高压水泵扬程400米

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第四篇水泵基础知识

什么是泵？泵可以分为哪些不同类型？

泵是用来把原动机的机械能转变为液体动能和压力能的一种设备。

泵一般用来输送液体，可以从位置低的地方送到位置高的地方，或者从压力低的容器送到

压力高的容器。

泵的种类可分为：

1.叶片泵：离心泵、轴流泵、混流泵、自吸泵、旋涡泵

2.容积泵：齿轮泵、螺杆泵、活塞泵

3.其他型式泵：喷射泵、真空泵。

火电厂中主要有哪三中水泵？作用？

给水泵：把除氧器贮水箱内具有一定温度、除过氧的给水，提高压力后输送到锅炉，以满足

锅炉用水需要。

凝泵：把凝汽器热井内的凝结水升压后送到回热系统。

循泵：向汽轮机凝汽器供给冷却水，用以冷却汽轮机的排汽，在发电厂中，循泵还要向冷油

器、发电机空冷器等提供冷却水。

离心泵的工作原理

离心泵的工作原理是在泵内充满水的情况下，叶轮旋转使叶轮内的水也跟着旋转，叶轮

内的水在离心力的作用下获得能量，叶轮槽道中的水甩向外围流进泵壳，于是叶轮中心压力

降低，低于进水管内压力，水就在这个压力差作用下流入叶轮。这样水泵就不断地吸水、供

水。

轴流泵的工作原理是什么？

轴流泵的工作原理就是在泵内充满液体的情况下，叶轮旋转时对液体产生提升力，把能

量传给液体，使水沿着轴向前进，同时跟着叶轮旋转。轴流泵常用作循环水泵。

轴流式泵的工作原理是：旋转叶片的挤压推进力使流体获得能量，升高其压能和动能，其

结构如图所示。叶轮1安装在圆筒形(风机为圆锥形)泵壳3内,当叶轮旋转时，流体轴向流入，

在叶片叶道内获得能量后，沿轴向流出。轴流式泵适用于大流量、低压力。

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螺杆泵的工作原理是什么？

由两个或三个螺杆啮合在一起组成的泵称螺杆泵。螺杆泵的工作原理是螺杆旋转时，被

吸入螺丝空隙中的液体，由于螺杆间螺纹的相互啮合受挤压，沿着螺纹方向向出口侧流动。

螺纹相互啮合后，封闭空间逐渐增加形成真空，将吸入室中的液体吸入，然后被挤出完成工

作过程

活塞式往复泵工作原理

齿轮泵的工作原理是什么？

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由两个齿轮相互啮合在一起组成的泵称齿轮泵。齿轮泵的工作原理是：齿轮转动时，齿

轮间相互啮合，啮合后封闭空间逐渐增大，产生真空区，将外界的液体吸入齿轮泵的入口处，

同时齿轮啮合时，使充满于齿轮坑中的液体被挤压，排向压力管。

喷射泵的工作原理是什么？

利用较高能量的液体，通过喷嘴产生高速液体后形成负压来吸取液体的装置称喷射泵。

喷射泵的工作原理是利用较高能量的液体，通过喷嘴产生高速度，裹挟周围的流体一起向扩

散管运动，使接受室中产生负压，将被输送液体吸入接受室，与高速流体一起在扩散管中升

压后向外流出。

离心泵有哪些种类？

离心泵按工作叶轮数目可分为：单级泵、多级泵。

按工作压力可分为：低压泵、中压泵、高压泵

按叶轮进水方式可分为：单吸泵、双吸泵。

按泵壳结合缝形式可分为：水平中开式泵、垂直结合面泵。

按泵轴位置可分为：卧式泵、立式泵。按叶轮出来的水引向压出室的方式可分为：蜗壳泵、

导叶泵。

按泵的转速可否改变可分为：定速泵、调速泵。

泵的主要性能参数有哪些？

•扬程：单位重量的液体通过泵后所获得的能量用H表示。单位m

•流量：单位时间内泵提供的液体数量，有体积流量和质量流量。

•转速：泵每分钟的转数。单位n/min，水泵的转速越高，它所输送的流量与扬程也就

越大。增高转速可以减少叶轮级数，缩小叶轮直径，从而使水泵的尺寸大为缩小，重量

大为减轻

•轴功率：原动机传给泵轴上的功率。Kw

•效率：泵的有用规律和轴功率之比。

•汽蚀余量：泵进口处液体所具有的能量超出液体发生汽蚀时具有能量的差值。

•有效汽蚀余量：装置安装后使泵在运转时所具有的汽蚀余量。

•必须汽蚀余量：液体从泵的吸入口到叶道进口压力最低出的压力降。

什么叫原动机功率?什么叫轴功率?什么叫有效功率?

水泵的功率通常指输入功率,即由原动机传给水泵泵轴上的功率,一般称为轴功率,用P表

示,单位为kw.

轴功率P不可能全部用来提高液体的能量,其中必有一部分能量损失,只有一部分功率被

有效利用,被有效利用的功率称为有效功率,用Pe表示,单位为kw。它表示为单位时间内流过

水泵的液体所获得的有效能量。有效功率和轴功率的比值称为泵的效率。

原动机的输出功率，称为原动机功率，用Pg表示。考虑水泵可能出现超负荷运行，所以

Pg选择要比轴功率P大一些，既Pg＞P＞Pe

有效功率Pe计算

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Pe=ρgqH/1000

离心泵的轴功率P和有效功率Pe之差是在泵内损失的功率,其大小可以用效率η表示.

