离心泵

一种流体输送机械

离心泵

离心泵（centrifugal pump）是一种使用旋转叶轮来增加流体速度的旋转动力泵，[9]是过程工程中最常用的[10]一种流体输送机械。[7]其具有结构简单、流量大而均匀操作方便等优点，并且适用于输送有腐蚀性、含悬浮物等性质特殊的液体。[7]15世纪末，列奥那德·达·芬奇(Leonarder Da Vinci)提出了离心的概念，[1]1705年帕潘(Oeris Papin)发明了第一台适用于提升液体的泵，这也就是离心泵的雏形，[1]1818年美国麻省泵厂开始制造离心泵。[11]1831年布莱克·康耐克迪丘公司把第一台立式半开叶轮离心泵投入市场。[1]1851~1875年，带有导叶的多级离心泵相继发明，使发展高扬程离心泵成为可能。[12]1905年苏尔寿兄弟工厂开始了叶轮串联的高压泵的成批生产。[1]20世纪初期离心泵与高速电动机直接连接，决定性地扩大了离心泵的使用范围。[1]20世纪40年代出现的适应于高比转速和非常低扬程使用的轴流泵和混流泵，使得离心泵逐渐成为主导泵型。[13]20世纪50年代中国开始仿苏产品建造离心泵。[14]

离心泵（centrifugal pump）是一种使用旋转叶轮来增加流体速度的旋转动力泵，[10]是过程工程中最常用的[11]一种流体输送机械。[8]其具有结构简单、流量大而均匀操作方便等优点，并且适用于输送有腐蚀性、含悬浮物等性质特殊的液体。[8]

15世纪末，列奥那德·达·芬奇(Leonarder Da Vinci)提出了离心的概念，[2]1705年帕潘(Oeris Papin)发明了第一台适用于提升液体的泵，这也就是离心泵的雏形，[2]1818年美国麻省泵厂开始制造离心泵。[12]1831年布莱克·康耐克迪丘公司把第一台立式半开叶轮离心泵投入市场。[2]1851~1875年，带有导叶的多级离心泵相继发明，使发展高扬程离心泵成为可能。[13]1905年苏尔寿兄弟工厂开始了叶轮串联的高压泵的成批生产。[2]20世纪初期离心泵与高速电动机直接连接，决定性地扩大了离心泵的使用范围。[2]20世纪40年代出现的适应于高比转速和非常低扬程使用的轴流泵和混流泵，使得离心泵逐渐成为主导泵型。[14]20世纪50年代中国开始仿苏产品建造离心泵。[15]

发展到现在，离心泵有很多类型，如按泵轴上叶轮个数的多少或级数可分为单级泵和多级泵，按吸入方式可分为单吸泵和双吸泵，叶轮仅一侧有吸入口的称单吸泵，两侧都有吸入口的称双吸泵，按泵轴安装方向可分为卧式泵、立式泵和斜式泵，按是否需要充气排水分为普通离心泵和自吸离心泵。[13]不过，离心泵的类型虽然多，但由于其工作原理主要为通过叶轮旋转产生离心力带动流体的转动，并以此来完成流体的输送，[7]所以它们一般都是由泵壳、叶轮、轴、吸入室、压出室、密封装置、平衡装置及联轴器等组成。[9]离心泵主要被用于农业，石油化工，航天工程，船舶等多个领域之中[1]，如今代表当今世界离心泵先进技术水平的公司有ITT公司，美国Flowserve公司，德国KSB公司，意大利GARBARINO公司。[16]

发展简史

15 世纪末，列奥那德·达·芬奇(Leonarder Da Vinci)提出了离心的概念，[2]

1705年，法国物理学家德尼斯·帕潘(Oeris Papin)发明了第一台适用于提升液体的泵，也就是离心泵的雏形，[2]帕潘的后继者对泵的结构作了一些改进，但是都无法回避当时离心泵最主要的缺点即从防泄漏的填料箱中吸入空气从而使泵中断抽吸。[2]

1750年，著名数学家欧拉于对离心泵的流动进行了理论分析，该理论为离心泵的发展奠定了基础。[17]

1818年，美国麻省泵厂开始制造离心泵。[12]

1818年，在美国出现的具有径向直叶片、半开式双吸叶轮和蜗壳的所谓的马萨诸塞泵其推动了离心泵的发展，使其更接近于现代离心泵。[18]

1831年，布莱克·康耐克迪丘公司把第一台立式半开叶轮离心泵投入市场。[2]

1846年，美国人W·H·N·约翰逊设计出来世界上第一台三级离心泵。[12]

