武汉理工大学 轮机工程系
第一章 往复泵
reciprocating pump
第一节 往复泵的工作原理和特点
第二节 泵的正常工作条件
第三节 往复泵的空气室和泵阀
第四节 电动往复泵的实例和管理
复习思考题
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第一节 往复泵的工作原理和特点
? 属容积式泵 （靠泵内容积的变化产生吸排）
一、基本组成 活塞、活塞杆、泵缸、泵阀、曲柄连杆机构
二、工作原理
1.单作用往复泵
活塞往复一次，吸排液体
一次；
仅活塞的一端腔室工作，
吸排阀各一个。
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2,双作用往复泵
活塞往复一次，吸排液体两次；
活塞的两端腔室均工作，吸排阀
各两个。
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三、作用数 K 泵在一个 360度的曲柄回转时间内，吸（排）液体
的次数。
K与泵的工作腔室数、泵缸数目有关。
单作用泵 K＝ 1
双作用泵 K＝ 2
三作用泵 K＝ 3
多作用泵记为 K
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四、自吸能力 具有能将泵的吸入管和泵内的空气排除
的能力。
五、往复泵的流量
1.理论流量, 活塞的有效工作面在单位时间内所扫过的
容积 。
Qt =60 K AeS n m3/h
K—— 泵的作用数；
S—— 活塞行程,m；
n—— 泵的转速,r／ min；
Ae—— 活塞平均有效工作面积,m2。
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对于活塞两侧空间都工作的往复泵，平均有效工作面积,
D —— 泵缸直径,m；
d —— 活塞杆直径,m。
一般 d＝ (0.12～ 0.5)D，低压泵取小值。
?????? ???????? ?????? ??? dDdDDA e 22222 21444421 ππππ
m2
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? 往复泵的实际流量 Q＜理论流量 Qt的原因
(1)泵吸入的液体可能含有气泡；
(2)活塞换向时，由于泵阀关闭迟滞造成液体流失；
(3)活塞环、活塞杆填料等处由于存在一定的间隙以及泵阀
关闭不严等会产生漏泄。
98.0~80.0?η v
80.0~60.0?η v
输送常温清水的往复泵
输送热水、液化烃、石油产品的往复泵
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2.瞬时流量,任一时刻泵的理论流量。
smAvq /3?
工作面积为 的活塞以速度为 排送液体。v? ?2mA
电动往复泵是通过曲柄连杆机构将电动机的回转运动转换为
活塞的往复运动，活塞速度是周期性地变化的，故其瞬时流
量也将周期性地变化。
βω s inrv ?
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泵供液的不均匀程度可用脉动率来表示：
式中 分别为表示最大、最小和平均理论流量。
各种往复泵 的理论值后表 1— 1所列，它与曲柄连杆长度比且关。
3,脉动率 σ
Q
? ? qqq mQ /m inm a x ??σ
qqq mm in,m a x,
25.0/ ?? lrλ
σQ
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作用数 K 1 2 3 4
σ Q(λ ＝ 0) 3.14 1.57 0.14 0.32
σ Q(λ ＝ 0.2) 3.20 1.60 0.25 0.32
1.多作用往复泵流量的均匀程度显然要比单作用泵强；
2.作用数 K越大，流量越均匀；
3.奇数 K的往复泵比偶数 K的往复泵的流量均匀。
脉动率 σ
Q
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六、往复泵的特点
1．有较强的自吸能力。
自吸能力可由自吸高度和吸上时间来衡量：
吸口造成的真空度越大，则自吸高度越大；
造成足够真空度的速度越快，则吸上时间越短。
2．理论流量与工作压力无关，只取决于转速、泵缸尺寸和作用数。
3．额定排出压力与泵的尺寸和转速无关，主要取决于泵原动机的功率、
轴承的承载能力、泵的强度和密封性能等。
以上 3个特点也是容积式泵共有的特点。
Qt=60 K AeS n m3/h
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六、往复泵的特点
4,流量不均匀，从而会导致排出压力波动。
为了减轻这种弊端，常采用多作用往复泵或设置空气室。
5．转速不宜太快。
若转速过高，泵阀迟滞造成的容积损失就会相对增加；而泵阀撞 击更
为严重，引起的噪声增大，磨损也将加剧；液流和运动部件的惯性力也将随之
增加，而产生有害的影响。由于转速受限，故往复泵较难进人大流量的范畴。
6．运送含固体杂质的液体时，泵阀容易磨损和泄漏。
7．结构比较复杂，易损件 (活塞环、泵阀、填料等 )较多。
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第二节 泵的正常工作条件
(1)泵必须能造成足够低的吸人压力，
其值由吸人条件所决定。
pp srdr?
hd?
hs?
