[科普中國]-高速泵

高速泵，又稱為高速部分流泵，屬于離心泵的一種。高速泵的基本工作原理與普通離心泵類似，所不同的是利用增速箱（一級增速或二級增速）的增速作用使工作葉輪獲得數(shù)倍于普通離心泵葉輪的工作轉(zhuǎn)速，它利用提高葉輪轉(zhuǎn)速，加大葉輪外沿的流體線速度，達到高揚程的目的，消除了大部分多級泵的缺點。高速泵于1962年美國圣達因公司研發(fā)，現(xiàn)廣泛應(yīng)用于石油煉制、石化、能源、化工、食品等行業(yè)，適用于小流量高揚程場合。

簡介高速泵指的是轉(zhuǎn)速較高的泵，一般泵的轉(zhuǎn)速大于3600r/min，高速離心泵兇具有單級揚程高、結(jié)構(gòu)緊湊、維護方便、可靠性好等優(yōu)點，而被廣泛應(yīng)用于煉油、石油化工、化學工業(yè)和航天技術(shù)等領(lǐng)域。由美國Sundynl公司于1962年研制的用于火箭發(fā)動機的高速泵轉(zhuǎn)速30000r/min，揚程2000m；年產(chǎn)7萬噸的丙烯循環(huán)裝置中的高速離心泵的轉(zhuǎn)速為15300r/min，流量為33.7m3/h，揚程為600m；分子篩脫脂裝置中的預(yù)加氫料泵的轉(zhuǎn)速為17208r/min，流量為19.5m3/h，揚程為885m；氣體提取裝置的液態(tài)烴泵的轉(zhuǎn)速為8500r/min，流量為15.0m3/h，揚程為330m；選擇性迭合裝置中的反應(yīng)器進料泵的轉(zhuǎn)速為12290r/min，流量為23.2m3/h，揚程為730m；液氨染料裝置中用于輸送液氨的高速離心泵的轉(zhuǎn)速為8500r/min，流量為3.5m3/h，揚程為360m；美國航天飛機發(fā)動機內(nèi)的高速離心泵的轉(zhuǎn)速達到36000r/min，揚程為60000英尺，流量17000gpm。下圖為一級增速高速泵結(jié)構(gòu)圖。

高速離心泵一般由電機、增速器及泵組成，實現(xiàn)高速的辦法有增速齒輪、皮帶增速和變頻器。

泵內(nèi)過流部件一般包括誘導(dǎo)輪、葉輪及壓水室、導(dǎo)流支座等。

高速離心泵具有的結(jié)構(gòu)性能特點，使其被廣泛應(yīng)用于煉油、石化及航空航天等行業(yè)，如液氨、液氮和液化氣等易汽化介質(zhì)的輸送。1

高速泵的工作原理葉輪沒有前后蓋板，是開式的，葉片是放射型直葉片。這種盤葉片葉輪在環(huán)形空間內(nèi)旋轉(zhuǎn)，可以近似認為流體的旋轉(zhuǎn)速度和葉輪的旋轉(zhuǎn)速度相等，即v=u，也就是流體相對葉輪沒有相對速度。實際上因u很高，相對速度很小。因vu2≈u2，則

H=ψu22/g

式中 ψ——揚程系數(shù)，通常ψ=0.65～0.75。

這也是高速泵的特性中特別令人注目的一點，亦即原來形式的泵關(guān)死點的揚程，斯捷潘諾夫提出的最常用的數(shù)值是0.57，在同一葉輪直徑，同一轉(zhuǎn)速下進行比較，高速泵具有原來類型泵（1.2～1.4）倍的高揚程，而且這個揚程在整個使用流量范圍內(nèi)幾乎是不變的。反過來看，揚程系數(shù)高，就意味著在相同轉(zhuǎn)速下產(chǎn)生相同的揚程所需的葉輪直徑小，這樣低比轉(zhuǎn)速的圓盤摩擦損失就會對應(yīng)減小很多。

此外，高速泵在其實際使用范圍內(nèi)，泵殼內(nèi)的旋轉(zhuǎn)液流與葉輪之間基本上沒有相對流動，葉輪和水流保持一種剛體的關(guān)系。因此，它與原來形式的泵不同，它沒有因從口環(huán)處回流而產(chǎn)生的泄漏損失，而且即使葉輪和殼體之間存在較大間隙也不受影響，加上圓盤摩擦損失小的優(yōu)點，構(gòu)成了高速泵在ns