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泵知识讲义

山东省临沂消防器材总厂

目录
一、 泵的基本原理 1
二、泵的基本参数 6
三、泵的特性曲线 8
四、泵的汽蚀 9
五、一般泵的故障原因和措施 11
六、BD60车用消防泵的使用保养 12
七、美国大力（Darley）泵的使用保养 17

一、 泵的基本原理
1、 泵的定义和分类
⑴、概念：泵是把原动机（常见的原动机有柴油机、汽油机等内燃机，电动机等，消防车上的消防泵的原动机是车的柴油或汽油发动机）的机械能转换成抽送液体能量的机器。原动机通过泵轴带动叶轮旋转，对液体作功，使其能量增加，从而使需要数量的液体，由吸水池经泵输送到要求的高处或要求的压力的地方。
泵吸水原理：下图所示是简单的泵装置。原动机带动叶轮旋转，将水从A处吸入泵内，排送到B处。泵中起主导作用的是叶轮，叶轮中的叶片强迫液体旋转，液体在离心力作用下向四周甩出。这种情况象转动的雨伞，雨伞上的水滴向四周甩出去的道理一样。泵内的液体甩出去后，新的液体在大气压力下进到泵内。如此连续不断地从A处向B处供水。泵在开动前，应先灌满水。如不灌满水，叶轮只能带动空气旋转，因空气的单位体积的质量很小，产生的离心力甚小，无力把泵内和排水管中的空气排出，在泵内造成真空，水也就吸不上来。泵的底阀是为灌水用的，泵出口侧的调节阀是用调节流量的。车用消防泵在开动前，可灌满水，遇到必须从自然水源吸水时，需要启动引水器，把泵室及吸水管内的空气排出，液体在大气压力下进到泵内，这样泵也可连续不断地吸水了。
⑵、泵的类型
泵可以分为叶片式泵、容积式泵和其它类型泵三大类。
⑴、叶片式泵：也叫动力式泵，这种泵是连续地给液体施加能量，如离心泵、混流泵、轴流泵等。
⑵、容积式泵：在这种泵中，通过封闭而充满液体容积的周期性变化，不连续地给液体施加能量，如活塞泵、齿轮泵、螺杆泵等。
⑶、其它类型泵：这些泵的作用原理各异，如射流泵、水锤泵、电磁泵等。
泵的详细分类见表1-1所示。
2、 叶片泵的主要过流部件和结构形式：
⑴、叶片泵的主要过流部件有吸水室、叶轮、压水室（包括导叶）。
泵吸水室位于叶轮前面，其作用是把液体引向叶轮，有直锥形、弯管形和螺旋形三种形式。
压水室位于叶轮外围，其作用是收集从叶轮流出的液体，送入排出管。压水室主要有螺旋形压水室（涡壳）、导叶和空间导叶三种形式。
叶轮是泵最重要的工作元件，是过流部件的心脏。叶轮由盖板和中间的叶片组成。根据液体从叶轮流出的方向不同，叶轮分为离心式（径流式）、混流式（斜流式）和轴流式三种型式。离心式叶轮—液体流出叶轮的方向垂直于轴线；
混流式叶轮—液体流出叶轮的方向倾斜于轴线；
表1-1 泵的分类
叶
片
式
泵
离心泵
单级（单吸、双吸、自吸、非自吸）
多级（节段式、涡壳式）
混流泵
涡壳泵、导叶式（固定叶片、可调叶片）
轴流泵
固定叶片、可调叶片
旋涡泵
单级、多级、自吸、非自吸
容
积
式
泵
往复泵
（活塞式、柱塞式）蒸汽双作用（单缸、多缸）
电动往复式—单作用、
双作用（单缸、多缸）
转子泵
螺杆式（单、双、三螺杆）；
齿轮式（内啮合、外啮合）；
环流活塞式（内环流、外环流）；
滑片式；
凸轮式；
轴向柱塞式；
径向柱塞式
其它
类型泵

射流泵、气体扬水泵、水锤泵、电磁泵、水轮泵等
轴流式叶轮—液体流出叶轮的方向平行于轴线。
⑵、叶片式泵的结构形式