Zs
Zd
Z?
vd
vs
pd
ps
pdr
psr
H
Z
gg hvZpp ssssrs ρ??
?
?
???
? ???? ?
2
2
(2)泵吸口处的真空度不得大于
泵的允许吸上真空度，
? ? ? ?
pp
Hpp
Hpp
vs
ssa
ssa
g
?
'
/ ??
??
ρ
>
Hs 吸入真空度标定值
[Hs] 允许吸上真空高度
P’s 最低吸入压力
一、泵的正常吸入条件
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? 影响泵吸入压力的各种因素
1．吸入液面的压力
由式 (1— 5)可见，在其它条件不变时，吸人液面压力 psr越小，吸入
压力 ps就越低，即吸入条件越差。
2．吸高的影响
由式 (1— 5)可见，在其它条件不变时，吸高 Zs越大,ps就越低，吸
入条件越差。一般泵的吸高为 5～ 6米。
3．吸人管流速和管路阻力的影响
由式 (1— 5)可见，在其它条件不变时，吸入管流速 v、和管路阻力
Σhs越大，则 ps越小，吸入条件越差。
4．被输送液体温度的影响
由式 (1— 5)见不到液体温度对吸人压力 ps的直接影响。液体温度是
否影响吸入压力主要视其对液体密度和管路阻力的影响而定。
gg hvZpp ssssrs ρ??
?
?
???
? ???? ?
2
2
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液体温温越高，其饱和压力 pv越大，泵的允许吸上真空度 Hs越小，这就
易使正常吸人条件 (2)得不到满足。
? 影响泵吸入压力的各种因素
5．被输送液体密度的影响
由式 (1— 5)可见，在其它条件相同时，所输送液体的密度 ρ越大，
则泵的吸人压力 ps 就越低,吸入条件越差。
6．惯性水头的影响
在液体作不稳定流动 (即各处流速随时间而变 )时才存在的附加水头，
可用 hl表示。
水温 ℃ 5 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
饱和压力 mH2O 0.09 0.12 0.24 0.43 0.75 1.26 2.03 3.18 4.83 7.15 10.33
水在各种温度下的饱和压力 pv
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二、泵的正常排出条件
第二节 泵的正常工作条件
pp srdr?
hd?
hs?
Zs
Zd
Z?
vd
vs
pd
ps
pdr
psr
H
Z
(1)泵必须能产生足够大的排出压力，
其值由排出条件所决定。由式 (0— 7)
可见，稳定流动时所必需的排出压力：
? ? ghZpp dddrd ρ????
(2)容积式泵的排出压力不得超过额定
排出压力，否则，将可能造成原动机
过载，甚至使泵的密封或部件损坏。
泵的排出压力主要取决于排出液面上的压
力、排出高度和排出管路和阻力。
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第三节 往复泵的空气室和泵阀
一、往复泵的空气室
由于活塞的变速运动，造成吸、排液体时流量和吸、排压力的波动。
恶化了原动机的工作条件，会引起管路振动，降低了装置和仪表的工
作可靠性。吸排压力的剧烈波动还可能造成活塞和液流的暂时脱离，
引起液击，而且使泵的吸人性能变差，并限制了泵转速的提高。
1、空气室的作用原理
往复泵的空气室是一个充有空气的容器，装设在泵的吸人口或排出
口附近，分别称为吸人空气室和排出空气室。
smAvq /3? βω s inrv ?
