水泵工作原理

（一）离心泵的工作原理及特点

1、离心泵的工作原理

水泵开动前，先将泵和进水管灌满水，水泵运转后，在叶轮高速旋转而产生的离心力的作用下，叶轮流道里的水被甩向四周，压入蜗壳，叶轮入口形成真空，水池的水在外界大气压力下沿吸水管被吸入补充了这个空间。继而吸入的水又被叶轮甩出经蜗壳而进入出水管。由此可见，若离心泵叶轮不断旋转，则可连续吸水、压水，水便可源源不断地从低处扬到高处或远方。综上所述，离心泵是由于在叶轮的高速旋转所产生的离心力的作用下，将水提相高处的，故称离心泵。

2、离心泵的一般特点

（1）水沿离心泵的流经方向是沿叶轮的轴向吸入，垂直于轴向流出，即进出水流方向互成90°。

（2）由于离心泵靠叶轮进口形成真空吸水，因此在起动前必须相泵内和吸水管内灌注引水，或用真空泵抽气，以排出空气形成真空，而且泵壳和吸水管路必须严格密封，不得漏气，否则形不成真空，也就吸不上水来。

（3）由于叶轮进口不可能形成真空，因此离心泵吸水高度不能超过10米，加上水流经吸水管路带来的沿程损失，实际允许安装高度（水泵轴线距吸入水面的高度）远小于10米。如安装过高，则不吸水；此外，由于山区比平原大气压力低，因此同一台水泵在山区，特别是在高山区安装时，其安装高度应降低，否则也不能吸上水来。

（二）轴流泵的工作原理及特点

1、轴流泵的工作原理

轴流泵与离心泵的工作原理不同，它主要是利用叶轮的高速旋转所产生的推力提水。轴流泵叶片旋转时对水所产生的升力，可把水从下方推到上方。

轴流泵的叶片一般浸没在被吸水源的水池中。由于叶轮高速旋转，在叶片产生的升力作用下，连续不断的将水向上推压，使水沿出水管流出。叶轮不断的旋转，水也就被连续压送到高处。

2、轴流泵的一般特点

（1）水在轴流泵的流经方向是沿叶轮的轴向吸入、轴向流出，因此称轴流泵。

（2）扬程低（1～13米）、流量大、效益高，适于平原、湖区、河网区排灌。

（3）起动前不需灌水，操作简单。

（三）混流泵的工作原理及特点

1、混流泵的工作原理

由于混流泵的叶轮形状介于离心泵叶轮和轴流泵叶轮之间，因此，混流泵的工作原理既有离心力又有升力，靠两者的综合作用，水则以与轴组成一定角度流出叶轮，通过蜗壳室和管路把水提向高处。

2、混流泵的一般特点

（1）混流泵与离心泵相比，扬程较低，流量较大，与轴流泵相比，扬程较高，流量较低。适用于平原、湖区排灌。

（2）水沿混流泵的流经方向与叶轮轴成一定角度而吸入和流出的，故又称斜流泵。

三、常用的农用泵

（一）离心泵

离心泵型号、品种规格及其变型产品在农用泵中是最多的。根据水流入叶轮的方式、叶轮多少、泵本身能否自吸以及配套动力大小和动力品种等，离心泵有单级单吸离心泵、单级双吸离心泵、多级离心泵、自吸离心泵、电动机泵和柴油机泵等。

1、单级单吸离心泵

老的泵型号有BA、B型单级单吸离心泵，80年代，我国根据***和排灌机械实际情况，对离心泵产品进行更新换代研制工作，并生产IB型、IQ型单级离心泵系列产品，已列为国家专业标准和行业标准。

单级单吸离心泵，水由轴向单面进入叶轮，叶轮只有一个，因此称为单级单吸离心泵。其特点是，与混流泵、轴流泵相比，扬程较高，流量较小，结构简单，使用方便。

IQ型单级单吸离心泵（又称轻小型离心泵）是针对我国国情并满足用户提出结构简单、重量轻、价格低、性能好和配套方便的要求而设计的，共有84种产品，分3个派生系列，413个规格型号。

（1）性能范围 泵口径50～200毫米，流量12.5～400立方米/时，扬程8～125米，配套动力有柴油机直联、皮带传动，电动机直联，功率1.1～110千瓦，转速1450～2900转/分。

（2）结构型式 轻小型离心泵为轴向吸入单级单吸悬架式离心泵，泵体后开门，出口位于中心向上，后盖为压嵌式，轴承体与泵体直接联结，泵脚位于泵体下方，轴承用黄油润滑，轴封分为软填料、机械密封、橡胶油封三种。叶轮均为闭式，传动分为联轴器传动和皮带传动两种。泵叶轮转向：从泵进口方向看，叶轮转向为顺时针，当泵与柴油机直联传动时，为逆时针。泵出口可装置手动泵，可去掉底阀，减少水力损失，并能使泵自吸。

