离心式水泵工作原理以及常见问题解析

【摘要】：论文首先对离心式水泵的工作原理、工作过程进行分析，总结出其特点。在此基础上引出应如何选择离心式水泵、泵抽不上来水是什么原因造成的，针对问题一一来解答。

【关键词】：离心式水泵 工作原理扬程抽水解决问题。

中图分类号： U464.138+.1 文献标识码： A 文章编号：

一、引言

水泵是给水系统中的主要升压设备，建筑给水系统中使用的水泵主要有离心式水泵、管道泵、自吸泵、潜水泵。其中应用最多的是离心式水泵。

离心式水泵，英文名称为centrifugal pump,又名径流式水泵、混流式水泵。主要由泵壳、叶轮、泵轴、轴承、密封装置等部分组成。具有一定的优势，表现在：结构简单、零件少、故障少、经久耐用、维修费用少、管理方便、工作可靠。体积小，重量轻，材料耗用较少，制造安装费用少。效率高、流量和杨程在一定范围内可以调整。

但离心式水泵有时会抽不上来水，影响正常工作。要发挥其优势，需做到合理的选择水泵，发现问题解决问题。

二、离心式水泵的工作原理

离心式水泵在建筑给水系统中应用很广泛，通过离心力的作用来输送和 离心式水泵构造示意图

提升液体。使用时有其特点，即水泵在未进行工作之前，泵壳和吸水管中必须充满水，这与离心泵的工作原理和基本 构造有关。在水泵没有开启之前，泵壳和吸水管中充满的是空气，气压接近大气压强，而水池表面压强为大气压强，泵壳、吸水管和水池表面压强基本平衡，没有形成压力差，即使水泵开启，叶轮转动也是带动空气转动，压力仍处于平衡状态，水池内的水很难进入泵壳内。

水泵在未进行工作之前，先在泵壳和吸水管中充满水(如右图)，排出泵内空气，接下来开启电动机，电动机通过泵轴带动叶轮高速旋转，当叶轮旋转时，叶片间的水也随叶轮旋转获得离心力，叶轮中的水受到离心力的作用便飞离叶轮，向四周甩去，使水获得动能和压能。由于泵壳做成螺旋线形状，水沿着螺旋上升时，其过水断面由小逐渐增大，此时水速随着过水断面的增大而减小、减慢，根据能量守恒定律，部分动能转化为压能，使水泵出水口处的水具有较高的压力，流入压水管。在水被甩走的同时，水泵叶轮中心处形成真空，水泵进口处形成负压，在大气压力的作用下，将吸水池中的水通过吸水管压向水泵进口。

由于电动机带动叶轮连续运转，水就不断地被甩出，又不断地被吸入，因此，离心泵是均匀连续地供水，即不断地将水送到用水点。

三、离心式水泵的工作方式

离心式水泵的工作方式有“吸入式”和“灌入式”两种。吸水池低于水泵轴的方式称为“吸入式”，吸水池水面高于水泵轴的方式称为“灌入式”。采用“吸入式”的工作方式，水泵在启动前必须向泵内灌满水。采用“灌入式”的工作方式，水泵在开启前，泵壳和吸水管处于充满水的状态。因此，为了便于在水泵启动和运行中采用自动控制，通常采用“灌入式”的工作方式。

四、离心式水泵的选择依据

在日常生活中，离心泵的选择主要是依据给水系统所需的水量和水压。选择的原则是在满足给水系统所需的水量与水压条件下，离心泵的工作点（M点）位于水泵特性曲线的高效率段。水泵在运转过程中，会磨损使水泵的效率降低。因此，通常所选水泵的流量和杨程有10%-15%的安全系数。

离心泵的抽水高度称为杨程，它是采用“吸进来”、“甩出去”的方法来抽水的。

第一级杨程称为“吸水杨程”，靠叶片旋转形成一个低压区，靠大气压把水压入低压区，而一个标准大气压能支持10.336米高的水柱，所以吸水扬程的极限值是10.336米；

