水泵的型号、类型、结构等拼音字母构成由生产企业各自确实，所以水泵类型相同，但表示方法并不一致。常用水泵的性能一般由流量、扬程、功率、转速、效率、吸入口直径、排出直径、泵叶轮直径等参数构成。但是在选择设备时，主要考虑水泵的流量、扬程、功率、允许吸上真空高度、转速等参数。

（1）流量：水泵在单位时间内抽吸或排出的水量称为水泵的流量，用Q表示，单位为m³/h或L/s。

叶片泵的流量与扬程成反比，流量减少，扬程增大；流量增加，扬程降低。容积泵与叶片泵不同的是流量与扬程无关。

（2）扬程：单位质量的液体，从水泵进口到水泵出口的能量增值为水泵的扬程，用H表示，单位为m（水柱）或Pa。

1m（水柱）=9.81×10³Pa≈1×10⁴Pa

虽然离心泵的扬程与高度的单位一致，但不能把水泵的扬程简单理解为液体输送能达到的高度，因为水泵的扬程包括液体的静压、速度和势能等能量增加值的总和。

容积泵的扬程与水泵本身的动力、强度和密封性有关，与流量无关，只要允许，可达到任意外界所需的扬程，只是轴功率随着扬程的增高而增高。

（3）功率：水泵的功率分有效功率和轴功率。有效功率为单位时间内，水泵排出口流出的液体从水泵中得到的有效能，或称输出功率，用N_e表示，常用单位为kW。水泵铭牌上的功率一般指水泵的轴功率，如指电动机功率须同时标上电动机型号。

（4）效率：效率是衡量水泵工作经济性的指标，又称水泵的总效率，用η表示，η=（N_e/N）×100%。效率η可反映水泵能量利用的程度。因为水泵在工作时存在各种能量损失，不可能将原动机输入的功率全部变为液体的有效功率。水泵的效率越高，说明能量利用率越高，损失越小。

（5）允许吸上真空高度：指当水泵轴线高于水池液面时，为了防止发生气蚀现象，所允许的水泵轴线距水池液面的垂直高度，即在一个标准大气压下、水温为20℃时水泵进口处允许达到的最大真空高度，用H_s表示，单位为m。允许吸上真空高度是随流量变化的，流量增加，H_s下降，当水泵轴线低于水池液面时，可不考虑此项参数。

（6）转速：指水泵轴在单位时间内的转数，用z表示，单位为转/分（r/min）。

（一）离心泵

1.离心泵工作原理 用一个敞口的圆筒装半筒水，让圆筒旋转起来，圆筒内的水面便呈抛物线上升的旋转凹面，转得越快，水上升的高度就越大。这个试验说明，水在旋转时，受离心力的作用向外流动，但是被圆筒挡住了，就被迫向上升。凹面中心形成真空，离心泵水的入口处，水沿圆筒壁上升，出口的水在大气压力的作用下，源源不断地向凹面中心补充，在筒壁作用下，将动能转化为压力能，水就沿着管道排出。

离心泵工作原理如图9-10所示。

离心泵把电动机高速旋转的机械能转化为被抽升液体的动能和势能，在这个传递和转化过程中，就伴随着许多能量损失，这种能量损失越大，该离心泵的性能就越差，工作效率就越低。

2.离心泵结构 离心泵结构如图9-11所示，主要零部件材料见表9-2。

图9-10 离心泵工作原理

图9-11 离心泵结构

表9-2 离心泵主要零部件材料

（续）

主要零件的功能介绍如下：

（1）叶轮：叶轮的形状和尺寸是通过水力计算来决定的。叶轮分单吸式和双吸式，大流量离心泵多数采用双吸式；叶轮按其盖板情况又可分为封闭式、半开式和敞开式。抽含有悬浮物的污水泵，为了避免堵塞，有的采用半开式和敞开式，这种叶轮的特点是叶片少，一般为2～5片，而封闭式叶轮一般为6～8片，多的可至12片。

（2）泵轴：泵轴是用来带动叶轮旋转的，常用材料为碳钢和不锈钢。泵轴应有足够的抗扭强度和刚度，其挠度不超过允许值，工作转速不能接近产生共振的临界转速。叶轮和泵轴用键联接，轴向用锁紧螺母定位。

