一、軸流泵
(一)軸流泵的工作原理及基本構(gòu)造
軸流泵的工作是以空氣動(dòng)力學(xué)中的升力理論為基礎(chǔ)的,。當(dāng)葉輪高速旋轉(zhuǎn)時(shí)，泵體中的液體質(zhì)點(diǎn)就會(huì)受到來自葉輪的軸向升力的作用，使水流沿軸向方向流動(dòng),。
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(jié)構(gòu)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(dòng)無需灌水,，還可以采用分座式支承方式并且能將電機(jī)安置在較高位置上,，以防被水淹沒，因此大多數(shù)軸流泵都采用立式結(jié)構(gòu),。圖2-9(a)所示為立式半調(diào)(節(jié))式軸流泵的外形圖,，圖l—20(b)所示為該泵的結(jié)構(gòu)圖，其基本部件由吸人管1,，葉輪(包括葉片2,，輪轂體3)，導(dǎo)葉4,，泵軸8,，出水彎管7，上下軸承5,、9,，填料盒l(wèi)2以及葉片角度的調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)等組成。
1．吸入管
吸人管的作用就是改善入Vl處水力條件,，使來流穩(wěn)定,、均勻地流至葉輪進(jìn)口。一般采用符合流線型的喇叭管或做成流道形式,。
2．葉輪
軸流泵葉輪按其調(diào)節(jié)的可能性,，可以分為固定式、半調(diào)式和全調(diào)式3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(diào)節(jié)的。半調(diào)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(zhǔn)線,，而在輪轂體上刻有幾個(gè)相應(yīng)的安裝角度的位置
線，-4°,、-2°,、0°、+2°、+4°等,。在使用過程中,，可以根據(jù)流量和揚(yáng)程的變化需要，調(diào)整葉片的安裝角度,，確保水泵在高效區(qū)工作。但調(diào)節(jié)葉片安裝角度,，只能在停機(jī)的情況下完成,。全調(diào)式軸流泵可以根據(jù)不同的揚(yáng)程與流量要求，在停機(jī)或不停機(jī)的情況下,，通過一套油壓調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)來改變?nèi)~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(diào)式軸流泵調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)比較復(fù)雜,，一般應(yīng)用于大型軸流泵站。
3．導(dǎo)葉
在軸流泵中,，液體流經(jīng)葉輪時(shí),，除有軸向運(yùn)動(dòng)以外，還隨葉輪有一個(gè)旋動(dòng),，液體流出葉輪后繼續(xù)旋轉(zhuǎn),，而這種旋動(dòng)是我們不需要的。導(dǎo)葉的作用就是把葉輪中向上流出的水流旋動(dòng)變?yōu)檩S向運(yùn)動(dòng),，把旋轉(zhuǎn)的動(dòng)能變?yōu)閴毫δ?，從而提高了泵的效率。?dǎo)葉是固定在泵殼上不動(dòng)的,，水流經(jīng)過導(dǎo)葉時(shí)就消除了旋動(dòng),。一般軸流泵中有6～12片導(dǎo)葉。
4．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(nèi)布置調(diào)節(jié)、操作機(jī)構(gòu),，泵軸常做成空心軸,，里面安置調(diào)節(jié)操作油管。軸承在軸流泵中按其功能有兩種,。
