如何选择离心泵的结构形式
如何选择离心泵的结构形式
选择离心泵的结构形式是离心泵设计工作中一项很重要的步骤。所谓选择离心泵的结构形式，就是确定是单吸还是双吸；是单级还是多级；是悬臂式还是双支承式；是分段式的还是水平中开式的。这些问题又与原动机的驱动方式、泵的转速、吸程和效率因素有关。由于泵在结构上的复杂程度不同，所以，确定泵结构型式的步骤也不一定完全相同，一般可按以下步骤实行。一、选择原动机选择原动机应综合考虑动力来源、价格和维护管理等因素。对于农业水泵来说，还应考虑不同地区的自然条件、技术经济条件和群众要求。一般来说，在有电地区应首先考虑电机驱动，因为电机驱动成本低、容易操作、使用可靠、检修和维护都比较方便、而且不需要燃料。但电机驱动的基建投资较大，需要新建输电、变电设备。特别是对距电网较远的地区，基建投资更大。汽油机、柴油机驱动时基建投资较少，在有些地区燃料供应也方便，特别是现在高速柴油机迅速发展，为采用柴油机驱动打开了新的途径、对于工业用泵，由于电源比较方便，一般均采用电机驱动，在有蒸汽源的地方，还可以采用汽轮机驱动，汽轮机驱动的优点是转速高、并可以用调节转速的方法来改变运行参数。但是维护管理比较复杂。最近，燃气轮机迅速发展，燃气轮机转速较高，在条件适合的地方也可以采用燃气轮机驱动。使用环境的条件对原动机的选择也有很大影响，例如，在矿井、炼油厂等有易燃、易爆危险的地方，不能用普通电机或燃气轮机、应采用防爆电机或汽轮机驱动，以免产生危险。二、确定转数、比转速、和级速转速、比转速和级数是直接影响泵结构型式的三个相互联系的因素，这三个因素还与泵效率和汽蚀余量有密切关系。所以，确定转速、比转速和级数其实是根据实际情况选定其中两个因素，求出第三个因素，并校核是否能达到原定的泵效率和汽蚀余量。1.转速n目前，国内外离心泵都趋向采用高转速、泵高速化后，体积减小，重量减轻，省工省料。但是，提供泵的转速受到泵汽蚀性能的限制，如果相应于选定转速的汽蚀余量大于给定的指标，则应设法提高泵的抗汽蚀性能（如采用双级叶轮、增大叶轮入口直径和叶轮入口宽、加诱导轮等。）或采用抗汽蚀材料制造叶轮。如果采用这些措施还不能达到原订指标，则应考虑降低低泵的转速或在泵前加升压泵。在一般情况下，不推荐采用齿轮变速箱或其它变速机构，建议用原动机直接驱动。如果原动机转速过低或使用条件要求调速，则可采用增速齿轮箱或调速器（如液力耦合器等）。应结合原动机转速来选取泵的转速，如果用电机驱动，则应根据下表来选取转速。2.比转速比转速与泵效率密切有关，在确定比转速时必须同时考虑泵的效率是否能达到给定指标。在确定比转数时，还应考虑是否有合适的模型，如果有合适的模型，应该选取模型泵的比转数，这样不但简化了实验研究和设计工作，而且保证产品有较高的技术经济指标。离心泵和混流泵的比转数在30~500范围内。在泵流量和扬程不变的情况下，提高转速或增加泵的级数可增大泵的比转速；在扬程和转速不变的情况下，采用双吸叶轮可使泵的比转数缩小1.4倍。3.级数确定级数时，首先应考虑到结构安排的可能性。卧式泵级数太多会增加轴的跨度，降低运行可靠性、给使用、维护、检修工作带来很多困难。目前，卧式多级泵一般不超过10级，最多不超过15级。立式多级泵虽然可以多达几十级，但必须认真地解决轴向负荷的平衡和立式电机、立式增速齿轮箱的配套问题。从结构的观点来看，希望级数越少越好，也就是希望单级扬程越高越好。但是，在转速一定的情况下，要提高单级扬程必须采用低比转速叶轮，而比转数越小、泵效率越低。；另外，比转数太小的叶轮从材料选择（如强度和冲刷问题）到制造工艺等都有一定的困难。三、确定泵的结构型式1.是单吸还是双吸目前，一般工业和农业用泵的允许吸上真空高度要求在5~6米水柱左右。所以，吸入口径小于200毫米时，大都设计成单吸泵，因为单吸泵结构简单、重量轻、零件少、加工制造比较容易。对吸入口径在200毫米以上的泵，如果选用一般单吸结构，由于要照顾吸程不至于太小，需用较低的转速，造成机组笨重，这时可考虑设计成双吸泵。双吸泵与但吸泵相比，在流量和抗汽蚀性能相同的情况下，可采用较高的转速。2.是单级还是多级这个问题在确定级数时已有介绍，此处不再重复。3.是悬臂式还是双支承式吸入口径在200毫米以下的单级泵和一部分单吸两级泵可以设计成悬臂式结构，因为悬臂式结构轻小，易于加工制造，液体流动情况也比较好（不穿轴）。对于多级泵和吸入口径在200毫米以上的泵，从结构上来看，设计成轴承两侧的双支承式比较合适。4.是涡壳式还是分段式泵一般单级泵均采用螺旋形压出室，俗称涡壳式泵。而多级泵则有两种结构型式。即涡壳式多级泵和分段式多级泵。这两种结构型式的优缺点如下：（1）性能相同的情况下，两种结构型式的泵的效率有可能是相同的。（2）在性能和转速相同的情况下，分段式多级泵的重量较涡壳式多级泵轻百分之二十至百分之五十。（3）涡壳式多级泵泵体的几何形状复杂，铸造工时较分段式多级泵多，而且精度不易保证。涡壳式多级泵的机械加工工时与分段式多级泵在一般设备上即能加工，适合于中小企业生产。（4）涡壳式多级离心泵结构简单、维修方便，深受用户欢迎，而且叶轮对称布置，可以自动平衡轴向力；而分段式多级结构泵结构复杂，零件数较多，维修困难。所以，现在两级的多级泵往往做成涡壳式多级泵，这样重量与分段式多级泵差不多，但结构简单，运行可靠，维修方便。如果级数超过三级以上，制造蜗壳式泵体形状复杂，重量增加。所以多制成分段式多级泵。根据以上分析，在确定泵结构型式时，应根据具体情况，结合用户要求，进行全面的分析比较，选择合理的结构。
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