1849年，英国人了J·S·格温设计了世界上第一台多级泵，并在这一台泵上进行了系统的研究，推动了离心泵的快速发展。[12]

1850年，英国物理学家和工师J·汤姆逊采用导叶来提高离心泵的效率。[12]这使得发展高扬程离心泵成为可能。[19]

1852年，J·G·阿波德首次使用了扭曲叶片，使得离心泵的扬程在6米和流量为5.7每平方米一分钟的情况下，效率达到了68%。但是直到19纪50代离心制造面的进展还只局限个别研究员的发明和微小革新。[2]

19世纪中叶，由于土壤改良的要求和供水排水设备的发展使的设计逐步建立在科学研究的基础上，促进了离心泵设计方面的一些缺点的解决，使得离心泵更加完善。[2]

1879年，KSB公司，弗兰肯塔尔工厂，制造了第一台单机低压离心泵[12]

1887年，英国根据奥斯保尔·雷诺的专利，建造了多级带导叶的离心泵[12]。

1890年，瑞典苏尔寿兄弟公司进行了第一次关于离心泵的科学实验研究。[12]同年，各泵厂为了争取离心泵生产方面的领先地位展开了激烈竞争，这也促进了离心泵一些设计方面缺点的设计优化。[12]

1904年，KSB公司提供了锅炉给水用高压离心泵的系列。[2]

1905年，苏尔寿兄弟工厂开始了叶轮串联的高压泵的成批生产。离心泵的发展和使用范围扩大的转折点是驱动电动机的应用。将离心泵与高电动机直接连接，决定性地扩大了离心泵的使用范围。[2]

20世纪50年代，中国开始仿制苏联离心泵。[15]

20世纪80年代末一90年代初，中国利用国外先进技术改造了离心泵并从可靠性和效率等方面均优于国际技术。[15]

2012年，江苏大学研制出来世界首台采用永磁悬浮技术使其稳定运转的永磁轴承离心泵，这一发明突破了“无轴不转、有轴必有轴承”的传统机械转动理念。[20]

2012年2月，美国医生比利·科恩 (Billy Cohn)和巴德弗朗茨 (Bud Frazier)成功地为名垂死的患者安装了一台人工装置(离心泵) 以替代其心脏功能[21]。

当前（截止至2023年）中国离心泵的技术水平通过几十年的发展以及许可证技术引进，从综合技术水平来看，单两级泵方面都具有国际先进水平，与世界同类型泵相比没有差距[15]。

基本构造

离心泵的型式虽然多种多样，但由于其工作原理相同，所以主要部件的结构和作用基本相同，主要部件是泵壳、叶轮、轴、吸入室、压出室、密封装置、平衡装置及联轴器等。[9]

泵轴

泵轴是离心泵中用来支承旋转零件，其主要功能是将原动机的旋转运动和转矩传递给叶轮以及承受弯矩，泵轴工作时所受到的应力大多是变应力，所以泵轴的失效亦大多为疲劳坏，因此轴的材料应具有足够的疲劳强度，且对应力集中的敏感性低。轴的材料品种很多，常用碳素和合金钢。[9]

离心泵泵轴
离心泵泵轴

叶轮

叶轮是将原动机的机械能传递给被排送液体的部件，其对泵的工作性能有决定性影响，[22]叶轮一般是固定在轮轴上，由电动机驱动转轴，带动叶轮旋转。[23]

叶轮一般可分为闭式、半开式和开式三种，兼有前后盖板的叶轮为闭式叶轮，只有后盖板的叶轮为半开式叶轮，只有叶瓣和部分后盖板的为开式叶轮。半开式与开式叶轮的铸造比较方便，但由于在工作中液体容易漏失，其多用于输送含固体颗粒或黏度较高的液体。[22]此外叶轮叶片的型式和形状将直接影响离心泵的效率和性能。一般高扬、低流的离心泵，叶片形状为圆柱形，而大量，低扬的离心泵叶片形状为扭曲的；处于两者之间的中比转数离心的叶片形状，往往是在轮入口处设计成扭曲形而在出口处设计成圆柱形的。因而，叶轮中叶片的基本形状为圆形和扭曲形两种。所以会有上述三种情况，两种叶片基本形状，是由叶轮流道内的流动情况决定的。[9]

