各种机泵类培训讲义

叶片泵 部分流泵 隔膜（套）泵 滑片泵 转子泵 扬液器 第一章 ：机泵 第一节 泵的类型和主要性能参数 一 、泵的类型 泵是一种输送液体的机器 。泵在生产 、生活 、科学研究 、试验各个领域用途非常广泛 ，种类繁多 ，为了 更好的了解 、使用 、 管理 、维护好各类机泵 。炼油化工生产过程中液体输送种类很多 ，其腐蚀性 、黏性 、 易 燃易爆性 、毒性各不相同 ，温度 、压力 、流量等差别很大 ，有的还带有颗粒 ，为了适应这些工况 ，专业厂家 设计和制定了不同形式和结构的泵 ，可按以下方式分类 。

（一 ）依据泵向被送液体传递能量的方式分类 1 . 动力式泵 ：
泵连续地将能量传递给被送液体 ,使其速度(动能) 和压力能 (位能) 均增大 (主要是速度增 大), 然后再将其速度降低,使大部分动能转换为压力能,被送液体以升高后的压力实现输送 。

2 . 容积式泵 ：泵在周期性的改变泵腔容积的过程中, 以作用和位移的周期性变化将能量传递给被送液体 , 使 其压力直接升高到所需的压力值后实现输送 。

（二）以能量传递方式分类 离心泵 混流泵 轴流泵 旋涡泵 动力式泵 气(汽)体喷射泵 射流泵 液体喷射泵 活塞泵 柱塞泵 往复泵 泵 挤压泵 齿轮泵 螺杆泵 罗茨泵 旋转活塞泵 容积式泵 曲杆泵（单螺杆泵 、蛇泵）
挠性转子泵 蠕动泵 酸蛋 （三）
依据泵的用途分类 1 . 水泵输送的液体为水,如 :供水泵 、排水泵 、灌溉泵 、消防泵 、污水泵等 。

2 . 工业泵输送各种工业生产所需的液体物料(也包括工艺用水),如 :化学工业用泵 、石油工业用泵 、热电 站用泵 、矿山用泵 、建筑用泵 、船舶用泵 、航空用泵 、航天用泵 、核工业用泵 、食品工业用泵 、造纸工业用 3 泵等 。

二 、主要性能参数 （一 ）流量 ：单位时间由泵排出的液体量 ,可用体积或质量计量 。

以体积计量时,常用单位 : m3/h,L/h,m3/s,L/s, 以质量计量时,常用单位为 : t/h, kg/h, kg/s 。

质量流量和体积流量的换算关系为 ：
式中 QV ——泵的体积流量 ; QM ——泵的质量流量 ; ρ ——被送液体的密度, kg/m  QM Qv = ρ 。

按照炼油化工生产工艺的需要和对制造厂的要求,炼油化工用泵的流量有以下几种表示方法 。

1 . 正常操作流量 ：在炼油化工生产正常操作工况下,达到其规模产量时,所需要的流量 。

2 . 最大需要流量和最小需要流量 ：当炼油化工生产工况发生变化时,所需的泵流量的最大值和最小值 。

3 . 泵的额定流量 ：由泵制造厂确定并保证达到的流量 。此流量应等于或大于正常操作流量,并充分考虑最大 、 最小流量而确定 。一般情况下,泵的额定流量大于正常操作流量,甚至等于最大需要流量 。

4 . 最大允许流量 ：制造厂根据泵的性能,在结构强度和驱动机功率允许范围内而确定的泵流量的最大值 。此 流量值一般应大于最大需要流量 。

5 . 最小允许流量 ：制造厂根据泵的性能,在保证泵能连续 、稳定的排出液体 , 且泵的温度 、振动和噪声均 在允许范围内而确定的泵流量的最小值 。此流量值一般应小于最小需要流量 。

标牌上标明的流量是该泵在设计点时的流量 ，在此流量时泵的效率最高 。

（二）排出压力 排出压力是指被送液体经过泵后,所具有的总压力能(单位:MPa) 。它是泵能否完成输送液体任务的重要标 志, 对于炼油化工用泵其排出压力可能影响到炼油化工生产能否正常进行 。

因此,炼油化工用泵的排出压力是 根据炼油化工工艺的需要确定的 。

根据炼油化工生产工艺的需要和对制造厂的要求,排出压力主要有以下几种表示方法 。

1 . 正常操作压力 ：炼油化工生产在正常工况下操作时,所需的泵排出压力 。

2 . 最大需要排出压力 ：炼油化工生产工况发生变化时,可能出现的工况所需的泵排出压力 。

3 . 额定排出压力 ：制造厂规定的 、并保证达到的排出压力 。额定排出压力应等于或大于正常操作压力 。对 于叶片式泵应为最大流量时的排出压力 。

4 . 最大允许排出压力 ：制造厂根据泵的性能 、结构强度 、原动机功率等确定的泵的最大允许排出压力值 。

最大允许排出压力值应大于或等于最大需要排出压力 ，但应低于泵承压件的最大允许工作压力 。

（三）
压力差(扬程) 是指单位体积的液体经由泵得到的有效能量(单位 MPa),是被送液体经过泵后获得的能量增加量 。此能量 增加量与泵吸入压力之和,为泵的排出压力 。泵吸入压力为被送液体的状态所决定, 因此 ，压力差是泵能否达到 u 要求的排出压力,完成输送液体的主要因素 。压力差p 表示为: Δp=p2 p1 式中 Δp —泵的压力差,MPa; p1 —泵的吸入压力,MPa; p2 —泵的排出压力,MPa 。

叶片式泵以扬程H ：
表示被送液体经过泵后的能量增加量,扬程为单位质量的液体经过泵后获得的有效能 量,单位为m 。

叶片泵以扬程表示被送液体经过泵后的能量增加量 ;主要是叶片泵计算的需要 。

实际上炼油化 工厂生产操作是测定泵的吸入和排出压力来判断和确定泵的运行工况, 叶片泵的性能试验也是测定吸入和排 出压力,计算其压力差再换为泵的扬程 。

叶片式的扬程为 ：
2 2 H= p2 -p1 + u 2 -u1 + z 2 -z 1 ρg 2g 式中 1 ——泵吸入口液体流速 ，m/s；

u2 ——泵排出口液体流速 ，m/s；

z1 ——泵吸入口压力表基准面至泵基准面的垂直距离 ，m；

z2 ——泵排出口压力表基准面至泵基准面的垂直距离 ，m；

g——重力加速度；

ρ ——被送液体的密度, kg/m3 。

除非进行泵性能试验,一般可应用下式进行换算 。

p2 -p H= ρg 扬程是叶片泵的关键性能参数 。

因为扬程直接影响叶片泵的排出压力,这一特点对炼油化工用泵非常重要 。

标牌上标明的杨程是该泵在设计流量下的杨程值 。杨程于液体升高高度不同 ，升高高度只是杨程中的一部分 。

根据炼油化工工艺需要和对制造厂的要求,对泵的扬程提出以下要求 。

1 . 正常操作扬程 ：炼油化工生产正常工况下,泵的排出压力和吸入压力所确定的泵扬程 。

2 . 最大需要扬程 ：炼油化工生产工况发生变化,可能需要的最大排出压力(吸入压力未变)时泵的扬程 。化工 用叶片泵的扬程应为化工生产中需要的最大流量下的扬程 。

3 .额定扬程 ：是额定叶轮直径 、额定转速 、额定吸入和排出压力下叶片泵的扬程 。是由泵制造厂确定并保 证达到的扬程,且此扬程值应等于或大于正常操作扬程 。一般取其值等于最大需要扬程 。

4 . 关闭扬程 ：
叶片泵流量为零时的扬程 。为叶片泵的最大极限扬程,一般以此扬程下的排出压力确定泵体 等承压件的最大允许工作压力 。泵的压力差(扬程)是泵的关键特性参数,泵制造厂应随泵提供以泵流量为自变 量的流量-压差(扬程)曲线 。

（四）
吸入压力 指进入泵的被送液体的压力,在炼油化工生产中是炼油由化工生产工况决定的 。泵吸入压力值必须大于被 送液体在泵送温度下的饱和蒸气压,低于饱和蒸气压泵将产生汽蚀 。

对于叶片式泵 , 因其压力差(扬程)决定于泵的叶轮直径和转速 , 当吸入压力变化时 , 叶片泵的排出压力随 之发生变化 。

因此叶片泵的吸入压力不能超过其最大允许吸入压力值, 以避免泵的排出压力超过允许最大排 出压力 , 而引起泵超压损坏 。

3 对于容积泵 , 由于其排出压力决定于泵排出端系统的压力, 当泵吸入压力变化时,容积式泵的压力差随之 变化,所需功率也随之变化, 因此,容积式泵的吸入压力不能太低, 以避免因泵压力差过大而超载 。

泵的铭牌上都标有泵的额定吸入压力值, 以控制泵的吸入压力 。

（五）
汽蚀余量 为防止泵发生汽蚀,在其吸入液体具有的能量(压力)值的基础上,再增加的附加能量(压力)值 。称此附加 能量为汽蚀余量 。

在炼油化工生产装置中, 多采用增加泵吸入端液体的标高, 即利用液柱的静压力作为附加能量(压力),单 位以米液柱计 。在实际应用中有必需汽蚀余量 NPSHr 和有效汽蚀余量 NPSHA 。

表示泵安装后,实际得到的汽蚀余量,此值系由泵的安装条件决定的,与泵本身无关 。

NPSHA 值必须大于 NPSHR 。一般为 NPSHA ≥NPSHR+0 . 5m 。

（六）介质温度 是指被输送液体的温度 。炼油化工生产中液体物料的温度,低温可达负200℃,高温可达500℃ 。因此,介质 温度对炼油化工用泵的影响较一般泵类更为突出,是炼油化工用泵的重要参数之一 。

炼油化工用泵的质量流量与体积流量的换算,压差与扬程的换算,泵制造厂都以常温清水进行性能试验的 结果 。

泵输送实际物料时,泵的性能换算 、汽蚀余量的计算等,必然要涉及介质的密度 、黏度 、饱和蒸气压等物 性参数 ，这些参数均随温度变化而变化, 只有以准确的温度下的数值进行计算,才能得到正确的结果 。

炼油化工用泵的泵体等承压零部件,应根据压力和温度确定其材料和压力试验的压力值 。

被送液体的腐蚀性也与温度有关,必须按泵在操作温度下的腐蚀性确定泵的材料 。

泵的结构 、安装方式都因温度而异,对高温和低温下使用的泵,都应从结构和安装方式等方面减少和消除 温度应力及温度变化(泵运行和停车)对安装精度的影响 。

泵轴封的结构 、选材 、是否需要轴封辅助装置等也需考虑泵的温度而确定 。

（七）
转速 系为泵的主轴(叶轮轴 、转子轴 、 曲轴)的转速(以每分钟的转数 r/min 表示) 。

泵的额定转速是泵在额定的尺寸(如叶片泵叶轮直径 、往复泵柱塞直径等)下 ,达到额定流量和额定压差 (扬程)的转速 。

在应用固定转速的原动机 (如电机)直接驱动叶片泵时,泵的额定转速与原动机额定转速相同 。

当以可调转速的原动机驱动时 ,必须保证泵在 额定转速下,达到额定流量和额定扬程 , 并要能在其额定转 速的105% 的转速下长期连续运行,此转速称最大连续转速 。可调转速原动机应具有超速自动停车机构, 自动停 车的转速为泵额定转速120%, 因此,要求泵能在其额定转速 120% 的转速下短期正常运行 。

在炼油化工生产中采用可调转速的原动机驱动叶片泵,便于通过改变泵的转速来变更泵的工况, 以适应炼 油化工生产工况的变化 。但泵的运行性能必须满足上述的要求 。

容积式泵的转速较低(往复泵的转速,一般小于200r/min,转子泵的转速, 小于 1500r/min), 因此 ,一般应 用固定转速的原动机 。经过减速器减速后,达到泵的工作转速,亦可用调速器(如液力变短器等)或变频调速等 方法改变泵的转速, 以适应化工生产工况的需要 。

（八）
功率 Qp2 -p1 in 为 泵的功率主要决定于泵的流量 、压差和黏度等 。

1 .输出功率 ：
2 .输入功率  是指泵达到要求的流量和压差时,在单位时间内对被送液体所作的有效功 。泵输出功率 pov P = kW ov 1000 是指泵传动轴所接受的来自原动机的功率,其数值等于原动机的输出功率,且大于泵输出功 率 。泵输入功率 式中  P 为 Pin Pov / η 一一泵的效率 ,% 。