η=Pe/P=ρgqH/1000P

所以轴功率P为P=ρgqH/1000η

例如：已知给水泵的流量Q=2300kN/h，扬程H=1300m，给水重度γ=8918N/立方

米，若给水泵的效率η1=0.65，原动机的备用系数K=1.05，原动机的传动效率η2=0.98，

试计算原动机的容量。

什么是水泵的比转速？

在设计制造水泵时为了将各种流量和扬程的水泵进行比较，可以把一个水泵的尺寸按几何

相似原理成比例的缩小为一个扬程为1米，功率为1马力（流量为75L/s）的模型泵，该模型

泵的转数就是这泵的比转数n

s

。

n

s

=3.65nＱ0.5／H0.75

相似定律

流量相似定律：几何相似的泵与风机，在相似工况下运行时，其流量之比与几何尺寸之比

(一般用叶轮出口直径D：)的三次方成正比，与转速的一次方成正比，与容积效率的一次方

成正比。

扬程相似定律：几何相似的泵与风机，在相似工况下运行时，扬程之比与几何尺寸比的平

方成正比，与转速比的平方成正比，与流动效率比的一次方成正比。

功率相似定律：几何相似的泵与风机，在相似工况下运行时，其功率之比与几何尺寸比的

五次方成正比，与转速比的三次方成正比，与密度比的一次方成正比，与机械效率比的一次

方成反比。经验表明，如果模型与原型的转数和几何尺寸相差不大，可以认为在相似工况下

运行时，各种效率相等

为什么可用比转速对泵进行分类

对于同一台泵有不同的比转速，一般把效率最高点的比转速作为该泵的比转速。比转数

ns是对水泵进行分类并表明它结构特点的综合性能参数。在一定的转数下，比转数大的泵

适应与流量大、扬程小的场合，相反，比转数小的泵适合于流量小、扬程高的场合。比转速

和泵的入口直径和出口宽度有关，随着泵的入口直径和出口宽度增加，比转速增加，因此可

以用比转速对泵进行分类：ns=30～300为离心泵ns=300～500为混流泵，

ns=500～1000为轴流泵，在离心泵中ns=30～80为低比转速离心泵，

ns=80～150为中比转速离心泵，ns=150～300为高比转速离心泵。

离心泵由哪些构件组成？

离心泵的主要组成部分有转子和静子两部分。转子包括叶轮、轴、轴套、键和联轴器等。

静子包括泵壳、密封设备（填料筒、水封环、密封圈）、轴承、机座、轴向推力平衡设备等。

多级离心泵的主要部件由转子、泵壳、吸人室、压水室、密封装置、轴向力平衡装置和轴

承等组成。

•吸入室

离心泵吸人管法兰至叶轮进口前的空间过流部分称为吸人室。其作用

是在最小水力损失情况下，引导液体平稳地进入叶轮，并使叶轮进口处的

流速尽可能均匀地分布。按结构吸人室可分为直锥形吸人室,弯管形吸人

室,环形吸人室,半螺旋形吸人室

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叶轮

叶轮是将原动机输入的机械能传递给液体，提高液体能量的核心部件。其型式如下图所示,

有封闭式、半开式及开式三种。

封闭式叶轮有单吸式及双吸式两种。封闭式叶轮由前盖板、后盖板、叶片及轮毂组成。在

前后盖板之间装有叶片形成流道，液体由叶轮中心进入沿叶片间流道向轮缘排出。一般用于

输送清水，电厂中的给水泵、凝结水泵、工业水泵等均采用封闭式叶轮。

半开式叶轮只有后盖板，而开式叶轮前后盖板均没有。半开式和开式叶轮适合于输送含杂

质的液体。如电厂中的灰渣泵、泥浆泵。双吸式叶轮具有平衡轴向力和改善汽蚀性能的优点。

水泵叶片都采用后弯式，叶片数目在6—12片之间，叶片型式有圆柱形和扭曲形。

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叶轮

离心泵叶轮叶片的型式叶片式泵的能量传递主要依靠旋转叶轮对流体做功,而叶轮对流

体做功的效果还要看叶轮中叶片的型式,离心泵的叶片形状,弯曲形式对泵的扬程、流量、效

率有很大影响。

离心式叶轮叶片的型式有三种

1.叶片弯曲方向和叶轮旋转方向相反，其叶片出口的几何角小于90度，称为后弯式叶片。

2.叶片弯曲方向和叶轮旋转方向相同，其叶片出口的几何角大于90度，称为前弯式叶片。

3.叶片弯曲方向沿叶轮的径向展开，其叶片出口的几何角等于90度，称为径向式叶片。

由于后弯式叶片流动效率和流道效率高，叶片性能稳定，所以离心泵现在杜采用后弯式

叶片。

压水室压水室是指叶轮出口到泵出口法兰(对节段式多级泵是到后级叶轮进口前)的过流

部分。其作用是收集从叶轮流出的高速液体，并将液体的大部分动能转换为压力能，然后引

入压水管。

压水室按结构分为螺旋形压水室、环形压水室和导叶式压水室

螺旋形压水室不仅起收集液体的作用，同时在螺旋形的扩散管中将部分液体动能转换成压

能。螺旋形压水室具有制造方便，效率高的特点。它适用于单级单吸、单级双吸离心泵以及

多级水平中开式离心泵。环形压水室在节段式多级泵的出水段上采用。环形压水室的流道断

面面积是相等的，所以各处流速就不相等。因此，不论在设计工况还是非设计工况时总有冲

击损失，故效率低于螺旋形压水室。

密封装置离心泵密封装置有密封环(又称口环、卡圈)和轴端密封两部分。

密封环由于离心泵叶轮出口液体是高压，人口是低压，高压液体经叶轮与泵体之间的间隙

泄漏而流回吸入处，所以需要装密封环。其作用是减小叶轮与泵体之间的泄漏损失；另一方

面可保护叶轮，避免与泵体摩擦。密封环型式，有平环式、角接式和迷宫式。一般泵使用前

两者，而高压泵由于单级扬程高，为减少泄漏量，常用迷宫式。

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轴端密封(简称轴封)

