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水泵基础知识培训-康迈斯技术部,EFFICIENT RELIABILITY,水泵的基础知识,1.什么是水泵?输送和提升液体的机器。,机械能,动能 势能,水泵的基础知识,2.水泵的工作原理,用吸管吸过可乐吗？有没有想过为什么可乐能吸到你的嘴里呢？这也是就是水泵的吸收原理.,水泵的基础知识,水泵的工作原理,如图所示，将玻璃管的一头封住，再竖立起来，管内的水银柱升到76cm，水银柱上面变成真空。换句话说，由于大气压的作用，水银被推上76cm。,和这个试验一样,在液体里立起管道,把管道内的空气抽出,使其变成真空。那么,液体就会被抽上来。,水泵的基础知识,3.水泵的分类,按其作用原理可分为：叶片式水泵容积式水泵其它类型的水泵,KOLMEKS水泵都是离心泵，属于叶片式水泵。,水泵的基础知识,3.水泵的分类,叶片式水泵,轴流泵,离心泵,混流泵,按被输送液体性质分,按吸入方式分,按叶轮数目分,水泵,油泵,杂质泵,单吸泵,双吸泵,单级泵,多级泵,按安装方式分,卧式泵,立式泵,水泵的基础知识,4.离心泵的工作原理,离心泵所以能把水送出去是由于离心力的作用.水泵在工作前，泵体和进水管必须罐满水形成真空状 态，当叶轮快速转动时，叶片促使水很快旋转，旋转着的水在离心力的作用下从叶轮中飞去，泵内的水被抛出后，叶轮的中心部分形成真空区域.水在大气压力（或水压）的作用下通过管网压到了进水管内.这样循环不已，就可以实现连续抽水.,水泵的基础知识,5.离心泵的构造离心泵的主要部件包括：,叶轮泵体轴封装置,水泵的基础知识,5.1离心泵的构造叶轮,叶轮分为：开式叶轮、半开式叶轮、闭式叶轮,开式叶轮：无前后盖板的叶轮叫开式叶轮。,半开式叶轮：只有一片盖板的叶轮，叫半开式叶轮。,闭式叶轮：由前盖板、后盖板、叶片组成的叶轮叫闭式叶轮。,水泵的基础知识,5.1 离心泵的构造叶轮,开式叶轮,半开式叶轮,闭式叶轮,水泵的基础知识,5.2 离心泵的构造泵壳,泵壳亦称为蜗壳或泵体，构造为蜗牛壳形，其作用是将叶轮封闭在一定空间内，汇集引导液体的运动，并将液体的大部分动能转化为静压能。,导轮,蜗壳,叶轮,水泵的基础知识,5.3 离心泵的构造轴封装置,轴封的作用,轴封是阻止泵体中的液体沿轴流到泵外，过去用的轴封多数是填料密封，现在基本上采用机械密封。,水泵的基础知识,5.3 离心泵的构造轴封装置,机械密封,机械密封是由两个和轴垂直的相对运动的密封端面进行密封的，所以也叫端面密封。端面密封是由动环、静环组成。一般制造的两个环的材质硬度不同，一个材料的硬度低，如石墨；另一个材料的硬度高，如陶瓷。通过弹簧的弹力使两环紧密接触，运行的两环间形成一层很薄的液膜，这层液膜起到平衡压力，润滑端面的作用。,水泵的基础知识,5.3 离心泵的构造轴封装置,机械密封,标准机械密封结构A.动环(随着泵轴转动)B.静环(固定在泵腔内)C.二级密封(橡胶)D.弹簧,水泵的基础知识,5.3 离心泵的构造轴封装置,机械密封,与填料密封的区别是：不必定时的去维护，几乎没有泄漏。使用中，最影响机械密封寿命的是干转和水中含有硬质颗粒。常用的机械密封：石墨/陶瓷 石墨/碳化硅 碳化硅/碳化硅 石墨/铬合金 石墨/碳化钨,水泵的基础知识,6.离心泵的性能参数,6.1 流量Q:,泵在单位时间内排出的液体体积，亦称为送液能力，单位为m3/h和L/S.泵的流量与其结构、尺寸（叶轮直径和宽度）、转速、管路情况有关。