3 .额定输入功率 在额定条件(额定流量 、额定压差 )下,泵正常运行时泵轴所接受的功率 。泵以此功率 值确定原动机的功率 。

炼油化工用泵的原动机功率必须具有一定的功率富裕量,其数值因泵型 、泵额定功率数值和原动机类型 而异 。

当叶片泵以电机驱动时, 电机功率富裕量为 10%-25% ; 当以蒸汽轮机驱动时 , 蒸汽轮机的功率富裕量为 10% 。

往复式泵以电机驱动时, 电机功率富裕量为10%- 100% 。

当泵的额定功率较小时应有较大的原动机功率富裕量 。

泵的输出功率与输入功率之比为泵的效率η (%), η 值为 P ov 100% P in 标牌上标出的功率是指泵达到流量Q及杨程H时 ，泵从电机获得的轴功率 。

三 、特性和适用范围 各类泵的能量传递方式不同 ，性能各有特点 。各类泵的特性比较见下表 各类泵的特性比较 泵类型 动力式(叶轮式)泵 容积式泵 其他 离心泵 轴流泵 旋涡泵 往复泵 回转泵 射流泵 特性曲线 形状 流量与压力 (扬程)的稳定 性 稳 定 脉 动 脉 动 稳 定 自吸能力 除特殊结构的离心泵(自吸泵) 外无自吸能力 开式泵能自吸 能 自 吸 启动与调 节 启动前泵须灌 液体并关闭出口 阀,一般用出口 阀调节 启动前泵必须灌液 体,全开出口阀,用 改变叶片安装角调 节 出口阀全开下启 动,用旁通阀调 节 出口阀全开下启动,用专门调节机构 或旁通阀调节 出口阀全开下启 动,用改变工作液 体的流量和压力 调节 转速 转速范围 大 , 可 达很高转速 一般转速低 转速较高 低速 转速较高 流量与压力 (扬程)范围 流量 、扬程范围 较大 大流量,低扬程 小流量,较高扬 程 中小流量,压力范 围大,可达很高压 力 流量不大, 中压或 较高压力 流量扬程都 不大 效率 高 高 较低 高 较高 低 第二节 离心泵 一 、工作原理 工作原理 离心泵由叶轮 、蜗室 、 吸入室 、压出室 、轴和轴封等组成 。

离心泵结构示意2－ 1 － 1 1—吸入室；
2—叶轮；
3—轴；
4—轴封；
5—蜗室；
6—压出室 被送液体经吸入室进入泵内 ,并充满泵腔 ,原动机驱动轴带动叶轮旋转 , 叶轮的叶片带动被送液体与叶轮 一起旋转 ,在离心力的作用下 ,被送液体由叶轮中心向叶轮边缘流动 ,其速度(动能)逐渐增大 ,在流出叶轮的 瞬间其速度最大 ,然后进入蜗室 ,被送液体速度逐步降低 ,将大部分动能转换为压力能 , 再经压出管进一步降 低速度,被送液体的压力继续升高,达到需要的压力后将液体压入泵的排出管路 。当液体由叶轮中心流向叶轮 边缘后, 叶轮中心呈现低压状态,泵外的液体在泵外与叶轮中心部分的压差作用下进入泵内,再由叶轮中心流 向液轮边缘 。如此叶轮连续旋转,泵连续地吸入和压出被送液体,完成对液体输送 。

只有在泵腔内充满液体时 ,液体从叶轮中心流向边缘后 ,在叶轮中心部分才能形成低压区 ,泵才正常 和 连续地输送液体 。为此离心泵启动前,必须将泵内充满液体,排净空气 ，称作灌泵 。

二 、结构 （一 ）
主要结构型式 1 . 卧式单级单吸离心泵 泵轴中心线为水平方向,且只有一只叶轮 、 叶轮只有一个吸入口的离心泵 。

图2 － 1 －2为用单级单吸离心 泵的标准结构,其特点为如下 。

（1）泵的吸入口法兰和排出口法兰的中心,均在通过泵轴中心线的铅垂面内,与传统的排出口位于泵壳切 向的结构相比,可消除因泵送温度的影响引起排出管路变形 ,而作用在泵壳上的力矩 ,保持泵运行中仍有良好 的对中 、有利于延长泵的运行周期 。

（2）泵体固定在基础上,并采用后开门结构 ,检修时轴承箱(托架)叶轮及轴封等一起向后抽出,不必拆开 吸入和排出管路,可减少维修的工作量 。

（3）采用带中间套筒的联轴器, 中间接轴的长度略大于抽出带有叶轮的轴承箱(托架)所需的距离 、检修 时不必拆移电机,便于检修后的安装和对中 。

卧式单级单吸离心泵在炼油化工生产装置中应用的数量最多,一般用于炼油化工生产的进料泵 、 回流泵 、 循环泵和产品泵等 。

2 . 卧式单级双吸离心泵 卧式单级双吸离心泵的泵轴中心线为水平方向,且仅有一只叶轮 , 叶轮有两个吸入口,分别在叶轮的两端面 上(见图 2- 1-3), 泵运行时两个吸入口同时吸入液体,可增大叶轮吸入口的面积 、减小被送液体进入叶轮时流 速,有利于防止发生汽蚀 , 因而多用于大流量离心泵,其流量可达每小时几万立方米 。在炼油化工生产中常用作 回流泵 、塔底泵及冷却塔水泵等 。

卧式单级双吸离心泵的叶轮较大,故多用简支支承 , 泵壳多为轴向剖分式 。

图2-1-2卧式单级单吸离心泵 图2-1-3 卧式单级双吸离心泵 1—支撑；
2—泵轴；
3—托架；
4—轴封；

5—泵盖；
6— 叶轮；
7—泵壳 3 . 卧式多级离心泵 泵轴中心线为水平方向,轴上装有数个相同的叶轮,泵的扬程为各叶轮的扬程与叶轮个数的乘积 。多级离心 泵多用于高排压的工况,其排出压力可达几十 MPa也用于小流量 、高扬程的工况,可提高效率 。

卧式多级离心泵主要有 :分段式多级泵(见图2- 1-4) 、水平剖分式多级泵(见图2- 1-5)和筒式多级离心泵(见 图2- 1-6) 等三种类型 。在炼油化工生产中主要用于锅炉和废热锅炉给水泵 ,高压液氨输送泵, 高压甲铵泵和 铜氨液泵等 。

4 .立式离心泵 立式离心泵的泵轴中心线为竖直方向 ,根据扬程不同采用不同的级数 ,化工用立式离心泵一般从单级到二 十余级(见图2- 1-7) 。立式离心泵的吸入口在下端,排出口在上端,适用输送低沸点的液体和过冷气体 。当输送 过程中可能有部分液体汽化时 ,气体将集中于泵的上部,便于排出,不会影响泵的性能和正常运行 ; 泵的吸入 7 口在泵的下端,在化工装置中一般位于地坑中,特别是有关标准规范[1]规定,立式离心泵其安装基础的顶面为 NPSH 计算准面,故可得到较大的NPSHA值,有利于防止汽蚀 。

炼油化工生产中,立式离心泵主要用于输送液氨 、液态烃( 甲烷 、乙烷 、乙烯 、丙烯等 ), 以及液氧 、液氮 等物料的产品泵 、给料泵 、塔底泵和回流泵等 。

图2- 1-4 分段式多级离心泵 图2- 1-5水平剖分式多级离心泵 图2- 1-6 筒式多级离心泵 5 .液下泵 液下泵属于立式离心泵的一种(见图2- 1-8) 。泵浸没在被送液体中运行,被送液体不会漏入大气 ,不需要有 防止液体漏入大气的轴封(填料或机械密封),泵结构简单,启动前亦不需要灌泵 。

液下泵主要用以输送高温液体,熔融物料 、酸 、碱等强腐蚀性液体 ;在炼油化工生产中主要用作给料泵 、循 环泵,补给泵和排污泵等 。

6 . 管道 管道泵属于立式离心泵的一种,其结构示意见图2 － 1 －9 。泵的吸入口和排出口法兰中心线与泵轴中心线 在同一铅垂面内,且与泵轴中心线垂直,可以不用弯头直接连接在管路上 。

小型管道泵可直接由管道支承 ; 大 型管道泵以底部的支座支承于基础上 。

图2- 1-8(a) 为直联式管道泵 。

图2- 1-9(b) 所示管道泵, 以带有中间接轴的联轴器传动,在不必拆卸管线 和拆除电机的情况下, 即可取出转子组(包括 :叶轮 、泵轴 、轴承和轴封等)进行检修,更适合化工生产特别是大 型化工装置应用,加之管道泵占地面积小的优点,如按离心式化工流程泵的标准和规范设计 、制造和检验,可发 展成管道式化工流程泵 。

管道泵在化工生产中主要用于直接安装于设备上或管路上的液体物输送泵,接力(增压)泵,循环泵等 。

7 . 自吸式离心泵 自吸式离心泵第一次启动前需要进行灌泵, 以后再次启动时不需再灌泵 , 能够利用停泵后留在泵的液体 的循环,逐步排出泵内和吸入管路中的气体,达到 正常输液 。自吸泵的吸入口高于叶轮中心线,且有较 大的吸 入室 ,可留存以后再启动时用于灌满泵腔的液体 ;在泵的排出管设有气液分离室排出气体 , 并使液体回流到泵 吸入室内循环使用 。

自吸泵分为内混式(气 、液在叶轮入口处混合后进入叶轮)和外混式(气 、液在叶轮的出口处混合)两种形 式 。外混式(见图2- 1- 10) 结构简单,应用较多,但其自吸时间较长 。设计较好的自吸式离心泵的自吸时间仅需 几十秒钟 。

在炼油化工生产中, 自吸式离心泵主要用于输送高温 、有毒 、强腐蚀性等液体 。

图2- 1-7 立式多级离心泵 1— 叶轮子；

2—扩压器；
3— 回流器  图2- 1-8 液下泵 1— 电动机；
2—轴承箱；
3—底板；
4—轴；
5—排出管；

6— 中间管；
7—泵体；
8— 叶轮；
9—吸入室 9 图2- 1-9 离心式管道泵 （a ）直联式管道泵(b)联轴器传动的管道泵 1— 中间接轴；
2—轴承；
3—轴承；
4—泵盖；
5—叶轮 图2- 1-10 外混自吸式离心泵结构 1—气液分离室；
2—填料箱；
3—轴承；
4—皮带轮；
5— 叶轮；
6—泵体；
7--泵轴；
8--轴承箱；
9—水封环 （二）
主要零部件结构 1 . 叶轮 离心泵叶轮主要有以下4种形式,如图2- 1- 11所示 。

图2- 1-11 离心泵叶轮 （a）闭式；
（b）前半开式；
（c）后半开式；
（d）开式 1—叶轮；
2—后盖板；
3—轮毂；
4—前盖板；
5—叶轮密封环；
6—加强筋 (1) 闭式叶轮[见图2- 1-11(a)] 由叶片与前 、后盖板组成 。

闭式叶轮的效率较高,制造难度较大,在离心泵中应用最多 。适于输送清水,溶 液等黏度较小的不含颗粒的清洁液体 。

(2) 半开式叶轮[见图2- 1-11bc)] 一般有两种结构其一为前半开式 , 由后盖板与叶片组成 ,此结构叶轮效率较低, 为提高效率需配用可调间 隙的密封环(见图2- 1-16) ;另一种为后半开式, 由前盖板与叶片组成, 由于可应用与闭式叶轮相同的密封环,效 10 率与闭式叶轮基本相同,且叶片除输送液体外 ,还具有(背叶片或副叶轮的)密封作用 。半开式叶轮适于输送含 有固体颗粒 、纤维等悬浮物的液体 。半开式叶轮制造难度较小,成本较低,且适应性强,近年来在炼油化工用离 心泵中应用逐渐增多,并用于输送清水和近似清水的液体 。

(3) 开式叶轮 [ 见图2- 1-11(d)] 只有叶片及叶片加强筋,无前后盖板的叶轮（开式叶轮叶片数较少 2-5 片 ) 。叶轮效率低,应用较少,主要 用于输送黏度较高的液体, 以及浆状液体 。

离心泵叶轮的叶片一般为后弯式叶片 。叶片有圆 柱形和扭曲形两种,应用扭曲叶片可减少叶片的负荷,并 可改善离心泵的吸入性能,提高抗汽蚀能力,但制造难度较大,造价较高 。

炼油化工用离心泵要求叶轮为铸造或全焊缝焊接的整体叶轮 。焊接叶轮是近年发展起来的, 多用于铸造性 能差的金属材料(如铁及其合金)制造的化工用特种离心泵 。焊接叶轮的几何精度和表面光洁度均优于铸造叶 轮 , 有利于提高离心泵的效率 。焊接叶轮结构示意如图2- 1- 12 所示 。

图2- 1- 12 焊接叶轮结构示意 2 .蜗室和导叶 (1) 蜗室 离心泵的蜗室分为螺旋形蜗室和环形蜗室两种( 见图2- 1-13) 。一般均采用螺旋形蜗室 , 当泵的流量较小 时可采用环形蜗室 。

当离心泵的扬程较大时,采用双螺旋形蜗室,可平衡叶轮的径向力,减小叶轮的偏摆和泵的 振动,有利于提高离心泵的运行周期 。

(2) 导叶 导叶是多级离心泵或轴流泵常用的一种扩压器和回流器的组合件,主要有径向 、轴向 、扭曲式和流道式等 几种形式 。

径向导叶(见图2- 1-14) 多用于多级离心泵,是一个两端面均有叶片(一般为 5～10 片)的环形体, 叶片内 、 外径较大端为扩压叶片, 内 、外径较小端为回流叶片 。多级离心泵前面一级叶轮的出口,对准扩压叶片的入口, 而回流叶片的出口对准下一级叶轮的入口 。

叶轮出口排出的液体进入扩压叶片,将液体流速降低 ,动能转换为 压力能之后,液体进入回流叶片, 以较小的阻力改变液体的流动方向,将液体送至下一级叶轮的入口 。

图2- 1-13 离心泵的蜗室 图 2- 1-14径向导叶 （a）螺旋形蜗室；
（b）双螺旋形蜗室；
（c）环形蜗室 3 .泵壳 泵壳(或称壳体)是泵形成包容和输送液体的泵外壳的总称 。一般离心泵由吸入液体部分, 叶轮运转空间和 压出液体等三个大部分构成 。

