泵的重要性

从泵的性能范围看，巨型泵的流量每小时可达几十万立方米以上，而微型泵的流量每小时则在几十毫升以下。泵的压力可从常压到高达19.61MPa（200kgf/cm2）以上，被输送液体的温度最低达-200℃以下，最高可达800℃以上。泵输送液体的种类繁多，诸如输送水（清水、污水等）、油液、酸碱液、悬浮液、和液态金属等。

在化工和石油部门的生产中，原料、半成品和成品大多是液体，而将原料制成半成品和成品，需要经过复杂的工艺过程，泵在这些过程中起到了输送液体和提供化学反应的压力流量的作用，此外，在很多装置中还用泵来调节温度。

在农业生产中，泵是主要的排灌机械。我国农村幅原广阔，每年农村都需要大量的泵，一般来说农用泵占泵总产量一半以上。

在矿业和冶金工业中，泵也是使用最多的设备。矿井需要用泵排水，在选矿、冶炼和轧制过程中，需用泵来供水等。

在电力部门，核电站需要核主泵、二级泵、三级泵、热电厂需要大量的锅炉给水泵、冷凝水泵、循环水泵和灰渣泵等。

在国防建设中，飞机襟翼、尾舵和起落架的调节、军舰和坦克炮塔的转动、潜艇的沉浮等都需要用泵。高压和有放射性的液体，有的还要求泵无任何泄漏等。

在船舶制造工业中，每艘远洋轮上所用的泵一般在百台以上，其类型也是各式各样的。

其它如城市的给排水、蒸汽机车的用水、机床中的润滑和冷却、纺织工业中输送漂液和染料、造纸工业中输送纸浆，以及食品工业中输送牛奶和糖类食品等，都需要有大量的泵。

总之，无论是飞机、火箭、坦克、潜艇、还是钻井、采矿、火车、船舶，或者是日常的生活，到处都需要用泵，到处都有泵在运行。正是这样，所以把泵列为通用机械，它是机械工业中的一类主要产品。

几种常见的泵，下面列举了几种常见的泵：

（1）离心泵
离心泵是非容积式泵，其流量随着压力的变动有大幅度的变化。离心泵特性曲线和性能参数是泵内流体运动参数的外部表现形式，泵内流体的运动状况由泵的转速和泵的几何参数所决定，其效率随转速、流量、扬程变动而变化。工业生产中，离心泵约占泵总数的80%。

离心水泵主要用于输送类似清水的介质。按介质的不同，离心水泵可分为清水泵、锅炉给水泵及热水泵等。如果按结构分，也可分为卧式离心泵、液下泵、管道泵等。非金属材料，尤其是新型工程塑料，与金属材料相比有较好的耐腐蚀性能，而单位体积的价格比高级金属低得多，制造也容易，因此随着非金属材料的飞速发展，非金属离心泵在化工、医药等行业应用也越来越广。

（2）转子泵
转子泵是容积式泵的一种形式，其通过转子与泵体间的相对运动来改变工作容积，进而使液体的能量增加。工业生产中，除离心泵外，转子泵约占泵总量的10%。由于使用者一般对离心泵都比较熟悉，也比较偏爱，因此常会造成在一些适合使用转子泵的场合中选用了离心泵。

转子泵按其结构和原理，可分为齿轮泵、螺杆泵、凸轮泵（罗茨泵）、挠性叶轮泵、滑片泵、软管泵等。转子泵是一种旋转的容积式泵，具有正排量性质，其流量不随背压变化而变化。优先选用转子泵的场合有：粘性液体、需要计量的场合、需要自吸的场合、含有气体的场合、小流量场合、高压力场合、以及要求对介质柔和的泵、需要反转的泵等。

（3）往复泵
往复泵是容积式泵的另外一种形式，通过活塞或柱塞在缸体内的往复运动来改变工作容积，进而使液体的能量增加。往复泵包括活塞泵和柱塞泵，适用于输送流量较小、压力较高的介质。当流量小于100m3/h/排出压力大于10MPa时，往复泵有较高的效率和良好的运行性能。

（4）齿轮泵
齿轮泵也称齿轮油泵。齿轮泵也属于容积式泵，只是用于输送介质，通常要求齿轮泵的稳定性精度误差不超过±5%。齿轮泵可以输送易燃、易爆、腐蚀、资料等各种液体，在化工和石油化工装置中经常使用。

（5）潜水泵
潜水泵是电动机和水泵组装为一体的电力排灌设备，结构简单紧凑，机组潜入水中工作无须建筑泵房，使用方便，在民用生产中应用尤其广泛。

变频器在泵上的节能应用
通过流体力学的基本定律可知：离心泵类设备均属平方转矩负载，其转速n与流量Q，压力H以及轴功率P有如下关系：Q∝n、H∝n2、P∝n3，即流量与转速成正比、压力与转速的二次方成正比、轴功率与转速的三次方成正比。

以一台水泵为例，它的出口压头为H0（出口压头即泵入口和管路出口的静压力差），额定转速为n0，阀门全开时的管阻特性为r0，额定工况下与之对应的压力为H1，出口流量为Q1。

在现场控制中，要求管网压力不得低于H3，在此范围内调节系统供水流量，通常采用水泵定速运行，调节出口阀门开度控制流量。当流量从Q1减小50%至Q2时，阀门开度减小使管网阻力特性由r0变为r1，系统工作点沿方向I由原来的A点移至B点。受其节流作用使得泵口压力由H1变为H2，管网压力则因为节流原因降至H3。

水泵轴功率实际值（KW）可由公式P=QH/(ηcηb)×10-3得出。其中，P、Q、H、ηc、ηb分别表示功率、流量、压力、水泵效率、传动装置效率（如直接传动为1）。假设总效率（ηcηb）为1，则水泵由A点移至B点工作时，电动机节省的功耗为AQ1OH1和BQ2OH2的面积差。如果采用调速手段改变水泵的转速n，当流量从Q1减小50%至Q2时，那么管网阻特性为同一曲线r0，系统工作点沿方向Ⅱ由原来的A点移至C点，水泵的运行也更趋合理。在阀门全开，只有管网阻力的情况下，系统满足现场的流量要求，能耗势必降低。此时，电动机节省的功耗为AQ1OH1和CQ2OH3的面积差。比较采用阀门开度调节和水泵转速控制，显然使用水泵转速控制更为有效合理，具有显著的节能效果。

另外，从1中还可以看出：阀门调节时使系统压力H升高，这将对泵体和阀门的密封性能形成威胁和破坏。而转速调节时，系统压力H随泵转速n的降低而降低，因此不会对系统产生不良影响。

从上面的比较不难得出：当现场对水泵流量的需求从100%降至50%时，采用转速调节将比原来的阀门调节节省BCH3H2所对应的功率，理论节能率在75%以上。

与此相类似的，如果采用变频调速技术改变泵类转速来控制现场压力、温度、水位等其他过程控制参数，同样可以依据系统控制特性绘制出关系曲线得出上述的比较结果。因此，采用变频调速技术改变电动机转速的方法，要比采用阀门、挡板调节更为节能经济，设备运行工况也将得到明显改善。

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