离心泵的基础知识.ppt
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1、,离心泵的基础知识,主要内容概述离心泵的分类API泵型介绍离心泵的主要性能参数离心泵的工作原理离心泵的汽蚀及气缚现象离心泵的主要零部件介绍离心泵的结构图离心泵密封及冷却冲洗方案离心泵轴向力平衡方法离心泵使用中注意事项,概 述 泵是输送液体或使液体增压的机械。它是将原动机输出的能量转换为介质压力能的能量转换装置。泵主要用来输送水、油、酸碱液、乳化液、悬乳液和液态金属等液体,也可输送液、气混合物及含悬浮固体物的液体。目前,炼油厂、石油化工企业以及煤化工企业都在广泛的使用各种类型的泵,泵的作用犹如人体的心脏,起着输送、加压等功能。因此,泵长期可靠运行是石化企业连续生产的先决条件之一。,离心泵的分类离
2、心泵的种类很多,分类方法常见的有以下几种方式1.按叶轮吸入方式分:a.单吸式离心泵 即叶轮上只有一个进水口 b.双吸式离心泵 即叶轮两侧都有一个进水口。它的流量比单吸式泵大 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。,2.按叶轮数目分:a.单级离心泵 即在泵轴上只有一个叶轮。b.多级离心泵 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。,3.按叶轮结构分:敞开式叶轮离心泵、半开式叶轮离心泵、封闭式叶轮离心泵。4.按工作压力分:a.低压离心泵 扬程20m b.中压离心泵 扬程20100m c.高压离心泵 扬程100m,4.按泵轴位置分:a.卧式离心泵:泵轴
3、位于水平位置。b.立式离心泵:泵轴位于垂直位置。,5.按泵壳的剖分形式:a.水平(轴向)剖分泵 水平剖分式泵是指泵的壳体是沿泵轴的方向剖分的,泵壳的水平剖分面经过精密加工,用周向均布的螺栓连接。该泵均为两端支撑。双吸或单吸,单级或多级根据泵的工作条件而选择。由于泵壳沿轴向剖分形状为不规则的曲线形且完全依靠金属面的严密贴合而实现密封,因此这类泵按API610规定其介质温度小于205。,b.垂直(径向)剖分泵 指泵的壳体沿垂直于泵轴的方向剖分的,剖分面均经过精密加工,用螺栓连接。径向剖分泵可采用悬臂支撑或两端支撑,也可以是单壳体泵或双壳体泵,节段式泵,在炼油厂应用较为广泛。,API泵型介绍API泵
4、共有18种:OH1、OH2、OH3、OH4、OH5、OH6、BB1、BB2、BB3、BB4、BB5、VS1VS71、OH1:底脚安装的单级悬臂式泵;,2、OH2:中心线安装的单级悬臂式泵;,3、OH3:带有独立轴承架的立式管道单级悬臂式泵,泵与电机用挠性联轴节连接;,4、OH4:刚性联轴器传动的立式管道单级悬臂式泵;,5、OH5:共轴式传动立式管道单级悬臂式泵;,6、OH6:与高速齿轮箱成一整体的立式管道单级悬臂式泵;,7、BB1:轴向剖分的1级和2级两端支撑式泵;,8、BB2:径向剖分的1级和2级两端支撑式泵;,9、BB3:轴向剖分多级两端支撑式泵;,10、BB4:单壳径向剖分多级两端支撑式
5、泵;(D泵),11、BB5:双壳、径向剖分多级两端支撑式泵;(筒袋泵),12、VS1:湿坑、立式悬吊式、单壳、其吐出口穿过立管的导流泵;,13、VS2:湿坑、立式悬吊式、单壳、其吐出口穿过立管的蜗壳式泵;,14、VS3:湿坑、立式悬吊式、单壳、其吐出口穿过立管的轴流式泵;,15、VS4:立式液下泵(悬吊式、单层蜗壳、长轴驱动油池泵);,16、VS5:立式液下泵(悬吊式、悬臂油池泵);,17、VS6:双层泵壳(内层为导流壳式)立式悬吊式泵;,18、VS7:双层泵壳(内层为蜗壳)立式悬吊式泵;,API泵与普通泵的区别1、材质要求严格;2、对最大允许工作压力有明确规定,泵承压要求高(2MPa以上),
