更新时间：2024-09-21 05:27
高速泵，又称为高速部分流泵，属于离心泵的一种。高速泵的基本工作原理与普通离心泵类似，所不同的是利用增速箱（一级增速或二级增速）的增速作用使工作叶轮获得数倍于普通离心泵叶轮的工作转速，它利用提高叶轮转速，加大叶轮外沿的流体切向速度，达到高扬程的目的，消除了大部分多级泵的缺点。高速泵于1962年美国圣达因公司研发，现广泛应用于石油炼制、石化、能源、化工、食品等行业，适用于小流量高扬程场合。
高速泵指的是转速较高的泵，一般泵的转速大于3600r/min，高速离心泵凶具有单级扬程高、结构紧凑、维护方便、可靠性好等优点，而被广泛应用于炼油、石油化工、化学工业和航天技术等领域。由美国Sundynl公司于1962年研制的用于火箭发动机的高速泵转速30000r/min，扬程2000m；年产7万吨的丙烯循环装置中的高速离心泵的转速为15300r/min，流量为33.7m /h，扬程为600m；分子筛脱脂装置中的预加氢料泵的转速为17208r/min，流量为19.5m /h，扬程为885m；气体提取装置的液态烃泵的转速为8500r/min，流量为15.0m /h，扬程为330m；选择性迭合装置中的反应器进料泵的转速为12290r/min，流量为23.2m /h，扬程为730m；液氨染料装置中用于输送液氨的高速离心泵的转速为8500r/min，流量为3.5m /h，扬程为360m；航天飞机发动机内的高速离心泵的转速达到36000r/min，扬程为60000英尺，流量17000gpm。下图为一级增速高速泵结构图。
高速离心泵一般由电机、增速器及泵组成，实现高速的办法有增速齿轮、皮带增速和变频器。
泵内过流部件一般包括诱导轮、叶轮及压水室、导流支座等。
高速离心泵具有的结构性能特点，使其被广泛应用于炼油、石化及航空航天等行业，如液氨、液氮和液化石油气等易汽化介质的输送。
叶轮没有前后盖板，是开式的，叶片是放射型直叶片。这种盘叶片叶轮在环形空间内旋转，可以近似认为流体的旋转速度和叶轮的旋转速度相等，即v=u，也就是流体相对叶轮没有相对速度。实际上因u很高，相对速度很小。因v≈u，则
H=ψu /g
式中 ψ——扬程系数，通常ψ=0.65～0.75。
这也是高速泵的特性中特别令人注目的一点，亦即原来形式的泵关死点的扬程，斯捷潘诺夫提出的最常用的数值是0.57，在同一叶轮直径，同一转速下进行比较，高速泵具有原来类型泵（1.2～1.4）倍的高扬程，而且这个扬程在整个使用流量范围内几乎是不变的。反过来看，扬程系数高，就意味着在相同转速下产生相同的扬程所需的叶轮直径小，这样低比转速的圆盘摩擦损失就会对应减小很多。
此外，高速泵在其实际使用范围内，泵壳内的旋转液流与叶轮之间基本上没有相对流动，叶轮和水流保持一种刚体的关系。因此，它与原来形式的泵不同，它没有因从口环处回流而产生的泄漏损失，而且即使叶轮和壳体之间存在较大间隙也不受影响，加上圆盘摩擦损失小的优点，构成了高速泵在n\u003c100的低比转速范围内具有较高的效率的原因。
通常认为在比转速n= 56附近，高速泵效率最高，并且比转速大于56时，效率下降。因此，比转速大于56时就没有必要使用高速泵。
流体在叶轮外周以u的速度旋转，只有在扩散管入口处才有一部分流体输出去，其余大部分流体仍在环形空间中旋转。而一般离心泵从叶轮流出的流体全部流到压水室的扩散管中输出，所以这种泵也称为部分流泵（有部分流体流出）。
（1）转速较高，日前可达30000r/min，所以必须有增速机构。
（2）大多为径向叶轮，而且叶轮不带侧板，无圆盘磨损
（3）比转速n=15～80，效率在50%左右。
（4）部分流体特性：只有部分流体沿扩散管流出，大部分流体在作圆周运动。
（5）扬程H可达20000m以上，泵的扬程取决于叶轮外圆周速度。
（6）泵的流量取决于扩散管的喉部面积。
（7）泵的转速很高，汽蚀性能较差，一般均在入口加装诱导轮。
（8）高速运行中存在振动问题需要克服。
（9）高速泵的扬程——流量特性曲线较平坦。
高速泵由于转速较高在实际运行过程中需要解决众多难点问题：大部分压力较高、输送介质温度低且主轴转速高，因此泵轴的轴封难度较大；转速高则空化性能较差，一般须匹配诱导轮；高速运行时存在高频振动问题。
高速泵由电动机、增速器和泵三部分组成，结构紧凑。泵的增速器均为封闭式结构，可在室外安装使用。电动机功率超过160kW的情况下，采用卧式结构；而使用最广泛的是功率为7.5 ～132kW的高速泵，大都采用立式结构。