吸入液体部分是泵吸入口至叶轮入口部分, 由吸入接管和吸入室组成 。

吸入室有柱形吸入室 , 直锥形吸 入室 、环形吸入室和单螺旋形吸入室 。

压出液体部分由蜗室与压出管或导叶构成 。蜗室分有螺旋形蜗室 、环形蜗室和双螺形蜗室 。

为了将叶轮装入叶轮运转空间 , 泵壳需制成剖分式 , 常用有轴向剖分和径向剖分两种 。

当流量较小 , 排出压力较高,泵送温度较高和易挥发液体时, 应采用径向剖分式泵壳 。

对炼油于化工流程泵 , 当泵送温度大于等于100℃ , 密度小于 0 . 7g/cm3的易燃或有毒的液体时 , 必须采 用径向剖分的泵体 。

卧式离心泵的安装支承面一般在泵壳的下部, 当泵送温度大于等于175℃ 时,为防止泵体受热膨胀而影响 泵的对中,应采用支承面通过泵中心线的中心线支承 。

4 . 密封环 密封环 (又称口环) 装于离心泵叶轮入口的外缘及泵壳内壁与叶轮入口对应的位置 ,两环之间有一定的 间隙量, 既可使叶轮能正常旋转又可限制泵内的液体由高压区( 压出室)向低压区(吸入室)回流 ; 提高泵的容 积效率 ( 见图2- 1-15) 。密封环有固定的和可拆装的两种结构,后者便于在磨损后更换新密封环 。密封环材 料为铸铁 、青铜或表面喷涂硬质合金等减磨或耐磨材料制成 。

2- 1-15闭式叶轮密封环 1—泵壳；
2—泵壳密封环；
3—叶轮；
4—叶轮密封环 离心式炼油化工泵的密封环应采用可更换的密封环,且密封环应采用压配合加锁定销 、或螺栓 、或采用法 兰 、螺钉等方法固定,也可采用三点或三点以上的焊接固定 。密封环的材料应采用铸铁青铜 、淬硬铬钢 、蒙乃 尔合金及表面喷涂司太立合金 、硬质合金等 。铸铁 、青铜 、淬硬铬钢等低咬合性材料的密封环, 其最小运转 间隙见表2- 1-2 。

表 2- 1-2 最小运转间隙 mm 构成间隙的旋转零件直径 最小直径间隙值 50 0 .25 50~64 . 99 0 .28 65~79 . 99 0 . 30 80~89 . 99 0 . 35 590~99 .99 0 .40 100~ 114 . 99 0 .40 115~ 124 . 99 0 .40 125~ 149 . 99 0 .43 叶轮密封直径≥150mm时,其最小间隙为0 . 43+0 . 025mm, 且直径每增大25mm, 间隙值增大0 . 025mm; 对咬 合性较大或温度高于260℃时,上述直径间隙应再增加0 . 125mm 。

为提高半开式叶轮的效率,在半开式叶轮与泵壳吸入侧壳壁之间装设可调节间隙密封环,使密封环间隙可 以在泵外调节,还可根据不同的物料和工况选用不同的间隙值 。半开式叶轮密封环如图 2- 1-16 所 示 , 一般 采用软质材料(较叶轮质软)制造, 以免叶片磨损影响泵的性能 。

当密封环磨损后 ,可用调节机构调节其间隙, 达到良好的运行状态 。适用于输送含有固体悬浮物的液体,输送清水等液体也有较高的效率,且价格较低,在炼 油化工用离心泵中应用逐渐增多(如美国 ANSI 标准就采用半开式叶轮) 。

5 . 泵轴 泵轴是传递扭矩 、带动叶轮旋转的部件 。离心泵的叶轮以链和锁紧螺母固定在轴上, 多级离心泵各叶轮之 间以轴套定位 。泵轴与装于轴上的叶轮 、轴套 、平衡及密封元件等所构成泵的旋转部件,称作泵转子 。单级 单吸离心泵等小型离心泵转子采用悬臂支承 ;大型离心泵多采用简支支承 。

离心泵轴一般采用刚性轴,离心式炼油化工流程泵泵轴的第一阶临界转数至少比其工作转数高20%;当以 图2- 1-16 可调节间隙的半开式叶轮密封环 （口环）示意 1—锁紧螺母；
2—调节螺栓；
3—密封环；
4—泵壳；
5—叶轮 汽轮机等可调转速原动机驱动时,第一阶临界转速应高出最大连续转速 20% 。

离心化工流程泵轴只有在不可能设计成刚性轴,并取得用户同意才能采用挠性轴 。

当采用挠性轴时,第一 阶临界转速应不超过泵最低工作转速的1/2 . 7 ; 第二阶临界转速应不小于1 . 2倍最大连续转速 。

炼油化工用离心泵泵轴安装轴封的部位应装有可更换的轴套,轴套与轴之间以垫片或 “O“ 形圈进行密封 。

三 、离心泵特性 （一 ）
基本方程 1 .速度三角形 根据离心泵的工作原理, 缘, 因此离心泵叶轮中任意一点 2 . 欧拉方程  离心泵工作时, 被送液体随着叶轮旋转并从叶轮的中心部位流向叶轮的边 i 的液体的绝对速度等于其圆周速度 U 和相对速度 ω 的向量和, 即 v i =ui +wi （式2- 1-8）
图2- 1-17速度三角形 被送液体经过离心泵叶轮,从叶轮获得的能量首先是使速度(动能)增大,再转换为压力能的增加量 (扬 程) 。表征离心泵扬程与液体在泵内速度变化之间关系的方程, 即为离心泵基本方程,亦称欧拉方程 。

P P 1 HT = v2uu2-v1uu1 g 式中 HT ——离心泵理论扬程 ， m ；

v1u ——叶轮入口液体绝对速度在圆周方向的分速度, m/s ；

v2u ——叶轮出口液体绝对速度在圆周方向的分速度 , m/s ；

u1 ——叶轮入口液体的圆周速度 , m/s ；

u2 ——叶轮出口液体的圆周速度 , m/s 。

（二）
离心泵的相似 1 .相似定律 (1) 相似条件 相似的离心泵应满足以下三个条件 。

①几何相似两台泵对应部位的尺寸比值相等 , 叶片数 、对应角角度相等 。

②运动相似两台泵对应点的液体速度方向相同 、大小比值相等(即速度三角形相似) 。

③动力相似两台泵对应点的液体作用力(包括惯性力 、黏性力等)的比值相等 。

(2) 相似定律 两台相似的泵, 当近似地认为它们的容积效率 、水力效率 、机械效率相等时, 以下列各式表示其相似关系,称作 相似定律 。相似定律主要用于离心泵相似设计 。

2 . 比转速 比转速 ns 是包含流量 、扬程 、转速等参数在内的几何相似泵的综合判别数 。

采用的参数单位不同, 比转值亦不相同 。

叶片式泵的比转速不同时 , 其叶轮形状及泵的性能亦不相同 。

（三）
能量损失和效率 1 . 能量损失 (1) 水力损失 水力损失主要是液体在叶轮和泵壳的流道内流动时的冲击 、摩擦 、涡流和脱流引起的能量损失,这些能 量损失的数值与雷诺数和流道表面的粗糙度有关 , 并基本上与液体流速的平方成正比 。

(2) 容积损失 容积损失主要是由于离心泵的内泄漏 , 如密封环间隙 、轴向力平衡装置的间隙 , 以及与泵低压区或进 口的连通管引起的液体由高压区向低压区的回流等 , 使得泵的实际流量小于其理论流量 , 两流量的差值即 为泵的容积损失 。

(3) 机械损失 机械损失包括 ; 泵的轴封和轴承部位的摩擦功率损失和叶轮在液体中旋转时, 叶轮表面与液体的摩擦引起 的圆盘摩擦损失 。

2 . 效率 离心泵的效率 η为其输出功率 ( 水力功率 ) ou P ou ×100% P in  和输入功率 in (轴功率)之比, 以百分数表示为 离心泵的效率和离心泵的比转速有关,还和泵的流量 、结构型式有关 。

（四）
汽蚀 1 .汽蚀现象和原因 (l) 汽蚀现象 离心泵运行时, 如泵的某区域液体的压力低于当时温度下的液体汽化压力 ,液体会开始汽化产生汽泡 ;也可 使溶于液体中的气体析出,形成汽泡 。

当汽泡随液体运动到泵的高压区后,气体又开始凝结,使汽泡破灭 。汽泡破 灭的速度极快,周围的液体以极高的速度冲向汽泡破灭前所给有的空间, 即产生强烈的水力冲击, 引起泵流道表面 损伤,甚至穿透 。称这种现象为汽蚀 。

离心泵的汽蚀主要是被送液体进入叶轮时的压力降低,导致液体的压力低于当时温度的液体气化压力 而产 生的,使泵不能正常工作,长期运行后叶轮将产生蜂窝状损伤或穿透 。离心泵产生汽蚀时,流量 、扬 程 、效率将明 显降低, 同时伴有噪声增大和泵的剧烈振动 。

(2) 汽蚀原因 离心泵产生汽蚀的原因是其吸入压力低于泵送温度下液体的汽化压力 。引起离心泵吸入压力过低的因素有 如下 。

①吸上泵的安装高度过高 , 灌注泵的灌注头过低 ; ②泵吸入管局部阻力过大 ; ③泵送液体的温度高于规定温度 ; ④泵的运行工况点偏离额定点过多 ; ⑤闭式系统中的系统压力下降 。

2 .泵运行工况和汽蚀 当离心泵制成后,其必需的汽蚀余量 NPSHR 是已经确定不能改变的,离心泵在运行中是否发生汽蚀则取决于 有效的汽蚀余量 NPSHA 。原则上说, 当 NPSHA＞NPSHR 时,泵就能正常运行,否则泵不应运行 。泵在泵装置中 , 其 安装高度是固定的,但泵从泵装置得到的有效汽蚀余量 NPSHA 值将随泵的流量增大而降低 ;而由泵本身确定必需 的汽蚀余量 NPSHR值 , 也是随泵的流量增大而增大 。

因此 ,必须根据泵运行时可能需要的最大流量 ,确定 NPSHA 的数值, 以保证泵在其流量变化范围内运行不会发生汽蚀 。泵运行时不会发生汽蚀的流量范围如图2- 1-20 所示 。

同时,离心泵运行时,应注意泵的流量不能超出规定的流量范围, 以免因泵发生汽蚀而引起泵损坏 。

5 . 62n Q 3/4 图 2- 1-20 离心泵运转特性和汽蚀 3 .汽蚀比转数 离心泵的汽蚀比转数 C 与泵的尺寸 、流量及转速有关,汽蚀比转数可作为离心泵汽蚀相似的准则 ;也可作为 离心泵抗汽蚀性能的一种判别方法 。在相同 的流量下,C值越大,泵的抗汽蚀性能越好 。

汽蚀比转数 C 可按下式计算 。

C= （式2- 1- 16）
NPSHR 式中, Q,n,NPSHR 为泵设计点(或最高效率点)的参数值 。

4 .汽蚀的防止措施 （1）降低液体进入叶轮的流速,可适当加大叶轮吸入口的直径,或采用双吸叶轮或降低泵的工作转速 。

（2）在叶轮吸入口前安装诱导轮 。

（3）保证泵在泵装置中的 NPSHA＞NPSHR＋0 . 5m, 如采取降低泵的安装高度或增加泵的灌注头等方法 。

（4）控制被送液体的温度,使其不高于规定的温度值 。

（5）控制泵的工作点在泵的允许工作范围之内 。

（6）采用耐蚀破坏的材料 。

（五）特性和特性曲线 1 .特性曲线 离心泵特性曲线表示离心泵各特性参数[包括流量Q 、扬程 H 、效率 、输入功率(轴功率)Pin 及必需的 汽蚀余量 NPSHR 等]之间的关系(见图2- 1-21) 。特性曲线由泵性能试验得到,一般是以常温清水进行试验,并换 算到泵额定转速下的参数值,绘制成泵特性曲线 。在应用离心泵时,如果使用条件(主要是被送液体的性质)不同, 应对泵的特性参数进行换算 。

图 2- 1-21 离心泵性能曲线 图 2- 1-22 离心泵 Q—H 曲线形状 根据离心泵的特性曲线可选用满足需要的离心泵 。如离心泵的流量—扬程 (Q-H) 曲线,一般分为平坦形 、 陡降形和驼峰形三种(见图2- 1-22) 。

对于一般的炼油化工生产,选用时应注意 ：
当需要在比较稳定的压力进行反应 ,而生产的产量可变化时 ,应选用具有平坦形 Q-H 曲线的离心泵 , 因为 它在流量发生变化时,扬程(当吸入压力一定时, 即为排出压力)的变化较小 ; 当输送的液体中含有固体颗粒等物质时, 因容易堵塞管路 、引起泵排出压增高,为达到炼油化工产品的产量, = P D2＇ 3 P D2 Q 要求泵的流量变化很小 ,应选用具有陡降形特性曲线的离心泵, 因为当流量变化很小时 ,扬程(排出压力)升高的 较多,可依靠此压力打通堵塞的管路 。

驼峰形特性曲线为不稳定特性曲线 ,在相同的扬程下可能出现两种不同的流量值,使泵运行不稳定,选用此 类离心泵时,其工作点应避开不稳定区,在炼油化工生产中最好不要选用此类离心泵 。

2 . 比例定律 离心泵转速改变时,其流量 、扬程和功率与转速的关系见图2- 1-23, 具体变化关系见下面三个式子 Q n = n  = 2  = 3 （式2- 1-17）
式中 n —改变后的泵转速值; Q 、 H 、 P ——转速改变后泵的流量 、扬程与功率 。