在泵的转轴与泵壳之间有间隙，为防止泵内液体流出，或防止空气漏人泵内(当

人口为真空时)，需要进行密封。目前电厂各种泵采用的轴端密封装置有：填料密封、机械

密封、迷宫式密封和浮动环密封。

填料密封

带水封环的填料密封结构，如图所示。它由填料箱4、水封环5、填料3、压盖2和压紧

螺栓等组成，是目前普通离心泵最常用的一种轴封结构,是目前普通离心泵最常用的一种轴

封结构。填料密封的效果可用拧紧压盖螺栓进行调整，拧紧程度以一秒内有一滴水漏出即可。

填料密封

放置水封环，其目的是当泵内吸人口处于真空情况时，从水封环注入高于0．1MPa压力的

水，以防止空气漏人泵内；再是当泵内水压高于0．1MPa时，可用高于泵内压力0．05～

0．1MPa的密封水注入，起到水封、减少泄漏作用，并起冷却和润滑的作用。泵在常温

下工作时，一般用浸透石墨或黄油的棉编织物作填料。若温度、压力稍高，则用石棉等软纤

维编织物作填料，编织物中加有浸渍石墨的铜、铝、铅等金属丝。输送高温水时，还用巴氏

合金、铝或铜等金属丝(其上浸有石墨、矿物油等润滑剂)作为填料,它。安装方便，寿命长

等特点。填料密封的最大缺点是只适合低速，即使纯金属填料也只适用于：圆周速度小于

25m／s的转轴。

什么是机械密封装置？

机械密封是无填料的密封装置，它是靠固定在轴上的动环和固定在泵壳上的静环，以及

两个端面的紧密接近（由弹簧力滑推，同时又是缓冲补偿元件）达到密封的。在机械密封装

置中，压力轴封水一方面顶住高压泄出水，另一方面窜进动静环之间，维持一层流膜，使动

静环端面不接触。由于流动膜很薄，且被高压水作用着，因此泄出水量很少，这种装置只要

设计得当，保证轴封水在动、静环端面上形成流动膜，也可满足“干转”下的运转。机械密封

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的摩擦耗功较少，一般为填料密封摩擦功率的10%～15%，且轴向尺寸不大，造价又低，

被认为是一种很有前途的密封装置。

机械密封

机械密封：机械密封是无填料的密封装置。其结构如图1—12所示，它由动环、静环、弹

簧和密封圈等组成。动环随轴一起旋转，并能作轴向移动；静环装在泵体上静止不动。这种

密封装置是动环靠密封腔中液体的压力和弹簧的压力，使其端面贴合在静环的端面上(又称

端面密封)，形成微小的轴向间隙而达到密封的。为了保证动静环的正常工作，轴向间隙的

端面上需保持一层水膜，起冷却和润滑作用。这种密封的优点：转子转动或静止时，密封效

果都好，安装正确后能自动调整；轴向尺寸较小，摩擦功耗较少；使用寿命长等。在近代高

温、高压和高转速的给水泵上得到了广泛的应用。其缺点是：结构较复杂，制造精度要求高，

价格较贵，安装技术要求高等

一．机械损失和机械效率

机械损失主要包括轴与轴承、轴端密封的摩擦损失和叶轮圆盘与流体之间的摩擦损失两

部分。轴与轴承、轴端密封的摩擦损失与轴承的型式和结构有关，但这项损失的功率不大，

约占水泵轴功率的1％～5％，特别是目前在大中型泵中多采用机械密封结构，轴封的摩擦

损失就更小。机械损失的主要部分是叶轮圆盘摩擦损失。产生叶轮圆盘摩擦损失的原因是：

叶轮侧与泵壳（蜗壳）间充满液体，这些液体受到旋转叶轮产生的离心力的作用后，形成了

回流运动，此时液体和旋转的叶轮发生摩擦而产生能量损失，这项损失的功率约为轴功率的

2％一10％，是机械损失中的主要部分。机械损失的大小，用机械效率ηm来表示，离心泵

的机械效率一般在0.90～0.98之间。

圆盘摩擦损失与圆周速度的三次方成正比，与叶轮外径的平方成正比。因为圆周速度与

叶轮外径与转速成正比，所以圆盘摩擦损失也与转速的三次方、叶轮外径的五次方成正比。

因此，圆盘摩擦损失随转速和叶轮外径的增加而急剧增加。如果提高单级扬程，采用加大叶

轮外径的方法，则圆盘摩擦损失与叶轮外径成五次方关系增加，而采用提高转速的方法，则

成三次方关系增加，所以前者损失大于后者。反之，产生相同的扬程(全压)时，提高转速，

叶轮外径可以相应减小。因此，圆盘摩擦损失增加较小，甚至不增加，从而可提高机械效率

水力损失与水力效率流体在泵内流动时，由于流体阻力的存在，总要消耗一部分能量，这

部分能量损失称为水力损失。水力损失的大小和流道的几何形状、壁面的粗糙程度、流体的

粘度和流速有关。它主要有以下三部分组成。（1）摩擦阻力损失（2）旋涡阻力损失（3）

冲击损失

水力损失的大小用水力效率ηh来衡量，离心泵的水力效率一般在0.80～0.95之间

容积损失和容积效率在水泵的转动部件与静止部件之间不可避免的存在间隙，当叶轮转动

时，部分在叶轮中获得能量的流体从高压侧通过间隙向低压侧泄漏，这种损失称为容积损失。

离心泵的容积损失是由于泄漏所引起的，主要由以下几种泄漏所造成：

（1）叶轮入口处密封间隙的泄漏量

（2）平衡装置所引起的泄漏量

（3）级间的泄漏量

（4）轴封的泄漏量

容积损失的大小，用容积效率ηv衡量，容积效率一般在0.90～0.95之间。

容积损失和容积效率

在旋转与静止的部件之间不可避免地有间隙存在,高压区的流体回通过间隙流入低压区,

从高压区流入低压区的这部分流体,虽然在叶轮中获得了能量,但却消耗在流动阻力上,这种

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能量损失叫容积损失.容积损失包括密封环泄漏损失,级间泄漏损失,平衡机构泄漏损失.离心