6、泵试压要求保压时间长(30分钟);3、振动要求高于国标;(全部4.5mm/s以下);4、底板设计:机组全部位于底板以内,卧式泵要设计集液槽;5、进出口法兰设计成贯穿螺栓连接的型式;6、动平衡要求高,按G2.5级;7、出厂验收规范严格,QC文件清晰明了,反映整台泵从设计到制造的全过程;,离心泵的主要性能参数1、流量 流量俗称出水量。它是指单位时间内所输送液体的数量。可以用体积流量和质量流量表示,体积流量的常用单位为m 3/s或m 3/h;质量流量的常用单位是Kg/s或t/h。2、扬程 单位重量液体通过泵后所获得的能量称为扬程,用字母 H 表示。泵的扬程单位一般用液柱的高度(m)表示。3、功率 轴
7、功率:指泵的输入功率。即泵轴从电动机获得的功率。有效功率:指泵的输出功率。即单位时间内泵对输出液体所做的功。由于泵在运转时可能出现超负荷的情况,因此配用电动机的功率应为轴功率的 1.11.2倍。4、效率 效率是指泵的有效功率与轴功率的比值。5、转速 转速是指泵轴每分钟的转数。用字母 n 表示,常用单位为 r/min。,离心泵的特性曲线,对一台离心泵,在转速固定的情况下,其压头、轴功率和效率都与其流量有一一对应的关系。这些关系的图形表示就称为离心泵的性能曲线,包括Q-H曲线、Q-N曲线和Q-曲线,这些关系一般都通过实验来测定。,从qV-H曲线中可以看出,随着流量的增加,压头是下降的,即流量越大,
8、泵向单位重量流体提供的机械能越小。轴功率随着流量的增加而上升,所以大流量输送一定对应着大的配套电机。另外,这一规律还提示我们,离心泵应在关闭出口阀的情况下启动,这样可以使电机的启动电流最小。泵的效率先随着流量的增加而上升,达到一最大值后便下降,根据生产任务选泵时,应使泵在最高效率点附近工作,其范围内的效率一般不低于最高效率点的92%。离心泵的铭牌上标有一组性能参数,它们都是与最高效率点对应的性能参数。,在原动机驱动下,叶轮高速度旋转,在叶片之间的液体受到叶片的推动,发生旋转作用,产生离心力,在离心力作用下,产生动能,使液体不断从中心流向四周,甩出之液体首先流入蜗壳中,然后通过排出管排出。当液体
9、从中心流向四周时,在叶轮中心形成低压,在压力作用下液体经吸入管的入口流入叶轮心,这样离心泵就能连续不断地工作,即一面吸入液体,一面给吸入的液体以适当的能量而将它排出。,离心泵的工作原理,多级泵相当于多个单级离心泵串联,一级一级增压,其工作原理与单级离心泵相同。,汽蚀现象:汽蚀:又称为空化、空蚀、空洞、汽包。水利机械特有的在一定条件下流体与气体相互转化引起破坏现象 汽蚀过程:叶轮进口处液体气化、凝结、冲击、破坏现象 汽蚀的机理:泵运行叶轮进口压力下降 局部最低压力Pk汽化压力Pv 液体汽化气体逸出体积增大 叶轮做功气泡凝结溃灭 气泡急剧收缩形成空穴 液体何为撞击流道 局部高压、高温、高频 剥蚀表
10、面、扩展裂纹、电化腐蚀。由于叶轮的高速旋转,泵内液体在离心力的作用下,自叶轮中心向外缘作径向运动,从而在叶轮中心液体入口处形成低压区。贮槽内液体在贮槽液面与泵吸入口之间压强差的作用下,不断地被吸入泵内。由于泵吸入口处压力较低,而液体自泵吸入口至叶轮入口压力进一步下降,泵内压力最低处常处于叶轮内缘叶片的背面K处。此后,由于叶轮对液体做功,液体的压力又很快上升。当K处的压力小于被输送液体在工作温度下的饱和蒸汽压时,液体将部分汽化,生成大量汽泡。含有汽泡的液体进入叶轮后,由于静压力的升高,汽泡又重新凝结形成空穴,产生局部真空,瞬间内周围液体以极高的速度涌向原汽泡处,产生非常大的冲击力。若汽泡凝结发生