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当往复泵的瞬时流量 q大于平均流量 qm时，排出管流动阻力较大，泵的排
出压力 pd较高，空气室内气体被压缩，泵缸所排液体一部分 (超出按平均
流量供应的部分，进入空气室储存 ;当瞬时流量 q小于平均流量时 qm,排出
管流动阻力较小，排出压力 pd较低，空气室内的气体膨胀，一部分液体
中从空气室流向排出管，从而使排出管路中的流量接近均匀。
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排出短管泵腔 排出阀
液体的流程：
吸入阀吸入短管 泵腔吸入长管 空气室
吸入
排出长管空气室
排出
排出短管泵腔 排出阀
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我国规定船用双缸四作用电动往复泵排出空气室容积应大于
液缸行程容积 (1/4πD2S)的 4倍。
船用往复泵一般排出管路较长，为了减排出压力和流量的脉
动，常 装设排出空气室 。而吸人端只要压力波动不致使吸人
真空度超过允许吸上真空度，一般 不装设吸入空气室 。
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1.泵阀的种类
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2.泵阀阻力
一、往复泵的泵阀
根据泵阀开启瞬间受力的平衡关系：
阀的比载荷
ARGH v svsv gρ
??
? ? ?
?
??
?
? ????? jGRG
A
pp
v
vs
svs
v ggg ρρ
112
阀的阻力为 （ p2-p1)/ρg 主要取决比载荷，
即：
1）阀重量
2）阀弹簧弹力
3）阀的盘面积
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3.泵阀的运动规律
一、往复泵的泵阀
根据 连续流动方程 和 孔口出流公式 SmhClCAq vvvvv 3α??
HppC vv g22 12 ζρζ ???
Cv,lv,Av为阀隙的流速、周长、通流面积
α 为断面收缩系数
ζ 为流速系数
μ 为流量系数
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阀的升程 h公式
Hl
q
cl
q
vv
v
vvf
v
g
h
2μα
??
Ⅰ,仅考虑泵缸流量时的泵阀升程，正弦曲线；
Ⅱ,阀下容积的瞬时变化时的修正量，余弦曲线；
Ⅲ, Ⅰ+Ⅱ
Ⅳ,实际泵阀升程曲线
结论：
①泵缸尺寸一定，曲柄转速越高，则 qv越大，
hmax越大；
②阀隙的周长 lv、比载荷 Hv越大，则 hmax越小；
③流量系数 μ 大的阀，则阀的升程 h小 ;
④ 阀的最大升程 hmax越大，则关闭滞后角越大。
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4.对泵阀的要求
一、往复泵的泵阀
1)关闭严密；
2)关闭时撞击要轻，工作平稳无声；
无声工作条件 hmax?n≤ 600～ 650
3) 启闭迅速及时；
4）阻力小。（注：比载荷小其阀阻力小，但会使 hmax加大，
使阀关闭滞后和敲击加剧。一般 hmax取 2～ 3m）
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第四节 电动往复泵的实例和管理
一、命名
国标 以船用电动往复泵为例
1,CDW25-0.35
2,DSL40-0.4
C-船用,D-电动,W-往复泵,L-立式,S-输水
缸数 特征代号 流量 m3/h 额定排出压力 Mpa
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第四节 电动往复泵的实例和管理
二、实例 2CDL系列
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二、实例 2CDL系列
1.电动机－转动联轴器
2.减速齿轮箱
3.曲轴－连杆－十字头－活塞杆－活塞
4.泵体－泵缸套
5.泵阀箱－泵阀
6.安全阀 （ 1.1～ 1.15） Pe
7.润滑系统 循环泵
第四节 电动往复泵的实例和管理
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三、往复泵的管理
1.启动、运转和停泵
2.活塞环和缸套
3.泵阀
4.填料函
四、往复泵的故障分析
1.启动后不能供液
2.运转中发生异常响声
第四节 电动往复泵的实例和管理
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习题
1.,船舶辅机考试必备, 中本节的全部习题。
2．往复泵为何要设空气室?对空气室的使用管理上应特别
注意什么问题?
3．往复泵打不上水的原因有哪些?
4．对往复泵水阀的要求有哪些?
5．影响往复泵容积效率的主要因素是什么?
6．往复泵的转速对泵的吸入性能有何影响?