泵的容积效率ηv一般在0.9～０.95

离心泵转速变化时引起泵流量、扬程、功率的变化关系

Q/Q1=n/n1

H/H1=（n/n1）2

P/P1=（n/n1）3

什么是离心泵的串联运行？串联运行有什么特点？

液体依次通过两台以上离心泵向管道输送的运行方式称为串联运行。串联运行的特点是：

每台水泵所输送的流量相等，总的扬程为每台水泵扬程之和。串联运行时，泵的总性能曲线

是各泵的性能曲线在同一流量下各扬程相加所得点相连组成的光滑曲线，其工作点是泵的总

性能曲线与管道特性曲线的交点。

离心泵的各种损失及效率离心水泵的损失可概括为机械损失、容积损失和水力损失三种，

轴功率减去这三种损失所消耗的功率就等于有效功率。

离心泵的总效率

离心水泵的总效率等于水力效率、容积效率和机械效率三者的乘积

水泵串联运行的条件是什么？何时需采用水泵串联？

水泵串联的条件是：⑴两台水泵的设计出水量应该相同，否则容量较小的一台会发生严重

的过负荷或限制了水泵的出力。⑵串联在后面的水泵（即出口压力较高的水泵）结构必须

坚固，否则会遭到损坏。在泵装置中，当一台泵的扬程不能满足要求或为了改善泵的汽蚀性

能时，可考虑采用泵串联运行方式。

什么是离心泵的并联运行？并联运行有什么特点？

两台或两台以上离心泵同时向同一条管道输送液体的运行方式称为并联运行。并联运行

的特点是：每台水泵所产生的扬程相等，总的流量为每台泵流量之和。并联运行时泵的总性

能曲线是每台泵的性能曲线在同一扬程下各流量相加所得的点相连而成的光滑曲线。泵的工

作点是泵的总性能曲线与管道特性曲线的交点。

离心泵的并联运行有何要求？特性曲线差别较大的泵并联有何不？

并联运行的离心泵应具有相似而且稳定的特性曲线，并且在泵的出口阀门关闭的情况

下，具有接近的出口压力。特性曲线差别较大的泵并联，若两台并联泵的关死扬程相同，而

特性曲线陡峭程度差别较大时，两台泵的负荷分配差别较大，易使一台泵过负荷。若两台并

联泵的特性曲线相似，而关死扬程差别较大，可能出现一台泵带负荷运行，另一台泵空负荷

运行，白白消耗电能，并且易使空负荷运行泵汽蚀损坏。

并联工作的泵压力为什么升高？而串联工作的泵流量为什么会增加？

水泵并联时，由于总流量增加，则管道阻力增加，这就需

要每台泵都提高它的扬程来克服这个新增加的损失压头，故并联运行时，压力较一台运行

时高一些；而流量同样由于管道阻力的增加而受制约，所以总是小于各台水泵单独运行下各

输出水量的总和，且随着并联台数的增多，管路特性曲线愈陡直以及参与并联的水泵容量愈

小，输出水量减少得更多。水泵串联运行时，其扬程成倍增加，但管道的损失并没有成倍的

增加，故富余的扬程可使流量有所增加。但产生的总扬程小于它们单独工作时的扬程之和。

离心泵的内外径（进出口）压力差

(p2–p1)/ρg=（u2

2–u1

2）/2g

流体在封闭的叶轮内作旋转运动时,叶轮进出口的压力差与叶轮转动角速度的平方成正比关

系变化；与进出口直径有关，内径越小，外径越大则压力差越大，但进出口直径均受一定条

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件的限制；且与密度成正比关系变化，密度大的流体压力差也越大。

什么是离心泵的特性曲线?

表示主要性能参数间关系的曲线称为特性曲线或叫性能曲线.特性曲线包括:在一定转速

下的流量-----扬程曲线(Q---H)、流量----功率曲线(Q---N)和流量----效率曲线(Q---η).

其中最重要的是Q-H曲线，其它曲线都是在它的基础上绘制的。在泵的特性曲线上可以查

出每种流量下的扬程H、功率N和泵效率η的数据.

