第一節(jié) 水泵用途及分類
一、定義和用途
泵是一種抽送能量液體的機械。就是把原動機的機械能轉(zhuǎn)換為所抽送液體位能的機器。它在動力機械的帶動下，能把液體從低處抽送到高處或遠處，為生產(chǎn)服務(wù)。
泵能抽送水、油、酸堿溶液、液態(tài)金屬、紙漿、泥漿等。用于抽水的泵叫水泵，又叫抽水機。
水泵用于農(nóng)業(yè)灌溉和排澇，提高了農(nóng)業(yè)抗御自然災(zāi)害的能力，可增產(chǎn)、保收、并為農(nóng)業(yè)實現(xiàn)機械化、水利化提供了物質(zhì)條件。
二、分類和型號
泵的種類很多，以轉(zhuǎn)換能量的方式來分，通常分為有轉(zhuǎn)子泵和無轉(zhuǎn)子泵兩種。前一類是靠高速旋轉(zhuǎn)或往復(fù)運動的轉(zhuǎn)子把動力機的機械能量轉(zhuǎn)變?yōu)樘嵘驂核土黧w的能量，如葉片泵、容積泵、漩渦泵；后一類則是靠工作流體把工作能量轉(zhuǎn)換為提升或壓送流體的能量，如水錘泵、射流泵、內(nèi)燃泵、空氣揚水機等。但在農(nóng)業(yè)排灌、排澇工作中，用得最多的還是葉片泵。
常用水泵基本類型如下：
三、型號表示方法
我國大中型泵站，目前用到的水泵有：IS型單級離心泵、S（SH）型單級雙吸離心泵、1200LW型立式蝸殼離心泵、1700ZLB型立式軸流泵幾種型號。真空泵主要以SZ-1、2型為主。
1單極單吸離心泵
2單級雙吸中開離心清水泵
3立式離心泵
4立式軸流泵
5真空泵
第二節(jié) 水泵基本工作原理
一、離心泵
1離心泵的工作原理
離心泵的種類很多，但工作原理相同，構(gòu)造大同小異。其主要工作部件是旋轉(zhuǎn)葉輪和固定的泵殼（圖2-1）。葉輪是離心泵直接對液體做功的部件，其上有若干后彎葉片，一般為4~8片。離心泵工作時，葉輪由電機驅(qū)動作高速旋轉(zhuǎn)運動（1000~3000r/min），迫使葉片間的液體也隨之作旋轉(zhuǎn)運動。同時因離心力的作用，使液體由葉輪中心向外緣作徑向運動。液體在流經(jīng)葉輪的運動過程獲得能量，并以高速離開葉輪外緣進入蝸形泵殼。在蝸殼內(nèi)，由于流道的逐漸擴大而減速，又將部分動能轉(zhuǎn)化為靜壓能，達到較高的壓強，最后沿切向流入壓出管道。
在液體受迫由葉輪中心流向外緣的同時，在葉輪中心處形成真空。泵的吸入管路一端與葉輪中心處相通，另一端則浸沒在輸送的液體內(nèi)，在液面壓力（常為大氣壓）與泵內(nèi)壓力（負壓）的壓差作用下，液體經(jīng)吸入管路進入泵內(nèi)，只要葉輪的轉(zhuǎn)動不停，離心泵便不斷地吸入和排出液體。由此可見離心泵主要是依靠高速旋轉(zhuǎn)的葉輪所產(chǎn)生的離心力來輸送液體，故名離心泵。
離心泵若在起動前未充滿液體，則泵內(nèi)存在空氣，由于空氣密度很小，所產(chǎn)生的離心力也很小。吸入口處所形成的真空不足以將液體吸入泵內(nèi)，雖起動離心泵，但不能輸送液體，此現(xiàn)象稱為“氣縛”。所以離心泵起動前必須向殼體內(nèi)灌滿液體，在吸入管底部安裝帶濾網(wǎng)的底閥。底閥為止逆閥，防止起動前灌入的液體從泵內(nèi)漏失。濾網(wǎng)防止固體物質(zhì)進入泵內(nèi)?？拷贸隹谔幍膲撼龉艿郎涎b有調(diào)節(jié)閥，供調(diào)節(jié)流量時使用。
圖2-1 離心泵裝置簡圖
1―葉輪；2―泵殼；3―泵軸；4―吸入管；
5―底閥；6―壓出管；7―出口閥
2離心泵的構(gòu)造
離心泵的種類很多，我們灌區(qū)常用的有單級單吸離心泵、單級雙吸離心泵、立式單級離心泵、立式多級離心泵三種。
單級單吸離心泵
1、泵體 2、葉輪 3、泵蓋 4、機械密封 5、懸架部件 6、泵軸
IS型臥式離心泵主要由泵體、泵蓋、葉輪、軸、密封環(huán)、軸套及懸架軸承不見等組成。 IS型的泵體和泵蓋部分，是從葉輪背面處剖分的，即通常所說的后開門結(jié)構(gòu)形式。其優(yōu)點是檢修方便，檢修時不動泵體，吸入管路，排出管路和電動機，只需拆下加長聯(lián)軸器的中間聯(lián)接件，即可退出轉(zhuǎn)子部分進行檢修。