（3）泵壳：是离心泵的固定部件，通常铸成蜗壳形，叶轮工作时，沿蜗壳的渐扩断面流量是逐渐增大的，并且沿蜗壳的渐扩断面水流速度是一常数。水由蜗壳排出后，经锥形扩散管流入压力管。锥形扩散管的作用是降低水流的速度，使流速水头的一部分转化为压力水头。蜗壳顶上开有充水和放气的螺孔。

（4）底座：是离心泵的固定部件，开有泄水螺孔。

（5）机械密封：泵轴穿出蜗壳时，在轴与壳之间存在间隙，如不采取措施，间隙处就会有泄漏，降低泵的吸水性能，因此在轴与壳之间设置密封，有填料密封、机械密封等，现在大多数都采用机械密封。机械密封又称端面密封，主要由动环、静环、弹簧和密封圈组成。

（6）联轴器：连接电动机轴与泵轴，有刚性联轴器与挠性联轴器两种。刚性联轴器就是两个法兰盘连接，挠性联轴器是钢柱销带有弹性橡胶圈，用这种联轴器要定期检查橡胶圈的完好情况。现在的水泵都做成了电动机与水泵一体式，采用刚性连接，省去了检查工作。

3.离心泵的运行曲线 水泵的性能曲线有：流量与扬程曲线、流量与功率曲线、流量与效率曲线、流量与允许气蚀余量曲线。这些曲线至今还不能精确地用理论的方法计算，而是通过试验的方法求得。从这些曲线上可以知道各参数随流量的变化关系：当流量增大时，功率相应增大，扬程随之变小；相反，当流量减小时，功率相应减小，扬程随之变大。掌握了这些曲线，就可以正确地选择、经济合理地使用水泵。离心泵常见性能曲线如图9-12所示。

水泵的效率越高，则同等电耗下抽的水量越大，或同等水量下电耗越低。所以运行时，在满足扬程的前提下，要尽可能使水泵运行在效率最高点附近的流量范围内。为此，可改变转速或利用阀门进行水量调节，但利用阀门会增大管路阻力，浪费较多的能量。可以采用多台水泵并联运行，扬程不变水量增加。

图9-12 离心泵常见性能曲线。

4.离心泵的气蚀 气泡的形成、发展和破裂，以致使材料受到破坏的全部过程，称为气蚀。水在压力变化时就会汽化，如水在20℃时，汽化压力为0.024大气压，在等于或低于0.024大气压时，水就发生汽化。

当汽化发生后，就有大量的蒸汽及溶解在水中的气体逸出，形成许多蒸汽和气体混合的小气泡。当气泡随同水流从低压区流向高压区时，气泡在高压的作用下，迅速凝结而破裂，在气泡破裂的瞬间，水以极高的速度流向原气泡占有的空间，形成一个冲击力。由于气泡中部分气体和蒸汽来不及在瞬间全部溶解和凝结，在冲击力下又分成小气泡，再被高压压缩、凝结，如此形成多次的往复。在极微小的面积上，可使局部压力高达几百甚至几千大气压，冲击频率可达每秒几万次，对材料造成疲劳破坏，从开始的点蚀到严重的蜂窝状空洞，最后蚀穿。

5.离心泵的选用

（1）离心泵类型：离心泵的类型按吸入方式分，可分为单吸泵和双吸泵；按叶轮数目分，可分为单级泵和多级泵；按泵送液体性质分，分清水泵、耐腐蚀泵、油泵、杂质泵等。

①清水泵（IS型、D型、Sh型）。输送清水及物理、化学性质类似于水的清洁液体，可选清水泵。

IS型清水泵为单级单吸悬臂式水泵，它的应用最为广泛。该系列水泵的扬程范围为8～98m，流量范围为4.5～360m³/h。

D型离心泵为多级泵。多级泵是在一根轴上串联多个叶轮，液体在几个叶轮中多次接受能量，故可达到较高的压力。若要求压力较高而流量并不太大时，可采用多级泵。该系列泵的扬程范围为14～351m，流量范围为10.8～850m³/h。

Sh型离心泵为双吸泵。双吸式叶轮厚度大，且有两个吸入口，故流量大。若要求压力不高而流量大时，可采用双吸泵。该系列泵的扬程范围为9～140m，流量范围为120～12500m³/h。