水泵的Q-H性能曲线形状有三种：

a.平坦形状：即流量变化较大时，扬程变化较小，适用于流量变化大而要求扬程变化小的情

况，如电厂的锅炉给水泵。

b.陡降的性能曲线：流量变化不大时扬程变化较大，适用于扬程变化大而流量变化小的情况，

如电厂的循环水泵。

c.具有驼峰状的性能曲线：在上升段工作是不稳定的，所以我们不希望性能曲线出现上升段，

或者虽出现但上升段区域越窄越好。

机械密封装置的原理

机械密封装置是无填料的密封装置。它是靠固定在轴上的动环和固定在泵壳上的静环以

及两个端面的紧密接近（由弹簧力滑推）达到密封的。在机械密封装置中，泄漏返回水经动

环座套上的高鲁皮夫（Golubiev）反向螺旋槽提升压力，经过通道强制进入动环和静环的

间隙中去，以带走摩擦热和冲掉汽泡杂质等。压力密封水一方面顶住高压泄出水，另一方面

窜进动静环之间，维持一层流动膜，使动静环面不接触。流动膜很薄，由于高压水的作用，

因此泄出水量很少。

机械密封装置运行过程中出现的问题及分析

机械密封装置管系的焊接质量差严重影响给水泵的安全，当运行中管系轻微泄漏使机械

密封液温度缓慢升高（由于经热交换器的机械密封液减少，或机械密封液得不到良好的冷

却）；当管系严重泄漏使机械密封液温度急剧升高。这些都使机械密封动环和静环及贴和面

得不到很好的冷却，使动静环过热而损坏。运行中多次发生由于机械密封管系泄漏导致给水

泵跳闸，也加重了机械密封的磨损。因此对机械密封装置管系的焊接质量提出了更高的要求

给水水质对机械密封装置的影响

由于机械密封装置对水质的要求较高，当水质恶化时，由于机械密封装置的循环管系比

较细，使机械密封装置急易堵塞造成机械密封液温度升高；当给水泵在低转速运行时，当水

质恶化时，由于高鲁皮夫（Golubiev）反向螺旋槽的提升压力较低，使杂质不能被水及时

带走，导致杂质沉积在机械密封贴和面处，划伤机械密封动静环的贴和面，使机械密封泄漏。

因此必须加强机组启停机和正常运行的水质的监督

运行方式对机械密封装置的影响

当机组处于经常性的负荷调整，使给水泵处于变工况状态或给水泵经常处于启停状态时，

导致给水泵泵轴的瞬间窜动，使给水泵动静环间的贴和面间隙过小，不足以形成流动膜，而

造成动静环的干摩擦，使机械密封装置损坏。某厂#42给水泵曾出现由于泵组本身的平衡破

坏，使推力轴承磨损，导致械密封装置泄漏。因此在运行中尽量减少大幅度的调整泵组。防

止机械密封装置损坏。

当给水泵处于正常备用状态时，此时该泵静止。由于该泵备用时必须投入暖泵装置，这

时虽然投入了机械密封装置的冷却水，但由于泵组未转动，因此机械密封装置中的水不可能

流动，所以机械密封装置的石墨环（静环）处于100℃以上的高温中，而当该备用泵联启立

即带负荷时，100℃以上水突然流动起来经过冷却器后变成30℃以上的回水流过机械密封

装置的石墨环，使石墨环骤冷而产生裂纹，导致机械密封装置泄漏。因此在泵组正常备用时

可加一个小的循环泵使机械密封装置的水流动起来，避免上述现象的发生。

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NPSH和小流量运行

NPSHa

NPSHr

当NPSHa=NPSHr，则对应的流量是泵运行时的最大流量，泵在等于或超过最大流

量运行时必定会产生汽蚀，但泵在小流量工作时，泵的运转也会不稳定，乃至于汽蚀，如当

泵在1/3的额定流量小工作是，叶轮入口将会产生二次回流，这股回流在主六的冲刷下，有

重回叶轮内往往会引起泵体和管路震动，有时还会在吸入侧引起强烈的液柱喘振，同样此时

在叶轮出口也会产生二次流，形成出口压力不稳定脉动，从而引起泵体和管道震动。

泵在小流量工作时虽然流量低，但二次回流占据了较大的叶片入口通流面积，液流真正

的过流截面积很小，所以入口的绝对速度v和相对速度w不下降，反而增加，因此必须汽蚀

余量也不下降反而增加

泵在小流量工作，泵供给的扬程较大，而泵的效率较低，所以泵内的损失较大，泵内的

水流几乎在绝热下压缩，除了水流在泵中获得一定能量外，其余的耗功都转化为热能，当泵

流量较小是不能把热量带走时，就会导致水流温度升高。

何为水泵的允许吸上真空度？为什么要规定这个数值

A.水泵的允许吸上真空度指泵入口处真空允许数值：它是指在当地大气压力为10米水柱；

输送温度为20℃的水时，在水泵人口处不出现汽蚀的条件下，允许水泵入口处形成真空的

最大值。

B.因为当泵人口处的真空过高时，泵入口处的液体就会汽化产生汽蚀，所以要明确规定水

泵的允许吸上真空度数值。

什么是水泵的汽蚀现象？有何危害？又如何防止汽蚀的发生？

A.由于叶轮入口处压力低于工作水温下饱和压力，所以会引起一部分水发生汽化，而汽化

后的汽泡进入泵内压力较高的区域时，受压突然凝结，于是四周的水就向此处补充，造成水

击，这种现象称为泵的汽蚀。

B.汽蚀的危害是：（1）泵体内连续的局部水击，会使材料表面逐渐疲劳损坏刁1起金属表

面出现麻坑或剥蚀；另一方面，由于水的汽化，水中会分离出氧气，对金属部件产生氧化腐

蚀。（2）汽蚀过程的不稳定，还会引起水泵产生振动和噪音；同时由于汽蚀时汽泡堵塞了

叶轮流道，会造成流量和扬程的降低，严重时还会使输水中断。因此，泵在运行中应避免发

生汽蚀现象。

水泵发生倒转由什原因引起的？为什么要防止水泵发生倒转？

当几台泵并列运行，或一台泵单独运行，当泵的出口有一段较高的水柱时，这时如一台

泵突然停止转动，同时泵的逆止门不严时，就会引起泵的倒转。泵倒转时会造成母管压力降

低，容易引起叶轮串动、轴套松弛，严重时会使动静部分摩擦而损坏。泵发生倒转时，应关

闭泵的出口阀门，，使转子静止，禁止在出口门未关严情况下关闭进口门，防止泵人口侧超

压。严禁在泵倒转的情况下启动这台泵，否则不仅会引起系统冲击，发生水锤现象，使设备

损坏，而且会因启动力矩过大，将电机烧毁。

怎样启动离心水泵?

水泵在启动前必须对泵组做全面仔细的检查，正常后，当进水管和泵内全部充满水后，

停止灌水或关闭抽气管上阀门，调整好密封水，然后启动动力机。离心泵应关闭出水管上阀

门进行启动，当泵组达到额定转速时，应立即把闸阀打开出水，否则泵内水流就会因不断地

在泵内循环流动发热，介质温度升高，当泵体内液体温度达到饱合温度以上时，液体蒸发，

就会造成事故。水泵进出口装有真空表及压力表时，启动前应将表下旋塞打开进行测量，并

注意真空表和压力表读数是否上升。

为什么水泵启动前，应先关闭出口门?

读书之法,在循序而渐进,熟读而精思

若水泵开启出口门启动水泵，会引起水泵启动负荷过大，电流返回时间长，影响电机寿

命，甚至烧电机；另外对系统有较大冲击。所以水泵启动前，应先关闭出口门。

调速给水泵与定速给水泵相比较有哪些优点？

（1）调速给水泵用改变泵的转速来改变给水的压力、流量。出口管道上阀门全开，可以减

少节流损失，避免阀门的冲蚀；

（2）可以很方便地改变泵的特性曲线以适应工况变化的需要，尤其是满足机组滑参数运行

的需要；

（3）调速给水泵的电动机是处于空载下启动，比定速给水泵电动机的启动冲击电流小，因

此可选用容量较小的电动机；

（4）使用调速给水泵可以减化给水系统，节省管阀部件，减少运行人员的操作次数。

给水泵设计暖泵系统的作用是什么？

（1）由于给水温度较高，启动前若不充分暖泵，泵体温度不均匀，存在上热下凉的现象。

上部膨胀多，下部膨胀少，出现“猫拱背”。会使内部某些动静间隙消失，联轴器中心破坏。

在这种情况下启动泵，不可避免地要出现振动，摩擦等。

（2）由于给水温度较高，在不暖泵的情况下启动，会使泵体受到较大的热冲击。另外，与

水泵接触的通流部件受热快，不与水直接接触的部分受热慢。这种由于膨胀速度的不均，就

必然产生了热应力，使泵体变形，发生密封面、结合面不严而漏水等现象。为此，给水泵设

计了暖泵系统。

两台性能相同的离心泵并联工作时的性能曲线

读书之法,在循序而渐进,熟读而精思

离心式水泵为什么不允许倒转?