(1)導(dǎo)軸承 主要是用來承受徑向力,，起到徑向定位作用。
(2)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(zhuǎn)動(dòng)部件重量以及維持轉(zhuǎn)子的軸向位置，并將這些推力傳到機(jī)組的基礎(chǔ)上去。
5．密封裝置
軸流泵出水彎管的軸孔處需要設(shè)置密封裝置,，目前,，一般仍常用壓蓋填料型的密封裝置。
6．出水彎管
出水彎管作為軸流泵的一個(gè)過流部件起到了改變流向的作用,，彎管角度一般為60°或75°,。
(二)軸流泵的性能特點(diǎn)
軸流泵與離心泵相比，具有下列性能特點(diǎn),。
(1)揚(yáng)程隨流量的減小而劇烈增大,，Q～H曲線陡降，并有轉(zhuǎn)折點(diǎn),。其主要原因是,，流量較小時(shí)，在葉輪葉片的進(jìn)口和出口處產(chǎn)生回流,，水流多次重復(fù)得到能量,，類似于多級加壓狀態(tài)，所以揚(yáng)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(xiàn)象，一般空轉(zhuǎn)揚(yáng)程Ho約為設(shè)計(jì)工況點(diǎn)揚(yáng)程的l1．5～2倍,。
(2)Q～N曲線也是陡降曲線,，當(dāng)Q～N(出水閘閥關(guān)閉時(shí))，其軸功率大,。因此,，軸流泵應(yīng)“開閘啟動(dòng)”。
(3)Q～H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(diào)節(jié)流量,，避免水泵在高效區(qū)外運(yùn)行,。軸流泵一般采用變角調(diào)節(jié)來改變流量，也就是通過改變?nèi)~片裝置角p來改變其性能曲線,。大型全調(diào)式軸流泵為了減小水泵的啟動(dòng)功率,，通常在啟動(dòng)前先關(guān)小葉片的p角，待啟動(dòng)后再逐漸增大p角,，這樣,，就充分發(fā)揮了全調(diào)式軸流泵的特點(diǎn)。
(4)軸流泵的吸水性能較差,，安裝高度一般為負(fù)值,。設(shè)計(jì)時(shí)安裝高度時(shí)，須認(rèn)真考慮軸流泵的進(jìn)水條件(包括吸水口淹沒深度、吸水流道的形狀等),，運(yùn)行中實(shí)際工況點(diǎn)與該泵設(shè)計(jì)工況點(diǎn)的偏離程度,，葉輪葉片形狀的制造質(zhì)量和水泵安裝質(zhì)量等，避免在運(yùn)行中軸流泵內(nèi)部產(chǎn)生汽蝕,。
(5)軸流泵的比轉(zhuǎn)數(shù)比較高,，一般用在大流量,、低揚(yáng)程的場合,，如大型鋼廠、火力發(fā)電廠,、熱電站的循環(huán)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(yáng)程一般僅為4～1 5m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(zhì)點(diǎn)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(jù)其壓水室的不同，通?？煞譃槲仛な胶蛯?dǎo)葉式兩種,，其中蝸殼式應(yīng)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2—12所示；導(dǎo)葉式混流泵與立式軸流泵相似,，如圖2-13所示,。這兩種混流泵的部件無多大區(qū)別，所不同的僅是葉輪的形狀和泵體的支承方式,?；炝鞅眠m用于工廠、礦山,、城市給水排水以及農(nóng)田灌溉等,。潛水泵主要是由電機(jī)、水泵和揚(yáng)水管三個(gè)部分組成的,，電機(jī)與水泵連在一起，完全浸沒在水中工作。圖2—14所示為QWB型立式潛水污水泵的結(jié)構(gòu)示意圖,。吸入口位于泵的底部,，排出口為水平設(shè)置。選用立式潛水電動(dòng)機(jī)與泵體直聯(lián),，過負(fù)荷保護(hù)裝置和浸水保護(hù)裝置保證了運(yùn)轉(zhuǎn)的安全。