选择叶轮的材料，一般应根据输送液体的物理和化学性质、液体内含有机械杂质的多少、设计机械强度的大小而有所区别。一般中小型清水离心泵，由于输送的介质比较干净，温度、压力也不高，所以其叶轮常用铸铁或铸钢制成。制造时可以分半铸造，也可以先进行整体精密浇铸，再进行机械加工。输送腐蚀性液体，如酸、碱、化工原料等的离心泵，应该选用耐腐蚀的材料制造叶轮。根据不同用途的离心泵，可以分别选用耐酸硅铁、塑料、青钢、陶瓷及不锈钢等材料。对于一些抗汽蚀性能要求较高的离心泵，其叶轮则常用含铬不锈钢，青，铝铁青等一类材料制造。火力发电厂中某些在高温高压下工作的离心泵，如锅炉给水泵，叶轮则是用铬钢精密浇筑。[9]

叶轮
叶轮

泵壳

泵壳是离心泵的外壳，为泵体的主要部分，其作用是将叶轮封闭在一定的空间，以便由叶轮引进并排出液体，并有效地将液体的大部分动能转化为静压能。离心泵的泵壳多做成蜗壳形，其内有一个截面逐渐扩大的蜗牛壳形通道，叶轮在泵壳内顺着蜗形通道逐渐扩大的方向旋转，以高速度从叶轮四周抛出的液体可逐渐降低流速，减少能量损失，从而使部分动能有效地转化为静压能。为了减少液体进入蜗壳时的碰撞，在叶轮与泵壳之间装置了固定的导轮，此导轮具有很多逐渐转向的孔道，使高速液体流过时，能均匀而缓和地将动能转化为静压能，使能量损失降到最小程度。[24]

离心泵泵壳的材料除考虑介质对过流部分的腐蚀和磨损外，还应具有作为耐压容器所必需的力学强度，通常离心泵泵壳材料为铸铁。[25]

泵壳
泵壳

吸入室

离心泵吸入管接头与叶轮进口前的空间称为吸入室。它是液体进入离心泵经过的第一个构件。液体流过吸入室后，才进入叶轮。在液体由吸入管进入叶轮的流动过中，流速要发生变化，特别是流速分布要进行调整，以适应液体在叶轮内的运动情况。需要在在叶轮之前设置吸入室以调整液体流速。吸入室的作用是以最小的流动损失，引导液体平稳地进入叶轮，并且要求液流在叶轮进口处具有较为均匀的速度分布。因此根据离心泵的类型，容量的大小，使用场合的不同，吸入室可分为，锥形管吸入室、圆形吸入室和半螺旋形吸入室等三种型式。[9]

压出室

压出室是离心泵中的能量转换装置，其主要任务就是要以最小的水力损失汇聚从叶轮中流出的高速液体，将其引向泵的出口或下一级，并使液体的流速降低，将大部分动能转换为压力能，以防止排出管路阻力损失过大。其主要有蜗壳和导轮两种。单级泵的压出室一般为蜗壳式，多级泵则是蜗壳式和导轮式都有。也有做成组合式的，即多级泵的最后一级在导轮之外再加蜗壳。[26]

密封装置

在泵轴伸出泵壳处，泵轴和泵壳间存有间隙，在旋转的泵轴与泵壳之间的密封，称为密封装置。其作用是为了防止高压液体沿轴向外漏，以及外界空气漏入泵内。[27]常用的轴封装置主要有填料密封、机械密封，浮动环密封和迷宫密封等。[9]

平衡装置

由于离心泵过流部分内，液体压力分布不均匀导致结构上不对称和制造上的偏差，使离心泵转子上出现不平衡力，因此在泵的设计制造和使用安装检修时，必须考虑到这些力对转子、轴和轴承的影响，采用必要的措施尽量地减弱和平衡这些力。为此目的而设计制造的装置称离心泵的平衡装置。[28]

离心泵常见的平衡装置主要有：平衡孔法，双吸叶轮法，平衡盘法，平衡盘法。根据离心泵类别的不同，平衡装置所在的位置也不同。[29]

联轴器

联轴器主要作用于轴与轴的连接，使它们一起回转并传递扭矩。联轴器的主要形式可分为固定式和可移式两种。固定式要求被连接的两轴严格对中，并且工作时不发生相对移动。可移式则容许两轴有一定的安装误差，并能补偿工作时可能产生的相对位移，如温度升高时轴因膨胀而产生的伸长，承载时轴线的倾斜等。可移式联轴器又可分为刚性的和弹性的两类。其中弹性联轴器具有吸收振动、缓和冲击的能力。[9]