7,名词解释
1）,往复泵无声工作条件 ；
2）,往复泵泵阀的比载荷；
3）,脉动率 σQ
第一章 往复泵
reciprocating pump
第一节 往复泵的工作原理和特点
第二节 泵的正常工作条件
第三节 往复泵的空气室和泵阀
第四节 电动往复泵的实例和管理
复习思考题
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第一节 往复泵的工作原理和特点
? 属容积式泵 （靠泵内容积的变化产生吸排）
一、基本组成 活塞、活塞杆、泵缸、泵阀、曲柄连杆机构
二、工作原理
1.单作用往复泵
活塞往复一次，吸排液体
一次；
仅活塞的一端腔室工作，
吸排阀各一个。
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2,双作用往复泵
活塞往复一次，吸排液体两次；
活塞的两端腔室均工作，吸排阀
各两个。
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三、作用数 K 泵在一个 360度的曲柄回转时间内，吸（排）液体
的次数。
K与泵的工作腔室数、泵缸数目有关。
单作用泵 K＝ 1
双作用泵 K＝ 2
三作用泵 K＝ 3
多作用泵记为 K
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四、自吸能力 具有能将泵的吸入管和泵内的空气排除
的能力。
五、往复泵的流量
1.理论流量, 活塞的有效工作面在单位时间内所扫过的
容积 。
Qt =60 K AeS n m3/h
K—— 泵的作用数；
S—— 活塞行程,m；
n—— 泵的转速,r／ min；
Ae—— 活塞平均有效工作面积,m2。
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对于活塞两侧空间都工作的往复泵，平均有效工作面积,
D —— 泵缸直径,m；
d —— 活塞杆直径,m。
一般 d＝ (0.12～ 0.5)D，低压泵取小值。
?????? ???????? ?????? ??? dDdDDA e 22222 21444421 ππππ
m2
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? 往复泵的实际流量 Q＜理论流量 Qt的原因
(1)泵吸入的液体可能含有气泡；
(2)活塞换向时，由于泵阀关闭迟滞造成液体流失；
(3)活塞环、活塞杆填料等处由于存在一定的间隙以及泵阀
关闭不严等会产生漏泄。
98.0~80.0?η v
80.0~60.0?η v
输送常温清水的往复泵
输送热水、液化烃、石油产品的往复泵
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2.瞬时流量,任一时刻泵的理论流量。
smAvq /3?
工作面积为 的活塞以速度为 排送液体。v? ?2mA
电动往复泵是通过曲柄连杆机构将电动机的回转运动转换为
活塞的往复运动，活塞速度是周期性地变化的，故其瞬时流
量也将周期性地变化。
βω s inrv ?
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泵供液的不均匀程度可用脉动率来表示：
式中 分别为表示最大、最小和平均理论流量。
各种往复泵 的理论值后表 1— 1所列，它与曲柄连杆长度比且关。
3,脉动率 σ
Q
? ? qqq mQ /m inm a x ??σ
qqq mm in,m a x,
25.0/ ?? lrλ
σQ
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作用数 K 1 2 3 4
σ Q(λ ＝ 0) 3.14 1.57 0.14 0.32
σ Q(λ ＝ 0.2) 3.20 1.60 0.25 0.32
1.多作用往复泵流量的均匀程度显然要比单作用泵强；
2.作用数 K越大，流量越均匀；
3.奇数 K的往复泵比偶数 K的往复泵的流量均匀。
脉动率 σ
Q
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六、往复泵的特点
1．有较强的自吸能力。
自吸能力可由自吸高度和吸上时间来衡量：
吸口造成的真空度越大，则自吸高度越大；
造成足够真空度的速度越快，则吸上时间越短。
2．理论流量与工作压力无关，只取决于转速、泵缸尺寸和作用数。
3．额定排出压力与泵的尺寸和转速无关，主要取决于泵原动机的功率、
轴承的承载能力、泵的强度和密封性能等。
以上 3个特点也是容积式泵共有的特点。
Qt=60 K AeS n m3/h
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六、往复泵的特点
4,流量不均匀，从而会导致排出压力波动。
为了减轻这种弊端，常采用多作用往复泵或设置空气室。
5．转速不宜太快。
若转速过高，泵阀迟滞造成的容积损失就会相对增加；而泵阀撞 击更
为严重，引起的噪声增大，磨损也将加剧；液流和运动部件的惯性力也将随之
增加，而产生有害的影响。由于转速受限，故往复泵较难进人大流量的范畴。
6．运送含固体杂质的液体时，泵阀容易磨损和泄漏。
7．结构比较复杂，易损件 (活塞环、泵阀、填料等 )较多。
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第二节 泵的正常工作条件
(1)泵必须能造成足够低的吸人压力，
其值由吸人条件所决定。
pp srdr?
hd?
hs?