上述的关系式称作离心泵比例定律 。依据此定律绘制的离心泵通用特性曲线如2- 1-23 所示, 由图可直观 、 方便地查得一台离心泵在不同转速下的各性能参数(流量 、扬程 、 功率 、 效率)的关系, 以及泵转速的允许变化 范围 。

图 2- 1-23 离心泵不同转速的特性曲线 图 2- 1-24 离心泵经叶轮切割的通用特性曲线 3 .切割定律 当离心泵叶轮的出口直径 D2 被车削变小时,离心泵的流量和扬程均相应地下降,其特性曲线移向原始直径 叶轮的特性曲线的下方,切削量越大( D2 越小)特性曲线 ( 见图2- 1-24)下移越远 。应用这一规律可以保证泵达 到所需的流量和扬程 ,并可扩大一台离心泵的流量 、扬程范围 ,用于多种工况的运行要求,对于制造厂可减少泵 的生产品种 , 降低成本, 并可应用此规律满足离心式炼油化工流程泵在更换新叶轮后 扬程增加5%(转速不变)的 要求 。

叶轮出口直径的切割量与泵特性的关系称为离心泵的切割定律,近似表示为 ：
Q D2＇ = Q D2  H D2＇ 2 H D2  = （式2- 1-18）
式中 D2＇ 、 Q 、 H 、 P ——分别为经切割后的叶轮出口直径 、流量 、扬程和功率 ; D2 、 Q 、 H 、 P —分别为切割前叶轮的出口直径 、流量 、扬程和功率 。

应用叶轮切割定律对离心泵叶轮切割的切割量是 有限制的 , 以免泵的效率降低过多 。

叶轮出口直径 Q D2＇ 2 Q D2 H D2＇ 2 H D2 P D2＇ 4 P D2 允许切割量对泵效率的影响见表2- 1-8 。

当离心泵的比转速较低(30～80)时按以下三个式子计算可提高计算的准确性 。

= （式2- 1- 19）
 = （式2- 1-20）
 = （式2- 1-21）
表2- 1-8 叶轮出口直径允许切割量对泵效率的影响 比转速 ， ns ≤60 60～120 120～200 200～00 300～50 350以上 D -D 1 允许切割量 1 2 D 20% 15% 11% 9% 7% 0 效率 每车小10% ， 下降1% 每车小4%, 下降1% — 注 : 1 . 旋涡泵和轴流泵叶轮不允许切割 。2 . 叶轮外圆的切割一般不允许超过本表规定的数值, 以免泵的效率下降过多 。

4 . 液体黏度对特性的影响 当被送液体的黏度增大时 ,水力摩擦损失也随之增大,Q-H曲线下移 , 即泵的流量和扬程均下降 , 但泵的关 死扬程几乎不变 , 同时泵的圆盘摩擦损失增加 ，泵的输入功率增大,泵效率急剧下降 ( 见图2- 1-25) 。泵制造 厂一般只提供泵输送清水时的性能曲线 , 当被输送液体的运动黏度值大于 2×10-5m2/s 时, 即需对泵进行性能 修正,换算为输送清水时性能进行泵的设计和试验 。

图 2- 1-25 液体黏性对特性曲线的影响 图中虚线表示被送液体黏度增大后的性能曲线 5 . 工作范围  图 2- 1-26 离心泵的工作范围 离心泵特性曲线 (Q-H 曲线)上的每一个点都表示泵的一个运行工况 ,但其运行效率最高工况点只有一点 , 称作最佳工况点 。离心泵的额定工况点以及炼油化工生产的正常操作工况点均应选在泵的最佳工况点附近 ,炼 油化工用离心泵要求泵的正常操作工况点在泵的额定工况点和最佳工况点之间 。

当泵的运行工况点远离最佳工况点时,泵的效率将下降,运行耗功增大,经济性差 。

一般以泵效率降低量达 到5%～8% 时,泵的对应流量即为该泵最佳工况范围的边界流量 。边界流量的最大值 Qmax 和最小值 Qmin 与最高效 工况点流量 QN 的关系为 Qmin =0 . 6QN , Qmax = 1 .2 QN 一台离心泵的叶轮经切割可得到该泵的叶轮族 ，其直径最大者为出口直径未经切削的原始叶轮 ,直径最小 者为切割量达到允许值的叶轮 , 与之对应的 Q-H 曲线和各叶轮相似工况点抛物线之间所包围的面积 , 即图 2- 1-26中 ABCD 四点间的区域,为离心泵的工作范围 。如泵的工作点超出工作范围 , 当流量过小时,离心泵的 排出量将不连续, 同时伴有温度升高 、 噪声增大 、振动加剧等,其极限最小流量一般为 0 . 2～0 . 4 QN (功率大于 N 100KW 、 比转速 ns 大于150 时取大值); 当流量过大时 , 离心泵可能发生汽蚀和超载 , 极限最大流量一般为 1 .25～1 . 35 Q 。

六 、常见故障处理与完好标准 (一)离心泵完好标准 1 . 运转正常 ，效能良好 ：
（1）压力 、流量平稳 ， 出力能满足正常生产需要或达到铭牌能力的90%以上；

（2）润滑 、冷却系统畅通 ，油杯 、轴承箱 、液面管等齐全好用 ；
润滑油 （脂）选用符合规定 ；
轴承温度符合 设计要求；

（3）运转平稳无杂音 ，振动符合相应标准规定；

（4）轴封无明显泄露；

（5）填料密封泄露 ：轻质油不超过 20 滴/min,重质油不超过 5 滴/min . 2 . 内部机件无损 ，质量符合要求 ：
主要机件材质的选用 ，转子径向 、轴向跳动量和各部安装配合 ，磨损极限 ，均应符合相应的规程规定 。

3 . 主体整洁 ，零附件齐全好用 ：
（1）压力表应定期校验 ，齐全准确；
控制及自起动联锁系统灵敏可靠 ；
安全护罩 、对轮螺丝 、锁片等齐全好 用；

（2）主体完整 ，稳钉 、挡水盘等齐全好用；

（3）基础 、泵座坚固完整 ，地脚螺栓及各部连接螺栓应满扣 、齐整 、紧固；

（4）进出口阀及润滑 、冷却管线安装合理 ，横平竖直 ，不堵不漏；
逆止阀灵活好用；

（5）泵整体清洁 、保温 、油漆完整美观；

（6）附机达到完好 。

4 . 技术资料齐全准确 ，应具有 ：
（1）设备档案 ，并符合石化企业设备管理制度要求；

（2）定期状态监测记录（主要设备）；

（3）设备结构图及易损配件图 。

（二）
常见故障及故障处理 序号 故障现象 故障原因 处理方法 1 流量扬程降低 泵内或吸入管内存有气体 泵内或管路有杂物堵塞 泵的旋转方向不对 叶轮流道不对中 中环等各部间间隙增大 重新灌泵 ，排除气体 检查清理 改变旋转方向 检查 、修正流道对中 调整各部间隙 2 电流升高 转子与定子磨擦 解体修理 3 振动值大 泵转子或驱动机转子不平衡 泵轴与原动机轴对中不良 轴承磨损严重 ， 间隙过大 转动部分平衡被破坏 地脚螺栓松动或基础不牢固 支架不牢引起管线振动 转子零部件松动或损坏 泵内部有磨擦 泵抽空 重新校正 重新找对中 修理或更换损坏件 重新检查并消除不平衡 紧固螺栓或加固基础 管线支架加固 紧固松动件或更换 解体检查消除磨擦 进行工艺调整 4 密封泄漏严重 泵轴与原动机对中不良或轴弯曲 轴承或密封环磨损过多形成转子偏心 机械密封损坏或安装不当 密封液压力不当 填料过松 操作波动大 重新校正 更换并校正轴线 更换检查 比密封腔前压力大 0 . 05～0 . 15MPa 重新调整 稳定工艺操作 5 轴承温度过高 轴承安装不正确 转动部分平衡被破坏 轴承箱内油过少 、过多或太脏变质 按要求重新装配 检查并消除 按规定保持油位或更换油 漏 轴承磨损或松动 轴承冷却效果不好 泵与原动机对中不良 修理更换或紧固 检查调整 重新校正 （三）完好机泵房 （区）标准 1 . 设备状况好 ：
（1）室内所有设备台台完好 ，各项运行参数在允许范围以内 ，主体完整 ， 附件齐全 ，不见脏 、乱 、缺 、锈 、 ；

（2）室内设备 、管线 、 阀门 、 电气线路 、表盘 、表记等安装合理 、横平竖直 ，成行成线 。

2 . 维护保养好 ：
（1）认真执行岗位责任制及设备维护保养制等规章制度；

（2）设备润滑做到 “五定”和 “三级过滤”，润滑容器完整清洁；

（3）维修工具 、安全设施 、消防器具等齐备完整 ，灵活好用 ，摆放整齐 。

3 . 室内规整卫生好 ：
（1）室内设备安装规整 ，铭牌 、编号 、流向箭头齐全清晰正确；

（2）室内四壁 、顶棚 、地面 、仪表盘前后清洁整齐 ， 门窗玻璃明亮无缺；

（3）沟见底 ，轴见光 ，设备间本色 ，室内物品放置有序 。

4 . 资料齐全保管好 ：
运行记录 、交接班日志 、各种规章制度齐全 ，记录准确 ，字体规整 ，无涂改 ，保管妥善 。

第三节 往复泵 一 、工作原理和适用范围 往复泵为容积式泵中的一种 , 由泵缸 、缸内的往复运动件 、单向阀(吸液和排液) 、往复密封以及传动机构 等组成(见图2- 1-31) 。

图 2- 1-31 往复泵的工作原理 1—往复运动件（活塞）；
2—泵缸；
3—排出管；
4—排出阀；
5—工作室；
6—吸入阀；
7—吸入管；
8—容器 往复泵以其泵缸内往复运动件的往复运动,周期性地改变密闭液缸的工作容积,经吸入液单向阀周期性地将 被送液体吸入工作腔内 ,在密闭状态下以往复运动件的位移将原动机的能量传递给被送液体 , 并使被送液体的 压力直接升高,达到需要的压力值后,再通过排液单向阀排到泵的输出管路 。重复循环上述过程, 即完成输送液 体 。

按往复运动件的形式,往复泵分为以下三类(参见图2- 1-32) 。

20 P P 图 2- 1-32 （a ）活塞泵；
（b）柱塞泵；
（c ）隔膜泵 1—吸入阀；
2—排出阀；
3—密封；
4—活塞；
5—活塞杆；
6—柱塞；
7—隔膜 （一 ）
活塞式往复泵 其往复运动件为圆盘(或圆柱)形的活塞, 以活塞环(涨圈)与液缸内壁贴合构成密闭的工作腔, 以活塞在缸内 的位移,周期性地改变泵工作腔的容积, 完成输送液体 。

这类活塞泵适用于中 、低压工况 , 最高排出压力小于等于7 . OMPa, 主要用于小型锅炉给水 ,矿山排水 ,化 工 、石油化工及炼油生产输送化工物料和石油及石油制品,可输送运动黏度小于等于850mm2/s的液体或物理化 学性质接近清水的其他液体 。

蒸汽(包括气压 、液压)往复活塞泵具有较好的防爆性能 ,常用于化工 、石油化工及炼油生产中输送丙烷 、 丁烷 、汽油(<200℃)和热油(<400℃)等易燃 、 易爆 、 易挥发的液体,不宜输送腐蚀性液体 。

（二）柱塞式往复泵 其往复运动件为表面经精加工的圆柱体,柱塞圆柱表面与液缸之间的往复密封构成密闭的工作腔, 以柱塞进入 泵工作腔内的长度周期地改变工作腔的容积,完成输送液体 。

柱塞泵的排出压力很高,最高排出压力可达1000MPa, 甚至更高 。主要用于液压动力(水压机高压水泵)油田 注水,化工液体物料增压和输送等 。在化工生产中主要用作合成氨生产的铜液泵 、碱液泵, 尿素生产的液氨泵 、 甲镀泵 ;生产乳化液的高压乳化器的高压泵(或称高压均质乳化泵)等 。

（三）隔膜式往复泵 其往复运动件为膜片, 以膜片与液缸之间的静密封构成密闭的工作腔, 以膜片的变形,周期性地改变泵工作 腔的容积,完成输送液体 。

由于隔膜泵没有泄漏,适用于输送强腐蚀性 、 易燃易爆 、 易挥发 、贵重以及含有固体颗粒的液体和浆状物 料,故隔膜式往复泵多用于化工生产,如煤浆输送泵 、煤浆循环泵等 。

往复泵的流量不均匀(由于吸入过程无液体输出, 曲柄连杆机构的往复运动不等速等原因), 同时,往复泵的 体积大 、质量重,且结构复杂 、易损件多 、运行周期较短 、维修工作量较大 、价格较高, 。但是在小流量 、高排 压和要求自吸能力的很高工况下 ,仍必须应用往复泵 。

另外往复泵的效率比离心泵高10%～30%, 比部分流泵高 10%～20%,在需要节能的情况下, 应使用往复泵 。

二 、往复泵的工作过程和调节特性 （一 ）往复泵的理想工作过程与实际工作过程 根据泵的工作原理 , 每一工作循环可分为 :液缸内压力降低-→吸入液体一→液缸内压力升高一→排 出液体 等四个过程 , 以往复运动件的位移和液缸内的压力变化可在直角坐标中以图形表示出上述的四个过 程 , (图中 abcd 包围的面积为往复泵对被送液所作的功),称作往复泵示功图 。

