请问轴流泵的工作原理

轴流泵的工作原理：

设将此机翼悬挂在流体中，流体以一定的速度流过时，翼面发生负压，翼背发生正压，其正、负压力的大小与翼形及迎角(翼背与液流方向之倾角）以及流体速度的大小有关。

如果流体不动，而机翼以相等速度在流体中运动时，则翼背和翼面受到与之前相同的正压和负压，即翼面（机翼上面）为负压翼背为正压。在此压力作用下机翼将获得升力。

如果将机翼形的桨叶固定在转轴上，形成螺旋桨，并使之不能沿轴向移动，则当转轴高速旋转时，翼面（螺旋桨下侧）因负压而有吸流作用，翼背因正压而有排流作用，如此一吸一排造成了液体(或气体）的流动。这就是轴流泵的工作原理。

轴流泵叶轮装有2～7个叶片，在圆管形泵壳内旋转。叶轮上部的泵壳上装有固定导叶，用以消除液体的旋转运动，使之变为轴向运动，并把旋转运动的动能转变为压力能。轴流泵通常是单级式，少数制成双级式。流量范围很大，为180～360万立方米/时；扬程一般在20米以下。轴流泵一般为立式，叶轮浸没在水下面，也有卧式或斜式轴流泵。

小型轴流泵的叶轮安装位置高出水面时，需要用真空泵排气引水启动。轴流泵的叶片分固定式和可调式两种结构。大型轴流泵的使用工况（主要指流量）在运行中常需要作较大的变动，调节叶片的安装角可使泵在不同工况下保持在高效率区运行。小型泵的叶片安装角一般是固定的。轴流泵属于动力式泵中比转数最高的一种，比转数为500～1600。泵的流量-扬程、流量-轴功率特性曲线在小流量区较陡，故应避免在这一不稳定的小流量区运行。轴流泵在零流量时的轴功率最大，因此泵在启动前必须先打开排出管路上的阀，以减小启动功率。轴流泵主要适用于低扬程、大流量的场合，如灌溉、排涝、船坞排水、运河船闸的水位调节，或用作电厂大型循环水泵。扬程较高的轴流泵（必要时制成双级）可供浅水船舶的喷水推进之用。

轴流泵是一种高比转数叶片泵，其比转数一般为500~1200。特点是流量大，扬程低，效率高，泵的外形尺寸小。常见磁力驱动泵的扬程一般为4~15m，很少有超过25m的。轴流泵在我国平原河网地区的机电排灌中应用相当广泛。

轴流泵按泵轴的方向不同，可分为立式、卧式、斜式按其叶片是否可调和调节机构的不同，又可分为固定式、半调节式和全调节式。

中、小型轴流泵常用立式、半调节式。

立式轴流泵的泵体管道系统基本可分为两种构造类型:一种是泵的长度固定，出水弯管也固定为60°。泵的传动装置与泵体分离,借中间传动轴连接。另一种是泵体管道的长度是按扬程的需要来设计的，泵与动力机之间采用直接传动。

二、轴流泵的结构

（―）吸入管

为改善水泵的进水条件,减少水力损失，提高抗气蚀性能，小型立式轴流泵的吸人管常做成流线型喇叭口，喇叭口一般用铸铁制成。大、中型泵的吸人管与泵站基础则用钢筋混凝土浇筑成整体，做成肘形进水管道。

（二）叶轮

叶轮是决定水泵性能的主要部件，轴流泵叶轮无前后盖板，属敞开式。叶轮通常由叶片、轮毂、导水锥等几部分组成。中、小型泵一般用优质铸铁制成，大型泵多用铸钢制成。

轴流泵的叶片一般为2~6片，呈扭曲形,装在轮毂上。固定式叶轮的叶片和轮毂铸成一体半调节式叶轮的叶片用螺母和定位销紧固在轮毂上。在叶片根部上刻有基准线,而在轮毂上刻有几个不同安装角度的位置线。叶片安装角度不同，则泵的性能曲线也将随之变化,根据使用要求，可把叶片安装在某一位置上。在运行过程中，当工作条件发生变化，需要调节时，要先关机后再把叶轮拆卸下来（泵轴不必从轮毂上卸下），将螺母松开，转动叶片，使叶片根部基线对准轮毂上某一要求的角度线,然后把叶片螺母拧紧，插上定位销，装好叶轮即可。.应注意的是，每片叶片调好的角度要相等，否则运行时就会产生振动。

全调节式多用于大、中型轴流杲上。大型泵的调节机构常用机械控制系统和液压控制系统，中型泵多用手动控制系统。大、中型全调节式轴流泵，在运行中不停机即可根据需要调节叶片安装角。

离心式水泵为了减小机组启动时的电机负荷,应先关闭闸阀,待电机启动后再逐渐开启闸阀。

2.