第二级扬程称为“压水扬程”，靠叶片旋转把水甩出去，水甩出去的速度越大，第二级扬程也越大。

离心泵的扬程是两级扬程之和，即泵的总扬程=吸水扬程+压水扬程，也就是说它的抽水高度远远超过10.336米。

离心泵扬程的确定，具体分两种情况：

1.水泵直接由室外管网吸水。

其中:H-水泵杨程（mH20）；

H1-最不利配水点与引入管之间的静压差（mH20）；

H2-设计流量下计算管路的总阻力损失（mH20）；

H3-最不利用水点配水附件的最低工作压力（mH20）；

H4-水表的阻力损失（mH20）；

H0-室外给水管网所能提供的最小压力（mH20）。

2.水泵从贮水池吸水。

其中:H-水泵杨程（mH20）；

H1-最不利配水点与引入管之间的静压差（mH20）；

H2-设计流量下计算管路的总阻力损失（mH20）；

H3-最不利用水点配水附件的最低工作压力（mH20）。

五、离心式水泵抽不上来水的原因

离心式水泵因其结构简单、使用维修方便、效率高而成为建筑给水系统和农业上应用最广泛的一种水泵。但在使用过程中有时会抽不上来水，分析其原因，存在下面几个问题。

1.水泵安装位置较高，超过水泵吸程。

离心式水泵是在水泵吸入口处形成真空，使水池中的水在大气压的作用下通过吸水管流入水泵。在一个标准大气压下水柱高度约为10米。事实上，吸水口处不可能达到绝对真空，吸入管道也不可能没有流动阻力。而且真空度过大，会使泵内的水汽化，产生汽蚀现象，对水泵工作不利。所以各种规格型号的离心泵都有其最大容许吸程[吸程=标准大气压（10.33米）-汽蚀余量-安全量（0.5米）]。

水泵选型时要认真考虑位置高度和水泵的最大吸程，以保证水泵系统的正常运转。

2.进水管道和泵体内有空气。

离心泵泵壳上设有放气孔，水泵在开启前，泵内必须灌满水，当有水从放气孔中流出时，表明泵壳内已充满水。但是实际上，因没有转动泵轴使进水管内的空气完全排出，使少许空气残留在进水管或泵体内，使泵抽不上来水。因而操作时应边灌水边转动泵轴，直到进水管内的空气完全排出。

由于长时间的使用，进水管弯管处可能会出现裂痕或裂缝，进水管与水泵连接处会出现微小的间隙，使空气进入进水管内。

与水泵接触的进水管的水平管段逆水流方向应有0.5%以上的下降坡度，即连接水泵进口的一端为最高，不要完全水平。如果向上翘起，进水管内会存留空气，降低了水管和水泵中的真空度，影响吸水。因此，应保证水泵进水口处于进水管最高处。

水泵的叶轮和密封件、密封填料因长期使用已经磨损或填料压得过松，造成叶轮与泵壳间隙过大、填料与泵轴轴套的间隙过大，使外部的空气从这些间隙进入水泵的内部，降低水泵内的真空度，使水泵不上水。这时应更换叶轮或密封环、更换或压紧填料、更换填料轴套和填料环。

3．水泵吸程过大。

有些水源较深，有些水源较浅，有些水源动静水位相差较大，有些水源由于季节的变化水位发生较大变化，由于这些因素的影响，使实际吸程超过了水泵的容许吸程，水泵发生严重气蚀现象，产生了吸水少或根本吸不上水的结果。

4.离心泵连接的吸水管道过长、多弯头，管路设计不合理。

离心泵管路设计不合理，导致水流阻力大，吸水的损失扬程大。也就是说，水泵允许吸上真空高度有相当一部分能量消耗在吸水管道中，剩余小部分能量不足以克服地形高度，所以，离心泵就会抽不上水来。5.离心泵结构的填料密封装置密封不好，形成窜气、漏水所致。

因为泵体外是大气压，而这个密封装置是安装在泵壳的中部位置，如果这里窜气了，就会破坏叶轮中部真空度的形成，离心泵就会抽不上水来。同样道理，如果水泵吸水管道连接得不密封，窜气了，水泵也会抽不上来水。

6.其他因素：

（1）吸水管路或密封装置漏气严重；（2）现场安装时管道离心泵进出口方向装反或电机接线不正确水泵的旋转方向不对； （3）水泵转速太低；离心泵不出水；

（4）底阀锈死、进水口或叶轮的槽道被堵塞；（5）叶轮严重损坏，减漏环间隙磨大；（6）叶轮螺母及键脱出； （7）吸水管路安装不正确，造成管路中存有气囊；（8）叶轮装反； （9）吸入管口淹没深度不足，泵内吸入空气。

针对以上的分析，为保证离心泵能够正常工作，发挥其优势，

需做到以下几点：

1.水泵在未进行工作之前，先在泵壳和吸水管中充满水。

2.尽量控制离心泵的流量和扬程在标牌上注明的范围内，以保证

离心泵在最高效率点运转。 3..离心泵要停止使用时，先关闭闸阀、压力表，然后停止电机。 4.经常调整填料压盖，保证填料室内的滴漏情况正常（以成滴漏

出为宜）。 5.定期检查轴套的磨损情况，磨损较大后应及时更换。 6.离心泵在寒冬季节使用时，停车后，需将泵体下部放水螺塞拧

开将介质放净。防止冻裂。 7.离心泵长期停用，需将泵全部拆开，擦干水分，将转动部位及

结合处涂以油脂装好，妥善保护。

8.离心泵在工作第一个月内，经100小时更换油，以后每隔

500小时，换油一次。

【参考文献】：

马铁春《建筑设备》北京高等教育出版社，2003.8。

李社虎《暖通设备基础知识》中国劳动社会保障出版社，2008.4。