目录
第一章现代工业和核电站用泵介绍 (4)
1.1 前言 (4)
1.2 最常用的泵 (4)
1.3 离心泵 (4)
1.4 容积泵 (13)
第二章泵用异步电动机 (14)
2.1 6KV异步电动机 (14)
2.2 380V异步电动机 (16)
2.3 联轴器 (18)
2.4 泵-电动机机组的试验 (20)
第三章几种泵简介 (22)
3.1 安全壳喷淋泵（低压安注泵、余热排除泵）（见图23） (22)
3.2 消防水泵 (22)
3.3 自动喷淋稳压泵（SGC01AP003/004） (23)
3.4 小流量容积和硼酸控制泵 (23)
3.5 酸计量泵（GCP32AP001/002） (24)
第四章泵机组的试验 (24)
4.1 合同规定的试验 (25)
4.2 泵与电动机的对中 (27)
第五章故障诊断 (28)
5.1 水泵振动的原因 (28)
5.2 怎样检查滚动轴承的好坏 (28)
5.3 水泵平衡盘出口压力变化的原因 (28)
5.4 循环水泵出口压力变化的原因 (28)
5.5 水泵汽化的现象及原因 (29)
5.6 水泵启动不出水的现象和原因 (29)
5.7 水泵运行故障 (30)
5.7 水泵检修后，运行前必须检查那些项目 (30)
5.8 什么是水泵的大修、小修和事故维修 (30)
5.9 离心泵安装完毕后提交验收时，应具备那些安装技术文件？ (30)
5.11 怎样测量泵轴的弯曲？怎样校直轴的弯曲？ (31)
5.12 轴承发热的原因及应注意事项 (31)
5.13 电动机过热的原因是什么？ (32)
第一章现代工业和核电站用泵介绍
1.1 前言
在现代工业中，泵起着重要的作用。在相当多的工业设施中泵都得到广泛运用。在核电站里，泵的运用也极为广泛，容器与容器之间流体的传输，都会提出泵送要求。系统处于较低液位或处于较低压力的一侧，接入泵的入口，作泵的上游；接收流体的一侧作为泵的下游。或者使液体在一个闭式回路中循环，此时，泵的能量仅用于克服在回路中损失的压头，反应堆冷却剂系统正是利用主泵的能量来克服反应堆冷却剂流经主管道、反应堆和蒸汽发生器循环时的压头损失的闭式循环的典型例子。
泵是用来输送流体的设备，泵具体的定义为：水泵是把机械能转变为流体的势能和动能的一种动力设备。这些流体有水、化学溶液、药剂、油类以及液态金属[例如快中子反应堆有的用金属钠或铅铋合金等高温液态金属作冷却剂]。
1.2 最常用的泵
——叶片泵：离心泵或由离心泵演变出来的混流泵、轴流泵；
——容积泵：活塞泵、齿轮泵、螺杆泵、薄膜泵等。
1.3 离心泵
1.3.1 结构
离心泵包括两个最基本的部件：泵壳和旋转组件。其中，旋转组件包括轴和叶轮组件，通常称为泵转子。
（1）叶轮
叶轮的功能是将泵从原动机（马达、蒸汽轮机等）得到的动能传给被输送的流体。
离心泵的叶轮是由轮毂、前后盖板以及夹在两盖板中的叶片组成（详见图1），叶轮的布置和形状决定了叶轮的流体通道。而系统所要求的流量、压头和所选择的泵转速决定了叶轮的布置和形状。因此，到底要采用什么类型的泵是由系统的要求决定的。
叶轮的吸入口即为泵的进口。
叶轮的特性参数有：
——吸入口直径D
1；
——叶轮外径D
2
；
——流体入口截面积S
1和出口截面积S
2
；
——叶轮出口宽度b2;
——叶片数量。
（2）泵壳
泵壳的功能是：
——将流体导向叶轮；
——输出流体，并将流体从叶轮得到的动压头转变成静压力。
泵壳的组成如下：
——吸入管；
——蜗壳；
——出口管。
除此之外，在图1中可以见到离心泵的其它部件，如：
——叶轮与泵壳之间的密封；
——轴承；
——叶轮轴与泵壳之间的轴密封。
