泵基础知识.

泵基础知识泵基础知识2讲解目录一泵的操作原理、构造及分类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泵的操作原理、构造及分类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。根据流体与机械相互作用的方式，可将流体机械又分为容积式、叶片式和其它形式。泵基础知识4一、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、构造及分类泵基础知识5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6二、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7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8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9三、泵的分类：1)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。（NP、NPG系列，ASP系列，IL、BL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。（MHI、MVI系列）二)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10三)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。（ASP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11四)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双吸泵。ASP系列泵）②垂直结合面泵：即结合面与轴心线相垂直。（NP、NPG系列泵，IL、BL系列泵等。）五)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12六)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。（NP、NPG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，比如MHI、MWI系列）泵的操作原理、构造及分类泵基础知识13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14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15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16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17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18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19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20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21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22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23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24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25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26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27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28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29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30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31PowerAbsorbedP(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32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33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34BEP(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35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36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。当介质含气量75%时，最好选用齿轮泵或者螺杆泵。b.密度：离心泵的流量与密度无关；离心泵的扬程与密度无关；离心泵的效率不随密度改变；当密度≠1000Kg/m3时，电机的功率应该为一般功率与介质相对清水密度比的乘积，以防电机过载超流。泵基础知识37c.粘度：介质的粘度对泵的性能影响很大，粘度过大时，泵的压头（扬程）减小，流量减小，效率下降，泵的轴功率增大。当粘度增加时，泵的扬程曲线下降，最佳工况的扬程和流量均随之下降，而功率则随之上升，因而效率降低。一般样本上的参数均为输送清水时的性能，当输送粘性介质时应进行换算。d.腐蚀性：介质有腐蚀时，采用抗腐蚀性能好的材料。e.毒性：考虑密封方式，可采用干气密封等。泵的选型泵基础知识38泵的选型2、介质中所含固体的颗粒直径、含量多少。根据颗粒直径、含量多少，可选择采用单流道、双流道、多流道形式的叶轮。颗粒含量60%时，考虑采用渣浆泵。3、介质温度：（℃）高温介质需考虑密封材料的选择及材料的热膨胀系数。介质温度偏低时，考虑采用低温润滑油和低温电机。4、所需要的流量（Q）a、如果生产工艺中已给出最小、正常、最大流量，应按最大流量考虑。b、如果生产工艺中只给出正常流量，应考虑留有一定的余量。c、如果基本数据只给质量流量，应换算成体积流量。泵基础知识395、扬程：水泵的扬程大约为提水高度的1.15～1.2倍（使用于补水泵只给出系统图需要计算扬程的状况）。如遇到只给出最小流量、最大流量及相对应的扬程，应尽可能按大流量选择。因为：a、高扬程的泵用于低扬程，便会出现流量过大，导致电机超载，若长时间运行，电机温度升高，甚至烧毁电机。b、小流量泵在大流量下运行时，会产生汽蚀，泵长时间汽蚀，影响水泵过流部件的寿命。泵的选型泵基础知识401、汽蚀形成泵在运转中，抽送液体的绝对压力降低到当时温度下的该液体汽化压力时，液体便在该处开始汽化，形成气泡，当含有大量气泡的液体流进叶轮内的高压区时，气泡周围的高压液体致使气泡急剧地缩小以至破裂。在气泡破裂的同时，液体质点以很高的速度填充空穴，在此瞬间产生很强烈的水击作用，并以很高的冲击频率打击金属表面，冲击应力可达几百至几千个大气压，冲击频率可达每秒几万次，严重时会将壁击穿。泵的汽蚀泵基础知识412.汽蚀的危害a、叶轮上留下打击状的坑；影响叶轮的使用寿命。b、设备产生振动。c、增加噪音。d、轻微的汽蚀只会造成水泵效率或扬程的降低。低比转速泵随汽蚀性能下降明显，高比转速泵，当汽蚀达到一定程度时，性能开始下降。e、严重的汽蚀会产生很强的噪音，并缩短水泵的使用寿。f、估算来讲，损失最大占设计扬程的3%。g、对于多级水泵,汽蚀只会对第一级叶轮产生影响。泵的汽蚀泵基础知识423、泵汽蚀的基本关系式为：NPSHc≤NPSHr≤[NPSH]≤NPSHa式中NPSHa—装置汽蚀余量又叫有效汽蚀余量，是指在现场条件下的汽蚀余量。它可也根据系统的设计图纸计算出来，越大越不易汽蚀；NPSHr—泵汽蚀余量，又叫必需的汽蚀余量，是指水泵的一个特性数据，它是由水泵制造厂商提供的。该数值在水泵的性能图表中已经被标示出来，越小泵抗汽蚀性能越好；NPSHc—临界汽蚀余量，是指对应泵性能下降一定值的汽蚀量；[NPSH]—许用汽蚀余量，是确定泵使用条件用