②耐腐蚀泵（F型）。输送酸、碱等腐蚀性液体时，可选用耐腐蚀泵。耐腐蚀泵与液体接触的部件是用耐腐蚀材料制造的。F后面加一个字母表示材料的代号。耐腐蚀泵密封要求高，都是采用机械密封。该系列泵的扬程范围为15～105m，流量范围为2～400m³/h。

③油泵（Y型）。对油泵的一个重要要求是密封性能良好，以防易燃、易爆油品的泄漏。Y系列油泵的扬程范围为60～600m，流量范围为6.25～500m³/h。

④杂质泵（P型）。又分为污水泵“PW”、泥浆泵“PN”等。对这类泵的要求是：不易被杂质堵塞、耐磨及易拆洗等。因此这类泵的叶轮流道宽、叶片数目少，常用开式或半开式叶轮。

（2）离心泵的选用。离心泵的选用一般可按下述步骤进行：

1）根据输送液体的性质，确定离心泵的类型。

2）确定输送系统的流量和压头。流量一般由生产任务所定，若流量在一定范围内变动，则选择时应按最大流量考虑；压头根据管路的情况，用柏努利方程计算在最大流量下管路所需的压头。

3）选择水泵的型号。根据输送流量和设计管路需要的压头，从水泵样本或产品目录中选出合适的型号。水泵的流量和压头应留有余地，即稍大于管路需要的流量和压头，且应保持离心泵在高效区工作。水泵的型号选出后，应列出水泵的各种性能参数。

4）核算水泵的轴功率。若输送液体的密度大于水的密度，应核算水泵的轴功率。

轴功率是原动机传给泵轴的功率。由于泵内存在损失，所以有效功率N_e<N。如果知道水泵的总效率η，则水泵的轴功率N可用下式计算：

N=N_e/η=（γQH）/（1000η）

式中 N——轴功率（kW）；

N_e——有效功率（kW）；

Q——体积流量（m³/s）；

H——压头（m）；

γ——流体重度（N/m³）；

η——总效率，查用户手册。

（二）螺杆泵

螺杆泵的转子是一根具有很大导程的螺杆，由合金钢、不锈钢等材料制成，表面经过硬化处理，或镀有抗腐蚀、高硬度的铬层。转子在其吸入端通过联轴器等与连轴杆连接，其排出端则是自由状态。工作时，转子由电动机驱动，在定子内作行星转动，相互配合的转子和定子的弹性衬套形成了几个互不相通的密封空腔。由于转子的转动，密封空腔沿轴向由泵的吸入端向排出端方向运动，介质在空腔内连续地由吸入端输向排出端。螺杆泵如图9-13所示。(www.daowen.com)

图9-13 螺杆泵

螺杆污泥输送泵的主要参数见表9-3。

表9-3 螺杆污泥输送泵的主要参数

材质：定子采用丁晴橡胶，转子采用镀铬钢。

（三）隔膜泵

隔膜泵采用压缩空气为动力源，适用于各种腐蚀性液体、带颗粒的液体，以及高黏度、易挥发、易燃、剧毒的液体，外壳有铝合金、铸铁、不锈钢材质，隔膜有丁晴橡胶、氟橡胶、氯丁橡胶、聚四氟乙烯。