叶片式泵的结构形式，分类如下：
a、按主轴方向
卧式：主轴水平放置；
立式：主轴垂直放置；
斜式：主轴倾斜放置。
b、按叶轮种类
离心式：装离心式叶轮；
混流式：装混流式叶轮；
轴流式：装轴流式叶轮。
c、按吸入方式
单吸：装单吸叶轮；
双吸：装双吸叶轮。
d、按级数
单级：装一个叶轮；
多级：同一根轴上装两个或两个以上的叶轮。
e、按叶片安装方法
可调叶片：叶轮叶片安放角可以调节的结构；
固定叶片：叶轮叶片安放角是固定的结构。
f、按壳体剖分方式
分段式：壳体按与主轴垂直的平面剖分；
节段式：在分段式结构形式中，每一级壳体都是分开式的；
中开式：壳体在通过轴中心线的平面上分开；
水平中开式：在中开式结构中，剖分面是水平的；
垂直中开式：在中开式结构中，剖分面是与水平在面垂直的；
斜中开式：在中开式中，剖分面是倾斜的。
g、按泵体形式
涡壳式：叶轮排出侧具有带涡室的壳体；
双涡壳式：叶轮排出侧具有双涡室的壳体；
透平式：带导叶的离心式泵；
筒袋式：内壳体外装有圆筒状的耐压壳体；
双层壳体式：指筒袋式之外的双层壳体泵。
h、按泵体的支承方式
悬架式：泵体下有泵脚，固定在底座上，轴承体悬在一端；
托架式：轴承体下部固定在底座上，泵体被轴承体托起在一端；
中心支承式：泵体两侧在通过轴心的水平面上固定在底座上。
i、特殊结构的叶片式泵
潜水电泵：驱动泵的电机与泵一起放在水中使用的泵；
贯流式泵：泵体内装有电动机等驱动装置；
屏蔽泵：泵与电动机直连（共用一根轴），电动机定子内侧装有屏蔽套，以防液体进入定子。
磁力泵：电动机带动外磁旋转，通过磁感应使和泵叶轮连在一起的内磁钢旋转，内外磁钢间有隔离套，完全杜绝液体外漏；
自吸式泵：泵再次起动时无需灌水的泵；
管道泵：泵作为管道的一部分，无需特别改变管路即可安装；
无堵塞泵：泵抽送液体中所含固体物质不会在泵内造成堵塞。
3、 泵的用途
泵是一种通用机械，种类甚多，应用极广，可以说，在国民经济各部门中，凡是有液体流动的地方，说有泵在工作。其主要应用范围是：农田排灌、石油化工、动力工业、城市给排水、采矿和船舶工业等。另外，泵在火箭燃料供给、船舶推进方面也得到应用。
二、 泵的基本参数
表征泵主要性能的参数有以下几个：
1、 流量Q
流量是泵在单位时间内输送出去的液体量（体积咸质量）。
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=1000 kg/m3。
2、 扬程H
扬程是泵所抽送的单位重量液体从泵进口处（泵进口法兰）到泵出口处的（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。
3、 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（转/分钟）。
4、 汽蚀余量NPSH
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△h表示。
5、 功率和效率
泵的功率通常指输入功率，即原动机传到泵轴上的功率，故又称轴功率，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。
因为扬程是泵输出的单位重量液体从泵中获得的有效能量，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液体所获得的有效能量—泵的有效功率。