因为离心泵的叶轮是一套装的轴套，上有丝扣拧在轴上，拧的方向与轴转动方向相反，

所以泵顺转时，就愈拧愈紧，如果反转就容易使轴套退出，使叶轮松动产生摩擦。且倒转时

扬程很低，甚至打不出水。

水泵汽化的原因是什么？

水泵汽化的原因在于进口水压过低或水温过高，入口管阀门故障或堵塞使供水不足，水泵

负荷太低或启动时迟迟不开再循环门，入口管路或阀门盘要漏入空气等。

吸上真空高度

卧式泵轴心线距液面的垂直距离称作水泵的几何安装高度，用Hg表示，是影响泵工作性

能的一个重要因素。有些泵由于安装高度较大，以至于泵内汽蚀，甚至安装高度过大造成吸

不上液体，使泵无法工作。水泵吸入口处的真空值，称为泵的吸上真空高度，用Hs表示，，

泵的吸上真空高度对于汽蚀是一个重要的因素。泵的吸上真空高度与泵的几何安装高度、泵

吸入口流速、吸入口阻力损失及吸入液面压力有关。倘若吸入液面压力不变，吸上真空高度

随着几何安装高度的增加而增大。如果Hs增大到某一数值时，泵内开始气化，继而影响泵

的工作。对应于这一工况的吸上真空高度，称为最大吸上真空高度,以Hsmax表示。为保

读书之法,在循序而渐进,熟读而精思

证泵内不发生汽蚀，一般规定留有一定的安全量0.3m，即[Hs]=Hsmax－0.3，泵在运行

时入口的真空度不能超过允许的吸上真空高度［Hs］。为了获得足够的允许的几何安装高

度，吸入管路内的液体的流速不能太高，管道阻力损失不能太大，管路内产生局部阻力的装

置应尽可能减少。另外，为保证离心泵运转的可靠性，离心泵的几何安装高度应该以水泵运

行时可能出现的最大工况流量进行计算。

当增加泵的几何安装高度时，会在更小的流量下发生汽蚀，如图5—4所示。对某一台

水泵来说，尽管其性能可以满足使用要求，但是如果几何安装高度不合适，由于汽蚀的原因，

会限制流量的增力，从而导致性能达不到设计要求。因此，确定泵的几伺安装高度是保证泵

在设计工况下工作时不发生汽蚀的重要条件

泵的汽蚀余量分为有效汽蚀余量和必需汽蚀余量。

有效汽蚀余量亦称装置汽蚀余量，它表示液体由吸入液面流至泵吸入口处，单位重量具

有的超过饱和蒸汽压力的富余能量用△ha表示，或以符号［NPSH］s表示。影响有效汽

蚀余量的因素有吸入液面的表面压力，被吸液体的密度，泵的几何安装高度，还有管路的阻

力损失等。总之，有效汽蚀余量由泵吸入侧管路系统决定，与泵本身无关，在给定的吸入条

件下，有效汽蚀余量是可以计算得到的。有效汽蚀余量越大，说明泵吸入口处单位重量液体

所具有的超过饱和蒸汽压力的富余能量越大，这样出现汽蚀的可能性不会太大。

必需汽蚀余量

有效汽蚀余量的大小并不能说明泵是否产生气泡，发生汽蚀。因为有效汽蚀余量仅指液

体从吸入液面流至泵吸入口处所具有的超过饱和蒸汽压力的富余能量，但泵吸入口处的液体

压力并不是泵内压力最低处的液体压力。液体从泵吸入口流至叶轮进口的过程中，能量没有

增加，它的压力还要继续降低。这一方面是由于过流断面的逐渐收缩，流速增大而造成；另

一方面由于泵吸入口到叶片入口处的流动阻力也会造成液体压力的进一步降低。所以我们把

单位重量的液体从泵吸入口流至叶片进口压力最低处的压力降，称为必需汽蚀余量，用△

hr表示，或用符号［NPSH］r表示。必需汽蚀余量与吸入管路装置系统无关，它只与泵吸

入室的结构、液体在叶轮进口处的流速等因素有关，所以必需汽蚀余量由泵入口各因素决定。

必需汽蚀余量，是液体从泵吸入口流至叶片进口压力最低处的压力降，所以△hr越大，

则表示压力降也大，泵的抗汽蚀能力越差，反之抗汽蚀能力就高。

P1/ρg+v12/2g--△hr＞Pv/ρg

P1/ρg+v12/2g--Pv/ρg＞△hr

有效汽蚀余量△ha=P1/ρg+v12/2g--Pv/ρg

不发生汽蚀条件△ha＞△hr

△ha=Pa/ρg--H1--hw--Pv/ρg＞△hr

高泵抗汽蚀性能的措施改善泵的吸入性能，提高泵的抗汽蚀性能的措施，主要从提高有效汽

蚀余量和降低必需汽蚀余量两个方面入手。

1．提高有效汽蚀余量的措施

（1）降低管路的阻力损失

（2）降低泵的几何安装高度

（3）设置前置泵

（4）装设诱导轮

2．降低必需汽蚀余量的措施

（1）首级叶轮采用双级叶轮，使叶轮吸入口的液体流速降低一半

（2）增大首级叶轮的进口直径和增大叶轮叶片进口宽度，以降低叶轮入口部分液体流速

（3）选择合适的叶片数和冲角，以改善叶轮的汽蚀性能

（4）适当放大叶轮前盖板处液流转弯半径，降低叶片入口的局部阻力损失。

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轴向力及其平衡

离心泵在运行时，由于作用在叶轮两侧的压力不相等，尤其是高压水泵，会产生一个很

大的压差作用力，此作用力的方向与离心泵转轴的轴心线相平行，故称为轴向力.