2、单级双吸离心泵

它是从叶轮两面进水的单级双吸离心泵，因泵盖和泵体是采用水平接缝进行装配的，又称为水平中开式离心泵。与单级单吸离心泵相比，效***、流量大、扬程较高。但体积大，比较笨重，一般用于固定作业。适用于丘陵、高原中等面积的灌区，也适用于工厂、矿山、城市给排水等方面。

单级双吸离心泵有S型、Sh型、SA型、SLA型几种型号，S型与Sh型的区别是，从驱动端看，S型泵为顺时针方向旋转，Sh型为逆时针方向旋转。SLA型为立式单级双吸离心泵。

S型泵性能范围流量160～18000立方米/时，扬程12～125米，进水口直径150～1400毫米，转速2950、1450、970、730、585、485、360转/分。

3、多级离心泵

多级与单级泵相比，其区别在于多级泵有两个以上的叶轮，能分段地多级次地吸水和压水，从而将水扬到很高的位置，扬程可根据需要而增减水泵叶轮的级数。多级泵主要用于矿山排水、城市及工厂供水，农业灌溉用的很少，仅适用于高扬程、小流量的高山区提水来解决人畜饮水的困难。多级高心泵有立式和卧式两种型式，主要型号有D型、DL型多级离心泵，DW、DWL型小型多级离心泵。

（1）D型泵性能范围 流量6.3～720立方米/时，扬程16～600米，进水口径：50、75、100、125、150、200毫米，其中50～125毫米泵型为高转速2950转/分，150～200毫米泵型转速为1480转/分。

（2）结构型式 D型多级离心泵为卧式多级（2～12级），叶轮为单吸，泵体为分段式。当首级叶轮为双吸时，用DS表示，当同时规定有两种转速时，低速用DA表示，用于锅炉给水的多级离心泵，用DG表示。

4、自吸离心泵

自吸泵是靠泵自身的特殊结构而产生自吸作用的单级单吸离心泵，称为自吸离心泵。和普通离心泵相比，在泵体结构上有***差别：一是泵进口位置提高，有时还装上吸入阀；二是在出水侧设置了一个气水分离室。

泵外自吸泵，是在泵外加有自吸装置，如带有旋涡泵、水环真空泵、射流泵以及手动泵等。

自吸泵与普通离心泵相比，具有结构紧凑、使用操作简单，不但省去了起动前灌大量引水的麻烦，也省去了进水管低阀，减少了进水阻力，增加泵的出水量，但与同规格的普通离心泵的效率相比要低3%～5%。自吸泵较多的是应用在轻小型喷灌机组和管道灌机组上。

变频恒压供水

一、变频调速的特点及分析

用户用水量一般是动态的，因此供水不足或供水过剩的情况时有发生。而用水和供水之间的不平衡集中反映在供水的压力上，即用水多而供水少，则压力低；用水少而供水多，则压力大。保持供水压力的恒定，可使供水和用水之间保持平衡，即用水多时供水也多，用水少时供水也少，从而提高了供水的质量。

恒压供水系统对于用户是非常重要的。在生产生活供水时，若自来水供水因故压力不足或短时断水，可能影响生活质量，严重时会影响生存安全，如发生火灾时，若供水压力不足或无水供应，不能迅速灭火，可能引起重大经济损失和人员伤亡。所以，用水区域采用正艺恒压供水系统，能产生较大的经济效益和社会效益。

随着电力技术的发展，变频调速技术的日臻完善，以变频调速为核心的智能供水控制系统取代了以往高位水箱和压力罐等供水设备，起动平稳，起动电流可限制在额定电流以内，从而避免了起动时对电网的冲击；由于泵的平均转速降低了，从而可延长泵和阀门等东西的使用寿命；可以消除起动和停机时的水锤效应。其稳定安全的运行性能、简单方便的操作方式、以及齐全周到的功能，将使供水实现节水、节电、节省人力，最终达到高效率的运行目的。

二、恒压供水的变频应用方式

通常在同一路供水系统中，设置多台常用泵，供水量大时多台泵全开，供水量小时开一台或两台。在采用变频调速进行恒压供水时，就用两种方式，其一是所有水泵配用一台变频器；其二是每台水泵配用一台变频器。后种方法根据压力反馈信号，通过PID运算自动调整变频器输出频率，改变电动机转速，最终达到管网恒压的目的，就一个闭环回路，较简单，但成本高。前种方法成本低，性能不比后种差，但控制程序较复杂，是未来的发展方向，比如上海正艺信息科技的恒压供水控制系统就可实现一变频器控制任意数马达的功能。下面讲到的原理都是一变频器拖动多马达的系统。