Pe=HQmg=ρgQH（W）
或 Pe==（kW）
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）。
若液体重度的单位为kgf/m3，则
Pe=（kW）
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，即
η=Pe/P
三、 泵的特性曲线
每种泵的性能参数，流量Q、扬程H、效率η、轴功率P及汽蚀余量NPSH等都可用一经试验得出的曲线图来表示，泵特性曲线全面、综合、直观地表示了泵的性能，有多方面的用途。用户可以根据特性曲线来选择要求的泵，确定泵的安装高度，掌握泵的运转情况。制造厂在泵制造完后，通过试验作出特性曲线，并根据特性曲线形状的变化，分析泵几何参数对泵
性能的影响，以便设计制造出符合要求性能的泵。特性曲线通常用横坐标表示流量Q，纵坐标表示扬程H，效率η及轴功率P及汽蚀余量NPSH。现示例如上图所示。
四、 泵的汽蚀
1893年，人们确认英国一台驱逐舰螺旋桨的破坏是汽蚀的结果，这就是汽蚀现象的首次发现。之后，对螺旋桨、水轮机和水泵等水力机械的汽蚀问题进行了大量研究。随着机器向高速的方向发展，汽蚀一直是水力机械中至关重要的问题。
1、汽蚀的发生过程
液体汽化时压力为液体的汽化压力（又称饱和蒸汽压力），液体汽化压力的大小和温度有关。温度越高，其汽化压力越大。20℃常温清水的汽化压力为233.8Pa（0.0238kgf/cm2），即常温（20℃）清水当压力降为233.8Pa时，就开始汽化，液体便产生气泡。把这种产生气泡的现象称为汽蚀。
泵在运转中，若其过流部分的局部区域（通常是叶轮叶片进口稍后的某处），因为某种原因，抽送液体的绝对压力下降到当时温度下的汽化压力时，液体便在该处开始汽化，产生气泡。这些气泡随液体向前流动，至某高压处，气泡周围的高压液体，致使气泡急骤地缩小以至破裂（凝结），在气泡凝结的同时，液体质点将以高速填充空穴，发生互相撞击而形成水击。这种现象发生在固体壁上将使过流部件受到腐蚀破坏。上述产生气泡和气泡破裂使过流部件遭到破坏的过程就是泵中的汽蚀过程。
2、泵产生汽蚀时的现象
⑴、产生噪声和振动。由于泵汽蚀时，气泡在高压区连续发生突然破裂，以及伴随的强烈水击，而产生噪声和振动，可以听到像爆豆似的劈劈啪啪的响声。根据噪声可以检测汽蚀的初生。
⑵、过流部件的腐蚀破坏。泵长时间在汽蚀条件下工作时，泵过流部件的某些地方会遭到腐蚀破坏，一般在叶轮出口和压水室进口部位。这是因为气泡在凝结时金属表面受到像利刃似的高频（600-25000Hz）强烈冲击，压力达49Mpa，致使金属表面发现麻点以至穿孔。严重时金属晶粒松动并剥落而呈现蜂巢状。汽蚀破坏除机械力作用外还伴有电解、化学腐蚀等多种很复杂的作用。
⑶、性能下降。泵汽蚀时叶轮内液体的能量交换受到干扰和破坏，表现为特性曲线中流量—扬程曲线、流量—轴功率曲线、流量—效率曲线下降。严重时会使泵中的液流中断。
3、防止发生汽蚀的措施
⑴、减小几何吸上高度（吸深）。
⑵、减小吸入损失，为此可设法增加管径，尽量减小管路长度、弯头和附件等。
⑶、泵在发生汽蚀时，应把流量调小或降速运行。
五、一般泵的故障原因和措施
故障
原因
措施
泵
不
满
水
从填料处吸入空气
更换填料密封或压紧填料密封，增加填料的密封水量
从排出阀处吸入空气
提高阀的密封性
