泵基础知识及水泵选型

泵基础知识泵基础知识2讲解目录一泵的基本知识二泵的基本参数三泵的选型四泵的汽蚀五常见及需要注意的问题泵基础知识3泵的定义与历史来源泵属于流体机械的一种，流体机械是指以流体为工作介质和能量载体的机械设备。流体机械根据能量传递的方向不同，可分为原动机(水轮机、汽轮机)和工作机（泵、风机、压缩机）。泵属于工作机，即消耗能量的机械。。水的提升对于人类生活和生产都十分重要。古代已有各种提水器具，如埃及的链泵（前17世纪）、中国的桔槔（前17世纪）、辘轳（前11世纪）、水车（公元1世纪），以及公元前3世纪古希腊阿基米德发明的螺旋杆等。公元前200年左右，古希腊工匠克特西比乌斯发明了最原始的活塞泵-灭火泵。早在1588年就有了关于4叶片滑片泵的记载，以后陆续出现了其他各种回转泵。1689年，法国的D.帕潘发明了4叶片叶轮的蜗壳离心泵。1818年，美国出现了具有径向直叶片、半开式双吸叶轮和蜗壳的离心泵。1840～1850年，美国的H.R.沃辛顿发明了泵缸和蒸汽缸对置的蒸汽直接作用的活塞泵，标志着现代活塞泵的形成。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。随后，各种泵相继问世。随着各种先进技术的应用，泵的效率逐步提高，性能范围和应用也日渐扩大。泵基础知识4泵在各个领域中的应用泵在各个领域中的应用从泵的性能范围看，巨型泵的流量每小时可达几十万立方米以上，而微型泵的流量每小时则在几十毫升以下；泵的压力可从常压到高19.61Mpa(200kgf/cm2)以上；被输送液体的温度最低达-200摄氏度以下，最高可达800摄氏度以上。泵输送液体的种类繁多，诸如输送水（清水、污水等）、油液、酸碱液、悬浮液、和液态金属等。在化工和石油部门的生产中，原料、半成品和成品大多是液体，而将原料制成半成品和成品，需要经过复杂的工艺过程，泵在这些过程中起到了输送液体和提供化学反应的压力流量的作用，此外，在很多装置中还用泵来调节温度。在农业生产中，泵是主要的排灌机械。我国农村幅原广阔，每年农村都需要大量的泵，一般来说农用泵占泵总产量一半以上。在矿业和冶金工业中，泵也是使用最多的设备。矿井需要用泵排水，在选矿、冶炼和轧制过程中，需用泵来供水先等。在电力部门，核电站需要核主泵、二级泵、三级泵、热电厂需要大量的锅炉给水泵、冷凝水泵、循环水泵和灰渣泵等。在国防建设中，飞机襟翼、尾舵和起落架的调节、军舰和坦克炮塔的转动、潜艇的沉浮等都需要用泵。高压和有放射性的液体，有的还要求泵无任何泄漏等。在船舶制造工业中，每艘远洋轮上所用的泵一般在百台以上，其类型也是各式各样的。其它如城市的给排水、蒸汽机车的用水、机床中的润滑和冷却、纺织工业中输送漂液和染料、造纸工业中输送纸浆，以及食品工业中输送牛奶和糖类食品等，都需要有大量的泵。总之，无论是飞机、火箭、坦克、潜艇、还是钻井、采矿、火车、船舶，或者是日常的生活，到处都需要用泵，到处都有泵在运行。正是这样，所以把泵列为通用机械，它是机械工业中的一类生要产品。泵基础知识5泵的分类1）、工作原理可分为又分为叶片式、容积式和其它形式。①叶片式泵，依靠旋转的叶轮对液体的动力作用，把能量连续地传递给液体，使液体的动能（为主）和压力能增加，随后通过压出室将动能转换为压力能，又可分为离心泵、轴流泵、部分流泵和旋涡泵等。②容积式泵，依靠包容液体的密封工作空间容积的周期性变化，把能量周期性地传递给液体，使液体的压力增加至将液体强行排出，根据工作元件的运动形式又可分为往复泵和回转泵。③其他类型的泵，以其他形式传递能量。如射流泵依靠高速喷射的工作流体将需输送的流体吸入泵后混合，进行动量交换以传递能量；水锤泵利用制动时流动中的部分水被升到一定高度传递能量；电磁泵是使通电的液态金属在电磁力作用下产生流动而实现输送。另外，泵也可按输送液体的性质、驱动方法、结构、用途等进行分类。泵基础知识62)按工作叶轮数目来分类①单级泵：即在泵轴上只有一个叶轮。