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。

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。

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。

原因分析

综述

水泵振动原因分析导致机组和泵房建筑物产生振动的原因较多，有些因素之间既有联系又相互作用，概括起来主要有以下四个方面的原因。

电气方面

电机是机组的主要设备，电机内部磁力不平衡和其它电气系统的失调，常引起振动和噪音。如异步电动机在运行中，由定转子齿谐波磁通相互作用而产生的定转子间径向交变磁拉力，或大型同步电机在运行中，定转子磁力中心不一致或各个方向上气隙差超过允许偏差值等，都可能引起电机周期性振动并发出噪音。

机械方面

电机和水泵转动部件质量不平衡、粗制滥造、安装质量不良、机组轴线不对称、摆度超过允许值，零部件的机械强度和刚度较差、轴承和密封部件磨损破坏，以及水泵临界转速出现与机组固有频率一直引起的共振等，都会产生强烈的振动和噪音。

水力方面

水泵进口流速和压力分布不均匀，泵进出口工作液体的压力脉动、液体绕流、偏流和脱流，非定额工况以及各种原因引起的水泵汽蚀等，都是常见的引起泵机组振动的原因。水泵启动和停机、阀门启闭、工况改变以及事故紧急停机等动态过渡过程造成的输水管道内压力急剧变化和水锤作用等，也常常导致泵房和机组产生振动。

其它方面

机组进水流道设计不合理或与机组不配套、水泵淹没深度不当，以及机组启动和停机顺序不合理等，都会使进水条件恶化，产生漩涡，诱发汽蚀或加重机组及泵房振动。采用破坏虹吸真空断流的机组在启动时，若驼峰段空气挟带困难，形成虹吸时间过长；拍门断流的机组拍门设计不合理，时开时闭，不断撞击拍门座；支撑水泵和电机的基础发生不均匀沉陷或基础的刚性较差等原因，也都会导致机组发生振动。

水泵的选择

认清厂家

用户选择水泵时，是到农机部门认可的销售点，一定要认清生产厂家。

建议优先考虑购买充水式潜水电泵，并且看清牌号和产品质量合格证。千万不能购买“三无”（即无生产厂家、无生产日期、无生产许可证）产品，否则出现了问题，用户将束手无策。

作为用户，由于受到专业知识的局限，很难定夺，的方法是咨询水泵方面的行家，还不妨去咨询一些老的水泵用户，尤其是那些与自己使用条件相近者，买这些用户***、质量可靠而又比较成熟的产品，不失为一种明智的选择。同时，应根据当地的电源情况来决定用单相泵或三相泵。

要求

所谓扬程是指所需扬程，而并不是提水高度，明确这一点对选择水泵尤为重要。水泵扬程大约为提水高度的1.15～1.20倍。如某水源到用水处的垂直高度20米，其所需扬程大约为23～24米。

选择水泵时应使水泵铭牌上的扬程与所需扬程接近，一般偏差不超过20%，这样的情况下，水泵的效率，也比较节能，使用会更经济。如果铭牌上扬程远远小于所需扬程，水泵往往不能满足用户的需要，即便能抽上水来，水量也小得可怜。但反过来，高扬程的水泵用于低扬程时，便会出现流量过大，导致电机超载，若长时间运行，电机温度升高，绕组绝缘层便会逐渐老化，甚至烧毁电机。

水泵选型依据，应根据工艺流程，给排水要求，从五个方面加以考虑，既液体输送量、装置扬程、液体性质、管路布置以及操作运转条件等

选择

水泵的流量，即出水量，一般不宜选得过大，否则会增加购买水泵的费用。应按需选用，如用户家庭使用的自吸式水泵，流量应尽量选小一些的；如用户灌溉用的潜水泵，就可适当选择流量大一些的。

选购关键

1）要因地制宜选购水泵。常用的农用水泵有3种类型，即离心泵、轴流泵和混流泵。离心泵扬程较高，但出水量不大，适用于山区和井灌区；轴流泵出水量较大，但扬程不太高，适用于平原地区使用；混流泵的出水量和扬程介于离心泵和轴流泵之间，适用于平原和丘陵地区使用。用户要根据本地的地况、水源和提水高度进行选购。

