澇等方
面應用 十 分 廣 泛!是 給 水 排 水 工 程 中 最 常 用 的 一 種 水 泵" 目 前! 常 見 的 流 量 為
與>’型泵的結構形式相類似的泵有 >@ 型和 >型泵!還有一種 >(@ 型立式雙吸離心
泵!見圖#3$"它是將>@ 型泵的泵軸改為立式安裝"這類水泵布置緊湊!能夠減小泵房平
面面積"
多級泵相當于將幾個葉輪同時安裝在一根軸上串聯工作!軸上葉輪的個數就代表泵的級
數"多級泵工作時!液體由吸入管吸入!順序地由一個葉輪壓出進入后一個葉輪!每經過一
個葉輪!液體的比能就增加一次"所以!泵的總揚程是按葉輪級數的增加而增加"
圖#30 J型多級離心泵
多級泵的泵體是分段式的!由 一 個 前 段#
一個后段和數個中段組成!用螺栓連接成一個
整體!如圖#30所示"多級泵的結構如圖#35所
示"多級離心泵的葉輪都是單吸式的!吸入口
朝向一邊"泵殼鑄有蝸殼形的流道!水從一個
葉輪流入另一個葉輪!以及把動能轉化為壓能
的作用是由導流器來進行的"導流器的結構圖
如圖#3%%.&所示!它是一個鑄有導葉的圓環!安裝時用螺母固定在泵殼上"水流通過導流
器時!猶如水流經過一個不動的水輪機的導葉一樣!因此!這種帶導流器的多級泵通常稱為
導葉式離心泵 %又稱透平式離心泵&"圖#3%%K&表示泵殼中水流運動的情況"
J型多級泵用來輸送不含固體顆粒#溫度低于?49的清水或物理化學性質與清水類似
的液體!適用于礦山#工廠和城市給排水"
該泵性能范圍)流量 %!&為%"$"054&$’’$揚程 %#&為54"%54&"
J型多級泵是由多個單吸式葉輪組成!泵體中液體流動的形式圖#3D所示"從圖中可以
看出!J型多級式泵的軸向推力將隨著葉輪個數的增加而增大!因此!軸向力的平衡是一個
圖#3% 導葉式離心泵
!*流槽$#*固定螺栓孔$$*水泵葉輪$0*泵殼
不容 忽 視 的 問 題"為 了 消 除 軸 向 推 力!
通常在水泵最后一級!安裝平衡盤裝置!
如圖#3?所示"平衡盤裝置主要通過平衡
室內進出水的相對變化來減小軸向不平
衡力"平衡盤以鍵銷固定于軸 上!隨 軸
一起旋轉"它與泵軸及葉輪可視為同一
個剛性體!而泵殼及泵座則視為另一個
剛性體"當最后一級葉輪出口的壓力水
有一部分經軸隙A 流至平衡室時!平衡
室內將有一個!9T的力作用在平衡盤的內
表面上!其值為 !9T1$<&5 %5 為平衡
盤的面積&!其方向與水泵的軸向力 !9
相反"如 !9T接近 !9 時!對泵軸而言!意味著使它向左移動的力和使它向右移動的軸向力
平衡!所以我們稱 !9T為軸向力的平衡力"在水泵運行中!由于水泵的出水壓力是變化的!
