轴流泵的工作原理与结构

轴流泵是流量大、扬程低、比转数高的叶片式泵，轴流系的液流沿转轴方向流动，但其设计的基本原理与离心泵基本相同。

轴流泵的主要零件有进水管、叶轮、导叶、出水管、泵轴、轴承和轴封等。轴流泵按主轴的安装方式分有立式、卧式和斜式三种。

1. 进水管

喇叭管为中小型立式轴流泵的吸水室，用铸铁制造，它的作用是把水以最小的损失均匀地引向叶轮。喇叭管的进口部分呈圆弧形，进口直径约为叶轮直径的1.5倍。在大型轴流泵中，吸水室一般做成流道的形式。

2. 叶轮

叶轮是最主要的工作部件，由叶片、轮縠、导水锥等组成。

轴流泵的叶片呈扭曲形装在轮縠上。根据叶片调节的可能性分为固定式、半调节式和全调节式三种。固定式的叶片和轮穀成一体，叶片的安装角度是不能调节的。半调节式的叶片用螺母拴紧在轮鞍上，在叶片的根部刻有基准线，而在轮縠上刻有几个相应安装角度的位置线。叶片不同的安装角度，其性能曲线将不同，使用时可根据需要调节叶片安装角度。半调节式叶轮叶片需要停机并拆卸叶轮之后，才能进行调节。全调节式的叶片是通过机械或液压的一套调节机构来改变叶片的安装角。它可以在不停机或只停机而不拆卸叶轮的情况下，改变叶片的安装角。

3. 导叶

导叶位于叶轮上方的导叶管中，并固定在导叶管上。它的主要作用是消除流体的旋转运动，减少水头损失。同时可将流体的部分动能转变为压能。

4. 轴和轴承

中小型轴流泵泵轴是实心的。对于大型轴流泵，为了布置叶片调节机构，泵轴做成空心的。轴腔内安置有操作油管或操作杆。

轴流泵的轴承按其功能可以分为三类：径向轴承、推力轴承和导轴承。推力轴承用于承受泵运行过程中产生的轴向力。径向轴承导轴承主要用来承受转动部件的径向力，起径向定位作用。导轴承装在导叶锥体中，用于减小轴的摆动，导轴承常用介质润滑或外冲洗液润滑。

5. 轴封

轴流泵可根据应用场合的要求配置填料或机械密封，与离心泵轴封相似。

6. 泵壳

轴流泵的泵壳呈圆筒形，由于其中有固定导叶，故称导叶式泵壳。导叶装在叶轮后面，呈圆锥形，内有多片导叶。轴流泵的出水道是一弯管。中小型轴流泵的进水道多采用喇叭形短管，而大型轴流泵则多采用肘弯形或钟形进水道。

轴流泵的性能特点

1. 轴流泵适用于大流量、低扬程。

2. 轴流泵的H-V特性曲线很陡，关死扬程(流量Q=0时)是额定值的1.5~2倍。

3. 与离心泵不同，轴流泵流量愈小，轴功率愈大，因此应开阀启动。

4. 高效操作区范围很小，在额定点两侧效率急剧下降。

5. 轴流泵的叶轮一般浸没在液体中，因此不需考虑汽蚀，启动时也不需灌泵。

轴流泵的操作与流量调节

轴流泵一般不采用出口阀调节流量，常用改变叶轮转速、调节泵入口导叶或改变叶片安装角度的方法调节流量。

1. 变转速调节

与离心泵相似，轴流泵通过改变转速可获得多条性能曲线，使得工作点保持在高效区。变转速调节由于其调节的便捷性已经在大型轴流泵上得到越来越多的应用。

2. 入口导叶调节

轴流泵可在入口设导叶，通过导叶改变入口液流的预选强度来实现泵特性曲线的改变。导叶调节适用于流量小范围变化而扬程大范围变化的场合。

3. 叶片安装角调节

叶片安装角调节相当于改变了泵的比转速，适用于要求流量大范围变化而扬程变化范围较小的场合。叶片半调节式由于每次调节需对泵进行拆卸，因此适用场合较少。叶片全调节式轴流泵设有液压式或机械调节机构。液压式调节机构源自水轮机叶片调节结构，具有输出力矩大的优点，但油系统复杂，一般用于功率2500kW以上的大型轴流泵。机械式调节机构一般用于功率2500kW以下的轴流泵。叶片安装角调节由于调节机构复杂，可靠性相对较差，正逐步被变转速调节所取代。