联轴器
联轴器

工作原理

工作时，离心泵叶轮中的流体随着叶轮旋转产生离心力，在离心力的作用下，流体从叶轮流出，经过泵的压水室、扩压管，从泵的出口流入泵的外管路中，与此同时，由于叶轮内的流体被抛出，在叶轮中间的吸入口造成了低压，因而泵进口的流体在压力作用下进入叶轮，这样，叶轮在旋转过程中一边不断地吸入流体，一边不断地赋予吸入流体能量，将其抛到压水室，并使其沿扩压管流出泵外。[30]简单来说，离心泵的工作原理就是利用叶轮在泵体内高速旋转时产生的离心力作用来输送和提升液体。[7]

离心泵工作原理图
离心泵工作原理图

蜗壳式离心泵

蜗壳式离心泵即利用蜗壳把从叶轮流出的水流的动能转化为压能的一类的泵，[31]蜗壳式的泵壳好像一个蜗牛壳，它的特点是体积大、效率高，一般用于单级泵中。[32]蜗壳泵的液体从叶轮流出后，会直接进入蜗壳的流道，而由于流道截面从小变大，液体速度减慢，部分动能转化为静压。这种压出方式结构简单，所以常用于单级离心泵或多级泵的最后一级。[33] 并且由于蜗壳泵常采用曲形的叶片，以使泵内的紊流和环流减少，从而使泵的效率得到了提高。再加之蜗壳式离心泵的结构简单，而且能抽取含有适量的固体颗粒的液体[34]。所以其主要供输送温度不高于105℃的清水或理化性质类似于水的液体。常适用于自来水厂、泵站、电站、空调循环用水、采暖用热水循环、工业供水系统、消防系统、船舶等输送液体的场合。[35]代表品牌如日立集团生产的OV 蜗壳式离心泵。[36]

蜗壳式离心泵
蜗壳式离心泵

导叶式离心泵

导叶式离心泵即在叶轮外周的泵壳上固定有导叶，导叶起着导流的作用，同时液体流经导叶，部分动能被转化为压力能。[33]导叶式的体积较小，效率低些，一般用于多级泵中。[32]导叶式离心泵的叶轮埋入水中，在起动前不需加灌引水，也不需抽气引水，所以容易实现自动运转，在汽蚀方面，因导叶式离心泵的汽蚀余量可取较大值，所以其比卧式泵更有利，此外导叶式离心泵的安装面积小，这对地基条件恶劣，安装场地狭窄的情况很有利。[37]

导叶式离心泵
导叶式离心泵

按叶轮数目分类

分类概念特点图片
单级泵即泵的转动部分仅有一个叶轮的离心泵由于液体在泵内只有一次增能，所以扬程较低。一般不超过50~70m水柱
单级泵
单级泵

多级泵即在同一根泵轴上装有多个叶轮的离心泵多级离心泵具备耐压高且不易泄露等特点
多级泵
多级泵

参考资料：[38][39][40]

按工作压力分类

分类概念特点图片低压泵即扬程小于20米的离心泵流量大压力较低中压泵即扬程在20-100米的离心泵流量压力中等高压泵即扬程大于100米的离心泵流量小压力高参考资料：[38][41]

按叶轮吸入方式分类

分类概念特点数据图片
单吸泵只在一侧有吸入口的离心泵单吸泵的结构简单，应用最为广泛，但有轴向力一般流量为4.5~300m/，扬程为8~150 m
单吸泵
单吸泵
双吸泵液体从叶轮两侧同时进入叶轮的泵该泵有较大的吸液能力，而且轴向力可以互相抵消一般流量为2000m/h，扬程为10~110m
双吸泵
双吸泵
参考资料：[38]

按泵轴位置分类

分类概念优缺点数据
卧式泵轴和地面平行优点是价格便宜，容易安装和检修，并且不容易腐蚀，缺点是安装占地面积大，起动前需要灌水
卧式泵
卧式泵
立式泵泵轴和地面垂直优点是安装占地面积小，叶轮一般是浸入水中，起动前不需要灌水。它的缺点是一般价格较贵，不易安装和检修，并且易腐蚀
立式泵
立式泵
参考资料：[32]

按输送液体性质和用途分类

分类概念优缺点数据
清水泵是化工厂普遍使用的一种离心泵，适用于输送清水以及物理、化学性质与水相似的液体凡是输送清水，或粘度与水相近且无腐蚀性和不含固体杂质的液体，都可选用清水泵。清水泵的使用温度一般低于353K
清水泵
清水泵
油泵输送石油产品的泵由于油类易挥发、易燃易，再加上油类一般温度较高所以这种泵的密封性能和抗汽蚀性能要求较高。普遍采用密封性能良好的机械密封，并在密封端面采取相应的冷却措施
油泵
油泵
耐腐蚀泵输送化工生产中，带有腐蚀性液体的泵密封环比清水泵大，填料压盖下方托架上设置有托酸盘用来盛接自填料处泄漏的少量酸液，体积小，效率高，泵性能规格多，可满足各种要求，运转可靠，维护简单
耐腐蚀泵
耐腐蚀泵
参考资料：[42][43][44]