1L/S=3.6 m3/h,水泵的基础知识,6.离心泵的性能参数,6.2 扬程H:,水泵所输送的单位的流体从进口到出口的能量增值，也就是单位重量的流体通过泵所获得的有效能量。通俗的讲:克服阻力的能力及提升液体的高度称扬程或压头。常用的单位为：mH2O或m.扬程与泵的结构尺寸、转速、流量等有关。对于一定的泵和转速，扬程与流量间有一定的关系。H=P出口P进口 P出口：水泵出口压力 P出口：水泵进口压力,水泵的基础知识,6.离心泵的性能参数,6.3 轴功率N轴:,是指泵轴转动时所需要的功率，亦即电机提供的功率，单位KW.由于能量损失（容积损失、机械损失、水力损失），轴功率必大于有效功率。,6.4 有效功率N有:除去机械本身的能量损失外，由于泵的运转而使液体实际获得的功率叫有效功率。N有QH/367 KW Q:泵的体积流量 m3/h H:扬程 m,水泵的基础知识,6.离心泵的性能参数,6.5 水泵的效率p:,泵的效率为有效功率与轴功率之比，以p表示。,6.6 总效率T:T p m m：电机效率，,水泵的基础知识,7.离心泵的特性曲线,将离心泵的流量、扬程、轴功率、效率等基本性能参数之间的关系绘成曲线，叫离心泵的特性曲线。,水泵的基础知识,8.离心泵的串联和并联,8.1串联 将多台离心泵的进出口依次联接起来，称为离心泵的串联。,两台泵串联运转 两台泵串联时理论流量、扬程曲线,水泵的基础知识,离心泵的串联,当单台泵达不到压头要求时，可以采用串联组合。两台完全相同的离心泵串联，从理论上讲，在同样的流量下，其提供的扬程应为单台水泵的两倍。但在实际使用时串联的操作流量和压头由工作点决定，串联后流量亦有所增加，但压头低于单台泵压头的两倍。（如下图所示）,2,水泵的基础知识,8.2 离心泵的并联,将多台水泵的出口管线合成一根，称为离心泵的并联。,两台泵并联运转 两台泵并联时理论流量、扬程曲线,水泵的基础知识,离心泵的并联,当单台泵流量达不到要求时，可以采用并联组合。两台相同的离心泵并联，理论上讲在同样的压头下，其提供的流量应为单泵的两倍。但在实际使用时，并联泵的实际流量和压头由工作点决定，并联后压头有所增加，但流量低于单泵流量的两倍。,水泵的基础知识,9.电机的基础知识,水泵所配的电机一般为三相异步电机，在选电机时就要注意三个参数。即：功率、防护等级、绝缘等级。,水泵的基础知识,9.电机的基础知识,9.1电机功率常用的电机功率如下表所示：,(注：400KW以上通常考虑高压电机),水泵的基础知识,9.电机的基础知识,9.2防护等级,电机的防护等级是指电机防尘和防水的等级！,电机的防护等级即表示电机接线盒密封性的 好坏，以防电机接线盒因潮湿、灰尘或进水 而短路.,KOLMEKS水泵的防护等级：IP54、IP55,IP前一个数字表示防尘等级.IP后一个数表示防水等级.,水泵的基础知识,9.电机的基础知识,水泵的基础知识,9.电机的基础知识,9.3 绝缘等级,电机的使用寿命在很大程度上取决于绝缘材料的性能，电机在正常运行条件下所允许的最大温升等 级称 为耐热等级，即绝缘等级。国产品牌大多都是采用B级。KOLMEKS电机都是自己工厂生产的。绝缘等级：F级。,水泵的基础知识,9.电机的基础知识,9.4 电机启动方式,直接启动：利用开关或闸刀直接将电机接到具有额定电压的电源上。此种方式接线简单，但启动电流较大，使线路电压下降，容易影响相邻电器的正常工作。当电机功率小于4 Kw时，一般采用直接启动。,水泵的基础知识,9.