（3）导叶（扩压器—diffuser）
有些离心泵还配有导叶（扩压器）组件（见图2）。扩压器是装在叶轮与蜗壳之间、与泵轴同心的静止部件，它由若干导叶片构成。为了免除泵发生共振，一
般情况下，叶轮的叶片数与导叶的叶片数应该互为质数。
导叶的弯曲方向与叶轮叶片的弯曲方向相反，这样叶轮打出的流体将在扩压器上改变方向，沿叶轮的切向流出。扩压器的作用是将流体从叶轮吸收的动能转变为流体的压力势能。
对于无扩压器的离心泵，动能到势能的转变靠蜗壳来完成。
（4）多级泵（图3）
有的系统要求泵的出口压头高，并且有相当的流量。因此有些离心泵由多级离心叶轮串联运行的泵构成。第二级的进口即第一级的出口，第三级的进口，即为第二级的出口，依此类推。各级泵的叶轮均装在同一泵壳的同一轴上，级间流体的传输在泵壳内完成。各级的压头等于总压头除以级数。这样的泵称为多级泵。
在田湾核电站中，这样的多级泵有喷淋泵（低压安注泵，余热排除泵——JMN10～40AP001，АЦНСА750-140）、高压安注泵（1JND10AP001KP，АЦНА 150-60）、大容量容积和硼酸控制泵（1KBA20AP001KP，АЦНА60-185）、补水系统补给水泵（LCU05AP001KP、АЦНА 100-50-2）等等。
1.3.2 基本参数
泵的主要基本技术参数有：流量（Q）、总压头（H）、特性曲线、效率和净正吸入压头NPSH(net positive suction head)。所谓的净正吸入压头是指为避免液体在泵内汽化所需的最小吸入压头。
（1）流量：即单位时间泵出的流体量，可以用质量流量q
M ,或体积流量q
V
表示。
q M :质量流量，kg/s; q
V
:体积流量，m3/s。
（2）总压头（H）
总压头是泵出口压力H
2和进口压力H
1
之差，即H=H
2
-H
1
（单位：mLH）;如
果打的是水，单位则为mH
2
O（米水柱）。
总压头代表流体通过泵后的压力升高值。
压头计算（见图4和图5）：
——基准面
泵的所有压力特性都是相对于一个基准面而言的，基准面的定义如下：·卧式泵以转轴的轴线为基准面。
· 立式泵的基准面由制造商指定（例如可以指定第一级叶轮的轴线平面或第一级叶轮吸入边缘所在平面等等）。
——吸入压头H m1:
g
bars P g Pascals P H m ρρ)(10)(1511== 式中：
P 1:泵入口端真空表记录的负压力值或压力表记录的压力值（注意：要用测
点与基准面的高度差修正到基准面的压力）；
ρ ：液体的密度；
g : 重力加速度。
图4和图5给出了泵入口分别处于正压力和负压力情况下压头计算的例子。
——出口压头H m2:
g
bars P g Pascals P H m ρρ)(10)(2522
== 式中,
P 2: 泵出口压力表的读数通过修正得到的在基准面上的压力值。
——吸入总压头H 1：
g V H Z H m 221111++= 式中,
1Z ： 入口管中心线相对于基准面的高度；
1V ：入口压力测点处流体的平均速度。
——出口总压头H 2：
g
V H Z H m 222122++= 式中,
2Z ： 出口管中心线相对于基准面的高度；
2V ： 出口压力测点处流体的平均速度。
——总压头H ：
h g
V V H H Z Z H m m 221221212-=-+-= 令D 1和D 2分别是P 1和P 2测点处流体主管道的内径，则有：
;4
211D q V V ?=π 2
224D q V V ?=π （3） 特性曲线H （Q ）：
泵的特性曲线给出了泵的总压头H 与流量Q 的变化关系，即：H=f(Q).