密封技术

离心泵中，泵轴穿过泵壳时，必然有间隙存在，如不采取措施，则泵内的液体就会从间隙中泄漏至泵外。如果泄漏至泵外的液体是饱和水，则它就可能会形成蒸汽，如果泄漏至泵外的液体是易燃、易爆和有毒液体，则它就可能会引起火灾、爆炸和中毒事故。如果泵轴与泵壳之间的间隙处的压力为真空，则大气会从间隙处漏入泵内，而降低泵的吸入性能。为此，需要利用密封技术在旋转的泵轴和静止的泵轴间的间隙处须设置一密封装置。使用最多的密封技术主要有填料密封、机械密封，浮动环密封和迷宫密封等。[9]

填料密封技术

填料密封结构简单，制造容易，适用于非腐蚀性和弱腐蚀性介质、密封要求不高、并允许定期维护的搅拌设备。填料密封的工作原理是在压盖压力作用下，装在搅拌轴与填料箱本体之间的填料，对搅拌轴表面产生径向压紧力。由于填料中含有润滑剂，因此，在对搅拌轴产生径向压紧力的同时，形成一层极薄的液膜，一方面使搅拌轴得到润滑，另一方面阻止设备内流体的逸出或外部流体的渗入，达到密封的目的。[45]

机械密封技术

机械密封是把转轴的密封面从轴向改为径向，通过动环和静环两个端面的相互贴合，并做相对运动达到密封的装置，又称端面密封。机械密封的泄漏率低密封性能可靠，功耗小，器械使用寿命长。工作原理是当转轴旋转时，动环和固定不动的静环紧密接触，并经轴上弹簧压紧力的作用，阻止容器内介质从接触面上泄漏。[45]

浮动环密封技术

浮动环密封是靠轴(或轴套)与动环之间的间产生很的水力力而实现密封。其原理是靠高压密封液体在浮动环和轴之间形成液膜，产生节流降压，阻止高压介质向低压泄漏。[46]

浮动环密封
浮动环密封

抗气蚀技术

气蚀是流体动力学、材料学和物理化学的复杂现象。气蚀发生时，使泵体受到损坏，还会出现噪声和振动。当情况严重时，流道的截面会被很多气泡堵塞，使叶轮获得的能量减少，导致泵体不能正常工作。[47]

而抗气蚀技术，便是在工艺条件允许的情况下，改变泵的流量、扬程、转速等操作参数，避免气蚀的发生。[47]同时通过增设气蚀预防组件，采用半导体制冷片的高效制冷效果，可以有效降低离心泵进液口的液体温度，起到预防气蚀现象发生的作用，同时在半导体制冷片的制冷面上采用均匀分布的导温柱，可以有效提高降温效果。[47]并且对流液进行降温，设有诱导叶轮调节流液压强，可以有效的降低气蚀现象的产生，此外诱导叶轮与双吸叶轮为一体化，结构紧凑，悬臂比不会有多大影响，在进水口处设有滤板，可以较好的保护泵叶，通过设置密封圈和密封环，能够较好的提高泵的密封性。[47]

流量

即反映水泵出水量的大小的参数。[48]泵的流量有体积流量和质量流量之分。体积流量是指泵在单位时间内所抽送的液体体积，即从泵的压出口截面所排出的液体体积。体积流量用Q表示其单位为立方米每秒(m/s)升每(L/s)立方每小时(m/)。质量是指泵在单位时间内所抽送的液体质量。质量流量用g表示其单位为千克每秒(kg/s)或吨每小时(t/h)。[49]

扬程

离心泵的扬程(又称压头)是指单位重量液体流经离心泵所获得的能量，通常用H表示，其单位为m(指米液柱)。离心泵的扬程与其结构尺寸、转速、流量等有关。对于一定的离心泵和转速，扬程与流量间有一定的关系。[50]

轴功率、有效功率和效率

离心泵的轴功率是指泵轴转动时所需要的功率，亦即电动机传给离心泵的功率，用N表示，其单位为W或kw。[27]

离心泵的有效功率是指液体从离心泵所获得的实际能量，也就是离心泵对液体做的净功率，用Ne表示，其单位为W或kW。[27]