轴流泵在零流量时的轴功率最大,因此泵在启动前必须先打开排出管路上的阀,以减小启动功率

因为二者的特性曲线不同。离心泵功率是随流量的减小而减小，流量为零时功率最小，所以离心泵使用闭阀启动。

轴流泵的功率随着流量的增大而减小，而且是一条陡降的曲线，所以轴流泵使用开阀启动。

01 轴流泵的结构

图1（a）、（b）分别为立式轴流泵的外形图和抽水原理示意图。轴流泵的主要部件有叶轮、泵轴、导叶、吸入管等，现分述如下。

图1 立式轴流泵外形图与抽水原理图

1— 叶轮；2—导叶；3—泵轴；4—出水弯管；5—吸入管；6—泵支座；7—联轴器；8—导叶体

（1）叶轮

叶轮的作用与离心泵一样，将原动机的机械能转变为流体的压力能和动能。它由叶片、轮毂和动叶调节机构等组成。叶片多为机翼型，一般为4~6片。轮毂用来安装叶片和叶片调节机构，有圆锥形、圆柱形和球形3种。小型轴流泵（叶轮直径在300mm以下）的叶片和轮毂铸成一体，叶片的角度不是固定的，也称固定叶片式轴流泵；中型轴流泵（叶轮直径在300mm以上）一般采用半调节式叶轮结构，即叶片靠螺母和定位销钉固定在轮毂上，叶片角度不能任意改变，只能按各销钉孔对应的叶片角度来改变，故称半调节式轴流泵；大型轴流泵（叶轮直径在1600mm以上），一般采用球形轮毂，把动叶调节机构装于轮毂内，靠液压传动系统来调节叶片角度，故称动叶可调节式轴流泵。

（2）泵轴

对于大容量和叶片可调节的轴流泵，其轴均用优质碳素钢做成空心，表面镀铬，既可减轻轴的质量，又便于安装调节机构。

（3）导叶

轴流泵的导叶一般装在叶轮出口侧。导叶的作用是将流出叶轮的水流旋转运动转变为轴向运动，同时将部分动能转变为压能。

（4）吸入管

吸入管与离心泵吸入室的作用相同。中小型轴流泵多用喇叭形吸入管，大型轴流泵多采用肘形吸入流道。

02 轴流泵的工作原理

轴流泵的工作原理与离心泵不同，它是依靠叶轮旋转时对水流产生的升力而工作的。这种泵由于水流进叶轮和流出导叶都是沿轴向的，故称为轴流泵。

轴流泵是以空气动力学中机翼的升力理论为基础。当流体绕过翼型时，在翼型的首端点处分离成为两股流，它们分别经过翼型的上表面和下表面，然后同时在翼型的尾端汇合。由于沿翼型下表面的路程比上表面路程长一些，流体沿翼型下表面的流速要比沿翼型上表面流速大。相应地，翼型下表面的压力将小于上表面，流体对翼型有一个向下的作用力。同样，翼型对于流体也将产生一个反作用力，与此作用力大小相等、方向相反，作用在流体上。在此力作用下，水就被压升到一定的高度上去。

轴流泵的性能特点

图2为轴流泵的特性曲线，与离心泵相比，具有下列特点：

（1）扬程随流量的减少而剧烈增大，Q—H曲线突增，主要原因是：流量较小时，在叶轮叶片的进口和出口处产生回流，水流多次重复得到能量，类似于多级加压状态，所以扬程急剧增大，从而造成轴功率增大的现象。

（2）Q—N曲线是陡降曲线。关死扬程（流量Q=0时）是额定值的1.5~2倍。因此，轴流泵启动时，应当在闸阀全开启的情况下启动电动机。

（3）Q—η曲线呈驼峰形，即高效率工作的范围很小，流量在偏离设计工况点不远处效率就很快下降。根据轴流泵的这一特点，采取出口阀调解流量是不利的，一般只能采取改变叶片装置角或改变转速的方法来调节流量。

（4）轴流泵的叶轮一般浸没在液体中，因此不需考虑汽蚀，启动时也不需灌泵。

其中井筒悬吊式安装多用于雨水泵站或者污水泵站；井筒落地式安装适用于，安装井筒中间部分泵座处没有承重梁，从而底部需要承受整个装置重量的情况。雪橇式安装常用于，河道、水池等，这种安装形式直接将水泵放于池底或者河岸上，在水泵出水口末端接上出水管路即可，相对于井筒式安装大大减少了土建成本，减少真项目的造价。漂浮式安装多用于，水库河道等，在不具备雪橇式安装的情形下，也可采用漂浮式安装。

潜水轴流泵主要用于雨水收集、防汛排涝、抗旱浇灌、泵站用泵等，使用效率高、推荐泵站常用产品之一；泵段由进水喇叭口，叶轮部件，叶轮外壳和导叶体四大零件组成。潜水电机是全密封干式异步电动机，机壳将电机封闭，电机上端电缆出线处有静密封装置，电机下端盖出轴处有转动密封装置，潜水电机具备一切潜水运行的可靠性能。

以上情况均是以潜水轴流泵的安装考虑。