因此!軸向力 !9T也是變化的!當 !9%!9T時!泵軸及平衡盤向右移動!盤隙B變小!泄
漏量也變小!但因軸隙A是始終不變的!此時!平衡室內就進水多而出水少!平衡室壓力
$<&5 值增大!也即向左的平衡力 !9T就增大!很快地它增長至 !9T1!9 值時!軸和平衡
盤又從右邊拉回到原來平衡位置"
分段多級泵中裝了平衡盤以后!軸向力不平衡的調整是隨時進行的!平衡盤始終處于一種
動態平衡之中!因此!泵的整個轉動部分也始終是在某一平衡位置的左右做微小的軸向脈動"
一般水泵廠在水泵的總裝圖上!對裝上平衡盤后的水泵!軸的竄動量都有明確的技術要求"
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第二章 常用水泵的構造#性能及應用
圖#3D J型多級泵中液流示意 圖#3? 平衡盤
!*平衡室$#*平衡盤$$*通大氣孔$0*葉輪泵$5*鍵$%*泵殼
另外!應該注意!安裝平衡盤的水泵!就不采用止推軸承!因為止推軸承限制了泵轉動
部分的軸向移動!使平衡盤失掉自動平衡軸向力這個最大的優點"
此外!將各個單吸式葉輪作 +面對面,或 +背靠背,的布置 %如圖!3!4所示&!也能消
除多級泵軸向力!但這種方式使水泵結構更加復雜"
第四節 軸流泵和混流泵
一!軸流泵
!一"軸流泵的工作原理及基本構造
軸流泵的工作是以空氣動力學中的升力理論為基礎的"當葉輪高速旋轉時!泵體中的液
體質點就會受到來自葉輪的軸向升力的作用!使水流沿軸向方向流動"
軸流泵外型很像一根水管!泵殼直徑與吸水口直徑差不多"軸流泵按泵軸的工作位置可
以分為立軸#橫軸和斜軸三種結構形式"由于立軸泵占地面積小!軸承磨損均勻!葉輪淹沒
在水中!啟動無需灌水!還可以采用分座式支承方式并且能將電機安置在較高位置上!以防
被水淹沒!因此大多數軸流泵都采用立式結構"圖#3I%.&所示為立式半調 %節&式軸流泵
的外形圖!圖!3#4%K&所示為該泵的結構圖!其基本部件由吸入管!!葉輪 %包括葉片#!
輪轂體$&!導葉0!泵軸?!出水彎管D!上下軸承5#I!填料盒!#以及葉片角度的調節機
構等組成"
!" 吸入管
吸入管的作用就是改善入口處水力條件!使來流穩定#均勻地流至葉輪進口"一般采用
符合流線型的喇叭管或做成流道形式"
#" 葉輪
軸流泵葉輪按其調節的可能性!可以分為固定式#半調式和全調式$種"固定式軸流泵
的葉片和輪轂體是一體的!葉片的安裝角度是不能調節的"半調式軸流泵的葉片是用螺母栓
緊在輪轂體上!在葉片的根部上刻有基準線!而在輪轂體上刻有幾個相應的安裝角度的位置
線!如圖#3!4中的V0Y#V#Y#4Y#O#Y#O0Y等"在使用過程中!可以根據流量和揚程的
’-
水泵及泵站設計計算
圖#3I 立式半側型軸流泵
!*吸入管$#*葉片$$*輪轂體$0*導葉$5*下導軸承$%*導葉管$
D*出水彎管$?*泵軸$I*上導軸承$!4*引水管$!!*填料$
!#*填料盒$!$*壓蓋$!0*泵聯軸器$!5*電動機聯軸器
變化需要!調整葉片的安裝角度!確保水泵在高效區工作"但調節葉片安裝角度!只能在停
圖#3!4 半調式葉片
!*葉片$#*輪轂體$$*調節螺母
機的情況下完成"全調式軸流泵可以根據不同的揚程與流
量要求!在停機或不停機的情況下!通過一套油壓調節機
構來改變葉片的安裝角度!從而來改變其性能!以滿足使
用要求!這種全調式軸流泵調節機構比較復雜!一般應用
于大型軸流泵站"
$" 導葉
在軸流泵中!液體流經葉輪時!除有軸 向 運 動 以 外!