离心泵的效率指泵轴对液体提供的有效功率与泵轴转动时所需功率之比，用η表示。[27]

离心泵造成功率损失的原因有容积损失、水力损失、机械损失。容积损失指因泵的泄漏造成的损失:水力损失指因液体在泵内各部位的摩擦阻力和局部阻力产生的能量损失:机械损失指泵内机械零部件因摩擦而产生的能量损失。泵效率反映的是以上三种能量损失之和即总效率。一般与泵的大小、类型、制造的精密度和所输送的液体性质有关。[50]

石油化工

由于离心泵的特点是结构简单、流量均体积小、重量轻、可用于耐腐蚀材料制造且易于调节和自控，因此，在油化工生产中离心泵占有特殊的地位，是在石油化工生产中使用最广泛的泵。[51]在化工作业中，离心泵用于对液体进行运输，并常用于输送一些有毒有害的物质。[52]

重型石油化工离心泵
重型石油化工离心泵

航天

在飞机装备和地面的后勤系统中，离心泵也得到了广泛应用，飞机在需要的时候用到加油泵和注水泵，以保证飞机的正常运行。在航天工程中，作为运载火箭的动力，液体火箭发动机起到决定性作用，需要借助涡轮泵把它推进，而涡轮泵主要由推进剂离心泵、涡轮动力源等组成。[1]

供水

在供水领域中，离心泵常用于为建筑、农业、工业生产等提供必要的水源，此外在排水方面，离心泵常用于将污水或废水从管道或池塘中吸入，然后通过泵体的旋转将其排出到污水处理系统或其他处理设施。[53]

给水泵
给水泵

医疗

在医疗行业中，离心泵常用作于对体外肺支持 (ECMO)，动脉手时离心泵机械支持，心脏直视手术后心衰的支持，心脏移植的过度以及作为心功能恢复期的过渡以及作为更为复杂辅助方式的过度等。[54]在医疗行业离心泵使用时相对比较经济，操作简单，对血液破坏程度较轻，并且在心直视手术后心衰的治疗方面离心泵与其他复杂昂的设备一样有效。[54]

船舶

由于离心机具有类如可以与电动机直联、流均、较小的轮尺寸和重量，以及在水中工作时具有足够高的效率等优点，从而在船舶方面得到了广泛应用。其主要应用在渭防、压载、疏水、排水和卫生等各种系统中。[55]

船用卧式离心泵
船用卧式离心泵

发展趋势

离心泵已广泛应用于工业生产中，其发展趋势主要表现为：大型化、大容量化；高扬程化、高速化；系列化、通用化、标准化；节能化和机、电、仪一体化。截止到2015年1月，以“离心泵”作为题名在中国知网上进行检索有4000多篇学术论文，自2012年开始，每年关于离心泵的学术论文超过300篇。[56]

节能化

随着离心泵技术的发展，大多数离心泵的工作周期较长，在电能消耗和基础配件上的消耗相当严重，严重损耗自然资源，并且会降低离心泵的工作效率。因此在未来，对离心泵的研究，将会聚焦在如何提高离心泵的运行效率，在不影响其流体输送功能的同时，做到经济性和节能性，对节约能源、保护环境、降低流体输送能耗、改变工业增长方式、实现能源的最优化利用，提高泵的运行效率、降低能耗势在必行。[57][58][59]

随着高科技时代的到来，CAD/CFD节能技术已经开始应用于离心泵当中，这各高端技术的应用使人们对离心泵内部流动的规律有了更进一步的了解，优化了离心泵的设计方法，使离心泵节能技术得到了改进和提高。[60]

机、电、仪一体化

离心泵产品不论是小型的家用泵、建筑用泵等通用泵，还是大型的石化、电力等工业装置用的流程泵，都在向机、电、仪一体化的方向不断发展，使泵产品更加高效、节能，使用维护更加方便，提高可靠性，延长寿命，为用户带来更大的收益。[61]

大型化和高速化

随着电站、石化装置和水利工程等朝着大型化、规模化的方向发展，离心泵作为其配套产品必然朝着大型化和高速化的方向发展。[61]

中国

《离心泵、混流泵与轴流泵系统经济运行》（GB/T 13469-2021）规定了交流电动机驱动的离心泵、混流泵与轴流泵系统经济运行的基本要求、判别与评价方法、测试方法和节能管理措施。[62]

《石油化工离心泵能效限定值及能效等级》（GB 32284-2015）标准规定了石油化工离心泵(以下简称“泵”)的基本要求、泵效率计算方法、泵能效等级、泵能效限定值、泵目标能效限定值和泵节能评价值。[63]