泵的总压头随泵的转速上升而提高。泵的特性曲线是在泵的给定转速下作出的。图6是泵的特性曲线的例子。
（4） 效率
泵的效率η是泵的实际出力P u 与泵的轴端吸收的功率之比：
P P u =η P 是在联轴器处测得的电机传给泵的功率。
出力计算：
泵的实际出力P u 是泵传递给流体的功率。
H q g H q g P V m u ???=??=ρ
式中，
P u ：功率（瓦）； g:重力加速度； q m : 质量流量； q V : 体积流量； H ：总压头。
效率曲线）（Q η：
泵的效率随流量而变化，效率曲线的最大值是泵可以达到的最高效率（图6）。
（5） 净正吸入压头NPSH r ：
NPSH r 是对泵的吸入压力提出的技术要求值，由制造厂商指定。
实际净正吸入压头NPSH a 由装置的尺寸所决定，可以实地测出。
实际净正吸入压头低于厂商提出的NPSHr ，泵将不能正常工作，气蚀现象也将加剧。测算泵的实际净正吸入压头NPSH a 的目的就是为了确认它不低于制造商的规定值，以避免气蚀危险。
实际净正吸入压头NPSH a 按下式计算：
1510H g
P P NPSH V b a +-?
=ρ 式中，
P b ：大气压力；
P V ：流体汽化饱和压力（由入口介质的温度决定）；
H 1 ：总吸入压头； ρ ：流体的密度；
g ：重力加速度。
实际设计泵时要考虑一定的安全裕度：
NPSH a > NPSH r +裕度
或 NPSH a >1.3 NPSH r
如图6，NPSH 是随流量的增大而提高的。
气蚀定义：
气蚀是发生在泵内的一种现象，当被泵送的流体温度升高或进口压力降低时，流体局部区域由于达到或低于饱和汽化压力而汽化生成细小汽泡，这些汽泡在被叶轮送到压力较高的区域后重新凝结时会对叶轮、泵壳表面造成机械损伤。这个过程叫气蚀。
气蚀的影响：
——泵特性降低；
——噪音增大；
——由于冲蚀导致设备寿命降低。
1.2.3 不同转速下泵的特性参数
泵的特性参数是随泵的转速而改变的。
对于一给定的泵而言，其在n 0转速下与n 1转速下的特性存在着下列关系： 1
010n n Q Q = 21
010)(n n H H = 21010)(
n n NPSH NPSH = 3
1
010)(n n P P = 10ηη=
以上公式在下列条件满足时才能适用：
——流体必须是干净的水或动力粘度低于sec /101026m -?的均匀液体； ——对于NPSH 、功率、效率的关系式，须满足以下条件：
002.18.0n n n ≤≤
0102.18.0Q Q Q ≤≤
——对于总压头的关系式，须满足以下条件：
0102.15.0n n n ≤≤
1.2.4 离心泵的运行
（1） 离心泵的工作点
设离心泵的轴线位于水平面N ，泵进口侧的液位水平面N a ，N a 与N 的垂直距离为h a ;泵出口侧的液位水平面为N r1, N r1与N 的垂直距离为h r1（见图7）。则h a 为泵的吸入压头，h r1为泵的出口压头，1r a h h h +=为泵的总静压头，它与泵所处的水平面N 的高低无关。
对于泵来说，它应能：
——将N a 平面的液体提升到N r1;
——同时还要克服流阻的压力损耗，这些流阻来自于管道、阀门和N a 和N r1之间的装配部件。流阻与管道长度成正比，与流量的平方成正比。流阻以所泵送的流体的压头来度量。
如图7所示，横坐标为流量，纵坐标为总压头（包括静动两部分），总压头为Oh 1,与流量无关（流量为零时的总压头）。流阻带来的压头损失以OC 曲线表示。泵所需要的总压头必须等于或大于总静压头Oh 1加流阻。图7中h 1D 1即为不同流量下泵所需的总压头。
h 1D 1曲线又叫泵的运行曲线。在Q 1流量下泵的总压头为Q 1F 1，点F 1应该同是泵的特性曲线H 0E 上的一个点。这个H 0E 与h 1D 1的交点叫做泵的工作点。
如果N r1降至N r2，即h 1降至h 2，则运行曲线由h 1D 1变为h 2D 2，泵的工作点由F 1变到F 2。在F 2上的运行点上，泵的流量从Q 1升到Q 2，总压头从H 1降到H 2。