2）要适当超标选水泵。确定水泵类型后，要考虑其经济性能，特别要注意水泵的扬程和流量及其配套动力的选择。必须注意，水泵标牌上注明的扬程(总扬程)与使用时的出水扬程(实际扬程)是有差别的，这是由于水流通过输水管和管路附近时会有一定的阻力损失。所以，实际扬程一般要比总扬程低10%—20%，出水量也相应减少。因此，实际使用时，只能按标牌所注扬程和流量的80%～90%估算，水泵配套动力的选择，可按标牌上注明的功率选择，为了使水泵启动迅速和使用安全，动力机的功率也可略大于水泵所需功率，一般高出10%左右为宜；如果已有动力，选购水泵时，则可按动力机的功率选购与之相配套的水泵。

3）要严格手续购水泵。选购时要审验“三证”，即农业机械推广许可证、生产许可证和产品检验合格证，只有三证齐全方能避免购置淘汰产品及劣质产品。

水泵的参数

折叠流量Q

流量是泵在单位时间内输送出去的液体量（体积或质量）。

体积流量用Q表示，单位是：m3/s，m3/h，l/s等。

质量流量用Qm表示，单位是：t/h，kg/s等。

质量流量和体积流量的关系为：Qm=ρQ式中　ρ——液体的密度（kg/m3，t/m3），常温清水ρ=1000kg/m3。

扬程H

扬程是水泵所抽送的单位重量液体从泵进口处（泵进口法兰）到泵出口处（泵出口法兰）能量的增值。也就是一牛顿液体通过泵获得的有效能量。其单位是N·m/N=m，即泵抽送液体的液柱高度，习惯简称为米。

转速n

转速是泵轴单位时间的转数，用符号n表示，单位是r/min。

汽蚀余量

汽蚀余量又叫净正吸头，是表示汽蚀性能的主要参数。汽蚀余量国内曾用Δh表示。

功率和效率

水泵的功率通常是指输入功率，即原动机传支泵轴上的功率，故又称为轴功率，用P表示；

泵的有效功率又称输出功率，用Pe表示。它是单位时间内从泵中输送出去的液体在泵中获得的有效能量。

因为扬程是指泵输出的单位重液体从泵中所获得的有效能量，所以，扬程和质量流量及重力加速度的乘积，就是单位时间内从泵中输出的液体所获得的有效能量——即泵的有效功率：Pe=ρgQH(W)=γQH(W)式中ρ——泵输送液体的密度（kg/m3）；γ——泵输送液体的重度（N/m3）；Q——泵的流量（m3/s）；H——泵的扬程（m）；g——重力加速度(m/s2)。

轴功率P和有效功率Pe之差为泵内的损失功率，其大小用泵的效率来计量。泵的效率为有效功率和轴功率之比，用η表示。

什么叫流量？用什么字母表示？如何换算？

单位时间内泵排出液体的体积叫流量，流量用Q表示，计量单位：立方米/小时（m3/h）,升/秒（l/s）, L/s=3.6 m3/h=0.06 m3/min=60L/minG=Qρ G为重量 ρ为液体比重例:某台泵流量50 m3/h，求抽水时每小时重量？水的比重ρ为1000公斤/立方米。解：G=Qρ=50×1000(m3/h·kg/ m3)=50000kg / h=50t/h

什么叫扬程？用什么字母表示？用什么计量单位？和压力的换算及公式？

单位重量液体通过泵所获得的能量叫扬程。泵的扬程包括吸程在内，近似为泵出口和入口压力差。扬程用H表示，单位为米（m）。泵的压力用P表示，单位为Mpa（兆帕），H=P/ρ.如P为1kg/cm2，则H=（lkg/ cm2)/(1000kg/ m3) H=(1kg/ cm2)/(1000公斤/m3)=(10000公斤/m2)/1000公斤/m3=10m 1Mpa=10kg/c m2,H=(P2-P1)/ρ (P2=出口压力 P1=进口压力)

什么叫汽蚀余量？什么叫吸程？各自计量单位表示字母？

水泵在工作时液体在叶轮的进口处因一定真空压力下会产生汽体，汽化的气泡在液体质点的撞击运动下，对叶轮等金属表面产生剥蚀，从而破坏叶轮等金属，此时真空压力叫汽化压力，汽蚀余量是指在泵吸入口处单位重量液体所具有的超过汽化压力的富余能量。单位用米标注，用（NPSH）r。吸程即为必需汽蚀余量Δh：即泵允许吸液体的真空度，亦即泵允许的安装高度，单位用米。

吸程=标准大气压（10.33米）-汽蚀余量-安全量（0.5米）

标准大气压能压管路真空高度10.33米。

例如：某泵必需汽蚀余量为4.0米，求吸程Δh？

解：Δh=10.33-4.0-0.5=5.83米