《清水离心泵能效限定值及节能评价值》（GB 19762-2007）标准规定了清水离心泵(以下简称泵)的基本要求、泵效率、泵能效限定值、泵目标能效限定值、泵节能评价值。[64]

《离心泵技术条件(Ⅰ类)》（GB/T 16907-2014）规定了离心泵(以下简称泵)的术语和定义、设计、材料、工厂检查和试验、发运准备、责任。[65]

国际

标准名称标准号发布日期实施日期发布单位/类别规定内容
Pumps — Shaft sealing systems for centrifugal and rotary pumpsISO 21049:20042004-02-02-国际组织-国际标准化组织（IX-ISO）规定了石油、天然气和化学工业用离心泵和旋转泵密封系统的要求和建议。它主要适用于危险、易燃和/或有毒服务，其中需要更高程度的可靠性，以提高设备的可用性，减少对大气的排放和寿命周期密封成本。它覆盖直径为20毫米（0.75英寸）至110毫米（4.3英寸）的泵轴密封件
Centrifugal pumps - Test procedure for seal packingsEN 16752:20152015-09-092015-09-09国际组织-欧洲标准化委员会（IX-CEN）详细介绍了用于密封离心泵填料函的填料的测试程序。对试验设备的设计，标准试验参数和报告标准进行了规定。它没有规定供应商和客户之间应该商定的性能标准，但是确定了3个紧度等级
Crop protection equipment — Reciprocating positive displacement pumps and centrifugal pumps — Test methodISO 12809:20202020-01-07-国际组织-国际标准化组织（IX-ISO）规定了用于评估为作物保护设备设计的往复式容积泵和离心泵性能的试验方法和环境条件
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Horizontal Centrifugal and Vertical Line Shaft PumpsAWWA E103-212022-04-01-美国-美国给水工程协会（US-AWWA）规定了安装在水井、水处理厂、输水系统和配水系统中的卧式离心泵和垂直轴泵的最低要求
参考资料：[66][67][68][69][70]-

长泵集团

长泵集团始建于1951年，专注于从事泵类产品的研发和制造，是一家大型泵类产品综合制造商。拥有完备的技术、装备、生产能力及管理体系。采用三维、CAD、CAPP、ERP、MES及CAE、PDM、CAM网络技术手段，从设计、制造到管理和服务实现了全数字化。拥有数字化智能远程监控的测试中心及计量理化中心，拥有一流的加工、装配、试验能力及铸后、焊后处理、热处理能力和分析检测手段，可实现年产各类大型泵产品5000台。[71]

其主要产品有：YJG型立式单级单吸离心清水泵，D型单吸多级离心清水泵，DL型单吸多级立式离心清水泵，DF单吸多级节段式耐腐蚀离心泵等。[72]

DF单吸多级节段式耐腐蚀离心泵
DF单吸多级节段式耐腐蚀离心泵

南方泵业

南方泵业系全国最早研发并规模化生产不锈钢冲压焊接离心泵企业，是中国不锈钢冲压焊接离心泵领域产销量最大的专业生产厂家。主导产品有：CDL、CDLF系列不锈钢轻型多级离心泵；CHL、CHLF、CHLFT系列不锈钢轻型多级离心泵；NFWG无负压变频供水设备、DRL恒压变频供水设备。[6][73]

GDL多级管道离心泵
GDL多级管道离心泵

日立集团

日立集团始于1910年日本，是日本较大的综合电机生产商，以空调/冰箱为主，集家用电器/电脑产品/半导体/产业机械等产品研发、生产和销售为一体的企业集团，日立作为社会创新事业的全球领军者，开展的业务涉及电力、能源、产业、流通、水、城市建设、公共、医疗健康等领域。[74]其主导产品有：OV蜗壳式离心泵，DV双吸离心泵，OT透平式离心泵等。[36]

OV 蜗壳式离心泵
OV 蜗壳式离心泵

美国尼科工业集团

美国尼科工业集团建立于1885年，总部位于科罗拉多州。NICO工业集团致力于泵、阀门、流量计、风机、仪器仪表等产品设计、研发、制造、销售，是美国十大工业设备制造厂商。工厂遍布全球，并可为特殊客户定制开发新产品。[75]其主导产品有：不锈钢耐腐蚀离心泵，不锈钢导热油离心泵，不锈钢增压离心泵等。[76]

