水泵之结构特性及原理

　　水泵为一机械设备，若想为工厂制订一水泵规格，需集制程、机械、仪电…..等工程师之知识，本文希望就水泵本身之结构特性及原理，作浅显介绍增加对水泵认识，提供水泵规格制定的参考。

　　水泵本身需具备的基本能力

　　– 吸上及推上能力

 

　　• 依原理构造而分类

　　– A.离心泵—利用离心力将速度能转变为压力能这类水泵

　　• 1.涡卷泵 2.轮机泵(多段涡卷泵)

　　– B.螺旋桨泵—利用流体通过叶轮时之速度差产生扬力

　　• 1.轴流泵 2.斜流泵

　　– C.往復动泵—利用容积变化产生压力

　　• 1.活塞泵 2.柱塞泵

　　– D.旋转泵—利用转子间空间挤压产生压力

　　• 1.齿轮泵 2.螺旋泵

　　– E.其它泵

　　• 1.喷射泵 2.气泡泵 3.黏性泵

　　在使用上因离心泵具有若干优点如:流体脉动小、构造简单、可输送流体多样、压力使用范围广等特性，所以管系中所使用液体泵多为离心式，但若要

　　选择一适宜离心泵须知下列几个要素:

　　– 1.液体性质 2.水量 3.扬程 4.转速 5.场地限制

　　• 液体性质之考虑如下:

　　– 温度

　　• 入口系统 –以常温水而言，水泵在绝对真空时可吸上10.33m，若温度越高则吸上能力递减，一般实际场合常温时约为 6m 左右，当温度到达 85℃时需改为正压，因此温度以上水泵吸上能力几乎为 0。

　　• 泵壳型式-当流体温度达 150℃以上时需采用中心支持水泵，因高温操作时泵金属材质产生热胀，中心支持泵壳可向上向下膨胀避免与叶轮卡住。

　　– 黏度

　　• 当离心泵输送高黏度液体时会产生扬程、效率降低、马力增加等现象。当输送流体黏度大于 2000cp 时，应使用齿轮泵或柱塞泵较合忽效益。

　　– 比重

　　• 输送流体之比重直接影响到水泵之轴马力及出口压力，故输送流体之比重需详查避免产生超载或出口压力不足等现象。

　　– 酸碱值

　　• 水泵之材质为铸铁、铜、铸钢、不锈钢系列等，若输送流体会对金属产生化学变化，而产生腐蚀现象则应考虑其他特殊合金，以增加水泵使用寿命。

　　– 流体颗粒含量

　　• 一般离心式泵叶轮大多使用密闭式，因其操作范围稳定且有较好效率，若输送流体含有固体悬浮物时宜采用开放式叶轮以敝免造成阻塞。

　　密闭式叶轮 开放式叶轮

　　• 出水量(流量、容量)

　　– 单位时间内所输送液体之体积

　　– 常用单位有:m3/min、GPM 、l/s 、CMS

　　• 1 m3/min = 264.192 GPM

　　• 1 CMS = 60 m3/min

　　– 泵出水量大于 15m3/min 建议采用双吸式叶轮 ，水泵轴向推力可获得平衡，延长轴承寿命。

　　• 扬程

　　– 离心式水泵为非定量水泵，其出水量及轴马力随扬程变化而有大幅度变化。一般扬程在 8M 以下而出水量甚大时采轴流或斜流泵，扬程在 90M 以下采单段叶轮，以上时采多段叶轮泵。单段叶轮 多段叶轮泵

　　• 水泵转速

　　– 一般水泵均以马达驱动，马达转速直接影响水泵性能。

　　– 转速快慢有以下考虑:

　　• 相关事项 转速快 转速慢

　　• 水泵尺寸 较小 较大

　　• 水泵价格 较低 较高

　　• 水泵寿命 较短 较长

　　• NPSHr 较高 较低

　　• 零件磨耗 较快 较慢

　　• 场地限制

　　– 一般水泵均以卧式为考量，下表为其优点:

　　– 卧式泵

　　• 1.主要零件在水面以上腐蚀较少。

　　• 2.零件换修容易。

　　• 3.价格较低。

　　– 立式泵

　　• 1.安装面积小。

　　• 2.起动时无需灌水。

　　• 3.马达位置较高不易浸水。