轴向力产生的原因,作用在叶轮上的推力，作用在后盖板上的动反力,对于立式水泵，转

子的重量是轴向的，也是轴向力的一部分

轴向力的平衡

1.采用双吸叶轮和对称排列的方式平衡轴向力

2.采用平衡孔和平衡管平衡轴向力

3.采用平衡盘平衡轴向力,在单吸多级泵中迭加的轴向力很大，一般采用平衡盘或平衡鼓

的方法来平衡轴向力

给水泵的推力盘的作用如何？在正常运行中如何平衡轴向推力？

给水泵的推力盘的作用是平衡泵在运行中产生的部分轴向推力。

给水泵轴向推力由带平衡盘的平衡鼓与双向推力轴承共同来平衡，限制转轴的轴向位移。

正常运行时，平衡盘基本上能平衡大部分的轴向推力，而双向推力轴承一般只承担轴向推力

的5％左右。在正常运行时，泵的轴向推力是从高压侧推向低压侧的，同时也带动了平衡盘

向低压侧移动。当平衡盘向低压侧移动后，固定于转子轴上的平衡盘与固定于定子泵壳上的

平衡圈之间的间隙就变小，从末级叶轮出口通过间隙、流到给水泵入口的泄漏量就减少，因

此平衡盘前的压力随之升高，而平衡盘后的压力基本不变，因为平衡盘后的腔室有管道与给

水泵入口相通。平衡盘前后的压力差正好抵消叶轮轴向推力的变化。

随着给水泵负荷的增加，叶轮上的轴向推力随之增加，而平衡盘抵消轴向推力的作用也

随之增加。在给水泵启、停或工况突然改变时，平衡盘能抵抗轴向推力的变化和冲击。

离心泵的平衡盘装置的构造和工作原理如何？

平衡盘装置的构造由平衡盘、平衡座和调整套（有的平衡盘和调整套为一体）组成。

平衡盘装置的工作原理是：从末级叶轮出来的带有压力的液体，经平衡座与调整套间的

径向间隙流入平衡盘与平衡座间的水室中，使水室处于高压状态。平衡盘后有平衡管与泵的

入口相连，其压力近似为泵的入口压力。这样在平衡盘两侧压力不相等，就产生了向后的轴

向平衡力。轴向平衡力的大小随轴向位移变化、调整平衡盘与平衡座间的轴向间隙（即改变

平衡盘与平衡座间水室压力）而变化，从而达到平衡的目的。但这种平衡经常是动态平衡。

水泵平衡盘

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运行工况的调节

泵与风机运行时，由于外界负荷的变化而要求改变其工况，用人为的方法改变工况点则

称为调节。工况点的调节就是流量的调节，而流量的大小取决于工作点的位置，因此，工况

调节就是改变工作点的位置。通常有以下方法，一是改变泵与风机本身性能曲线；二是改变

管路特性曲线；三是两条曲线同时改变。改变泵与风机性能曲线的方法有变速调节、动叶调

节和汽蚀调节等。改变管路特性曲线的方法有出口节流调节，。介于二者间的有进口节流调

节

节流调节就是在管路中装设节流部件(各种阀门，挡板等)，利用改变阀门开度，使管路

的局部阻力发生变化来达到调节的目的。节流调节可分为出口端节流和吸人端节流两种。多

采用出口端调节

将节流部件装在泵或风机出口管路上的调节方法称为出口端节流调节,这种调节方式不经

济，而且只能在小于设计流量范围内调节。但这种调节力法可靠、简单易行，故仍广泛的应

用于中小功率的泵上。

用改变安装在进口管路上的阀门的开度来改变输出流量，称为人口端节流调节。它不仅

改变管路的特性曲线，同时也改变了泵与风机本身的性能曲线，因流体进入泵与风机前，流

体压力已下降或产生预旋，使性能曲线相应的发生变化。虽然入口端节流损失小于出口端节

流损失，但由于入口节流调节会使进口压力降低，对于泵来说有引起汽蚀的危险，因而入口

端调节仅在风机上使用，水泵则不采用。

汽蚀调节

通常泵的运行不希望产生汽蚀，但凝结水泵却利用泵的汽蚀特性来调节流量，实践证明，

采用汽蚀调节对泵的通流部件损坏并不严重，相反地，可使泵自动地调节流量，减少运行人

员，降低水泵耗电约30％～40％，故在中小型发电厂的凝结水泵上已被广泛采用。

凝结水泵的汽蚀调节，就是把泵的出口调节阀全开，当汽轮机负荷变化时，借凝汽器热

井水位的变化引起汽蚀来调节泵的出水量，达到汽轮机排汽量的变化与泵输水量的相应变化

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自动平衡

为了使泵在采用汽蚀调节时，汽蚀情况不致太严重，确保泵运行的稳定性，则在汽蚀调

节时应注意：凝结水泵的性能曲线与管路特性曲线的配合要适当，泵的出口压力不应过份大

于管路所需克服的阻力，即管路特性稍平坦为好，对于泵的性能曲线也宜乎坦型，以便负荷

变化时有较大的流量变化范围。如汽轮机负荷经常变化，特别是长期在低负荷下运行时，采

用汽蚀调节会使泵的使用寿命大大降低，为此可考虑开启凝结水泵的再循环门，让部分凝水

返回凝汽器热井，使热井水位不致过低，以减少汽蚀程度。

变速调节

变速调节是在管路特性曲线不变时，用变转速来改变泵与风机的性能曲线，从而改变它

们的工作点，变速调节的主要优点是大大减少附加的节流损失，在很大变工况范围内保持较

高的效率。但变速装置及变速原动机投资昂贵，故一般中小型机组很少采用。而现代高参数

大容量电站中，泵与风机常采用变速调节。

电厂中通常采用变速调节的方法有：

直接变速：交流电动机变速，小汽轮机变速；间接变速：液力联轴器变速，油膜滑差离

合器变速，电磁滑差离合器变速等。

可动叶片调节

大型的轴流式、混流式泵与风机采用可动叶片调节日益广泛。可动叶片调节，即动叶安装角

可随不同工况而改变，这样使泵与风机在低负荷时的效率大大提高泵性能曲线，只能说明泵

