离心泵的工作原理 离心泵的结构及工作原理

离心泵广泛应用于国民经济的许多部门。它几乎是供水系统中不可缺少的设备。如果把水管网看成血管系统，那么离心泵就是泵血的心脏。因为离心泵是一种重要的设备，它的运行要消耗大量的动力！为了合理、经济地选择和使用水泵，保证水厂的供水，有必要了解离心泵的工作原理和基本性能。

离心泵是化工生产中必不可少的设备

离心泵在化工生产中应用广泛，其突出的优点是:性能范围宽(包括流量、压头和对介质性能的不利)、体积小、结构简单、操作方便、流量均匀、年轻和危险人员少、使用寿命长、采购和运行成本低等。

离心泵的基本结构和工作原理

叶轮的工作原理

讨论离心泵的基本结构和工作原理，重点讨论动能转化为静压能的课题。离心泵利用叶轮高速旋转产生的离心力提取液体或其他物质，广泛应用于农业灌溉、市政供水、电站循环供水、城市污染治理等。

(一)离心泵的基本结构

离心泵的基本部件是高速旋转的叶轮和固定的蜗形泵壳。带有几个(通常为4 ~ 12个)后弯叶片的叶轮紧固在泵轴上，由电机驱动，随泵轴高速旋转。叶轮是直接对泵内液体做功的部件，是离心泵的供能装置。泵壳中心的吸入口与吸入管道相连，吸入管道底部安装有单向底阀。泵壳旁边的出料口与设有调节阀的出料管道相连。

(二)离心泵的工作原理

当离心泵启动时，泵轴带动叶轮高速旋转，迫使叶片之间填充液体旋转，在惯性离心力的作用下，液体从叶轮中心向外周径向移动。液体流过叶轮时获得能量，静压能增大，流量增大。液体离开叶轮进入泵壳时，由于泵壳内的流道逐渐膨胀而变慢，一部分动能转化为静压能，最后切向流入排出管道。因此，蜗壳泵壳不仅是收集从叶轮流出的液体的部件，也是传递能量的装置。当液体从叶轮中心抛向外围时，在叶轮中心形成低压区，使液体在储罐液面与叶轮中心总势能差的作用下被吸入叶轮中心。根据叶轮的连续操作，液体被连续吸入和排出。离心泵中液体所获得的机械能最终表现为静压能的提高。

需要强调的是，如果离心泵启动前泵壳内没有充满被输送的液体，由于空的气体密度较低，叶轮旋转后产生的离心力较小，叶轮的中心面积不足以形成低压来抽吸储罐内的液体，因此离心泵即使启动也无法输送液体。这说明离心泵没有自吸能力，这种现象叫空气粘结。在吸入管道中安装单向底阀的目的是防止在开始流出泵壳之前倒入泵壳的液体流出泵壳。空气体从吸入管进入泵壳会造成气体粘结。

(3)离心泵的叶轮和其他部件

1.离心泵叶轮

叶轮是离心泵的关键部件。

(1)按其机械结构可分为封闭、半封闭和开放三种。闭式叶轮适用于输送清洁液体；半封闭式和开放式叶轮适用于输送含有固体颗粒的悬浮液，这种泵的效率较低。

当闭式和半闭式叶轮运行时，离开叶轮的一部分高压液体会漏入叶轮和泵壳之间的空腔内。由于叶轮前侧吸液口压力低，作用在叶轮前后侧的液体压力不同，导致轴向推力指向叶轮吸液口侧。这个力推动叶轮移动到吸入侧，在叶轮和泵壳之间的接触处产生摩擦。在严重的情况下，它会引起泵的振动，破坏泵的正常运行。在叶轮的后盖板上钻几个小孔，可以减小叶轮两侧的压差，从而减少轴向推力的不利影响，但也降低了泵的效率。这些小孔叫做平衡孔。

(2)叶轮根据抽吸方式的不同可分为单吸式和双吸式。单吸叶轮结构简单，液体只能从一侧吸。双吸叶轮可以同时从叶轮两侧对称吸液，不仅吸液能力大，而且基本消除了轴向推力。

(3)根据叶片在叶轮上的几何形状，叶片可分为向后弯曲、径向弯曲和向前弯曲三种类型。由于后弯叶片有利于液体动能转化为静压能，所以应用广泛。

2.离心泵的导向轮

为了减少离开叶轮的液体直接进入泵壳时冲击造成的能量损失，有时在叶轮和泵壳之间安装一个带叶片的固定导向轮。导向轮中的叶片逐渐转动进入泵壳的液体，不断扩大流道，使一部分动能有效转化为静压能。导向轮通常安装在多级离心泵中。

蜗形泵壳、叶轮上的后弯叶片和导轮可以提高动能向静液能的转化率，因此它们都可以视为能量转换装置。

3.轴封装置

由于泵轴旋转，泵壳固定，所以轴与泵壳之间必须有一定的间隙。为避免泵内高压液体沿间隙泄漏，或防止外部空气体从相反方向进入泵内，必须设置轴封装置。离心泵的轴封装置有填料箱和机械(端面)密封。填料函是将泵轴穿过泵壳的环形空间，填充软填料(如浸有油或涂有石墨的石棉绳等)制成的密封圈。).

机械密封由安装在旋转轴上的一个动环和固定在泵壳上的另一个静环组成。两个环的端面通过弹簧力相互贴合并相对转动，起到密封作用。机械密封适用于高密封场合，如输送酸、碱、易燃、易爆和有毒液体。

(4)离心泵的类型

离心泵产品一般根据其结构特点进行分类，分类方法有几种，包括工作压力、工作叶轮数量、叶轮进水方式等。

根据工作压力:

1.低压泵:压力低于100m水柱；

2.中压泵:压力在水柱100-650米之间；

3.高压泵:压力高于650m水柱。

根据工作叶轮的数量:

1.单级泵:泵轴上只有一个叶轮。

2.多级泵:即泵轴上有两个或两个以上的叶轮，那么泵的总扬程就是N个叶轮产生的扬程之和。

根据叶轮进口方式:

1.单边进水泵:也叫单吸泵，即叶轮上只有一个进水口。

2.双面进水泵:也叫双吸泵，即叶轮两侧各有一个进水口。它的流量是单吸泵的两倍，可以看作是背靠背放在一起的单吸泵的两个叶轮。

根据泵轴位置:

1.水平泵:泵轴处于水平位置。

2.立式泵:泵轴处于垂直位置。

根据泵壳的连接形式:

1.水平开式泵:即在穿过轴线的水平面上有一条接缝。

2.立式接合面泵:即接合面垂直于轴线。

根据水从叶轮通向挤压室的方式:

1.蜗壳泵:水从叶轮出来后，直接进入螺旋形的泵壳。

2.导叶片泵:水从叶轮出来后，进入设置在其外部的导叶，然后进入下一级或流入出水管。

根据离心泵输送的介质，可分为:

清水泵、油泵、耐腐蚀泵等。