由示功图2- 1-33可看出往复泵理想工作过 程 和实 际 工作 过 程的 差 异 , 图 中 : a 压力降低b c d a 为 理想 工 作过 程 ；

a 压力降低b c d a 为实际工作过程 。两者的差异为如下 。

1 . 吸液时,液缸内的实际压力 P1 ,低于理论值 P1 。

2 . 吸液阀开启时,液缸内的实际压力 1 , 又低于实际吸压力 1 。

3 . 吸液过程,往复运动件的实际位移量l1 , 小于理论位移量l1 。

P l 图 2- 1-33 往复泵示功图 4 .排液时,液缸内实际压力到大于理论值h 。

5 .排液阀开启时,液缸内的实际压力瓦又高于实际排液压力瓦 。

6 .排液过程,往复运动件的实际位移量 2 小于理论位移量 2 。

7 . 往复泵对被送液体所作的实际功 (abcd 所包围的面积) 大于往复泵对被送液体所作的理论功 (a 、 b 、 C 、 d 所包围的面积) 。

由上述比较可以说明 :往复泵的实际流量低于理论流量,往复泵的实际压力差大于理论压力差,往复泵的实 际耗功量大于理论耗功量 。其原因是吸入和排出液体都需要一定时间(行程)及吸 、排液单向阀存在阻力引起 的, 除此之外还有液缸存在余隙容积,单向阀填函和活塞环等都存在泄漏的影响 。

（二）
调节特性 1 . 排出压力 往复泵的压力差(排出压力)不能通过改变泵本身的参数(活塞柱塞和隔膜的直径,往复运动的行程和往复 运动次数)而得到改变 。但对于一台实际的往复泵,其最大允许排出压力只受其结构强度和原动机功率的制约 。

2 . 流量 往复泵的流量要通过改变泵本身的参数得到改变(包括活塞 、柱塞和隔膜直径,往复行程和往复次数等) 。

在往复泵的设计和制造中是以改变往复泵的参数而得到多种流量规格的往复泵,其中较为方便和应用最多的方 法是选定适合的活塞 、柱塞或隔膜直径与其往复运动的行程,应用不同的往复次数,达到多种流量规格 。

基本上全部采用改变往复次数调节往复泵的流量 。

炼油化工生产中应用的往复泵,其流量调节范围是根据炼油化工生产的需要确定的 。一般所需的最大流量 流量调节范围的上限100%,所需的最小流量为下限,并以最小流量与最大流量之比确定下限的百分比值 。

近年 ,往复泵的流量调节趋向应用变频电机 ,通过变频调速改变往复泵的往复次数调节流量 ,其调节方便 , 并提高了泵机组的效率, 降低能耗 。

三 、结构 (一) 类型 往复泵主要有立式结构和卧式结构两种 。

图 2- 1-34 卧式柱塞往复泵 1—泵头；
2—组合阀；
3—泵缸架；
4—填料函；
5—动力端 图 2- 1-35 立式柱塞往复泵 1 . 卧式往复泵 图2- 1-34所示为最常应用的卧式柱塞式往复泵 。

卧式往复泵的柱塞或活塞水平布置 ,操作和维修均比较方便 ; 泵的重心较低 ,运行平稳 ;但由于柱塞或活塞的自重,泵缸套 、密封件(填函 、活塞环)和导向件容易产生偏磨 : 往复运动件的惯性力为水平方向, 需要较大的基础 ;泵的占地面积较大 。

2 . 立式往复泵 图2- 1-35所示为立式柱塞式往复泵,立式泵的占地面积较小,柱塞(活塞)在铅垂方向作往复运动,泵的缸 套 、密封件 、 导向件不会因柱塞(活塞)自重而产生偏磨 :往复惯性力为铅垂方向, 需要的基础较小 ;泵的重心较 高容易产生振动 ;泵的高度较大,操作维修不便 。

（二）主要部件 1 . 液缸 (1) 分体式液缸 多缸往复泵, 每一个柱塞(活塞)对应一个单独的液缸 ，称作分体式液缸(见图 2- 1-36) 。其优点是每个液 缸的尺寸和质量均比较小,高压往复泵液缸的锻件也较小,机械加工较为方便 ;多缸泵中如有一个液缸损坏 , 只需更换其中一个,经济性较好 。其主要缺点是泵的吸 、排液总管(或联箱)需同时与各液缸的吸 、排液口相连 接, 吸 、排液总管(或联箱)与各液缸吸 、排液口的接触面同时保持密封的难度较大, 在高排出压力下容易产生 泄漏 ;同时吸 、排液总管(联箱)还承受了附加载荷, 易于疲劳损坏,在高排压及输送腐蚀性介质时损坏更为严重 。

(2) 整体式液缸 将多缸往复泵的各液缸合于一体 ,为整体式液缸(见图2- 1-37) 。其优点是各液缸的间隔仅为一个缸璧所需 厚度,所用的总材料较少, 当输送强腐蚀性介质时可节省昂贵的高合金钢 ; 吸 、排液总管置于缸体内,为分别与 吸 、排液阀阀腔相连的通孔,故没有泄漏,也不会承受附加载荷,没有吸 、排管总管易损坏的问题,用于高排压和 输送腐蚀性介质时,有利于提高泵的寿命 。缺点是高排压泵缸的锻件较大 、要求较高,机械加工的难度亦大,更 主要的是其中一个液缸损坏时, 需更换整个缸体,经济性较差 。

一般情况下 ,排出压力较低 ,输送非腐蚀性介质时, 多用分体式液缸 ;高排出压力 、输送腐蚀性介质时, 多用 整体式液缸 。

图 2- 1-36 分体式液缸 图 2- 1-37 整体式液缸 往复泵液缸的结构直接影响着液缸的强度和耐疲劳性能,主要是合理地安排吸 、排液阀的位置 。

往复泵的吸 、排液阀有自动阀和强制阀两种 。

(1) 自动阀 自动阀依靠阀两侧的液体的压力差开启,依靠阀弹簧力或开闭运动元件的自重关闭 。

自动阀有平板阀[见图2- 1-39(b)], 适于排压较低和清洁的介质；
环形阀,适于低排压 、大流量和清洁的介 质 ;锥形阀[见图2- 1-39(c)],道用高排压大流量 , 可用于输送含有颗粒物的液体及黏度较高的液体 ; 球形阀 [见图2- 1-39(d)],适于小流量,可用于输送含有颗粒和悬浮物的液体 。

泵阀 双环平板阀 锥形闪阀 球阀 图 2- 1-39 往复泵自动阀的种类 平板阀 、环形阀和锥形阀是依靠弹簧力关闭 、球形阀可依靠自重关闭 。

自动阀有吸排液阀体的组合阀,吸 、排液阀可以用相同的阀型,也可以用不相同的阀型,通常吸液阀多用环 形平板阀置于组合的阀的外圈,排出阀多用锥形阀,置于组合阀的中间(见图2- 1-40) 。

图2- 1-40 往复泵组合阀 1—泵头；
2—泵缸；
3—柱塞；

(2) 强制阀  盘形活塞 柱形活塞 柱塞 图2- 1-41 活塞与柱塞 1—活塞环；

2—活塞；
3—活塞环；
4—螺母 强制阀有两种 : 一种是仅在阀关闭时 ,依靠气压作用强制关闭 ;另一种是依靠气压或机械控制机构 ,依据柱塞 (活塞)往复运动的位置强制开启和关闭吸 、排液阀,强制阀主要用于输送高黏度介质 。

3 . 柱塞(活塞) 往复泵的柱塞(活塞)是对被送液体传递能量的部件(见图2- 1-41) 。

(1) 柱塞 柱塞为光滑的圆柱体, 圆柱表面与填函构成密封,要求精加工达到 Ra 0 . 06m , 柱塞可以用于各压力工况,但多 用于高压或超高压往复泵 。

(2) 活塞 活塞有盘形[见图2- 1-41(a)]和柱形[见图2- 1-41(b)] 。盘形活塞用于低排压工况 , 可用铸造或钢板焊成型 ; 柱形活塞用于中 、高压工况,一般以锻钢制成,活塞外缘开有环形槽, 内装活塞环, 以活塞环的弹性与液缸壁构成 密封 。双作用往复泵的活塞 析表面需进行精加工,并与填函构成液缸的密封 。

四 、常见故障处理与完好标准 （一 ）
往复泵的常见故障及故障处理 蒸汽往复泵的故障及故障处理 序号 故障现象 故障原因 处理方法 1 突然停泵 供汽中断或不足 摇臂轴销脱落 汽 、液缸活塞环损坏 检查供汽系统 装好摇臂轴销 更换汽 、液缸活塞 环 2 泵打不上量 进口温度太高 ，产生汽化或液面 过低 吸入气体 液阀夹板垫片破坏 液缸套损坏 ，活塞环损坏 活塞运行慢 ，行程太短 降低进口温度 ，保证一定液面或调整往复次数 更换垫片 更换缸套或活塞环 研磨或更换阀 调节活塞运行次数和调节活塞行程 3 异常响声和振动 增大 活塞运行速度快 活塞杆背母松动 缸套松动 缸内进入异物 地脚螺栓松动 调节活塞运行速度 拧紧背母 拧紧缸套顶丝 清除缸内异物 紧固地脚螺栓 4 填料密封漏 活塞杆磨损严重 填料损坏 填料压盖没上紧或填料不足 更换活塞杆 更换填料 加填料或拧紧压盖 5 压力波动过大 阀关不严或弹力不一样 活塞环在槽内不灵活 研磨阀或更换弹簧 调整活塞环与槽的配合 电动往复泵的常见故障及故障处理 序号 故障现象 故障原因 处理方法 1 流量不足或输出压力太低 吸入管道阀门稍有关闭或阻塞有 ，过滤 器堵塞 阀接触面损坏或阀面上有杂物使阀面 密合不严 柱塞填料泄漏 打开阀门 、检查吸入管和过滤器 检查阀的严密性 ，必要时更换阀门 更换填料或拧紧填料压盖 2 阀有剧烈敲击声 阀的升程过高 检查并清洗阀门升程高度 3 压力波动 安全阀导向阀工作不正常 管道系统漏气 调校安全阀 ，检查 ，清理导向阀 处理漏点 4 异常响声或振动 原轴与驱动机同心度不好 轴弯曲 轴承损坏或间隙过大 地脚螺栓松动 重新找正 校直轴或更换新轴 更换轴承 紧固地脚螺栓 5 轴承温度过高 轴承内有杂物 润滑油质量或油量不符合要求 轴承装配质量不好 泵与驱动机对中不好 清除杂物 更换润滑油 、调整油量 重新装配 重新找正 6 密封泄漏 填料磨损严重 填料老化 柱塞磨损 更换填料 更换填料 更换柱塞 （二）完好标准 1 . 运转正常 ，效能良好 ：
（1）压力 、流量平稳 ， 出力能满足正常生产需要或达到铭牌能力的90%以上；

（2）注油器齐全好用 ，接头不漏油 ，单向阀不倒汽 ，注油点畅通 ，油杯好用 ，润滑油选用符合规定；

（3）运转平稳无杂音 ，冲程次数在规定范围内；

（4）填料无明显泄露 ：
①石棉类填料 ：轻质油不超过 30 滴/min ,重质油不超过 15 滴/min ; ②塑料类填料 ：轻质油不超过 20 滴/min,重质油不超过 10 滴/min ; ③汽缸端部允许蒸汽泄露 。

2 . 内部机件无损 ，质量符合要求 ：
主要机件材质的选用 ， 以及拉杆 、活塞环等安装配合 ，磨损极限及阀组严密性 ，均应符合规程规定 。

3 . 主体整洁 ，零附件齐全好用 ：
（1）安全阀 、压力表应定期校验 ，灵敏准确；

（2）主体完整 ，稳钉 、摆轴销子 、放水阀门等齐全好用；

（3）基础 、泵座坚固完整 ，地脚螺栓及各部件连接螺栓应满扣 、齐整 、 紧固；

（4）进出口阀及润滑 、冷却管线安装合理 ，横平竖直 ，不堵不漏；

（5）泵整体清洁 ，保温 、油漆完整美观 。

4 . 技术资料齐全准确 ，应具有 ：
（1）设备档案 ，并符合石化企业设备管理制度要求；

（2）设备结构图及易损配件图 。

第四节 转子泵 一 、工作原理和特点 转子泵是旋转工作的容积式泵, 由转子 、泵壳( 定子) 、泵轴 、轴封等组成 。转子泵完成输液可应用一个 、 两个或多个转子 , 当需用两个或两个以上转子时 ,转子之间需保持共扼关系 ,还需保持密封隔断泵腔的吸排液区 (管) ; 当转子同时又是传动元件时,转子形状应选用符合传动关系的型线 。

常见的转子泵有 :齿轮泵 、旋转活塞 泵 、罗茨泵,螺杆泵 、滑片泵 、挠性叶片泵 、挠性套泵和挠性管泵等, 如图2- 1-42 所示 。

图 2- 1-42转子泵的类型 （a）齿轮泵 ; (b)内啮合齿轮泵；
（c ）旋转或塞泵；
（d）罗茨泵；
（e ）三螺杆泵；

（f）双螺杆泵；
（g）单螺杆泵；
（h）滑片泵；
（i）挠性套泵；
（j）挠性（软）管泵 1—转子；
2—工作腔 转子泵以其转子上具有一定几何形状凹槽与定子( 泵壳) 内壁构成一个或数个工作腔 。工作时, 转子与定 子( 泵壳) 作相对转动, 转子每转一转,转子上的各工作腔完成一次输液过程 。在每个输液过程中,转子上的每 一个工作腔,都必须有下述三个基本动作 。