（IS、IH系列，AY系列，S系列等）②多级泵：即在泵轴上有两个或两个以上的叶轮，这时泵的总扬程为n个叶轮产生的扬程之和。（D、DG系列）3)按工作压力来分类①低压泵：压力低于100米水柱；②中压泵：压力在100～650米水柱之间；③高压泵：压力高于650米水柱。（多级离心泵可达2800m）泵的操作原理、构造及分类泵基础知识74)按叶轮进水方式来分类①单侧进水式泵：又叫单吸泵，即叶轮上只有一个进水口；②双侧进水式泵：又叫双吸泵，即叶轮两侧都有一个进水口。它流量比单吸式泵大一倍，可以近似看作是二个单吸泵叶轮背靠背地放在了一起。（KDOW系列泵）单级单吸泵单级双吸泵泵的操作原理、构造及分类泵基础知识85)按泵壳结合缝形式来分类①水平中开式泵：即在通过轴心线的水平面上开有结合缝。（最常见的水平中开泵是KDOW双吸泵）②垂直结合面泵：即结合面与轴心线相垂直。（ZAIHCZ系列泵）6)按泵轴位置来分类①卧式泵：泵轴位于水平位置。②立式泵：泵轴位于垂直位置。泵的操作原理、构造及分类泵基础知识97)按叶轮出来的水引向压出室的方式分类①蜗壳泵：水从叶轮出来后，直接进入具有螺旋线形状的泵壳。（IS系列泵最具代表性）②导叶泵：水从叶轮出来后，进入它外面设置的导叶，之后进下一级或流入出口管。（常用于多级泵和轴流泵）泵的操作原理、构造及分类泵基础知识10一、操作原理由若干个弯曲的叶片组成的叶轮置于具有蜗壳通道的泵壳之内。叶轮紧固于泵轴上，泵轴与电机相连，可由电机带动旋转。吸入口位于泵壳中央与吸入管路相连，并在吸入管底部装一止逆阀。泵壳的侧边为排出口，与排出管路相连，装有调节阀。离心泵之所以能输送液体，主要是依靠高速旋转叶轮所产生的离心力，因此称为离心泵。泵的操作原理、构造泵基础知识11离心泵的工作过程：开泵前，先在泵内灌满要输送的液体。开泵后，泵轴带动叶轮一起高速旋转产生离心力。液体在此作用下，从叶轮中心被抛向叶轮外周，压力增高，并以很高的速度流入泵壳。在泵壳中由于流道的不断扩大，液体的流速减慢，使大部分动能转化为压力能。最后液体以较高的静压强从排出口流入排出管道。泵内的液体被抛出后，叶轮的中心形成了真空，在液面压强（大气压）与泵内压力（负压）的压差作用下，液体便经吸入管路进入泵内，填补了被排除液体的位置。离心泵启动时，如果泵壳内存在空气，由于空气的密度远小于液体的密度，叶轮旋转所产生的离心力很小，叶轮中心处产生的低压不足以造成吸上液体所需要的真空度，这样，离心泵就无法工作。为了使启动前泵内充满液体，在吸入管道底部装一止逆阀。此外，在离心泵的出口管路上也装一调节阀，用于开停车和调节流量。泵的操作原理、构造及分类泵基础知识12二、基本部件和构造1）叶轮将电动机的机械能传给液体,使液体的动能有所提高。2）泵壳汇集液体，作导出液体的通道；使液体的能量发生转换，一部分动能转变为静压能。3）轴封装置为了防止高压液体从泵壳内沿轴的四周而漏出，或者外界空气漏入泵壳内。泵的操作原理、构造及分类泵基础知识13泵的操作原理、构造及分类填料密封和机械密封的比较泵基础知识14工作压力和密封填料密封水泵最大工作压力4-5bar.(标准规格)机械密封水泵水泵最大工作压力10bar时:不平衡机械密封(标准)水泵最大工作压力10bar时:平衡机械密封(额定值与密封的结构有关)泵的操作原理、构造及分类泵基础知识15流量扬程性能曲线最大工作压力(NP)轴功率相似定律功率计算公式泵的基本参数泵基础知识16流量流速[m/s]×管道截面积[m2]=流量[m3/h]泵的基本参数泵基础知识17扬程入口压力出口压力扬程(水泵)泵的基本参数泵基础知识18扬程总静压局部阻力沿程阻力++=扬程[m]扬程(系统)泵的基本参数泵基础知识19总静压总静压泵(非自吸)泵(自吸)总静压扬程泵的基本参数泵基础知识20摩擦阻力扬程Flowinm3/h摩擦阻力inm01002003004003201808020管路阻力曲线(f=X2)泵的基本参数泵基础知识21水泵性能曲线流量m3/