从管连接处吸入空气
找出泄漏部位并紧固
底阀不合适
检查、修理阀
真空泵不合要求
检查、修理泵
吸气用电磁阀不合要求
检查、修理泵
不能
起动
不具备起动条件
检查是否符合起动条件
原动机发生故障
检查、修理
不
出
水
泵、吸入管水未灌满
再次灌水，检查吸入管联接处及泵填料处有无空气灌进
吸入、排出阀关死
打开吸入、排出阀
过滤器、吸入管堵塞
拆卸开清除异物
叶轮内有异物
拆卸开清除异物
旋转方向反了
正确接好电动机配线
达
不到设计流量

有空气吸入
检查吸入管连接部位和泵填料处是否有空气吸入
由于水位降低，淹没深度不够
延长吸水管，加深淹没深度
叶轮内异物堵塞
拆卸开清除异物
转子部分磨损严重
由制造厂进行修理
一开始有排 水
但是立刻停止
泵、吸水管灌水不足
再次灌水
有空气吸入
检查吸入管的密封性，填料处的密封水
吸入管中有空气积存
重新设置管路

故障
原因
措施
超
负
荷
旋转速度过快
调整原动机使其达到规定的转速
在设计流量、设计扬程以外状态运转
调整排出阀开度
回转体与壳体接触
由制造厂进行修理
混入泥和其它异物
清洗吸入水槽并采取防止异物流入的措施
填料密封压得过紧
适当放松压紧量
轴承
过热
润滑脂堵塞，给油不足
进行适当调整
润滑油老化
更换润滑油
轴偏心
重新找正
轴承有故障
检查、修理或更换
填料
处过
热
填料密封压得过紧
稍微松动填料，使水稍有泄漏
填料密封水的压力过大
降低密封水管的水压
填料的密封水量不足
稍提高密封水管的水压
泵
振动

叶轮局部有堵塞
拆卸并排除异物
叶轮破损
拆卸并更换叶轮
流量过小
在设计点附近使用
泵与原动机轴不同心
定点找正
轴承破损
维修、检查或更换
混入空气，发生汽蚀
改变吸入水位，改善吸水管，在设计流量点附近运转
六、BD60车用消防泵的使用保养
1、主要规格及技术参数
（1）离心泵
型号 BD60
型式 单级离心泵
额定出口压力 ³1.0MPa
额定流量 60L/s
额定转速 3000r/min
进水口径 2×f150mm
出水口径 3×f100mm
最大吸水深度 7m
（2）滑片式引水泵
最大抽真空能力 ³85kPa
引水时间 £45s
（3）消防泵总成密封性
真空度为85kPa时，真空降落速度不大于2.6kPa/min
（4）质量
总质量 220kg
（5）旋向（从水泵进水口看）顺时针
2、产品主要结构介绍及系统说明
本消防泵由出水总阀门、水泵、轴承箱、滑片引水泵、电磁离合器、引水管自动开关、引水管路组成。见图（一）
（1）水泵：由泵体1、叶轮2、泵盖4、泵轴6等主要零件构成，见图（二）。泵轴6由40Cr钢制造，表面经软氮化处理。以提高耐磨和抗腐蚀性，叶轮前后两止漏环均用铸锰黄铜制造，叶轮2用铸造铝黄铜制造，具有较好的耐磨性和抗蚀性。水流经泵盖4进水口进入叶轮2经叶轮加能后由泵体1上出口排出。
（2）滑片式引水泵，由转子4，滑片6，泵壳5，齿轮2等主要零件构成，泵壳5轴线与转子4 的轴线有偏心，当转子旋转时，转子槽中的滑片6在离心力的作用下甩出，与泵壳5内壁接触，使相应两滑片之间产生独立的空腔（在润滑油的帮助下），随着转子旋转，各独立空间容积不断发生变化，形成吸气与排气，使消防泵泵腔及低压管路内形成真空，从而达到吸水的目的，见图（三）所示。
滑片6用尼龙材料特制，转子4与壳体5用铜合金材料制造，具有耐磨、耐腐蚀特性。