电机的基础知识,9.4 电机启动方式,降压启动：星三角(Y-)接换启动在启动时把定子绕组每项电压降到220V,正常工作时电压为380V,降压启动时电流为直接启动时的1/3，但启动扭矩也降为1/3，因此此种启动方式只适合于轻载或空载启动。这种启动器体积小，成本低，稳定可靠。目前4-110kw异步电机都已经设计成三角形连接。应用非常广泛。,水泵的基础知识,9.电机的基础知识,9.4 电机启动方式,降压启动：自耦降压启动利用自耦变压器降低电机负载启动过程中的端电压，进行启动的方式；适用于容量较大或正常运行时连成星形，不能采用星三角接换启动的三相异步电动机。软启动利用软启动器，保证电机在负载要求的启动特性下平滑启动，又能降低对电网的冲击,水泵的基础知识,9.电机的基础知识,9.4 电机启动方式,降压启动：自耦降压启动利用自耦变压器降低电机负载启动过程中的端电压，进行启动的方式；适用于容量较大或正常运行时连成星形，不能采用星三角接换启动的三相异步电动机。软启动利用软启动器，保证电机在负载要求的启动特性下平滑启动，又能降低对电网的冲击,第二部分水泵选型注意事项,1.1 了解水泵应用环境和系统,建筑领域：供水增压泵，空调循环泵（冷冻泵、冷却泵），热水循环泵，补水泵，消防泵（喷淋泵、消火栓泵），污水泵等工业领域：工艺流程泵，冷却系统循环泵，消防泵，空调泵等等,1.2水泵的流量、扬程等参数,在选型的时候，流量、扬程等参数是必不可少的，我们首先要注意这些参数的单位，比如常用的m3/h和l/s之间的转换（1l/s3.6 m3/h）。还有要注意的一个参数是气蚀余量NPSH,通常在介质温度大于60的时候需要考虑气蚀余量。,1.3水泵类型（端吸、双吸、立式、卧式）,考虑到安装的环境不同，管路的排布也都不一样，所以要按客户要求选择水泵类型,1.4 对于水泵有什么特殊要求？材质等,由于水泵所泵介质不同（尤其工业领域），因而有时会对材质有特殊的要求，所以在选择水泵的时候材质等也是很重要的因素。,1.5 水泵的进口压力，工作压力,进口压力,a.水泵位置b.水系统高度c.冷却塔的安装位置冷冻泵入口压力（202)488m冷却泵入口压力（72）436m,工作压力,入口压力HmaxPmax88m70160m160即PN16,NPSH,43,讲解目录1)气蚀余量概念2）水泵扬程计算3)蒸汽压力3)闪发现象4)实际汽蚀余量值/NPSHA 与 设计汽蚀余量值/NPSHR 5)实际汽蚀余量/NPSHA的计算6)汽蚀现象7)汽蚀的危害 8)如何防止和消除汽蚀,NPSH摘要,NPSH,44,气蚀余量指水泵进口处，单位重量液体所具有的超过饱和蒸汽压力的富裕能量。,NPSH概念,NPSH,45,汽蚀的现象和危害：a 设备产生振动；b)增加噪音(象小石子穿过水泵的声音)。c)轻微的汽蚀只会造成水泵效率或扬程的降低。d)严重的汽蚀会产生很强的噪音，并缩短水泵的使用寿命。e)叶轮上留下打击状的坑；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。,NPSH现象和危害,NPSH,46,水泵发生气蚀后叶轮现象,NPSH现象,NPSH,47,水泵发生气蚀后叶轮现象-时间长严重者,NPSH现象,NPSH,48,NPSH原理,NPSH,49,2.蒸汽压力任何液体在冰点以上的不同的温度都对应不同的蒸汽压力。如果作用在液体上的压力低于其饱和蒸汽压力，那么液体就会沸腾:-水在海平面的沸腾温度是1000C，因为此时海水的蒸汽压力就是 大气压力(1.01325 bar)。