11、在叶轮表面附近,液体如同无数细小的高频冲击锤撞击叶片,造成金属表面因冲击疲劳而剥裂,日久天长,叶轮表面被冲蚀呈海绵状,这种现象称作离心泵的汽蚀现象。,离心泵的汽蚀现象,低压区产生气泡高压区气泡破裂产生局部真空水力冲击发生振动、噪音,部件产生麻点、蜂窝状的破坏现象。,泵的汽蚀余量NPSHr(又称必须汽蚀余量)泵所必须的汽蚀余量反映液流从泵进口到叶轮最低压力点K处的全部能头损失。(从泵入口到压力最低点K点的全部能头损失。)泵的汽蚀余量NPSHr只与泵的结构尺寸有关,是泵的特性参数,其与流量的关系是:Q增大时,泵的汽蚀余量NPSHr也增大。装置汽蚀余量NPSHa(又称有限汽蚀余量)指流体自吸液罐经吸
12、入管路到达泵吸入口后,所具有的推动和加速液体进入叶道而高出汽化压力以上的有效压力或能头。(泵入口液体的高于饱和蒸汽压的有效压力或能头。)其与流量的关系是:Q增大时,装置汽蚀余量NPSHa减小。,判断气蚀的条件:当NPSHaNPSHr时,离心泵不发生汽蚀;当NPSHa=NPSHr时,离心泵刚开始汽蚀;当NPSHaNPSHr时,离心泵内严重汽蚀。,离心泵汽蚀的危害1、产生噪声和振动 离心泵产生汽蚀时,由于汽泡溃灭,造成液体微团之间及液体微团与流道壁面之间的撞击,因而会产生各种频率范围的噪声,一般噪声频率在600到2500Hz之间,有时也会产生更高频率的超声波。汽蚀严重时,可听到泵内有噼噼啪啪的声音
13、,并引起泵的振动,致使泵不能正常工作。2、汽蚀是离心泵向高流速发展的巨大障碍;因为液体流速越高,会使压力变得越低,更容易汽化发生汽蚀。,3、过流部件的侵蚀破坏汽泡在金属表面破裂时,金属表面受到连续强烈的水击,出现麻点,金属晶粒松动并剥落而呈海绵状,甚至出现空洞。汽蚀破坏除机械作用外,还伴有电解、化学腐蚀等多种复杂的作用。实际破坏情况表明,泵过流部件汽蚀破坏的部位,往往正是汽泡溃灭的地方,如叶轮出口、压水室进口等部位。,4、泵的性能下降 若离心泵在发生汽蚀时继续运转,由于气泡的存在,会导致离心泵流量下降,同时,泵的扬程、效率也急剧下降,下图为实线为泵正常工作时的性能曲线,虚线部分为发生汽蚀后的性
14、能曲线。,防止汽蚀的措施 由汽蚀条件可知,要提高离心泵的抗汽蚀性能有两种措施,一种是改进泵本身的结构参数或者结构型式,使泵具有尽可能小的必需汽蚀余量NPSHr;另一种是合理地设计泵前的吸入装置及其安装位置,使泵入口处具有足够大的有效汽蚀余量NPSHa,以防止发生汽蚀。一、提高离心泵本身抗汽蚀的性能1.改进泵的吸入口至叶轮叶片入口附近的结构设计,比如适当加大叶轮吸入口处的直径,减小轮毂直径和加大叶片入口边的宽度;另还可以通过适当加大叶轮前盖板进口段的曲率半径,让液流缓慢转弯,可以减小液流急剧加速而引起的压降2.采用前置诱导轮,使液流在前置诱导轮中提前接受诱导叶片做功,以提高液流的压力;3.采用双
15、吸式叶轮,让液流从叶轮两侧同时进入叶轮,则进口截面增加一倍,进口流速可减小一倍;4.采用抗汽蚀的材料;如果受使用条件所限,不可能完全避免汽蚀时,应该选用抗汽蚀性能强的材料制造叶轮,以延长使用寿命。,二、提高吸液装置汽蚀余量的措施1.增加吸液罐中液面上的压力PA来提高NPSHa;2.增加泵前吸液罐的安装高度Hg来提高NPSHa,即提高吸液罐的液位来提高NPSHa;3.减小泵前吸入管路的阻力损失fH,亦可提高NPSHa;例如让吸入管路尽可能短而直,减少不必要的弯头、阀门及其管件;减小管路中的流速,或者尽量加大阀门开度等;保证底阀及滤网畅通。4.降低入口液体的温度,避免液体汽化;通常在泵出口的回流线
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