（2） 离心泵流量调节
——通过改变运行曲线的方法进行调节：
通过改变系统的流阻，可以改变泵的运行曲线。改变流阻可以通过在泵的出口加装调节阀门来实现。
图8给出了调节阀门在以下不同位置时泵的运行曲线：
☆ 曲线I ——阀门全开，
☆ 曲线II —— 阀门微关，
☆ 曲线III —— 阀门半关，
☆ 曲线IV —— 阀门全关。
上述四条运行曲线分别与泵的特性曲线在F 1、F 2、F 3、F 4相交，这四个
点即对应于阀门不同开度的泵的运行点（流量不同），在阀门关闭过程中，泵的工作点从F 1移到F 4。
——通过改变泵转速的方法调节
可以通过改变泵的转速来改变流量。做法是：在泵和驱动电机之间加调
速器，或采用速度可调的汽轮机驱动（见图9）。
当泵的速度逐渐从n 1升到n 5，泵的工作点将沿曲线从F 1到F 5。
当泵的流量达到和超过一定限度时，就会发生气蚀，其现象是噪音异常
巨大以及泵的出口压力突降。
图9中的阴影区是泵的工作点不允许的区域，以防气蚀发生。
（3） 具有多台泵同时运行的回路：
——串联运行
多台泵串联运行时，各泵的流量相同：Q=Q 1=Q 2=Q 3=…..。
总压头等于各泵的压头之和： 。........321+++=H H H H
——并联运行
总流量等于各泵的流量之和： Q=Q 1+Q 2+Q 3+…..。
各泵的压头是相同的： 。......321====H H H H
（4） 低流量旁路阀
在泵运行过程中，如果出口调节阀完全关闭，泵的出口流量降至零，出口压头达到最大值M H 。
此时，泵对外做功为零，停留在泵内的流体在叶轮的扰动下继续发热，其
后果可能导致：
——流体急剧升温至沸点，紧接着汽化，而引发气蚀迅速地损坏设备；
——泵的异常升温，泵内的运动部件会发生异常的热膨胀。
所以应当采取措施使离心泵在运行时不发生“零流量”的情况。为了这个目的，在泵的出口侧设置了低流量旁路阀，当泵的出口流量低于一定值时，低流量阀会自动打开，将流体排往泵的进口侧，使泵的出口能维持一定的流量。这个流量可以防止水和泵内件异常过热。
（5）离心泵的起动注水
离心泵必须在泵内和出口管充满流体的情况下才能正常起到泵送功能，所以在启动前需先给离心泵注水。
（6）防倒流设计
在离心泵的出口管上还必须设置防倒流阀门，否则，当泵停运时，下游较高压力的流体会回流，引发泵的倒转。防倒流通常采用止回阀。
主泵防止倒转是使用防倒转装置，或称之为“止逆机构”。
1.4 容积泵
在火电站和核电站，容积泵是采用较多的泵种之一，特别在以下场合：
——向系统注入化学药剂；
——向机械设备提供润滑油；
——输送燃油。
容积泵分为两类：
——直线往复式容积泵（图11、12）；
这类泵利用串联或并列布置的一个或多个活塞进行工作。
——旋转式容积泵
这类泵的运动部件处在连续的旋转运动中，如齿轮泵（图13）、螺杆泵（图14）。
滑片泵和辐向活塞泵的运动部件既有旋转运动，也有往复直线运动，可
将它们划分在旋转式容积泵这一类泵中。
第二章泵用异步电动机
2.1 6KV异步电动机
通过定子绕组的连接产生一个旋转磁场，并在转子中感应出电流。转子导体嵌在槽内，端部互相环形连接，故称为鼠笼式转子。
在磁场旋转时，在转子回路中感应出电流并使转子旋转。
2.1.1 （6KV）异步电动机的优点
转子外部无连接线是其重要的优点之一，这种形式的电动机其结构既简单又非常牢固。为确保足够的起动转矩，转子槽采用深槽式（或双鼠笼型）结构。这种型式的电动机不适合起动重负载，但在驱动惯性大的泵时，有规则地升速，起动转矩就会很低，电动机可以正常运转。
——使用深槽式电动机，尽可能直接启动；
——在所有切换过程中考虑延时1.5秒后磁通量消失；
——在开关柜短路或系统频率下降时，回路中的泵可能会减速（短路以缓慢的速度打开）。
2.1.2 6KV异步电动机典型的电流和机械特性
6KV异步电动机典型的电流和机械特性见附图15。
2.1.3 异步电动机瞬态过程的影响
2.1.