潛水泵按其用途分有給水泵和排污泵,。潛水排污泵按其葉輪的形式分有離心式,、軸流式和混流式,。近些年潛水泵在工礦及城市給水排水工程中應(yīng)用越來越廣泛,。
潛水泵的主要優(yōu)點(diǎn)是：
(1)電機(jī)與水泵合為一體,，不用長的傳動(dòng)軸,，重量輕,；
(2)電動(dòng)機(jī)與水泵均潛入水中,，不需修建地面泵房；
(3)由于電動(dòng)機(jī)一般是用水來潤滑和冷卻的,，所以維護(hù)費(fèi)用小,。
由于潛水泵長期在水下運(yùn)行，因此對電機(jī)的密封要求非常嚴(yán)格,，如果密封質(zhì)量不好,，或者使用管理不好，會(huì)因漏水而燒壞電機(jī),。
潛水電動(dòng)機(jī)較一般電動(dòng)機(jī)有特殊要求,，通常有干式、半干式,、濕式,、充油式及氣墊密封式電動(dòng)機(jī)等幾種類型。
干式電機(jī)除對繞組絕緣加強(qiáng)防潮外,，與一般電機(jī)無區(qū)別,。由于干式潛水電機(jī)不允許所輸送液體進(jìn)入電機(jī)內(nèi)腔，故在電機(jī)的軸伸端需要采取良好的密封措施,。通常采用機(jī)械密封裝置,。但由于這種密封裝置結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，加工工藝要求高,，若水中含有泥沙,，則密封構(gòu)件很容易被磨損,，使密封失效，故抽送不含泥沙的清水,，采用機(jī)械密封效果較好,。
半干式電動(dòng)機(jī)是僅將電動(dòng)機(jī)的定子密封，而讓轉(zhuǎn)子在水中旋轉(zhuǎn),。
濕式電動(dòng)機(jī)是在電動(dòng)機(jī)定子內(nèi)腔充以清水或蒸餾水,，轉(zhuǎn)子在清水中轉(zhuǎn)動(dòng)，定子是用聚乙烯,、尼龍等防水絕緣導(dǎo)線繞制而成,。為解決電機(jī)繞組及水潤滑軸承的冷卻問題，電機(jī)內(nèi)腔充滿清水,。因而,，這種泵的軸封僅起防止泥沙進(jìn)入電機(jī)的作用，結(jié)構(gòu)較簡單,，便于制造和維修,。但是，這種泵對電機(jī)定子所用的絕緣導(dǎo)線和水潤滑軸承材料要求較高,，還要考慮部件的防銹蝕問題。
充油式電動(dòng)機(jī)就是在電動(dòng)機(jī)內(nèi)充滿絕緣油(如變壓器油),，防止水和潮氣進(jìn)入電機(jī)繞組,，并起絕緣、冷卻,、潤滑和防止水及潮氣侵入電機(jī)內(nèi)腔的作用,。同時(shí)，在電機(jī)軸伸端仍需設(shè)置機(jī)械密封,，以阻止水和泥沙進(jìn)入以及油的泄漏,。電機(jī)定子線圈用加強(qiáng)絕緣的耐油、耐水漆包線繞制,。這種泵的電機(jī)轉(zhuǎn)子因在黏滯性較大的油中轉(zhuǎn)動(dòng),，造成較大的功率損耗，導(dǎo)致效率有所下降,，一般約下降3％～5％,。
氣墊密封式潛污泵的電機(jī)與干式潛水電機(jī)一樣,。但在電機(jī)下端有一個(gè)氣封室,，并由幾個(gè)孔道與外界相通。泵潛入吸水池后,，氣封室內(nèi)的空氣在外界液體壓力的作用下形成氣墊,，達(dá)到阻止液體進(jìn)入電機(jī)內(nèi)腔的目的,。由于這種泵只適用于潛水深度較小且穩(wěn)定的場合。這種密封方式存在因空氣的溶解而使水進(jìn)入電機(jī)內(nèi)腔的危險(xiǎn),，故使用得很少,。