三、PID控制原理

根据反馈原理：要想维持一个物理量不变或基本不变，就应该引这个物理量与恒值比较，形成闭环系统。我们要想保持水压的恒定，因此就必须引入水压反馈值与给定值比较，从而形成闭环系统。但被控制的系统特点是非线性、大惯性的系统，现在控制和PID相结合的方法，在压力波动较大时使用模糊控制，以加快响应速度；在压力范围较小时采用PID来保持静态精度。这通过PLC加智能仪表可时现该算法，同时对PLC的编程来实现泵的工频与变频之间的切换。实践证明，使用这种方法是可行的，而且造价也不高。

要想维持供水网的压力不变，根据反馈定理在管网系统的管理上安装了压力变送器作为反馈元件，由于供水系统管道长、管径大，管网的充压都较慢，故系统是一个大滞后系统，不易直接采用PID调节器进行控制，而采用PLC参与控制的方式来实现对控制系统调节作用。

电泵

磁悬浮潜水电泵它实现了世界潜水电泵领域重大突破,有效解决了传统潜水电泵的种种弊端：如转换效率偏低、耗电过高、扬程受限、轴承易损、检修频繁等。广泛应用于工矿企业的供排水、农田灌溉及高原、山区供水等领域。

磁悬浮潜水电泵它以***的***技术改变了潜水电泵的制造工艺,转换效率达到令人***的新水平，创造了巨大节能降耗效益。

磁悬浮潜水电泵解决了制约世界潜水电泵领域发展的轴向力问题，潜水电泵的扬程有了突破性提高，填补了超高扬程(单机扬程设计到上千米)和超大流量(高承载)潜水电泵的市场空白；扬程、流量曲线趋于平缓。其转换效率、单机扬程均居地位。

磁悬浮潜水电泵是***潜水电泵，它实现了立轴磁悬浮(在不同工况下保持高效率)、不磨损，使用时间及检修周期延长数倍，省去频繁的定期检修工作，可连续运转数万小时，节省维修、检修费用。

磁悬浮潜水电泵通过了试验室、山东省泵类产品质量检测中心检测。试验***，磁悬浮潜水电泵的转换效率超过传统潜水电泵，用户使用情况结合实验数据及领域内对比，进一步证明其高效节能、转换效率、单机扬程及高承载、超大流量、***修、长寿命等特点!

变频器改造

三晶水泵专用变频器特点：

针对水泵恒压节能控制设计

内置PID和***的节能软件

可实现一托一分时段多点压力定时功能

高效节能，节电效果20%～60%(根据实际工况而定)

简便管理，安全保护，实现自动化控制

延长设备寿命、保护电网稳定、保减磨损、降低故障率

实现软起,制动功能

节能，可以实现节电20%-40%，能实现绿色用电。

占面积小，投入少，效***。

配置灵活，自动化程度高，功能齐全，灵活可靠。

运行合理，是软起和软停，可以消除水锤效应，电机轴上平均扭矩和磨损减小，减少了维修量和维修费用，水泵寿命大大提高。

变频恒压调速直接从水源供水，减少了原有供水方式二次污染，防止了很多传染疾病传染源头。

通信控制，可以实现无人值守，节约了人力物力。

效率及方案

原因

1、由于水流的冲刷，水泵流道内壁和叶轮过水面变得粗糙不平，水泵内流道的摩阻系数增大，再加上水在泵内的流速很大，水头损失增加。水力效率降低。

2、由于在泵前投加***或水质等原因，使泵壳内严重积垢或腐蚀。泵壳内积垢严重的可以使泵壳壁厚增加2ram左右，而且水泵内壁形成垢瘤，使泵体容积缩小、抽水量减少、并且流道粗糙，水头损失增加。客积效率和水力效率都降低。