-在 2000米高度上，大气压力只有0.8 bar，因此水的蒸发温度也 相应降低，在该蒸汽压力下水的沸腾温度为930C。所以：随着海拔高度的增加，水泵在相同流量下的吸入水头会减少。,NPSH具体原理,NPSH,50,3.闪发现象如果水泵吸入端蒸发压力低于液体在该温度下的蒸发压力，液体就会汽化（我们称它为“闪发”）当水泵在没有考虑液体汽化防范措施的情况下，闪发现象会阻塞部分或全部的液体流入水泵。对于任何水泵系统水泵的入口总是存在绝对的压力。水泵入口端压力的减少主要是由于静态海拔高度，摩擦损失，流体紊流干扰，液体流动的能量损耗。而水泵内部的压力下降主要是由于液体在叶轮入口处流动速度的增加以及发生在叶轮泄压孔表面上的冲击损失。为防止闪发现象的发生，水泵入口端的正压力至少要等于液体的蒸汽压力加一个余量。汽蚀余量随入口压力（包括入口端的动压头）和液体的蒸汽压力所对应的扬程不同而不同。,NPSH原理,NPSH,51,4.两种汽蚀余量的含义：实际汽蚀余量(简称NPSHA)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。设计汽蚀余量(简称NPSHR)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。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+0.5,NPSH具体含义,NPSH,52,5.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。,NPSH计算公式,NPSH,53,NPSH影响因素,影响NPSH的因素：1、水泵本身NPSHR转速、型号2、现场吸水高度3、海拔影响大气压4、温度影响饱和蒸汽压,NPSH,54,Hvp=在水泵工作温度下的液体蒸汽压力。(m),对照表,NPSH影响因素,NPSH,55,大气压海拔对照表,NPSH影响因素,NPSH,56,水 泵 扬 程 计 算,NPSH,NPSH,57,水 泵 扬 程 计 算,NPSH,58,正 吸 入 水 头 NPSHA 计 算,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,NPSH,59,负 吸 入 水 头 NPSHA 计 算,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,NPSH,60,6.汽蚀现象如果系统中的实际汽蚀余量（NPSHA）不足:液体在叶轮卸压孔处的汽化压力小于输送介质的汽化压力，则液体可能会在卸压孔处汽化。这会导致输送介质在水泵入口端的细小气泡的迅速增长。在到达高压地区时发生破裂。(气泡形成到爆裂的整个过程叫汽蚀)实际上，所有的溶液中都存在少量的气体。液体压力的减少或温度的增加都可能使这些气体被释放出出来，使得液体汽化。这些气泡的形成与爆裂的过程都是瞬间发生的，这会造成液体瞬间对水泵叶轮叶片的极度撞击，使得叶轮的金属小片小片的脱落，留下象被凿子凿掉一样的痕迹。蜂窝状是叶轮被严重汽蚀的典型现象。汽蚀过程相态的变化：从液态到气态（气泡的形成过程），再从气态回到液态（气泡长成到爆裂的过程）。,NPSH,NPSH,61,8.如何防止和消除汽蚀:a)根据系统设备分布情况计算NPSHA值，将设备NPSHR 值与其 相比较，确保 NPSHA NPSHR+0.5mH2O；b)如果NPSHA数值很小，选择更大一些型号的水泵或转速更慢一些的水泵。,NPSH防止,祝大家工作顺利，身体健康！,