1 . 工作腔与定子(泵壳)上的吸入管口连通,与排液管口隔断,且随转子的转动,工作腔与吸入管 口连通部位 的容积逐渐增大,将被送液体吸入工作腔内 。

2 . 该工作腔与吸入管口隔断,与排出管口也隔断,将被送液体密闭在工作腔内, 随转子的继续旋转,在密闭状 态下被送向泵的排出管口 。

3 . 转子继续旋转,该工作腔与泵的排出管口连通,与吸入管口隔断,且随转子的转动,工作腔与排出管口连通 部位的容积逐渐减小,将被送液体挤至泵的排出管路中去 。

转子泵具有如下特点 。

①流量比较小 。

②排出压力比较高,但较往复泵低 。排出压力仅决定于排出管路特性,与转子的尺寸和转速无关 。

③转速与介质的黏度有关,介质黏度愈高,转速愈低 。

④一般具有自吸能力 。

⑤旋转工作的转速较低,无冲击和惯性力(水平或垂直方向),运行平稳 。

⑥结构简单 、紧凑,无吸排液阀, 易损件较少,泵本身操作和维护简便 。

⑦有时需用大速比的减速机传动 、或用无级变速器调速,增加了转子泵机组的复杂性,泵机组的总效率较低 。

转子泵在炼油化工生产中多用于输送黏度较大和含有固体颗粒和悬浮物的液体, 也可输送一般液体 。

因其 结构不同,适用范围也不同 。齿轮泵 、三螺杆泵 、滑片泵等适合输送润滑性较好,不含颗粒的清洁 、黏液体 ; 旋 转活塞泵 、罗茨泵 、单螺杆泵适于输送高黏度(可达1×106mPa ·s) 液体 ; 挠性叶片泵,软管泵等适合输送腐蚀 性液体 ; 软管泵 、单螺杆泵可输送含有固体颗粒和浆状的液体等等 。

二 、旋转活塞泵 旋转活塞泵属容积式泵,一般由两个转子 、同步齿轮 、定子( 泵壳)以及泵轴 、轴封等组成 。转子有单叶转 子和双叶转子(也有三叶转子,但很少应用) 。

单叶和双叶转子的形状和输液过程如图2- 1-43 所示,单叶转子旋转活塞泵的两转子叶片的工作相位相差 180 ; 双叶转子旋转活塞泵的两转子叶片的工作相位相差 90°,两个转子在同步齿轮传动下做反向转动, 两转 子的吸 、排液交替进行, 由于用同步齿轮传动,两个转子之间仅需保持共轭关系 。其共轭线为外摆线 。

（a ）
(b) 图2- 1-43旋转活塞泵的转子形状及输液过程 （a）单叶转子；

(b)双叶转子1—转子；
2—定子（泵壳）
三 、螺杆泵 螺杆泵的工作原理及适用范围 螺杆泵由相互啮合的螺杆和泵体内包容螺杆的泵套组成 。

由它们形成隔绝吸入腔和排出腔的密封线和相 类 型 压力 ，MPa 流 量 / m3 · h 1 结构特点 结构特点 应用举例 单 螺 杆 泵 低于 4 、 特殊可 达 10 0 . 3～40 可含有固体颗粒 、有腐蚀 性的液体 ，粘度范围大 泵体内衬套常用橡胶 制作 ，螺杆与衬套形成的 工作容积大在 ，密封性能 较好 使用普遍 ， 常用 作 高 度 粘 度 、 化 工 泵 、污水泵 、 井泵 双 螺 杆 泵 低于 1 . 5 ，特殊可达 8 0 .4～400 可含微小固体颗粒 、有腐 蚀性的液体 ，粘度范围较大 螺杆与螺杆 、螺杆与 泵体之间不接触 ，有一定 的间隙 ，密封性较差 、 使用较普遍 ， 常 用 作 燃 油 泵 、 输 油 泵 、化工泵 、粘胶泵 三 螺 杆 泵 低于 20 ， 特殊可达 40 0 . 6～600 不含固体颗粒 、无腐蚀性 的润滑性液体 ，粘度范围较 大 螺杆与螺杆 、螺杆与 泵体内衬套（或泵体）之 间接触 ，相互间的间隙很 小 ，密封性好 、 使用普遍 ， 常用 于液压泵 、滑油泵 ， 输油泵 、燃油泵 五 螺 杆 泵 低于 1 50～400 不含固体颗粒 、 无腐蚀 性 、粘度较低的润滑性液体 螺 杆 与 内 衬 套 不 接 触 、 螺杆与螺杆相互接 触 ，存有一定的间隙 ，密 封性较差 一般作为大流量 滑油泵使用（例如船 舶主机滑油泵），其 他场合很少使用 表2- 1- 11各种螺杆泵的特点和应用范围 互隔离的密封腔 , 当螺杆转动时,密封线由吸入腔一端向排出腔一端作轴向移动 , 从而不断把输送液体推向排 出腔 。

当主动螺杆转动时, 由一对同步齿轮带动从动螺杆一起转动 , 由吸入腔一端的螺杆啮合空间逐渐增大 , 压力降低 ,液体在压差作用下进入啮合空间 , 并随着螺杆的旋转 ,液体就在一个个密封腔内连续地沿轴向移动 , 直到把输送液体推向排出腔 。螺杆泵按螺杆根数分为单螺杆泵 、双螺杆泵 、三螺杆泵和五螺杆泵 。表 2- 1-11 为 各种螺杆泵的特点和应用范围 。螺杆泵的流量和压力稳定, 噪声和振动小 ,有自吸能力,但螺杆加工较困难 。泵 有单吸式和双吸式两种结构,但单螺杆泵仅有单吸式 。

四 、齿轮泵 工作原理和适用范围 齿轮泵由齿轮 、泵体和轴封等组成 。

外啮合齿轮泵和内啮合齿轮的组成和工作原理分别如图2- 1-58 、 图2- 1-59所示 。

图2- 1-58外啃合齿轮泵的组成和工作原理 1—吸入腔；
2—压出腔  图2- 1-59内啮合齿轮泵的组成和工作原理 1—吸入腔；
2—主动齿轮；
3—月形件；
5—压出腔 齿轮泵的结构简单 , 工作可靠 ,操作和维护方便 ,在流量较小的工况下可以有较高的排出压力 ,但其流量和 排出压力均有脉动,且运行噪声较大 。

齿轮泵适用于输送有润滑性 、不含颗粒和纤维的清洁液体 。

多用于输送润滑油 、液压油 、燃料油等油 品, 在化工生产中也多用于压缩机 、泵等机组的润滑油和密封油泵, 也用于输送有润滑性 、黏度适合,不含颗粒的化工物料 。齿轮泵的适用范围为 流量 0 . 003～3800 m3/h 压力 32MPa 工作温度 50 400 ℃ 介质黏度 ≤1×106mPa s 五 、罗茨泵 1 . 原理 罗茨泵由转子 、泵壳 、同步齿轮和轴封等组成(见图2- 1-64) 。转子的外缘形状为一种独特的圆滑形状, 对此独特的形状称作 “Roots”, 中文译作 “罗茨” 。罗茨泵这种圆滑形转子的轮廓曲线,使得罗茨泵的两个转 子在工作时 ,其外缘表面始终保持相互接触(实际上是一种动配合),但此接触并不能进行传动, 因而还需以同步 齿轮进行两个转子间的传动,并保持两个转子的工作相位 。

罗茨泵两转子外缘表面相接触和两转子长端的外缘与泵壳内壁的接触(实际上也是一种动配合)构成线密 封, 以这些线密封形成一个或数个泵的工作腔 。

当转子转一转的过程中,每个工作腔都存在 :与吸入室相连通 、 与排出室隔断 ;与吸入室和排出室均隔断 :与排出室相连通 , 与吸入室隔断的三个基本状态 , 从而将液体吸入工 作腔内 , 在密闭状态将液体由吸入端送向排出端 , 再将液体推至泵的输出管路中去 , 完成输送液体(见图 2- 1-64) 。

图2- 1-64 螺茨泵的组成工作原理 双叶罗茨泵 三叶罗茨泵1—吸入室；
2—排出室 2 . 特点 1）罗茨泵两个转子的接触(配合)点的位置, 随转子的转动呈周期性地变化 。（2）罗茨泵属容积式泵,其流量和 排出压力为相互独立的参数 。（3）罗茨泵没有吸 、排液单向阀,其输液性能不会受阀的影响,性能稳定,且具有 良好的吸入性能,其 NPSHR 最小仅0 . 5m 。

29 3 . 罗茨泵的适用范围 流量0 . 06～600 m3/h ；
排出压力≤3 . OMPa；
工作温度 -40～200℃；
介质黏度≤1106 mPa s 适用于化工 、石油 、建筑 、采矿 、轻工 、食品及日用化工等行业 。

六 、转子泵的常见故障及故障处理 螺杆泵的常见故障及故障处理 序号 故障现象 故障原因 处理方法 1 泵不吸油 吸入管路堵塞或漏气 吸入高度超过允许吸入真空高度 电动机反转 介质粘度过大 检修吸入管路 降低吸入高度 改变电动机转向 将介质加温 2 压力表指针 波动大 吸入管路漏气 安全阀没有调好或工作压力过大在 ，使安全阀时开进 闭 检查吸入管路 调整安全阀或降低工作压力 3 流量下降 吸入管路堵塞或漏气 螺杆与衬套内严重磨损 电动机转速不够 安全阀弹簧太松或阀瓣与阀座接触不严 检查吸入管路 磨损严重时更换零件 修理或更换电动机 调整弹簧 ，研磨阀瓣与座 4 轴功率急剧 增大 排出管路堵塞 螺杆与衬套内严重磨擦 介质粘度太大 停泵清洗管路 检修或更换有关零件 将介质升温 5 泵振动大 泵与电机不同心 螺杆与衬套不同心或间隙大 ，偏磨 泵内有气 安装高度过大 ，泵内产生汽蚀 调整同心度 检修调整 检修吸入管路 ，排除漏气部位 降低安装高度或降低转速 6 泵发热 泵内严重磨擦 机械密封回油孔内堵塞 油温过高 检查调整螺杆和衬套间隙 疏通回油孔 适当降低油温 7 机械密封大 量漏油 装配位置不对 密封压盖未压平 动环和静环密封面碰伤 动环和静环密封圈损坏 重新按要求安装 调整密封压盖 研磨密封面或更换新件 更换密封圈 齿轮泵的常见故障及故障处理 序号 故障现象 故障原因 处理方法 1 流量不足或输 出压力不足 吸入高度不够 泵体或入口管线漏气 入口管线或过滤器堵塞 介质粘度大 齿轮轴向间隙过大 齿轮径向间隙或齿侧间隙过大 增高液面 更换垫片 、紧固螺栓 ，修复管路 清理管线或过滤器 降低介质粘度 调整间隙 更换泵壳或齿轮 2 密封泄漏 泵与原动机对中不良 轴弯曲 轴颈磨损 轴承间隙过大 ，泵振动超标 填料材质不合格 填料压盖松动 填料安装不当 填料或密封圈失效 机械密封件损坏 重新校正 校正或更换轴 更换轴 更换轴承 重新选用填料 紧固压盖 重新安装 更换填料或密封圈 更换机械密封 3 泵体过热 吸入介质温度过高 轴承间隙过大或过小 齿轮径向 、轴向 、齿侧间隙过小 填料过紧 出口阀开度过小造成压力过高 润滑不良 冷却介质 调整间隙 调整间隙或更换齿轮 调整紧力 开大出口阀门降低压力 更换润滑脂 4 电动机超负荷 吸入介质比重或粘度过大 泵内进杂物 调整介质比重或粘度 检查过滤器 ，清除杂物 轴弯曲 填料过紧 电动机出现故障 联轴器同轴度超差 排出压力过高 ，或排出管路阻力过大 校直或更换轴 调整紧力 修理或更换 重新找正 调整溢流阀 ，降低排出口压力 ，疏通或放大排出 管路 5 振动或发出噪 声 吸入高度低 轴承磨损间隙过大 主动与从动齿轮平行度超差 ，主动齿轮轴与 电机轴同轴度超差 轴弯曲 泵内进杂物 齿轮磨损 键槽损坏或配合松动 地脚螺栓松动 吸入空气 增高液位 更换轴承 找正 校直或更换轴 清理杂物 ，检查过滤器 修理或更换齿轮 修理 或更换 紧固螺栓 排除空气 第五节 计量泵 计量泵是可以调节流量 、并可对流量进行精确计量的泵类 。

计量泵多为容积式泵, 因为在理论上容积式泵的流量与排出压力的变化(扬程)无关, 易于计量 。常用的计量泵 有往复式和旋转式两大类 。

一 、往复式计量泵 往复式计量泵由输液,流量调节和计量,传动和驱动等部分组成(见图2- 1-67) 。

图2- 1-67 往复式计量泵 图2- 1-68 柱塞式计量泵 1—吸液阀 ；
2—排液阀 ；
3—柱塞；
4—填料函 ；
5—摇杆；

填料密封；

6—行程调节及计量器；
7—连杆；
8— 电机；
9—偏心轮 ；

—排污回收孔  1—单向阀 ；
2—填料底环；
3—柱 （活）塞；
4— 5—排污回收腔；
6—填料压盖；
7—辅助密封；
8 10—蜗轮蜗杆减速机 实线——排液状态；
虚线——吸液状态 Ⅰ—输液部分；