泵的殼體（即泵體和泵蓋）構(gòu)成泵的工作室。葉輪、軸和滾動軸承等為泵的轉(zhuǎn)子。懸架軸承部件支撐著泵的轉(zhuǎn)子部分，滾動軸承受泵的徑向力和軸向力。為了平衡泵的軸向力，大多數(shù)泵的葉輪前、后均設(shè)有密封環(huán)，并在葉輪后蓋板上設(shè)有平衡孔，由于有些泵軸向力不大，葉輪背面未設(shè)密封環(huán)和平衡孔。
泵的軸向密封環(huán)是由填料壓蓋，填環(huán)和填料等組成，以防止進氣或大量漏水。泵的葉輪如有平衡，則裝有軟填料的空腔與葉輪吸入口相通，如葉輪入口處液體處于真空狀態(tài)，則很容易沿著軸套表面進氣，故在填料腔內(nèi)裝有填料環(huán)通過泵蓋上的小孔，將泵室內(nèi)壓力水引至填料環(huán)進行密封。泵的葉輪如沒有平衡孔，由于葉輪背面液體壓力大于大氣壓，因而不存在漏氣問題，故可不裝填料環(huán)。為避免軸磨損，在軸通過填料腔的部位裝有軸套保護。軸套與軸之間準(zhǔn)有O型密封圈，以防止沿著配合表面進氣或漏水。
泵的傳動方式是通過加長彈性聯(lián)軸器與電動機聯(lián)接的，泵的旋轉(zhuǎn)方向，從驅(qū)動端看，為順時針方向旋轉(zhuǎn)。
1、 泵體 2、泵蓋 3、葉輪 4、軸 5、雙吸密封環(huán) 6、軸套 7、聯(lián)軸軸器
8、 軸承體 9、密封部件
S、SH型單級雙吸泵的吸入口與吐出口均在水泵軸心線下方，水平方向與軸線成垂直位置、泵殼.中開，檢修時無需拆卸進水，排出管路及電動機(或其他原動機)從聯(lián)軸器向泵的方向看去，水泵均為逆吋針方向旋轉(zhuǎn)。如根據(jù)用戶特殊訂貨需要也可改為順吋針旋轉(zhuǎn)。
S、SH型單級雙吸泵的主要另件有：泵體、泵蓋、葉輪、軸、雙吸密封環(huán)、軸套、軸承等。除軸的材料為優(yōu)質(zhì)碳素鋼外， 其余多為鑄鐵制成。
泵體與泵蓋構(gòu)成葉輪的工作室，在進、出水法蘭上制有安裝真空表和壓力表的管螺孔，進出水法蘭的下部制有放水的管螺孔。
葉輪經(jīng)過靜平衡校驗，用軸套和兩側(cè)的軸套螺母固定，其軸向位置可以通過軸套螺母進行調(diào)整，葉輪的軸向力利用其葉片的對稱布置達到平衡，可能還有一些剩余軸向力則同軸端的軸承承受。
S型泵對于軸承處軸徑小于60mm的用滾動軸承支承，稱為甲式SH型泵；軸承處大于70mm的用巴氏合金滑動軸承支承，稱之為乙式SH型泵?，F(xiàn)在有很多大于70mm的泵也采用滾動軸承。甲式泵由兩個單列向心球軸承支承，軸承裝在泵體兩端的軸承體內(nèi)，用黃油潤滑，雙吸密封環(huán)用以減少水泵壓水室的水漏回吸水室。
水泵通過聯(lián)軸器由電動機直接傳動。
軸封為軟填料密封，為了冷卻潤滑密封腔和防止空氣漏入泵內(nèi)，在填料之間有水封環(huán)，水泵工作時小量高壓水通過水封管流入填料腔起水封作用。
0水環(huán)式真空泵工作原理
真空是指在給定的空間內(nèi)，低于標(biāo)準(zhǔn)大氣壓的氣體狀態(tài)。
利用機械、物理、化學(xué)或物理化學(xué)的方法對容器進行抽氣，以獲得真空的機器或器械，都叫做真空泵。
真空泵種類很多，一般可分為容積真空泵、射流真空泵、和其它類型真空泵三大類，其中以容積真空泵應(yīng)用最廣。
水環(huán)真空泵（簡稱水環(huán)泵）是一種粗真空泵，它所能獲得的極限真空為2000~4000Pa，串聯(lián)大氣噴射器可達270~670Pa。水環(huán)泵也可用作壓縮機，稱為水環(huán)式壓縮機，是屬于低壓的壓縮機，其壓力范圍為1~2×105Pa表壓力。