Zs
Zd
Z?
vd
vs
pd
ps
pdr
psr
H
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gg hvZpp ssssrs ρ??
?
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(2)泵吸口处的真空度不得大于
泵的允许吸上真空度，
? ? ? ?
pp
Hpp
Hpp
vs
ssa
ssa
g
?
'
/ ??
??
ρ
>
Hs 吸入真空度标定值
[Hs] 允许吸上真空高度
P’s 最低吸入压力
一、泵的正常吸入条件
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? 影响泵吸入压力的各种因素
1．吸入液面的压力
由式 (1— 5)可见，在其它条件不变时，吸人液面压力 psr越小，吸入
压力 ps就越低，即吸入条件越差。
2．吸高的影响
由式 (1— 5)可见，在其它条件不变时，吸高 Zs越大,ps就越低，吸
入条件越差。一般泵的吸高为 5～ 6米。
3．吸人管流速和管路阻力的影响
由式 (1— 5)可见，在其它条件不变时，吸入管流速 v、和管路阻力
Σhs越大，则 ps越小，吸入条件越差。
4．被输送液体温度的影响
由式 (1— 5)见不到液体温度对吸人压力 ps的直接影响。液体温度是
否影响吸入压力主要视其对液体密度和管路阻力的影响而定。
gg hvZpp ssssrs ρ??
?
?
???
? ???? ?
2
2
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液体温温越高，其饱和压力 pv越大，泵的允许吸上真空度 Hs越小，这就
易使正常吸人条件 (2)得不到满足。
? 影响泵吸入压力的各种因素
5．被输送液体密度的影响
由式 (1— 5)可见，在其它条件相同时，所输送液体的密度 ρ越大，
则泵的吸人压力 ps 就越低,吸入条件越差。
6．惯性水头的影响
在液体作不稳定流动 (即各处流速随时间而变 )时才存在的附加水头，
可用 hl表示。
水温 ℃ 5 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
饱和压力 mH2O 0.09 0.12 0.24 0.43 0.75 1.26 2.03 3.18 4.83 7.15 10.33
水在各种温度下的饱和压力 pv
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二、泵的正常排出条件
第二节 泵的正常工作条件
pp srdr?
hd?
hs?
Zs
Zd
Z?
vd
vs
pd
ps
pdr
psr
H
Z
(1)泵必须能产生足够大的排出压力，
其值由排出条件所决定。由式 (0— 7)
可见，稳定流动时所必需的排出压力：
? ? ghZpp dddrd ρ????
(2)容积式泵的排出压力不得超过额定
排出压力，否则，将可能造成原动机
过载，甚至使泵的密封或部件损坏。
泵的排出压力主要取决于排出液面上的压
力、排出高度和排出管路和阻力。
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第三节 往复泵的空气室和泵阀
一、往复泵的空气室
由于活塞的变速运动，造成吸、排液体时流量和吸、排压力的波动。
恶化了原动机的工作条件，会引起管路振动，降低了装置和仪表的工
作可靠性。吸排压力的剧烈波动还可能造成活塞和液流的暂时脱离，
引起液击，而且使泵的吸人性能变差，并限制了泵转速的提高。
1、空气室的作用原理
往复泵的空气室是一个充有空气的容器，装设在泵的吸人口或排出
口附近，分别称为吸人空气室和排出空气室。
smAvq /3? βω s inrv ?