Ⅱ—流量调节和计量部分；
Ⅲ—传动驱动部分 （一 ）
类型 往复式计量泵的输液部分亦称泵头,按泵头的形式, 往复式计量可分为柱塞式 、隔膜式 、隔罩式 、隔套式和 波纹管式等 。

1 . 柱塞式计量泵 柱塞式计量泵由柱塞 、泵缸 、填函和吸排阀等组成(见图2- 1-68) 。

以柱塞的往复运动进行输液,通过改变 柱塞往复运动的行程或往复运动的次数进行流量调节 。泵工作时,柱塞与液体接触,柱塞与泵缸之间以填函进行 密封 。

柱塞式计量泵主要用于输送不含颗粒的液体, 并需根据被送液体的性质(主要是腐蚀性)选择柱塞和泵缸等 过流零部件的材料 。

柱塞和泵缸等过流零部件的材质一般为金属材料 ，主要有 :不锈钢 、耐腐蚀合金和有色金属等 。

柱塞式计量泵的流量为O . 001～1 . 8105 Ｌ ／ ｈ ; 最大排出压力350MPa ; 操作温度 -200～800℃ ;介质黏度≤ 3104 mPa s ；
流量调节范围10%～100%；
流量调节精度 0 . 5%～ 1% 。

图2- 1-68 柱塞式计量泵 1—单向阀；
2—填料底环；
3—柱（活）塞；
4—填料密封；

5—排污回收腔；
6—填料压盖；
7—辅助密封；
8—排污回收孔 实线——排液状态；
虚线——吸液状态 2 . 隔膜式计量泵  图2- 1-69 隔膜式计量泵 （a ）吸液状态；
（b）排液状态 1—吸液阀；
2—膜片；
3—输液腔；
4—排液阀 隔膜式计量泵由泵缸 、膜片(隔膜) 、 吸排液阀等零部件组成(见图2- 1-69) 。

以膜片将被送液体封闭在泵缸 中,依靠膜片的变形改变泵缸的容积,并直接将能量传递给被送液体进行输液 。通过改变膜片的变形量或膜片的 变形次数调节流量 。

隔膜计量泵无需轴封,没有外泄漏,适于输送有毒有害易燃易爆 、含有颗粒 、强腐蚀性和贵重的液体物料 。

依据隔膜产生变形的方式,分为机械隔膜计量泵和液压隔膜计量泵 。

3 . 隔套(管)计量泵 隔套(管)式计量泵在泵缸内置有套管,套管的两端分别与吸 、排液阀连接并保持密封 , 套管内为泵的工作 腔,被送液体被封闭在套管内,不会与泵缸接触也不会外漏 。

图 2- 1-75为液压式隔套(管) 计量泵 。泵工作时, 液压缸输出和抽回液压工作液时,套管被压扁和复原引起容积变化, 以此容积变化进行输液 。通过改变液 图2- 1-75 隔套 （管）式计量泵 1—隔套（管）；
2—工作腔（输液腔）；
3—液压腔；
4—液压缸  图2- 1-76 隔罩式计量泵 1—隔罩；
2—工作腔（输液腔）；
3—液压腔；
4—液压缸 压缸工作液的输出量进行泵的流量调节 。

隔套式计量泵适合输送强腐蚀性液体 ,其最大流量为2500 L/h ; 最高 排出压力不大于7MPa;隔套材料为橡胶或聚四氟乙烯等非金属材料,使用温度一般不大于80℃ 。

4 . 隔罩式计量泵 隔罩式计量泵(见图2- 1-76)以隔罩将泵缸分为工作腔和液压腔两部分,罩内为液压腔 。

以液压缸向罩内注入 和抽出液压工作液 ,使隔罩涨大和复原, 改变工作腔的容积输送液体, 以改变液压缸液压工作液的输出量进行泵 的流量调节 。

隔罩式计量泵适合输送高黏度液体 ,最大流量102L/h ; 为橡胶,使用温度不大于 80℃ 。

 最高排出压力不大于8MPa; 隔罩材料一般 图2- 1-77 波纹管式计量泵 图2- 1-78 分体布局的液压隔膜计量泵 5 . 波纹管式计量泵 波纹管式计量泵(见图2- 1-77)以波纹管将被送液体封闭在泵缸内 , 构成泵的工作腔以波纹管伸长和复原改 变工作腔的容积输送液体, 以改变波纹管的伸长量进行流量调节 。波纹管一般由聚四氟乙烯制成,使用压力小于 等于 0 . 4MPa 。

6 . 分体式液压计量泵 液压隔膜 、隔套(管) 、 隔罩 、波纹管计量泵和液压驱动计量泵均可采用分体结构, 即泵的输液部分( 泵头) 与液压缸分离 ,两者之间以管路相连接 、输送液压工作液 。

分体结构液压计量泵的液压缸 、传动和流量调节系 统以及电动机等均可远离输液现场, 并可隔离运行(见图2- 1-78) 。在用于输送剧毒 、强腐蚀 、放射性 、 易燃易 爆及高温 、低温液体时,可增强安全性 、并可降低成本 。

（二）
吸 、排液阀和轴封 吸 、排液阀是往复式计量泵完成输送液体必不可少的部件,也是影响其计量精度的关键部件之一 。

因此, 往 复式计量泵对吸 、排阀的性能比一般往复泵有更高的要求 。

主要要求吸 、排液阀开启和关闭及时 ,特别要尽量 减小关闭滞后, 以及提高阀关闭后的密封性,保证在阀关闭后不泄漏 。

往复式计量泵的吸 、排液阀 , 一般为随泵工作腔内压力变化而开启和关闭的自动阀 , 由阀座 、 阀芯升程限 制器和弹簧等组成 。按阀芯的形状分为球形阀 、板式阀和菌状阀等,各种阀的特点如下 。

为了防止和减小阀的漏损,提高计量精度, 常串联使用两个(二重阀)或三个(三重阀)吸 、排液阀 。

小流量和 高排出压力的计量泵均需使用二重或三重阀 。

往复式柱塞计量泵和液压隔膜计量泵的液压缸 ,均需应用往复动密封 。

（三）流量脉动的消除方法 往复式计量泵系由往复泵发展而成,故同样存在流量脉动和因流量脉动引起的压力脉动 。

消除流量脉动的 常用方法有以下两种 。

1 . 设置缓冲缸 由于计量泵的流量较小,一般很少采用多缸(三联或五联)泵 ,利用其柱(活)塞运动相位不同, 由各缸瞬时排 液量叠加的方法降低流量脉动 。

目前 ,主要采用在吸 、排口设置缓冲缸, 以缓冲缸内气体的压缩和膨胀作用,储 存和放出部分液体来降低流量(或压力)脉动 。

目前,计量泵专业制造都配套制造计量泵专用的气体作用的缓冲缸,一般可消除流量脉动 90%～ 95% 。

图2- 1-82 平流泵结构示意 1—步进电机；
2—减速机构；
3 ，4— 凸轮；
5 ，6—柱塞；
7—泵头；
8—柱塞密封箱；
9—泵壳 2 .采用平流泵 平流泵是一种以凸轮机构传动的双缸计量泵, 以凸轮的轮廓线型保证柱(活)塞在相当长的行程内呈匀速运 动(保持瞬时排液量恒定),仅在排液开始和终了时的很短的行程内作等加速和等减速运动 ,通过两个凸轮转动 相位的合理配合 ,在一个缸排液终了阶段,另一个缸刚好为排液开始阶段,两缸柱(活)塞的加速段和减速段的运 动相叠加,从而获得无脉动的流量(见图2- 1-82) 。

二 、旋转式计量泵 旋转式计量泵系由转子泵发展而成 。由转子泵 、减速器和可调节转速的原动机组成 。与往复式计量泵相比 较 ;旋转式计量泵有如下的特点 。

1 . 转子泵是连续地吸入和排出液体,故旋转式计量泵的流量平稳,几乎没有流量脉动 。

2 . 转子泵不需用吸 、排液的单向阀,故旋转式计量的吸入和排出的压力损失较小,具有较好的吸入性能 。

3 . 旋转式计量泵适于输送黏稠或浆状的液体 。

34 3 3 1 2 4 . 旋转式计量泵的排出压力较低 。

5 . 转子泵以转子的转动传递能量输送液体,不需要将原动机的旋转运动转换为往复运动的机构,故旋转式计 量泵的结构简单 、零件少 。

6 . 没有吸排液单向阀,泵的易损件较少 、运行可靠性提高,运行周期较长 。

7 . 旋转式计量泵以改变驱动机转速调节流量, 易于自动控制 。

8 . 旋转式计量泵的操作和维护简便 。

除上述的特点外 , 由于转子泵运行中转子的线型和尺寸都已经不能改变 , 因此,旋转式计量泵是采用改变转 子转速的方法调节流量 。所以 , 旋转式计量泵转子每一转的排液量是表示其规格和输液能力,也是确定泵运行 参数(如转速等)的重要参量 。

旋转式计量泵流量无脉动的特点,非常适合炼油化学反应 、分析测定混合配比 、涂布涂层和纺丝成型等工 艺过程的要求 。且近年来,调频电机等新型 、可调速的原动机技术的突破和产品的发展,又促进了旋转式计量泵 的发展,并获得广泛地应用 。旋转式计量泵将有广阔的发展前景 。

目前常用的旋转式计量泵有齿轮计量泵和软管计量泵等 。

齿轮式计量泵由齿轮泵 、减速器,可调速的原动机以及调速和计量系统等组成 。

齿轮计量泵所用的齿轮泵结构与一般齿轮泵基本相同, 由主动齿轮 、从动齿轮轴 、轴承 、轴封和泵体等组 成(见图2- 1-83) 。但由于齿轮式计量泵是以改变其工作转速进行流量调节和计量, 因此,对齿轮泵的性能较一 般齿轮泵有更高要求,主要有如下要求 。

图2- 1-83 齿轮式计量泵与齿轮泵结构 图2- 1-84 齿轮计量泵的最高使用转速 1 . 齿轮泵每一转的排液量要更为精确和稳定,有更好的重复性 。

2 . 齿轮泵的运行应平稳, 因齿轮啮合问题引起的流量(同时引起的压力)波动要降至最低,甚至达到没有波动 。

3 . 齿轮泵的内泄漏应更小 、更稳定 。

第六节 真空泵 真空是指特定空间 , 如容器或系统中 , 气体压力低于大气压时的物理状态 , 用绝对压力表示的单位为 帕 (Pa) 。

在真空技术中 , 也用真空度表示真空状态下气体的稀薄程度 , 以托(Torr)为单位 , 1Torr=1mmHg=1 . 3332 × 10 Pa 根据真空状态的物理特征, 以及真空泵与真空计的使用范围等,通常将真空范围划分为几个区域 。

粗真空 超高真空  低于大气压～1 . 3× 10 Pa 10-6Pa ～10- 10Ｐ a  低真空 1 . 3× 10 Pa ～ 10 - Pa 高真空 10-1～10-6 Pa 极高真空 ＜10- 10Pa 一 、类型和分类 真空泵是用来获得真空的机器,其种类很多,现分类如下 。

1 . 按实现真空的工作原理分类 （1）抽除式 真空泵抽吸系统中的气体 , 并将气体分子排至系统之外 。

（2）捕集式 真空泵捕 、集系统中的气体分子 , 直接吸附在泵工作壁面上而不排出系统 。

2 . 按真空泵结构分类 （1）机械式 这类真空泵类似于压缩机,属于容积型的有往复式与回转式结构 ,还有属于动力式的涡轮分子泵 并都属于抽除式真空泵 。

（2）喷射式 有喷射泵与扩散泵两种形式 , 还有将两者组合在一起的增压泵,也都属于抽除式真空泵 。

（3）吸着式 依靠物理或化学方法使气体分子吸着在泵壁表面,并都属于捕集式真空泵 。

二 、机械式真空泵 机械式真空泵的种类很多 ,且属于输送气体的机械 ,其动力性能 、 结构强度等均与压缩机有许多类似之处 。

（一 ）
往复式真空泵 往复真空泵是最古老的结构形式,其结构坚固 、运行可靠 、对水分不敏感, 极限压力为 (1～2 . 6) kPa, 抽 速范围为 (50～600)L/S,主要用于大型粗真空系统, 如真空干燥 、真空过滤 、真空浓缩 、真空蒸馏 、真空结晶 以及其他气体抽除等 。往复真空泵不适于抽除含尘或腐蚀性气体 , 除非经过特殊处理 。

一般气缸都有油润滑, 所以有可能污染系统的设备 。

往复真空泵由气缸 、活塞组成的工作腔部分与由曲轴 、连杆 、十字头 、活塞杆等传动部分构成 。控制气体 吸进与排出气缸的阀门有自动阀与强制阀两种 。

（二）油封回转式真空泵 油封回转式真空泵可直接用作抽气 , 也可作为其他主泵的前级泵 , 极限压力为6 × 10 4 Pa, 抽速0 . 5～ 150L/s 。

油封回转式真空泵主要有旋片式 、定片式 、滑阀式等三种结构型式 ,其特点是 : 用油使泵体与排气系统隔 开 , 可防止排出气体向泵内回窜(故称为油封式) ; 泵内必须设置油分离装置 , 以分离排气时带走的润滑油 ;一 般情况下仍难以将油蒸汽彻底清除,所以对真空系统和周围环境会造成油污染 。