（3）轴承箱（图四）和滑片引水泵、电磁离合器、压力继电器（图五），其安装关系见图（一）。
工作原理：图（四）所示水泵工作前滑片引水泵工作时的状态。接通电源（24V），电流通过压力继电器图（五）（为通电）电刷、电磁离合器23中的线圈产生磁场，使齿形摩擦片吸合在一起，由于电磁离合器随水泵轴6一起旋转，拨动主动齿轮19又将动力传输给滑片引水泵图（三）中的被动齿轮2，使转子4带动滑片6一起旋转，进行排气引水。当引水完毕，水泵正常工作时，压力水通过继电器图（五）中水管，活塞7受水压作用向上运动，使微型开关断开，切断电流，电磁离合器23停止吸合，齿形摩擦片脱开，使滑片引水泵不再工作。当水泵工作完毕后，水压力消失，压力继电器图（五）中的活塞在弹簧6的弹力下，回到原来位置，微型开关21又闭合，电路接通，电磁离合器又吸合，使整个消防泵又进入备战状态。这样可以保证水泵与滑片引水泵之间无须手动操作。
（4）引水管图（六）和引水管自动开关图（七）
滑片式引水泵工作时，在真空作用下，图七中阀门5被抽起。水泵内空气由开关座6开关体4经引水管图六进入滑片泵被排至大气。当水泵中空气抽完，水泵正常工作时，压力水经铜管进入开关盖1，克服弹簧力3，推动活塞2封闭开关体4上排气口，阀门5在真空作用下自动回位，从而关闭引水管路，起到开关作用。
（5）出水总阀门图（九）
其作用是在泵不工作时或引水过程中。阀门中阀片封住水泵出水口，在滑片引水泵工作时，水泵出水口以外的管道中的空气进不到水泵中，大大缩短引水的时间，另外还起到分水器的作用。本出水总阀门共有3个出水口，可以向三个不同的管路单独或同时供水。便于其它管道的安装。
3、维护保养
⑴、滑片引水泵工作前应检查小机油箱内是否有足够的机油。机油应保持清洁，不得有泥砂或其它固体颗粒。
⑵、滑片引水泵切忌长时间空运转（3分钟以上），否则将导致过热而损坏。
⑶、水泵使用完毕后，应打开泵体下方的放水旋塞，放掉泵中余水，这一项在寒冷地区尤为重要。余水放完后，应立即关闭旋塞。
⑷、及时向润滑点加注黄油，及时检查轴承箱内机油情况。
⑸、水泵如用过海水、矿泉水或过于污浊的水源后，应用清水清洗，以防腐蚀机件或阻塞管道。
⑹、水泵长时间不用时，应存放在干燥、通风的地方，以防腐蚀。
⑺、应定期检查更换密封件。
4、故障原因和措施
故障
原因
措施
泵吸
不上
水

引水
时间
长
引水管路漏气
检查引水管路，排除漏气
吸水管化漏气
检查吸水管路，排除漏气
泵体的放水旋塞没关上
关上放水旋塞
压力继电器没接电源
接通电源
罐进泵的阀没有关闭
关闭罐进泵的阀门
油封处漏气
检查、修理或更换油封
滑片泵损坏
由制造厂修理
泵
吸
水
不
足

泵轴转速低
提高转速
吸水底阀处有异物
清除异物
止漏环磨损严重
更换止漏环
油封损坏
更换油封
叶轮内有异物
拆卸开清除异物
引水管自动开关不回位
敲打使其回位或拆卸修理
吸罐水时罐进泵的阀门没完全打开
检查并完全打开罐进泵的阀门
外吸水时罐进泵的阀门没关闭
关闭罐进泵的阀门
故障
原因
措施
达
不到
设计
压力
泵轴转速低
提高转速
流量太大
调整排出阀开度
泵正常工作时滑片泵排出管喷水
引水管自动开关没回位
敲打使其回位或拆卸修理
滑片泵始终
工作
引水管自动开关不回位
敲打使其回位或拆卸修理
通往压力继电器的压力水管堵塞，压力继电器断不开
拆卸清理
机油箱进水
引水管自动开关不回位
敲打使其回位或拆卸修理
引水时吸油量大
吸油管接头内控制阀芯的弹簧失效