水環(huán)泵最初用作自吸水泵，而后逐漸用于石油、化工、機械、礦山、輕工、醫(yī)藥及食品等許多工業(yè)部門。在工業(yè)生產(chǎn)的許多工藝過程中，如真空過濾、真空引水、真空送料、真空蒸發(fā)、真空濃縮、真空回潮和真空脫氣等，水環(huán)泵得到廣泛的應(yīng)用。由于真空應(yīng)用技術(shù)的飛躍發(fā)展，水環(huán)泵在粗真空獲得方面一直被人們所重視。由于水環(huán)泵中氣體壓縮是等溫的，故可抽除易燃、易爆的氣體，此外還可抽除含塵、含水的氣體，因此，水環(huán)泵應(yīng)用日益增多。
水環(huán)式真空泵工作原理如原理圖：在泵體中裝有適量的水作為工作液。當(dāng)葉輪按圖中指示的方向順時針旋轉(zhuǎn)時，水被葉輪拋向四周，由于離心力的作用，水形成了一個決定于泵腔形狀的近似于等厚度的封閉圓環(huán)。水環(huán)的上部分內(nèi)表面恰好與葉輪輪轂相切，水環(huán)的下部內(nèi)表面剛好與葉片頂端接觸（實際上葉片在水環(huán)內(nèi)有一定的插入深度）。此時葉輪輪轂與水環(huán)之間形成一個月牙形空間，而這一空間又被葉輪分成葉片數(shù)目相等的若干個小腔。如果以葉輪的上部0°為起點，那么葉輪在旋轉(zhuǎn)前180°時小腔的容積由小變大，且與端面上的吸氣口相通，此時氣體被吸入，當(dāng)吸氣終了時小腔則與吸氣口隔絕；當(dāng)葉輪繼續(xù)旋轉(zhuǎn)時，小腔由大變小，使氣體被壓縮；當(dāng)小腔與排氣口相通時，氣體便被排出泵外。
總之，水環(huán)泵是靠泵腔容積的變化來實現(xiàn)吸氣、壓縮和排氣的，因此它屬于容積式真空泵。
第三節(jié) 泵的基本參數(shù)
1、流量Q
流量是泵在單位時間內(nèi)輸送出去的液體量（體積或質(zhì)量）。
流量用Q表示，單位是：m3/s，m3/h，L/s。
2、揚程H
揚程又叫“水頭”。揚程是泵所抽送的單位重量液體從泵進口處到出口處能量的增值。通常用H表示，單位為m。
泵的揚程表征泵本身的性能，只和泵進出口法蘭處的液體的能量有關(guān)，而和泵裝置無直接關(guān)系。但是,利用能量方程，可以用泵裝置中液體的能量表示泵的揚程。
一般情況下，臥式離心泵的揚程是以泵軸中心線為界，軸線一側(cè)是吸水管，把水吸上來，軸線另一側(cè)通過出水管把水壓出去。水泵把水吸上來的高度，叫吸水揚程，簡稱吸程，用符號H吸表示；水泵能把水壓出去的高度，叫做壓水揚程，或稱出揚程，用符號H出表示。所以水泵揚程是吸水揚程和出水揚程之和。
即H=H吸+H出
3、轉(zhuǎn)速n
轉(zhuǎn)速是泵軸單位時間的轉(zhuǎn)速，用符號n表示，單位是r/min。一般來說，口徑小的泵轉(zhuǎn)速高，口徑大的泵轉(zhuǎn)速低。
4、功率
泵的功率Pa通常指輸入功率，即原動機傳到泵軸上的功率，故又稱軸功率，用Pa表示。
泵的軸功率Pa應(yīng)通過測定轉(zhuǎn)速和扭轉(zhuǎn)力矩得出，或由測量與泵直接連接的已知效率η的電動機（原動機）的輸入功率Pa來確定。已知電動機效率ηmot泵的軸功率Pa為：
Pu = Pa X η
泵的有效功率又稱輸出功率，用Pu表示。它是單位時間內(nèi)從泵中輸送出去的液體在泵中獲得的有效能量。
因為揚程是泵輸出的單位重量液體從泵中獲得的有效能量，所以揚程和質(zhì)量流量及重力加速度的積，就是單位時間內(nèi)從泵中輸出液體所獲得的有效能量----泵的有效功率。
Pu=γQH/1000=ρgQH
式中若液體重度的單位為Kgf/m3，則Pu=γQH/102
5、效率
效率是標(biāo)志水泵傳遞功率的有效程度，它是水泵有效功率與軸功率的比值。效率是水泵的一項重要技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)。用符號η表示。
因為水泵存在著機械、容積、水力等各種損失，所以水泵的有效功率總是比軸功率小。因此，泵內(nèi)損失功率越小，泵的效率就越高，相反，泵內(nèi)損失功率越大，泵的效率就越低。計算功式為η=Pu/Pa