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当往复泵的瞬时流量 q大于平均流量 qm时，排出管流动阻力较大，泵的排
出压力 pd较高，空气室内气体被压缩，泵缸所排液体一部分 (超出按平均
流量供应的部分，进入空气室储存 ;当瞬时流量 q小于平均流量时 qm,排出
管流动阻力较小，排出压力 pd较低，空气室内的气体膨胀，一部分液体
中从空气室流向排出管，从而使排出管路中的流量接近均匀。
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排出短管泵腔 排出阀
液体的流程：
吸入阀吸入短管 泵腔吸入长管 空气室
吸入
排出长管空气室
排出
排出短管泵腔 排出阀
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我国规定船用双缸四作用电动往复泵排出空气室容积应大于
液缸行程容积 (1/4πD2S)的 4倍。
船用往复泵一般排出管路较长，为了减排出压力和流量的脉
动，常 装设排出空气室 。而吸人端只要压力波动不致使吸人
真空度超过允许吸上真空度，一般 不装设吸入空气室 。
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1.泵阀的种类
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2.泵阀阻力
一、往复泵的泵阀
根据泵阀开启瞬间受力的平衡关系：
阀的比载荷
ARGH v svsv gρ
??
? ? ?
?
??
?
? ????? jGRG
A
pp
v
vs
svs
v ggg ρρ
112
阀的阻力为 （ p2-p1)/ρg 主要取决比载荷，
即：
1）阀重量
2）阀弹簧弹力
3）阀的盘面积
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3.泵阀的运动规律
一、往复泵的泵阀
根据 连续流动方程 和 孔口出流公式 SmhClCAq vvvvv 3α??
HppC vv g22 12 ζρζ ???
Cv,lv,Av为阀隙的流速、周长、通流面积
α 为断面收缩系数
ζ 为流速系数
μ 为流量系数
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阀的升程 h公式
Hl
q
cl
q
vv
v
vvf
v
g
h
2μα
??
Ⅰ,仅考虑泵缸流量时的泵阀升程，正弦曲线；
Ⅱ,阀下容积的瞬时变化时的修正量，余弦曲线；
Ⅲ, Ⅰ+Ⅱ
Ⅳ,实际泵阀升程曲线
结论：
①泵缸尺寸一定，曲柄转速越高，则 qv越大，
hmax越大；
②阀隙的周长 lv、比载荷 Hv越大，则 hmax越小；
③流量系数 μ 大的阀，则阀的升程 h小 ;
④ 阀的最大升程 hmax越大，则关闭滞后角越大。
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4.对泵阀的要求
一、往复泵的泵阀
1)关闭严密；
2)关闭时撞击要轻，工作平稳无声；
无声工作条件 hmax?n≤ 600～ 650
3) 启闭迅速及时；
4）阻力小。（注：比载荷小其阀阻力小，但会使 hmax加大，
使阀关闭滞后和敲击加剧。一般 hmax取 2～ 3m）
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第四节 电动往复泵的实例和管理
一、命名
国标 以船用电动往复泵为例
1,CDW25-0.35
2,DSL40-0.4
C-船用,D-电动,W-往复泵,L-立式,S-输水
缸数 特征代号 流量 m3/h 额定排出压力 Mpa
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第四节 电动往复泵的实例和管理
二、实例 2CDL系列
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二、实例 2CDL系列
1.电动机－转动联轴器
2.减速齿轮箱
3.曲轴－连杆－十字头－活塞杆－活塞
4.泵体－泵缸套
5.泵阀箱－泵阀
6.安全阀 （ 1.1～ 1.15） Pe
7.润滑系统 循环泵
第四节 电动往复泵的实例和管理
武汉理工大学 轮机工程系
三、往复泵的管理
1.启动、运转和停泵
2.活塞环和缸套
3.泵阀
4.填料函
四、往复泵的故障分析
1.启动后不能供液
2.运转中发生异常响声
第四节 电动往复泵的实例和管理
武汉理工大学 轮机工程系
习题
1.,船舶辅机考试必备, 中本节的全部习题。
2．往复泵为何要设空气室?对空气室的使用管理上应特别
注意什么问题?
3．往复泵打不上水的原因有哪些?
4．对往复泵水阀的要求有哪些?
5．影响往复泵容积效率的主要因素是什么?
6．往复泵的转速对泵的吸入性能有何影响?
7,名词解释
1）,往复泵无声工作条件 ；
2）,往复泵泵阀的比载荷；
3）,脉动率 σQ