拆卸更换弹簧
七、美国大力（Darley）泵的使用保养
美国大力公司的泵，如HM500、PSP1000、KSP1000、PSE1000、KSE1000等是高转速单级离心泵，由水泵和齿轮箱组成。其中HM500、PSP1000、KSP1000等为取力器驱动方式，PSE1000、KSE1000等为发动机驱动方式。
1、 润滑
泵齿轮箱内的油要加到箱体上油塞所示的油线位置。
每运行25小时（或每隔6个月）检查一下油量，每运行50小时（或每隔12个月）换一次油。
齿轮箱使用80W/90齿轮润滑油。
注意：不要加油加得过满！每隔一年加一次油。
2、 填料密封
泵只能使用大力公司的成型填料，编号PA926。当调节填料时，避免空隙并将填料压实。
当需要向空的填料函填充填料时，卸下填料螺栓、压盖螺母，把长球形的填料装入填料导套，然后装上压盖螺母、填料螺栓。用扳手拧填料螺栓，把填料压入填料函，不要使用动力工具。用手转动水泵轴并继续填入填料直到转动有阻力，表示填料函已满。继续用扳手旋紧填料螺栓直到从水泵轴和填料函之间的缝隙中有微量的填料小片出来。此时泵可以开始工作，引水完毕后，把泵出口压力升至0.4Mpa，在此压力下工作10分钟，用扳手旋紧填料螺栓直到冷水从水泵轴和填料函之间流过，泄漏量一般每分钟5-60滴。
泵在高压工作之前必须确定0.4Mpa压力下运转时有冷水从水泵轴和填料函之间流出。
使泵在正常情况下的高压状态下运转10分钟，此时应有足量的水从水泵轴和填料函之间流出，避免泵轴过热，不要使泵在填料很紧的情况下进行，应将出口压力降至0.4Mpa，并重新拧紧填料螺栓。
填料刚填完时泵运行时要经常检查水滴的下滴频率，必要时还要调节以得到一个恒定的下滴频率。
3、 注意事项
⑴、除非马上就要引水，否则不要让泵在无水的情况下运转。
⑵、泵引水完后，发动机应该逐步加速，不要猛地加大油门。当发动机停机时应逐步减速。
⑶、注意发动机温度，有过热信号时就应采取相应措施。
⑷、泵吸水时最常见的故障是吸入管路漏气。
⑸、泵每次工作完毕之后要立即打开排水阀排余水，特别是在寒冷的季节。在排完余水后不要忘记关上排水阀，否则将导致下次引水失败。
⑹、不要让泵在出水口完全关闭的情况下长期运转。
⑺、泵齿轮箱的润滑油应加到油塞所示的油线位置。
⑻、每运行25小时（或每隔6个月）检查一下油量，每运行50小时（或每隔12个月）换一次油。
⑼、使所有的吸水阀和排水阀灵活方便，易于操作。
⑽、泵完盐水后，应该立即用清水清洗泵以免生锈。
⑾、泵从池塘、江河、湖泊等水源吸水时，要保证水源清洁并且与其他杂物分离。
⑿、寒冷季节应将泵等消防设备放在暖和的地方。
⒀、不经常使用的消防泵应该定期检查并运转以确保处理紧急事故。
⒁、吸水管末端应安装滤网，以免吸进异物。
⒂、吸水管的自由端必须浸入水中一个合适的深度防止空气进入管道。特别是当泵的流量大时，必须浸入必须的深度。当浸入深度小时，空气进入管道，会在水表面形成小旋涡。当泵工作在最大流量时，推荐最小的浸入深度是管径的4倍。当不可能有适当的浸入深度时，在吸水管的末端放一块挡板可防止空气进入。
⒃、吸水管末端不要太接近水源底部，否则很容易被堵塞，一般应有0.3m的距离。
⒄、过长的吸水管对泵不利，除增加摩擦损失而减小流量外，还会产生汽蚀现象。
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