不锈钢耐腐蚀离心泵
不锈钢耐腐蚀离心泵

上液问题

离心泵在运行之前，需要提前往泵内上液，只有完成上液工作，才能进行后续流程，可以说，上液工作是离心泵运行的首要工作。然而，在离心泵实际运行过程中，上液不通畅已经成为阻碍离心泵正常运转的常见故障之一。导致离心泵上液不通畅的原因主要有两方面。[77]

(1）离心泵泵内管道堵塞导致上液不畅，这也是造成上液问题的常见原因，而管道堵塞的根因则在于离心泵内部存留气体未排出。[77]

(2）离心泵内部的管道高度也会影响上液的顺畅度，因为对泵内管道安装高度没有作统一要求，所以有些企业在安装时忽略了最适宜高度，将管道设置过高，而液体此时并没有足够大得力推动其进入管内，所以最终导致离心泵上液失败。[77]

解决方法：鉴于离心泵的上液问题是由于管道堵塞所造成的，所以要想有效解决此类问题，首要问题是要做好管道的疏通工作，保障离心泵能够顺利上液。由于造成离心泵上液问题的原因有两方面，所以，对其处理措施也从两方面着手。首先，工作人员要先检查离心泵管道内部的气体是否全部排出，如果气体还有存留，当务之急是先把这些残留的气体排空；其次，当管道内部没有气体残留，但是上液仍不通畅，这时，就要考虑调整一下离心泵的放置高度，可以适当调低高度，便于液体流入管道内部。[77]

噪声问题

离心泵在运行时不可避免地会发出一些声响，这属于正常现象，但是，如果声响过大，就形成了噪声问题，这属于离心泵的常见故障之一。离心泵发生响声主要是由于叶轮振动所引起的，在叶轮振动过程中，除却自身的摩擦引起噪声，泵内的液体因振动所引发的波动也是噪声来源之一。当叶轮的振动频率在标准范围内时，此时引发的声响在可接受范围之内；如果叶轮振动幅度或振动频率过快，超过了规定标准，则此时所产生的巨大声响可以归为噪声，这也预示着离心泵出现了故障，此时，需要工作人员尽快处理，以免影响离心泵内部其他设备的正常运转。[77]

解决方法：当离心泵在运转时发出的声响超出正常值之后，则表明离心泵内部发生异常，叶轮的振动频率超过标准值，对此，技术人员需要检查叶轮的运行状态，调节叶轮的振动幅度及速度。此外，在某些特殊情况下，如果离心泵的底部放置位置不稳或者离心泵的组成部件发生松动等，这些情况也会加大离心泵运行时的振动声响，形成噪声。因此，技术人员除却重点检查叶轮的运行情况之外，还应该全方位的对整个离心泵展开检修，不放过任何一个细节。并且，当发现离心泵的零部件有所损坏时，工作人员要做好对零部件的更换工作，杜绝留下任何故障隐患。[77]

泵压问题

泵压问题和上液问题虽然都同属于离心泵的常见故障之一，但是二者之间有着一定关联，即泵压问题一旦出现，则导致上液问题紧随发生，上液是否顺畅，在很大程度上取决于离心泵泵内压力的大小。随着中国科学技术的发展，离心泵内压强来源不需要依靠人工，只需要一台正常运转的电机即可，但是，一旦电机的工作运转受阻，造成泵内压力过小或者压力消失，直接后果就是导致液体难以被推动入泵，也就是导致离心泵上液不通畅问题，此时后续工作都难以进展下去，所以，工作人员必须合理控制离心泵的泵压大小。[77]

解决方法：一旦离心泵的泵压出现降低，工作人员首先需要检修电机设备的运行状况，因为，电机在运行过程中所产生的转速是离心泵泵压的直接来源。离心泵泵压发生故障后的直接后果，是容易导致气体液化，对此，在故障没有得到顺利排解之前，工作人员需要预防气体进入到泵内液体之中，避免气体液化后对原先的液体造成污染。此外，为了协助泵压问题的顺利解决，工作人员可以做一些后续辅助工作，比如清理离心泵的过滤缸，保证缸内的清洁度和有充分的空间，以便泵压问题解决之后，对液体的过滤工作可以正常进行。[77]

参考资料 77

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  4. 我们的公司 | Grundfos — 格兰富官网
  5. Wilo Worldwide — 威乐官网
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  71. 长沙水泵厂有限公司 — 集团概况
  72. 长沙水泵厂有限公司 — 产品展示
  73. 关于我们--南方泵业股份有限公司 — 南方泵业官网
  74. 日立泵制造(无锡)有限公司厂区平面图 — 日立官网
  75. 美国尼科工业集团公司 — 尼科中国代理商
  76. 进口离心泵 — 产品中心
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