還隨葉輪有一個旋轉運動!液體流出葉輪后繼續旋轉!而
這種旋轉運動是我們不需要的"導葉的作用就是把葉輪中
向上流出的水流旋轉運動變為軸向運動!把旋轉的動能變
為壓力能!從而提高了泵的效率"導葉是固定在泵殼上不動的!水流經過導葉時就消除了旋
轉運動"一般軸流泵中有%"!#片導葉"
0" 軸和軸承
泵軸是用來傳遞扭矩的"在大型軸流泵中!為了在輪轂體內布置調節#操作機構!泵軸
常做成空心軸!里面安置調節操作油管"軸承在軸流泵中按其功能有兩種"
’.
第二章 常用水泵的構造#性能及應用
%!&導軸承 主要是用來承受徑向力!起到徑向定位作用"
%#&推力軸承 其主要作用是在立式軸流泵中!用來承受水流作用在葉片上的方向向下的
軸向推力!水泵轉動部件重量以及維持轉子的軸向位置!并將這些推力傳到機組的基礎上去"
5" 密封裝置
軸流泵出水彎管的軸孔處需要設置密封裝置!目前!一般仍常用壓蓋填料型的密封
裝置"
%" 出水彎管
出水彎管作 為 軸 流 泵 的 一 個 過 流 部 件 起 到 了 改 變流 向的 作 用!彎 管角 度 一 般 為 %4Y
或D5Y"
!二"軸流泵的性能特點
軸流泵與離心泵相比!具有下列性能特點"
%!&揚程隨流量的減小而劇烈增大!!0# 曲線陡降!并有轉折點!如圖#3!!所示"其
圖#3!! 軸流泵的特性曲線
主要原因是!流量較小時!在葉輪葉片的進口和
出口處產生回流!水流多次重復得到能量!類似
于多級加壓狀態!所以揚程急劇增大"又回流使
水流阻力損失增加!從而造成軸功率增大的現象!
一般空轉揚程 #4 約為設計工況點揚程的 !"5"
#倍"
%#&!0$ 曲線也是陡降曲線!當!14 %出水
閘閥關閉 時&!其 軸 功 率 最 大"因 此!軸 流 泵 應
+開閘啟動,"
%$&!0! 曲線呈駝峰形!高效率工作的范圍
很小"因此!軸流泵不宜采用閘閥調節流量!避
免水泵在高效區外運行"軸流泵一般采用變角調節來改變流量!也就是通過改變葉片裝置角
%來改變其性能曲線"大型全調式軸流泵為了減小水泵的啟動功率!通常在啟動前先關小葉
片的%角!待啟動后再逐漸增大%角!這樣!就充分發揮了全調式軸流泵的特點"
%0&軸流泵的吸水性能較差!安裝高度一般為負值"設計時安裝高度時!須認真考慮軸
流泵的進水條件 %包括吸水口淹沒深度#吸水流道的形狀等&!運行中實際工況點與該泵設
計工況點的偏離程度!葉輪葉片形狀的制造質量和水泵安裝質量等!避免在運行中軸流泵內
部產生汽蝕"
%5&軸流泵的比轉數比較高!一般用在大流量#低揚程的場合!如大型鋼廠#火力發電
廠#熱電站的循環水泵站!城市雨水防洪泵站#大型污水泵站以及像長距離輸水工程中的一
些大型提升泵站等"軸流泵的揚程一般僅為0"!5& 左右"
二!混流泵
混流泵是介于離心泵與軸流泵之間的一種泵!泵體中的液體質點所受的力既有離心力!
又有軸向升力!葉輪出水的水流方向是斜向的"根據其壓水室的不同!通常可分為蝸殼式和
導葉式兩種!其中蝸殼式應用比較廣泛"從外形上看!蝸殼式混流泵與單吸式離心泵相似!
如圖#3!#所示$導葉式混流泵與立式軸流泵相似!如圖#3!$所示"這兩種混流泵的部件無
多大區別!所不同的僅是葉輪的形狀和泵體的支承方式"混流泵適用于工廠#礦山#城市給
水排水以及農田灌溉等"