3、由于水泵加工工艺造成的铸造缺陷、汽蚀、磨蚀、腐蚀和化学浸蚀等原因造成泵流道内产生空洞或裂缝，水流动时产生旋涡而造成能量损失。水力效率降低。

4、叶轮表面的气蚀。由于叶片背水面运行时产生负压，当压力Pk

5、容积损失和机械损失。由于泵使用时间长，机械磨损产生漏失和阻力增大，使容积效率和机械效率降低。

以上原因，使水泵性能变差。运行效率降低2～5%，严重的可以使水泵效率降低10%以上。

方法

1、采用高分子复合材料

在水泵工作过程中，泵内流动的水受到其与流道和泵叶轮表面的摩擦以及水本身粘度的影响，泵所消耗的能量主要用于抵抗水表面的流动摩擦力及涡流阻力。水在流动过程中所消耗的能量(水头损失)就是用来克服内摩擦力和水与设备界面的摩擦力。如果泵、叶轮表面光滑(这种表面称为水力光滑表面)表面阻力较小。消耗能量就小，在水泵过流面和叶轮上喷涂高分子复合材料，使其表面形成水力光滑表面，超光滑表面涂层表面光洁度是经过抛光后不锈钢的20倍，这种极光滑的表面减少了泵内流体的分层，从而减少泵内部紊流，降低了泵内的容积损失和水力损失，降低了电耗。达到降低水流阻力损失的目的，从而提高水泵的水力效率，同时在一定程度上也可提高机械效率和容积效率。涂层分子结构的致密性，能隔绝空气、水等介质和水泵叶轮母材的接触，程度减少电化学腐蚀及锈蚀。另外，高分子复合材料本质是高分子聚合物，具有抗化学腐蚀性，可以提高泵的抗腐蚀性，能大大增强泵抵抗冲蚀和抗腐蚀能力。

效率及方案

原因

1、由于水流的冲刷，水泵流道内壁和叶轮过水面变得粗糙不平，水泵内流道的摩阻系数增大，再加上水在泵内的流速很大，水头损失增加。水力效率降低。

2、由于在泵前投加***或水质等原因，使泵壳内严重积垢或腐蚀。泵壳内积垢严重的可以使泵壳壁厚增加2ram左右，而且水泵内壁形成垢瘤，使泵体容积缩小、抽水量减少、并且流道粗糙，水头损失增加。客积效率和水力效率都降低。

3、由于水泵加工工艺造成的铸造缺陷、汽蚀、磨蚀、腐蚀和化学浸蚀等原因造成泵流道内产生空洞或裂缝，水流动时产生旋涡而造成能量损失。水力效率降低。

4、叶轮表面的气蚀。由于叶片背水面运行时产生负压，当压力Pk

5、容积损失和机械损失。由于泵使用时间长，机械磨损产生漏失和阻力增大，使容积效率和机械效率降低。

以上原因，使水泵性能变差。运行效率降低2～5%，严重的可以使水泵效率降低10%以上。

方法

1、采用高分子复合材料

在水泵工作过程中，泵内流动的水受到其与流道和泵叶轮表面的摩擦以及水本身粘度的影响，泵所消耗的能量主要用于抵抗水表面的流动摩擦力及涡流阻力。水在流动过程中所消耗的能量(水头损失)就是用来克服内摩擦力和水与设备界面的摩擦力。如果泵、叶轮表面光滑(这种表面称为水力光滑表面)表面阻力较小。消耗能量就小，在水泵过流面和叶轮上喷涂高分子复合材料，使其表面形成水力光滑表面，超光滑表面涂层表面光洁度是经过抛光后不锈钢的20倍，这种极光滑的表面减少了泵内流体的分层，从而减少泵内部紊流，降低了泵内的容积损失和水力损失，降低了电耗。达到降低水流阻力损失的目的，从而提高水泵的水力效率，同时在一定程度上也可提高机械效率和容积效率。涂层分子结构的致密性，能隔绝空气、水等介质和水泵叶轮母材的接触，程度减少电化学腐蚀及锈蚀。另外，高分子复合材料本质是高分子聚合物，具有抗化学腐蚀性，可以提高泵的抗腐蚀性，能大大增强泵抵抗冲蚀和抗腐蚀能力。

2、采用新型密封技术

水泵在工作过程中有一部分能量损失，其中包括机械磨损、容积损失和水力损失，机械损失是指水泵的轴套密封摩擦、轴承摩擦、叶轮表面与液体摩擦等。采用Blu-Goo超级润滑剂来降低水泵轴套密封摩擦、轴承摩擦，从而达到提高水泵效率、节能降耗的目的。其是一种有多种用途的特殊惰性材料，主要用于降低金属间接触。作为一种螺纹密封复合物，该材料在外螺纹和内螺纹间形成一个接触面，可以保护接头免受摩擦和磨损影响，同时可以承受1407 公斤/平方厘米的压力，甚至是磨损，腐蚀或错误机加工的螺纹面。该产品也是一种极好的齿轮箱添加剂，可以在内部件上形成以一层薄膜，从而降低摩擦，齿轮噪音以及泄露。它也明显降低力矩应力，满足动力减压需求，可以用于垫圈面或作为一种填料补充，通过密封以防止流体泄露。可以在316℃的温度下应用。