（三）
液环式真空泵 液环式真空泵在炼油化工生产中经常使用 ,是利用叶轮旋转时形成液环与叶片间容积周期性变化而抽 吸气体 。液环式真空泵也称纳氏泵, 因为大多数场合用水作为工作液体,故常称为水环式真空泵 。其结构简单 、 工作可靠,可抽吸含固体微粒 、水分,或易燃 、易爆的气体,根据气体性质采用合适的工作液体,也可用于抽吸腐 蚀性气体 。

当用水为工作液体时 ,不会污染环境与真空系统 。

单级极限压力为104pa, 双级可达103pa, 最大抽 速达 500L/S 。其缺点是液力损失大 、效率低,水力效率约为50%～70%,此外,工作过程中需经常补充工作腔内 的液体 。

36 图2- 1-96 罗茨真空泵装置 1—壳体；
2—转子；
3—冷却器；
4—旁通阀 （四）罗茨真空泵 罗茨真空泵 ，两个8字形的转子以相同反方向旋转 ，气体自入口被带至出口 。

罗茨真空泵的抽速范围为 (30～3)×104L/s,一级极限压力约为1～10Pa且在1～102pa 压力范围内具有较大 的稳定抽速故又称为快速真空泵；
罗茨真空泵常作为喷射泵与油扩散泵的前级泵起增压作用,故又称为机械增 压泵 。

罗茨真空泵转子叶型间隙 :小型为0 . 1～0 . 2mm ，大型为0 . 2～0 . 4mm, 因此对气体中含有尘埃 、 纤维 、水分等 不敏感,但不适宜抽吸有腐蚀性或易燃 、 易爆气体 。罗茨泵工作腔内无摩擦零件,无需油进行润滑,不会出现油 污染 。

当压力比高时,其排气温度可能很高, 因此需用水进行冷却,冷却水管设在泵的排气口 。

三 、 喷射类真空泵 喷射类真空泵的工作原理是利用压力流体为动力 ,在其通过喷嘴后产生高速运动,并在喷嘴周围产生负压, 由此抽吸系统中的气体并引射至排出口(见图2- 1-97) 。

喷射类真空泵有 :喷射泵 、扩散泵 、扩散-喷射泵(又称增压泵)三种型式 。

图 2- 1-97 喷射真空泵工作原理 (a)拉凡尔喷嘴；

(b)伞形喷嘴  图 2- 1-242 恒液位油杯 1—液位控制点 2—恒定液位 喷射泵的特点是起动快 、工作压力范围宽 、抽气量大 、可抽吸含尘 、 易燃易爆气体, 除水泵外无运动零部 件,工作可靠,但水的耗量很大 。作为泵引射用的动力有 :水蒸气 、油蒸汽 、空气和水等 ,其中以水蒸气居多,其 次是空气,少数情况用水,用油作为单独喷射泵极少应用 。

第七节 泵装置 一 、泵装置的组成 泵装置一般由下述的系统组成 1 ． 输液系统包括吸液管路 、 吸入阀 、排出阀 、止回阀和排液管路等 。对于离心泵等叶片泵以吸上方式输 液时 ，还需配用灌泵的管口或管路 、灌泵阀和底阀(止回阀)等 。

2 ．动力和传动系统 包括原动机(一般为电动机或汽轮机) 、变速器(增速器或减速器) 。

当泵需要以改变泵 速进行调节时 ，还需配用调速器 ， 以及供电 、供汽系统 。

3 ．控制和调节系统 包括流量 、压力 、转速等参数的调节管线 、 阀门 、机构和显示仪表等 。

4 ．密封系统 主要为轴封的冲洗液 、润滑液 、冷却液 、平衡液 、密封液等液体的注入和循环的管路 、贮液 罐和泵等 。

37 5 ． 润滑系统 为泵轴承供给润滑油的油杯 、油泵 、管路 、过滤器 、冷却器 、液位计等 。

6 ． 仪表和自控系统包括泵的流量 、压力 、温度 、转速 、功率等运行参数的显示和自动控制的仪表 、仪器 和执行机构等 ，及其供电 、供气系统 。

7 ． 安全保护系统 包括超压 、超温 、超速 、过电流以及流量过小高速泵油压系统压力低等显示 、报警和 联锁停车等保护 。

泵装置的组成应根据泵的品种 、规格和输液工艺等的要求 ，参照有关标准规范确定 。例如 ，离心泵以吸上 方式吸液时 ，需配用回止阀；
灌入方式吸液时 ，可以不用回止阀；
一般离心泵润滑油供给可配用普通油杯 ，而 离心式炼油化工流程泵 ，按有关标准规定必须配用恒液位油杯(参见图 2- 1-242) 。对于大型多级离心泵一般需 用由强制润滑系统提供润滑油等 。

二 、泵的安装位置 表 2- 1- 19 泵装置的汽蚀余量 NPSHa 、 吸入真空度 Hs 和安装高度 hg 装置 吸上装置 液面压力 简图 任意压力 pc 大气压力 pa p s s h H g NPSHR g 2 h h g c c 或 Hs hc p c Us g g c 2g pc h h v g g p c h v NPSHA g g p a p c 2 Us g g 2g 2 h h h NPSHA p a Uc g g c 2g pc h h pv g g c g p c v c g g U 2 或 H h s s c 2g 装置 倒灌装置 液面压力 简图 任意压力 pc 大气压力 pa 汽化压力 pv p s s H g NPSHR h g 2 h h h h g c c 或 Hs hc p c Us g g c 2g pc pv g g NPSHA- p c h p v g p a p c 2 g Us g g 2g 2 h h g c c 2 U p a Us g g c 2g pc h h v g g NPSHA- p c h p v g g 或 hc s Hs 2g c s 2 h h c 2 p a p v Us p v Us g g c 2g h h g c NPSHA h h H g g 2g 注 ：
pa —大气压力 ， Pa ；

pc —吸入液面压力 ， Pa ；

pv —液体饱和蒸汽压力 ， Pa ；

ps —泵吸入压力 ， Pa ；

Hs —吸上真空高 度 ，m ；
hc —吸入管路流动阻力损失 ，m ；
hg —泵安装高度 ，m ；
Us —泵入口平均流速 ，m / s ；
g —重力加速度 9 . 8m / s2 ；

—液体密度 ， kg / m3 。

泵的安装位置亦称泵安装高度 ，系指泵基准面与吸入端被输送液体液面之间的高度差 。其值必须保证泵能 在运行时能正常吸入液体 、不发生汽蚀 。

泵在输送液体时 ，其吸入液体有吸上和灌入(亦称正灌)两种方式 ，两种吸液方式泵装置的 NPSHa 、 吸入真 空度 Hs 和安装高度 hg 的计算见表 2- 1-19 。

三 、泵的运行调节 泵的运行调节一般包括流量和排出压力(扬程)的调节 。

除计量泵和轴流泵能通过改变本身的结构参数(计 量泵改变行程 、轴流泵改变叶片角)进行调节外 ，其他各类泵是通过旁路回流 、改变排出管网阻力 (背压) 、改变泵速或改变同时工作的泵的数量等进行调节 。

1 ． 离心泵的调节 (1)旁路回流 将泵输出液体的一部分经旁路回流到泵的进口 ． 以减少泵的供液量(参见图 2- 1-243) 。此调节方法的调节 范围较宽(为 10％～l00％) ，调节方便 ，并消除了离心泵在小流量下运行不稳定和易发热的问题 ，但旁路调节 只能用于减少流量的调节 ，且存在功率损失(回流量愈大 ，功率损失愈大) ，经济性较差 。

图 2- 1-243 离心泵旁路回流调节示意 (2)改变排出管网阻力  图 2- 1-245 离心泵改变转速调节 R 一管网阻力 ， R1 R2 R3 ；
H 一扬程 ， n1 n2 n3;Q1 Q2 Q3 ；

H1 H2 H3 当管网阻力增大时 ，泵的扬程(排出压力)增大 、流量减小 ，反之则相反(见图 2- 1-244) 。通常采用改变泵 出口调节阀的开启度 ， 即可改变排出管网阻力 ，其操作方便 ，但存在功率损失 、经济性较差 。

(3)改变转速 增大转速 ，泵的扬程和流量均增大 ，反之则相反 。

(见图 2- 1-245) 。

改变转速调节 ，在泵性能变化的同时 ， 泵的能耗随之变化 ，且功率损失很小 ，经济性好 ，但需配用可调速的原动机或增加调速器 。炼油化工生产多用 汽轮机驱动 ，近年来变频电机的应用逐渐增多 。调速器多用可调速液力偶合器(调节范围 30％～ 96％)或液体调速离合器(亦称奥米伽离合器 0magaClutch) ， 其特点最大传动比为 i=1(调速范围 30％～ l00％) 。

当改变转速调节与改变管路阻力调节相配合同时调节时 ，可达到离心泵扬程(排出压力)不变 ，流量变化或 流量不变 ，扬程(排出压力)改变的运行工况(见图 2- 1-246 、 图 2- 1-247) 。

图 2- 1-246 保持扬程(排出压力)改变流量的调节  图 2- 1-247 保持流量改变扬程(排出压力)的调节 n —转速 ， n1 n2 n3 ；

R 一管网阻力 ，  n —转速 ， n1 n2 n3 ；

R 一管网阻力 R1 R2 R3 ；

Q 一流量 ， Q1 Q 2 Q 3  R1 R2 R3 ；

H 一流量 ， H1 H2 H3 (4)离心泵并联运行 离心泵并联使用时 ，可改变同时运行的泵的台数 ， 即可改变供液量 。离心泵并联运行时的总流量小 于各泵单台在同一管网中运行时流量之和 。

(5)离心泵串联运行 离心泵串联运行的扬程为各单台泵单独运行时 ，在相同流量下的扬程之和 。

串联运行时应注意后面 (靠总排液端)泵的泵壳强度 。离心泵并联和串联运行性能变化如图 2- 1-248 所示 。

图 2- 1-248 两台泵并 、 串联装置示意及性能曲线  图 2- 1-249 往复泵旁路回流调节 2 ． 旋涡泵的调节 旋涡泵通常采用旁路回流调节流量(调节原理和优缺点参见离心泵) 。

改变旋涡泵转速 ，调节其流量 和扬程(排出压力)在理论上是可行的 ，实际很少应用 。

3 ．往复泵的调节 (1)旁路回流 用于调节往复泵的供液量 ， (见图 2- 1-249) 。调节原理及优缺点参见离心泵旁路回流调节 。

(2)改变管网阻力 可用于调节往复泵排出压力 ，但不能调节流量 。

(3)改变泵速 即改变柱塞(活塞)的往复次数 ，用于调节流量 ，不能调节排出压力 。调节往复泵的泵速 ，对机动往复泵是 改变曲轴的转速 ，通常采用液力变矩器调速或采用可调速的原动机(如变频电机)驱动 。调速范围一般为 30％～ l00％ 。

(4)往复泵并联运行 多台往复泵并联使用时 ，并联运行的总供液量为各单台泵流量之和 。改变同时运行的泵的台数 ， 即可调节 供液量 。

(5)转子泵的调节 可应用的调节方法与往复泵基本相同 。近年来趋向采用变频电机驱动 ，采用改变转速进行流量调节 。

四 、 泵的传动方式和原动机功率 泵的原动机功率通常根据泵的轴功率确定 ，并与泵的传动方式有关 ，计算方法如下 。

1 ． 直联驱动 表 2- 1-20 离心泵功率裕量系数 K 泵的轴功率Pa ， kW K 电动机 汽轮机 ≤l5 1 . 25 1 . 1 15 Pa ≤55 1 . 15 1 . 1 55 1 . 10 1 . 1 注 ：当泵的额定流量远小于最佳效率点流量时 ，K 值要按经验放大 。

表2- 1-21往复泵 、计量泵的功率裕量系数K 原动机 电动机 轴功率Pa ， kW ≤2 ≤6 ≤10 ≤20 20 一般泵 2 1 . 5 1 . 25 1 . 15 1 . 10 计量泵 2 2 1 . 5 原动机 蒸汽机 轴功率Pa ， kW ≤O ． 75 ≤1 5 ≤4 4 一般泵 2 1 . 5 1 . 2 1 . 15 计量泵 P KP P P 原动机直接或仅经联轴器驱动泵运行 ，此时原动机功率 p 为 a （式 2- 1-62）
式中 Pa —轴功率 ， kW ；

K —原动机功率裕量系数 ，其最小值见表 2- 1-20 和表 2- 1-21 。

2 ． 经变速器驱动 原动机经增速器或减速器驱动泵运行时 ，原动机功率 P 为 P P K a B  （式 2- 1-63）式中B —泵传动装置的效率 ，B 值见表 2- 1-22 。

表 2- 1-22 泵传动装置效率B 传动方式 直联传动 平皮带传动 三角皮带传动 齿轮传动 蜗杆传动 B 1 . 0 0 .95 0 .92 0 .9～0 .97 0 . 70～0 .90 3 ． 经调速器驱动 原动机经调速器驱动泵运行时 ，原动机功率 P 为 P K a （式 2- 1-64）
T 式中 ，T 为调速器的传动效率 ， 对于应用较多的调速型液力偶合器 、 液力变矩器和液体调速离合器 ， T i n2 / n1 ， n1 为调速器的输入转速 ， 即原动机转速；

n2 为调速器的输出转速 ， 即泵所需的工作转速 。调 速型液力偶合器最高效率T =0 . 96～0 . 97；
液体调速离合器最高效率可达 100％(未计轴承等机械损失) 。

4 ． 经调速器再经变速器驱动 主要用于往复泵 、转子泵等工作转速较低 ，且应用改变泵速调节流量的泵类 。此时 ，原动机的功率 P 为 P K a （式 2- 1-65）
仅供参考 BT