气动隔膜泵既能输送流动的液体，又能输送一些不易流动的介质，具有自吸泵、潜水泵、屏蔽泵、泥浆泵和杂质泵等输送机械的优点，其特点如下：

（1）不需灌水，吸程可达7m，扬程达50m，出口压力≥6kgf/cm²。

（2）流动宽敞，通过性能好，允许通过最大颗粒直径达10mm。

（3）流量、扬程可通过气阀开度实现无级调节。（气压调节范围为1～7kgf/cm²）。

（4）该泵无旋转部件，没有轴封，隔膜将抽送的介质与泵的运动部件完全隔开，所输送的介质不会向外泄漏。

（5）可以浸没在介质中工作。

（6）可输送较黏的液体（黏度在1万厘泊以下）。

（7）无需用油润滑，即使空运行，对泵也无影响。

气动隔膜泵的缺点是换向阀的胶圈密封、隔膜疲劳强度不够，经常要更换；耗气量大，要配储气罐。

图9-14 隔膜泵

1—进气口 2—配气阀体 3—配气阀 4—圆球 5—球座 6—隔膜 7—连杆 8—连杆铜套 9—中间支架 10—泵进口 11—排气口

隔膜泵如图9-14所示。其工作原理为：在泵的两个对称工作腔中，各装有一块有弹性的隔膜，连杆将两块隔膜连接成一体，压缩空气从泵的进气接头进入配气阀后，推动两个工作腔内的隔膜，驱使连杆连接的两块隔膜同步运动。与此同时，另一个工作腔中的气体则从其隔膜的背后排出泵外；一旦到达行程终点，配气机构则自动地将压缩空气引入另一个工作腔，推动隔膜朝相反方向运动，这样就形成了两个隔膜的同步往复运动。每个工作腔中又设置有两个单向球阀，隔膜的往复运动造成工作腔内容积的改变，迫使两个单向球阀交替地开启和关闭，从而将液体连续地吸入和排出。

隔膜泵主要参数见表9-4。

表9-4 隔膜泵主要参数

注：要配储气罐，容量为1～2m³。

（四）其他水泵

除上面介绍的三种泵外，各个污水处理厂常用提升污水的泵有下列几种，见表9-5，水泵型式及适用条件如下。

表9-5 水泵型式及适用条件

水泵进出水管一般规定见表9-6。

表9-6 水泵进出水管一般规定

自灌式和非自灌式污水泵的区别如下。

（1）自灌式：污水泵为常年运行，多采用自灌式，启动及时可靠，管理方便。

（2）非自灌式：采用半自动控制，其中引水装置为半自动控制或手动控制。

（五）罗茨回转压缩机

罗茨回转压缩机一般习惯称为罗茨式鼓风机或罗茨风机，是曝气来源。它是利用一对反向旋转的转子来输送气体的设备，其工作原理如图9-15所示。

图9-15 二叶罗茨风机工作原理

在椭圆形机壳内，有两个铸铁或铸钢的转子，装在两个互相平行的轴里，在轴端装有两个大小及式样完全相同的齿轮配合传动，由于传动齿轮作相反的旋转，从而带动两个转子也作相反方向的转动。两转子相互之间有一极小的间隙，使转子能自由地运转，而又不引起气体过多地泄漏。如图9-15所示，左边的转子作逆时针旋转，则右边的转子作顺时针旋转，气体由上边吸入，从下部排出。利用下面压力较高的气体抵消一部分转子与轴的重量，使轴承受的压力减少，因此也减少摩擦。

此种压缩机每旋转一周，理论排气量为压缩室容积的四倍，而每一个压缩机的截面积约为转子横截面的一半。故压缩机每转一周的排气量近似等于以转子长径为直径所作的圆与转子的厚度的乘积。故排气量为

Q=λ_v·n·πR²B

式中 Q——排气量（m³/min）；

λ_v——容积半径，一般取0.7～0.8；

n——转速（r/min）；

R——转子长半径（m）；

B——转子的厚度（m）。

罗茨回转压缩机的转速一般是随着尺寸的加大而减小，小型压缩机的转速可达1450r/min，大型压缩机的转速通常不大于960r/min。转子的厚度B通常等于转子长径D。

目前，国产罗茨回转压缩机排气量最大为160m³/min，排气压力为35～100kPa。

罗茨回转压缩机的优点是当转数一定而进口压力稍有波动时，排气量不变，转数与排气量之间保持恒正比关系，转数高，没有气阀及曲轴等装置，重量较轻，应用方便。

缺点是当压缩机有磨损时，影响效率颇大。当排出的气体受到阻碍时，则压力逐渐升高，为了保护机器不损坏，在出气管上必须要装安全阀。

现在已有三叶罗茨回转压缩机，降低了噪声和震动，逐渐取代了二叶罗茨回转压缩机，其特点是：

（1）较低的噪声。压力脉冲是噪声的主要来源，三叶罗茨风机降低了50%的压力脉冲，从而使噪声降低了5dB。

（2）较低的能源损耗。三叶式的设计减少了逆流对转子的压力，也减少了能源的损耗。

（3）轴承寿命长。叶轮传递的振动减少，延长轴承寿命20%。

三叶罗茨风机工作原理如图9-16所示，主要参数见表9-7。

图9-16 三叶罗茨风机工作原理

表9-7 三叶罗茨风机主要参数