很多型號的潛水泵都設(shè)有自動(dòng)耦合裝置，在泵出口端設(shè)有滾輪,，在導(dǎo)軌內(nèi)上下滾動(dòng),，耦合裝置保證泵的出水口與固定在基礎(chǔ)上的出水彎管自動(dòng)耦合和脫接，泵的檢修工作可在池外進(jìn)行,。豎向?qū)к壪露斯潭ㄓ趶澒苤ё?，上端與污水池頂梁或墻(出口彎管側(cè))內(nèi)預(yù)埋鋼板焊接固定。軸承與潛水電動(dòng)機(jī)共用,。軸封采用機(jī)械密封,，傳動(dòng)與潛水電動(dòng)機(jī)同軸，由電動(dòng)機(jī)直接驅(qū)動(dòng),。圖2—15所示為QWB型泵的外形及安裝示意,。
潛水給水泵常用的型號為QXG，其流量范圍為200～400m3／h,，揚(yáng)程范圍為6．5～60mHz 0,，功率范圍為11～150kW。
潛水軸流泵和混流泵常用的型號為ZQB型和HQB型,，出水口直徑為350～1400mm,。單機(jī)流量可超過20×104m3／d。潛污泵的流量范圍為3～1000m3／h,，揚(yáng)程為7～40m,，功率為0.25～30kW。其中QWB型潛污泵是使用較多的一種,，它適用于輸送40,。C以下的工礦企業(yè)排放的工業(yè)廢水、生活污水,、糞便或含有纖維,、紙屑等非磨蝕性固體的液體。液體的pH值在5～9范圍內(nèi),，固體顆粒直徑小于20mm,。被廣泛地應(yīng)用于礦山建設(shè)、市政工程以及醫(yī)院,、賓館,、飯店污水雜物的排放，也可用作采油,、水處理及農(nóng)田灌溉等,。
深井泵是用來從深井中提取地下水的設(shè)備,，供以地下水為水源的城市、工礦企業(yè)及農(nóng)田灌溉之用,。常用的深井泵有JC型和QJ型,。QJ型深井泵實(shí)際上是一種立式單吸分段式多級離心水泵。其組成包括三部分：(1)包括濾網(wǎng)在內(nèi)泵的工作部分,；(2)包括泵座和傳動(dòng)軸在內(nèi)的揚(yáng)水管部分,；(3)帶電動(dòng)機(jī)的傳動(dòng)裝置部分等。
葉輪1可以有2～36個(gè)固定于同一根豎直的傳動(dòng)軸上,。泵殼由上導(dǎo)流殼,、中導(dǎo)流殼與下導(dǎo)流殼三部分組成。葉輪位于中導(dǎo)流殼內(nèi),，下導(dǎo)流殼用來連接中殼與吸水管,，把水流導(dǎo)向葉輪。上導(dǎo)流殼用來連接中殼與揚(yáng)水管,，并把葉輪甩出的水引入揚(yáng)水管中,。吸水管下端連有濾水網(wǎng)，用來防止砂石及其他雜物進(jìn)入水泵,。水泵運(yùn)行時(shí),，水從濾網(wǎng)經(jīng)下導(dǎo)流殼流道進(jìn)入葉輪，以逐級增加壓力,，后通向揚(yáng)水管至泵底座彎管排出,。工作部分在井內(nèi)至少要讓2～3個(gè)葉輪浸入動(dòng)水位以下，而濾水網(wǎng)一方面至少要比低動(dòng)水位低0.5～1.0m,，另一方面要離開井底不小于2m距離。
傳動(dòng)軸通過揚(yáng)水管中心并由橡膠軸承l(wèi)0支承,。整個(gè)泵軸系由許多單個(gè)短軸,，采用聯(lián)軸器將它聯(lián)為一整體。所謂短軸就是一定標(biāo)準(zhǔn)長度的單節(jié),，其節(jié)數(shù)根據(jù)井的深度來決定,，傳動(dòng)軸一般用螺紋聯(lián)軸節(jié)連接。傳動(dòng)裝置由立式電機(jī)和電機(jī)座所組成,，泵的轉(zhuǎn)動(dòng)部分和軸向力全部由電機(jī)止推軸承來承受,。從傳動(dòng)裝置頂端向下看泵，泵為逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn),。
深井泵適用于輸送常溫,、無腐蝕性的清水，水中不允許含有任何油類,，含砂量應(yīng)小于0.01％(質(zhì)量分?jǐn)?shù)),、水質(zhì)為中性(pH值為6.5-8.5),。
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