由于泵向小型化、低成本、高可靠性等方向发展，使新型高速泵从转速的约束中摆脱出来，有所创新并系列化。传统的高速泵带有复杂的齿轮增速器，不仅价格昂贵、维护困难，而且有时还受到安装空间的限制，如图（a）所示。采用变频高速电动机同轴直联的新型变频直联泵，如图（b）所示。
1）泵轴与电动机轴或增速器轴直联，泵叶轮是悬臂的。
2）泵室扩散器作为部件装在壳内，便于更换、维修和改变叶轮直径。
3）泵的吸入和排出口布置在同一条直线上。
4）泵内装旋风分离器，对泵抽送的液体进行净化，将净化的液体引向水泵机械密封以延长密封寿命。
5）泵的压水室为环形，压水室周围有1～2个扩散管，扩散管进口设有喷嘴，喷嘴的尺寸对泵的性能有很大影响。
6）泵的叶轮前装诱导轮。
高速泵是通过增速器实现的，所以增速器是高速泵的关键部件之一。增速器振动应很小，在任何情况下不得超过驱动电动机的噪声，不加维护应连续运转数年，而且几乎不必更换零件。增速器分一级增速和二级增速两种类型。增速器使用模数较小的渐开线齿轮。因斜齿要产生轴向力，要承受这种推力的高速推力轴承难于制造，另外尽管斜齿轮啮合效率高，但加工精度难以保证，由于齿形、节距精度不高，可能磨损而影响啮合效率。直齿轮加工精度容易保旺，而且不产生轴向力：齿轮节距加工精度要求小于2～3 μm，齿轮材料为特殊钢，经过渗氮或渗碳处理硬度达62～65 HRC。增速器壳体分为两半，合装时不用止口对心，而用定位销定位。壳体的材料为铝合金，增速器轴承为分块式滑动轴承与端面推力轴承组合。增速器润滑是在增速器壳体周围及顶部装数个喷嘴，在电动机输入轴端部装润滑油泵，油泵打出的油经过滤器进入喷嘴，将油喷成雾状润滑齿轮及轴承。
由于变频器向小型、低成本、高可靠性等方面进步，使新型泵从转速的约束中摆脱出来，有所创新并系列化。传统的切线泵带有复杂的齿轮增速器，不仅价格昂贵、维护困难，而且有时还受到安装空间的限制。采用变频高速电动机同轴直联的新型泵体积轻巧，由于通过改变转速的方法使运行工况与实际要求参数一致，和传统的阀调节流量相比节能的效果十分显著。
由下高速泵系统包括动力装置、增速装置及泵头，高速泵的设计包括总体方案设计、泵叶轮及压水室的水力设计、诱导轮水力设计及结构设计等。
对高速泵而言，其所达到的性能指标是既要保证高速离心泵具有较高的效率、优越的汽蚀性能、小流量下工作稳定性，又要保证高速离心泵具有很好的工作可靠性。获得稳定的扬程流量曲线主要通过合理选取过流部件的主要参数及采取合理的结构措施来保证。获得优越汽蚀性能主要通过合理设计诱导轮结构形式、诱导轮与离心轮的匹配形式以及合理选择诱导轮主要参数来保证，因此在保证小流量工况稳定性和汽蚀性能的前提下，提高高速泵的效率是水力设计的主要任务。在总体方案确定时应在主要保证工作可靠性以及低廉的制造和使用成本的前提下，考虑如何使高速离心泵具有较高的效率。
提高效率的最有效途径是大幅度降低叶轮外径和适当提高工作转速。在流量、压力和汽蚀余量等设计参数确定的条件下，首先必须考虑的是要确定高速离心泵的工作转速和叶轮级数。工作转速的确定应根据以下几点进行：
（1）应保证工作转速在高速泵的高速定子和转子部件的第一阶临界转速的75%以下，即高速转子采用刚性轴设计。
（2）应满足装置给定的汽蚀比转速小于诱导轮所能够达到的汽蚀比转速的0.74倍，一般设计合理且加工保证的汽蚀性能较好的诱导轮，其汽蚀比转速可达到4000。如果设计的汽蚀比转速要求在4000以上，则考虑要降低工作转速或采用两级诱导论和诱导论前加引射装置。
（3）使高速泵的设计比转速在15～80之间，一般泵在其设计比转速在40～70之间能够取得最理想的效率。如果设计比转速在15以下时，应采用加大流请设计方法来设计高速泵。
（4）在满足承载能力和叶轮级数小于两级的情况下，应尽量不用滑动轴承而采用滚珠轴承支承方式，以降低高速离心泵的制造和使用成本。
（5）采用压力油强迫润滑的滚珠轴承的极限转速小于10000r/min，因此当选用滚珠轴承支撑时，工作转速不要高于9000r/min，同时要使叶轮级数不得大于三级，且每级叶轮的外径不应大于200mm。
（6）当叶轮级数需要三级以上，或者泵的轴功率大于110 kW，应该采用径向滑动轴承和推力轴承支撑方式，此时工作转速可以达到10000r/min以上。