離心泵結構、原理、分類大講解

什么是離心泵?

離心式水泵是制冷空調工程中用得最多的一種，其特點是依靠葉輪的高速旋轉來使流體獲得較大的動能，并依靠流道出口的蝸殼斷面變化使流體的動能轉化為壓力能，水流在葉輪中的流動主要是受到離心力的作用。

離心泵在化工生產中應用最為廣泛，這是由于其具有性能使用范圍廣(包括流量、壓頭及對介質性質的失迎性)、體積小、結構簡單、操作容易、流量均勻、古惑仔那個少、壽命長、購置費和操作費均較低等突出優點。

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了能量以提高了壓強。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。

離心泵應用量大、面廣，除了工業應用外，離心泵還廣泛的應用于農業灌溉、市政供水、電站循環供水、城市污染處理等。

離心泵的基本結構

由若干個彎曲的葉片組成的葉輪置于具有蝸殼通道的泵殼之內。

葉輪緊固于泵軸上泵軸與電機相連， 可由電機帶動旋轉。

吸入口位于泵殼中央與吸入管路相連，并在吸入管底部裝一止逆閥。

泵殼的側邊為排出口，與排出管路相連，裝有調節閥。

離心泵的基本部件是高速旋轉的葉輪和固定的蝸牛形泵殼。葉輪緊固于泵軸上，并隨泵軸由電機驅動作高速旋轉。

葉輪是直接對泵內液體做功的部件，為離心泵的供能裝置。泵殼中央的吸入口與吸入管路相連接，吸入管路的底部裝有單向底閥。泵殼側旁的排出口與裝有調節閥門的排出管路相連接。

離心泵的工作過程

開泵前，先在泵內灌滿要輸送的液體。

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。

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。

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。

葉輪

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。

(1)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。

(2)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。

(3)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。

泵軸

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。

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。

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。

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。

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。

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lmm。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。

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。

離心泵有哪些分類?

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。

1.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。

2.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。

3.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。

4.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。

5.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。

6.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。

7. 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。

什么是氣蝕和氣縛?

氣蝕現象

把泵內氣泡的形成和破裂而使葉輪材料受到破壞的過程，稱為氣蝕現象。

離心泵工作時，在葉輪中心區域產生真空形成低壓而將液體吸上。形成的低壓越低，則離心泵的吸上能力越強，表現為吸上高度越高。但是，真空區壓強太低，以致于低于氣體的飽和蒸汽壓，則被吸上的液體在真空區發生大量汽化產生氣泡。

含氣泡的液體擠入高壓區后急劇凝結或破裂。因氣泡的消失產生局部真空，周圍的液體就以極高的速度流向氣泡中心，瞬間產生了極大的局部沖擊力，造成對葉輪和泵殼的沖擊，使材料受到破壞。

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。

怎樣防止氣縛和氣蝕?

氣縛和氣蝕現象影響泵的操作性能。

氣縛的危害與防止

氣縛現象發生后，泵無液體排出，無噪音，振動，影響操作。

防止氣縛現象的發生有以下方法：

1、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。

2、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。

3、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。

氣蝕的危害與防止

汽蝕時傳遞到葉輪及泵殼的沖擊波，加上液體中微量溶解的氧對金屬化學腐蝕的共同作用，在一定時間后，可使其表面出現斑痕及裂縫，甚至呈海面狀逐步脫落;發生汽蝕時，還會發出噪聲，進而使泵體震動，可能導致泵的性能下降;同時由于蒸汽的生成使得液體的表觀密度下降，于是液體實際流量、出口壓力和效率都下降，嚴重時可導致完全不能輸出液體。

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等.