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泵基础知识,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,2,泵基础知识,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。,3,泵基础知识,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,4,泵基础知识,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,5,泵基础知识,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,6,泵基础知识,泵的操作原理、构造及分类,填料密封和机械密封的比较,7,泵基础知识,泵的操作原理、构造及分类,8,泵基础知识,三、泵的分类：1)按工作叶轮数目来分类 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） 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 低压泵：压力低于100米水柱； 中压泵：压力在100650米水柱之间； 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,9,泵基础知识,三)按叶轮进水方式来分类 单侧进水式泵：又叫单吸泵，即叶轮上只有一个进水口； 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,10,泵基础知识,四)按泵壳结合缝形式来分类 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） 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 卧式泵：泵轴位于水平位置。 立式泵：泵轴位于垂直位置。,泵的操作原理、构造及分类,11,泵基础知识,六)按叶轮出来的水引向压出室的方式分类 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） 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）七)按泵的比转速分类 离心泵 30ns300 混流泵 300ns500 轴流泵 500ns1000,泵的操作原理、构造及分类,12,泵基础知识,泵的操作原理、构造及分类,1）比转速 比转速是相似流体机械（几何相似、运动相似、动力相似）在相似工况（介质的温度、密度、粘度、比重相似）下工作时，当扬程为1m，功率为1kw时，流体机械所具有的转速。 2）不同泵的工作原理 离心泵：靠叶轮运转时的离心力将液体提升到一定的高度。 轴流泵：就是在泵内充满液体的情况下，叶轮旋转时对液体产 生提升力，把能量传递给液体，使水沿着轴向前进，同时跟着叶轮旋转。 混流泵：综合离心泵和轴流泵的特点。,13,泵基础知识,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,14,泵基础知识,泵的基本参数,15,泵基础知识,泵的基本参数,16,泵基础知识,泵的基本参数,17,泵基础知识,泵的基本参数,18,泵基础知识,泵的基本参数,19,泵基础知识,泵的基本参数,20,泵基础知识,泵的基本参数,21,泵基础知识,泵的基本参数,22,泵基础知识,泵的基本参数,23,泵基础知识,泵的基本参数,24,泵基础知识,泵的基本参数,25,泵基础知识,泵的基本参数,26,泵基础知识,泵的基本参数,27,泵基础知识,泵的基本参数,28,泵基础知识,泵的基本参数,29,泵基础知识,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,30,泵基础知识,流量 200 l/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/s Q2 = Q1 x N2/N1 = 200 x 1000/1450 = 138l/s H1 = 37.5m H2 = H1 x (N2/N1)2 = 37.5 x (1000/1450)2 = 17.8mP1 = 84.5kW P2 = P1 x (N2/N1)3 = 84.5 x (1000/1450)3 = 27.7kW,举例,泵的基本参数,31,泵基础知识,泵的基本参数,32,泵基础知识,泵的基本参数,33,泵基础知识,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,34,泵基础知识,泵 的 选 型,35,泵基础知识,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,36,泵基础知识,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 。,37,泵基础知识,c. 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,38,泵基础知识,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。,39,泵基础知识,5、扬程： 水泵的扬程大约为提水高度的1.151.2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,40,泵基础知识,1、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,41,泵基础知识,2.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,42,泵基础知识,3、泵汽蚀的基本关系式为：NPSHcNPSHrNPSHNPSHa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的汽蚀余量。为保证系统的安全运行：实际汽蚀余量值（NPSHa）必须 要 高于 设计汽蚀余量值(NPSHr)。 即：NPSHa NPSHr,泵 的 汽 蚀,43,泵基础知识,泵 的 汽 蚀,5.实际汽蚀余量（NPSHa)的计算公式 NPSHa = (Hz-Hf) +(Hp Hvp)其中：Hp = 水泵入口处液体表面的绝对压力 (m)Hz = 液体距离水泵中心线的静态高差 (m) 注: 对于立式水泵 以第一级叶轮的中心线为准。Hf = 管路系统入口处摩擦和入口损失包括动压头。(m)Hvp = 在水泵工作温度下的液体蒸汽压力。 (m) 如果NPSHA数值很小，建议选择： 更大一些型号的水泵或转速更慢一些的水泵。,44,泵基础知识,Hz = 5 mHf = 1.5m(摩擦阻力损失）Hp = 1.01325bar (大气压力）= 10.7m Hvp = 0.7011bar(90oC蒸汽压力)=7.4mNPSHA = (Hz-Hf) +(Hp -Hvp) = (5-1.5)+(10.7-7.4) = 6.8 m,泵 的 汽 蚀,45,泵基础知识,Hz = -0.5 m ; Hf = 1.5m(摩擦阻力损失）; Hp = 1.01325bar (大气压力）= 10.7m ; Hvp = 0.7011bar(90oC蒸汽压力)= 7.4m 。 NPSHA = (Hz-Hf) +(Hp -Hvp) = (-0.5-1.5)+(10.7-7.4) = 1.3 m,泵 的 汽 蚀,46,泵基础知识,4、防止汽蚀的措施 防止泵发生汽蚀从两方面考虑，即增大NPSHa和减小NPSHr，常用的以下几种方法。a、减小几何吸上高度hg（或增加几何倒灌高度）； h=10m- NPSH-h h：管路阻力，也叫安全系数，取：0.51.0m水柱 h：吸程b、增加管径，尽量减小管路长度，弯头和附件等；c、尽量调小流量，防止泵长时间在大流量下运行；,泵 的 汽 蚀,47,泵基础知识,d、在同样转速和流量下，采用双吸泵，因减小进口流速、泵不易发生汽蚀；e、加诱导轮或增加叶轮进口处的光洁度。f、对于在苛刻条件下运行的泵，为避免汽蚀破坏，可使用耐汽蚀材料。,泵 的 汽 蚀,48,泵基础知识,1、电机的选择 电机的选择要留有一定的安全余量。 经验做法： 轴功率 余量0.12-0.55kw 1.3-1.5倍0.75-2.2kw 1.2-1.4倍3.0-7.5 kW 1.15-1.25倍11 kW以上 1.1-1.15倍,常见及需要注意的问题,49,泵基础知识,2、离心泵启动时要关闭出口阀，轴流泵启动时要打开出口阀。 因离心泵启动时，泵的出口管路内还没水，因此还不存在管路阻力和提升高度阻力，在泵启动后，泵扬程很低，流量很大，此时泵电机（轴功率）输出很大（据泵性能曲线），很容易超载，就会使泵的电机及线路损坏，因此启动时要关闭出口阀，才能使泵正常运行。 离心泵在零流量时，轴功率为额定工况下轴功率的3090。 轴流泵在零流量时，轴功率为额定工况下轴功率的140200。所以轴流泵要开阀启动。,常见及需要注意的问题,50,泵基础知识,3、泵启动前要检查泵轴运动是否正常，是否有卡死想象。点动电机，看运转方向是否正确。4、泵安装时，泵进出口管路上不能承重。泵轴对中要在注满水的条件下进行。 5、潜水排污泵长期不用时，应清洗并吊起置于通风干燥处，注意防冻。若置于水中，每15天至少运转30min（不能干磨），以检查其功能和适应性。,常见及需要注意的问题,51,泵基础知识,常见及需要注意的问题,52,泵基础知识,常见及需要注意的问题,53,泵基础知识,常见及需要注意的问题,54,泵基础知识,Thanks for your attention!,我们愿和您携手同行,