h扬程inmBEP(最高效率点)大直径叶轮小直径叶轮效率曲线727275758080838385338308280泵的基本参数泵基础知识22运行图并联运行单台运行管路阻力曲线泵的基本参数泵基础知识23运行图并联运行流量流量流量泵1泵2泵1+2泵的基本参数泵基础知识24运行情况系统阻力曲线流量inm3/h系统阻力inm陡的阻力曲线摩擦力大正常阻力曲线阻力变化缓慢平缓的阻力曲线摩擦力小泵的基本参数泵基础知识25运行情况多台水泵并联的阻力曲线流量流量流量陡峭的阻力曲线变化平缓的阻力曲线平坦的阻力曲线泵的基本参数泵基础知识26阀门全关时压力最大工作压力[m]最大工作压力(PN*)工作压力吸入口静压（注意：开式系统、闭式系统）+=*PN:Nominalpressure泵的基本参数泵基础知识27最大工作压力(PN*)工作压力流量inm3/h扬程inm关闭阀们时水泵扬程工作点闭阀扬程泵的基本参数泵基础知识28最大工作压力(PN*)工作压力入口静压入口静压泵的基本参数泵基础知识29最大工作压力(PN*)水泵承压最大工作压力(PN*)密封系统泵壳法兰泵的基本参数泵基础知识30工作压力最大工作压力(PN)最大工作压力(PN*)*PN:公称压力Example:闭阀压力=60m吸入口静压=50m工作压力=110m=11bar水泵承压必须大于11bar泵的基本参数泵基础知识31相似定律Q1/Q2=N1/N2H1/H2=(N1/N2)2P1/P2=(N1/N2)3注意：如果叶轮直径改变或水泵转速改变，NPSH®将发生变化。泵的基本参数泵基础知识32相似定律流量200l/s,扬程37.5m,选用水泵型号ASP200B,叶轮直径360mm转速1450RPM,效率87%工况点轴功率84.5kW.如果转速变为1000RPM，根据相似定律此时流量和扬程及功率为多少？N1=1450RPM,N2=1000RPMQ1=200l/sQ2=Q1xN2/N1=200x1000/1450=138l/sH1=37.5mH2=H1x(N2/N1)2=37.5x(1000/1450)2=17.8mP1=84.5kWP2=P1x(N2/N1)3=84.5x(1000/1450)3=27.7kW举例泵的基本参数泵基础知识33PowerAbsorbedP(kW)=Q[m3/h]xH[m]367x(水泵效率)P(kW)=Q[l/s]xH[m]102x(水泵效率)Or水泵轴功率计算选择电机时要考虑：安全系数.水泵单台运行与并联运行.泵的基本参数泵基础知识34切削定律WhereD=要求的工作点叶轮直径D1=已知叶轮直径H=要求的工作点的扬程H1=从零点与D1直径曲线交点处扬程从零点与已知最大叶轮直径点相交.计算公式计算方法：D=D1√(H/H1)泵的基本参数泵基础知识35选型依据:我们要选择什么样的泵，需要哪些条件依据?水泵流量。运行水泵台数及备用水泵台数。水泵扬程。水泵吸入口压力。水泵数量。NPSHA供货范围。供电条件(频率,电压…).是否配有变频设备。介质类型(如：清水or乙二醇？冷冻水？冷却水？河水？海水？…).介质温度。泵的选型泵基础知识36BEP(最高效率点)12流量inm3/h扬程inm面积:功率低，电机效率低。叶轮受力不平衡(偏离),轴承负荷大，密封磨损快。1面积:功率高，过载.内部的影响和振动是很大的(径向受力不平衡,振动,扭动,弯曲...).33面积:最合适.尽量接近最高效率点.23泵的选型泵基础知识37尽可能按照买方要求的参数、型式、材料等选型，其他的解决方法可做为选择。如果买方对水泵的转速和噪音要求不高，那么综合考虑扬程、流量、NPSH值满足的情况下选择最便宜的和高转速的泵型。选择的水泵应在高效区范围内工作。选型时注意设计扬程与实际运行扬程差异，可以适当微调(下调)设计扬程值，至我们水泵的高效点，这样更安全。泵的选型泵基础知识38泵的选型1、介质的特性：介质名称、密度、粘度、腐蚀性、毒性等。a.介质名称：清水、污水、石油等。当介质含气