3.1 起动时电动机要经受6～7倍额定电流，因此过电流保护必须延时。特别要注意的是，为了防止电动机绕组过应力，每小时电动机的起动次数不应超过如下数值：
——电机要起动时间不超过3分钟，其额定功率不超过：
800Kw/3000r/min, 1600kW/1000～1500r/min时，起动次数不超过4次；——其它类型电动机的起动次数不超过2次。
2.1.
3.2 电网故障
异步电动机的转速将随着系统频率及电压的变化而变化，这就是说泵的转速
将会升高或降低。
2.1.
3.3 保护
每台6KV开关柜电动机出线短路器有如下保护：
——过载保护；
——过电流保护；
——零序保护。
2.1.4 异步电动机的调试
2.1.4.1 电气检查
——轴承热电偶或RTD已安装或已接线；
——定子电阻温度探测器已安装并已连线；
——电气保护定值已设定。
如果电动机安装了380伏预热系统，则做如下检查：
——电缆绝缘电阻应满足500VDC，1分钟绝缘大于100MΩ;
——加热器绝缘满足500VDC，1分钟绝缘大于0.38MΩ;
——如果电动机加装了预加热器回路，则只有在加热器投入运行24小时后，才测量定电动机绝缘电阻；
——拆除电动机中性点或端子接线片；
——在电动机相间及相对地之间加1000 VDC电压，历时1分钟；
——测量绝缘电阻，测量值必须大于100 MΩ。
2.1.4.2 机械检查
——检查电动机轴转动灵活（通常用手盘车）；
——轴承润滑检查如下：
·油流
·油位
——对于贮存超过1年的电动机，应用新润滑脂更换旧油脂。
2.1.4.3 在进行6KV异步电动机试验前，应确保：
——6KV电源接触器可用且进行过试验；
——轴承温度及定子绕组温度被监测及记录；
——如有冷却系统，电动机冷却系统在运行。
2.1.4.4 空载试验
转向：
电动机与负载脱开，发出一个起/停指令以核实电动机转向。如果转向不正确则将电动机电源隔离，并调换其中两相引线，这样就可以改变电动机的转向。
在电动机空载运行期间测量以下项目：
——空载电流
——相间电压
——振动
2.1.4.5 带载试验
电动机起动前，检查：
——电动机负载相连；
——电动机与负载靠背轮安装可靠、安全；
——电动机起动期间记录以下数据：
·起动电流；
·相间电压；
·起动时间（达到额定转速的时间）。
当电动机一旦达到额定工况时，测量：
——三相电压；
——单相及三相电流；
——采用两个“瓦特表”测量电动机的输入功率；
——振动；
——稳定状况下的运行温度。
限制电动机的轴承温度、起动电流、功率及振动在规定的限值内。如果任一参数超过规定限值，则电动机将跳闸并进行检查。
2.2 380V异步电动机
380V异步电动机用于除6KV异步电动机的泵以外的所有厂用泵（和其它电动机驱动设备）。