自身的性能，但泵在管路中工作时，不仅取决于其本身的性能，而且还取决于管路系统的性，

即管路特性曲线。由这两条曲线的交点来决定泵在管路系统中的运行工况

暖泵

随着机组容量的增加，锅炉给水泵启动前暖泵已成为最重要的启动程序之一。高压给水

泵无论是冷态或热态下启动，在启动前都必须进行暖泵。如果暖泵不充分，将由于热膨胀不

均，会使上下壳体出现温差而产生拱背变形。在这种情况下一旦启动给水泵，就可能造成动

静部分的严重磨损，使转子的动平衡精度受到破坏，结果必然导致泵的振动，并缩短轴封的

使用寿命。

采用正确的暖泵方式，合理的控制金属升温和温差，是保证给水泵平稳启动的重要条件。暖

泵方式分为正暖(低压暖泵)和倒暖(高压暖泵)两种形式。

在机组试启动或给水泵检修后启动时，一般采用正暖，即顺水流方向暖泵,如给水泵处于

热备用状态下启动，则采用倒暖，即逆原水流方向暖泵，从逆止阀出口的水由出水段下部暖

泵管引入泵体内，再从吸人管返回除氧器，这两种暖泵方式均可避免泵体下部产生死区，以

达到泵体受热均匀之目的。泵体温度在55℃以下为冷态，暖泵时间为1．5～2h。泵体温度

在90℃以上(如临时故障处理后)为热态，暖泵时间为1～1．5h。暖泵结束时，泵的吸入口

水温与泵体上任一测点的最大温差应小于25℃。

最小流量

给水泵在运行中规定最小允许流量，是因给水泵在小流量下运行时，扬程较大，效率很

低，泵的耗功除了部分传递给泵内给水外，很大一部分转化为热能。而给水泵散热很少，这

些热能绝大部分使泵内水温升高。另外，经过首级叶轮密封环的泄漏水和经过末级叶轮后的

平衡装置的泄漏水，都将返回到泵的进口，这些泄漏水都经摩擦升温，从而加大给水泵内的

水温升高。当水温升高到相应的汽化压力时，易于发生汽蚀，会影响泵的安全，因此规定给

水泵最小流量为设计流量的15％～30％左右，不允许低于最小流量以下运行。如果泵的流

量等于或小于其最小流量时，便打开再循环门，使多余的水通过再循环管回到除氧器内，以

保证给水泵的正常工作

防止给水泵汽化

读书之法,在循序而渐进,熟读而精思

变工况滑压运行除氧器内的压力、水温，以及给水泵人口水温的变化是不一致的从而引

起除氧器除氧效果变坏和给水泵汽蚀问题，在机组负荷变化缓慢时产生的影响并不大。但当

机组负荷剧烈变化时问题就变得极为严重。除氧器滑压运行后出现的问题是除氧器内压力和

温度的动态变化不一样，压力变化较快，水温变化则慢。当机组负荷突然升高时，除氧器内

水温随进汽压力的升高而上升远远滞后于压力的升高，这将使给水泵的运行更为安全；但当

机组负荷突然下降时，水温的降低又滞后于压力的降低，致使泵内的水发生汽化。在降压下，

虽因水箱中出现自沸腾，有助于除氧效果的提高，然而进入泵的水温却不能及时降低，使泵

人口压力由于除氧器压力的下降而下降，于是就出现了泵人口压力低于泵人口水温所对的饱

和压力，导致水泵汽化，尤其是在满负荷下甩全负荷时此问题更严重。

凝结水泵在安装上有什么要求？为什么?

由于凝结水泵的工作条件是在高度真空下输送接近饱和温度的水，因而凝结水泵发生汽蚀

的可能性极大。为了保证泵的正常工作，在安装上要求装在凝结器热水井以下至少0．5一

0．8m。这样就会在凝结水泵进口处形成一个由水柱形成的必要压力，防止凝结水在泵的

入口汽化，保证水泵正常吸水。此外,在凝结水泵进水管上需装抽气管与凝汽器相连，使该

处保持与凝汽器中相同的压力值，可防止在凝结水泵中聚集空气。

循环水泵为什么不能采用高转速？

为了适应凝汽器用水量与水侧压力的要求，一般将循环水泵设计成压力低流量大的水泵。

因为转速与压力有关，若转速采用高速则循环水泵的压力也要升高，对凝结器铜管的安全不

利，同时耗电率也要增加，所以循环水泵不能采用高转速

什么是离心泵的并联运行？并联运行有什么特点？

两台或两台以上离心泵同时向同一条管道输送液体的运行方式称为并联运行。并联运行的

特点是：每台水泵所产生的扬程相等，总的流量为每台泵流量之和。并联运行时泵的总性能

曲线是每台泵的性能曲线在同一扬程下各流量相加所得的点相连而成的光滑曲线。泵的工作

点是泵的总性能曲线与管道特性曲线的交点。

离心泵的并联运行有何要求？

特性曲线差别较大的泵并联有何不好？并联运行的离心泵应具有相似而且稳定的特性曲

线，并且在泵的出口阀门关闭的情况下，具有接近的出口压力。特性曲线差别较大的泵并联，

若两台并联泵的关死扬程相同，而特性曲线陡峭程度差别较大时，两台泵的负荷分配差别较

大，易使一台泵过负荷。若两台并联泵的特性曲线相似，而关死扬程差别较大，可能出现一

台泵带负荷运行，另一台泵空负荷运行，白白消耗电能，并且易使空负荷运行泵汽蚀损坏。

什么是离心泵的串联运行？串联运行有什么特点？

液体依次通过两台以上离心泵向管道输送的运行方式称为串联运行。串联运行的特点是：

每台水泵所输送的流量相等，总的扬程为每台水泵扬程之和。串联运行时，泵的总性能曲线

是各泵的性能曲线在同一流量下各扬程相加所得点相连组成的光滑曲线，其工作点是泵的总

性能曲线与管道特性曲线的交点。

水泵串联运行的条件是什么？何时需采用水泵串联？

水泵串联的条件是：⑴两台水泵的设计出水量应该相同，

否则容量较小的一台会发生严重的过负荷或限制了水泵的

出力。⑵串联在后面的水泵（即出口压力较高的水泵）

结构必须坚固，否则会遭到损坏。在泵装置中，当一台泵

读书之法,在循序而渐进,熟读而精思

的扬程不能满足要求或为了改善泵的汽蚀性能时，可考虑

采用泵串联运行方式。