水泵基礎(chǔ)知識(shí)概論.ppt

水泵基礎(chǔ)知識(shí),上海東浜環(huán)?？萍加邢薰?Benson Chen benson_,水泵的定義及用途,1.1 泵的定義 泵是一種抽送能量液體的機(jī)械。就是把原動(dòng)機(jī)的機(jī)械能傳送給被抽送的流體，使流體的能量增加，從而使流體實(shí)現(xiàn)從低處提升到高處或壓送到用水地點(diǎn)。為生產(chǎn)服務(wù)。 1.2 泵的用途 水泵可用于化工和石油生產(chǎn)中；農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中；礦業(yè)和冶金工業(yè)中；電力；國防建設(shè)；船舶制造工業(yè)；其它如城市的給排水、紡織工業(yè)、造紙工業(yè)，以及食品工業(yè)，都需要有大量的泵?？傊?，在日常生活中，到處都需要用泵，到處都有泵在運(yùn)行。,2. 水泵的分類,2.1 從轉(zhuǎn)換能量的方式來分 2.1.1 有轉(zhuǎn)子泵是靠高速旋轉(zhuǎn)或往復(fù)運(yùn)動(dòng)的轉(zhuǎn)子把動(dòng)力機(jī)的機(jī)械能量轉(zhuǎn)變?yōu)樘嵘驂核土黧w的能量，如葉片泵、容積泵 （容積泵又分為往復(fù)式和回 轉(zhuǎn)式兩種）、漩渦泵； 2.1.2 無轉(zhuǎn)子泵則是靠工作流體（液體或氣體）把工作能量轉(zhuǎn)換為提升或壓送液體的能量，如水錘泵、射流泵、內(nèi)燃泵、空氣揚(yáng)水機(jī)等。,2.2 根據(jù)葉輪構(gòu)造及工作原理分類,2.2.1 離心泵：利用葉輪旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的離心力將機(jī)械能傳送給被抽送的水，增加水的壓能和動(dòng)能使水沿徑向甩向葉輪出口的水泵稱作離心泵。 2.2.2 軸流泵：由于葉輪旋轉(zhuǎn)使上下表面具有不同曲率的葉片產(chǎn)生張力，將機(jī)械能轉(zhuǎn)換成水的壓能和動(dòng)能，使壓力水平行于泵軸壓出水泵出口，這種水泵稱作軸流泵。 2.2.3 混流泵：介于離心泵和軸流泵之間，它是利用離心力和葉片升力共同作用，給水體以壓能和動(dòng)能，使壓力水從葉輪的傾斜方向壓出去。,2.3 根據(jù)泵的結(jié)構(gòu)分類,2.3.1 吸入方式：分為單吸式和雙吸式兩種。雙吸式由雙向進(jìn)水，在結(jié)構(gòu)上單吸式比雙吸式簡單。對(duì)于口徑在300mm以上，流量大的泵，從消除軸向不平衡力和吸入性能來看，雙吸式比單吸式優(yōu)越。通常只有離心泵有雙吸式結(jié)構(gòu)型式。 2.3.2 葉輪的級(jí)數(shù)：泵軸上只有一個(gè)葉輪的稱作單級(jí)泵；泵軸上有兩個(gè)或兩個(gè)以上葉輪的水泵稱作多級(jí)泵。 2.3.3 泵軸的方向：泵軸為水平方向的為臥式泵，泵軸為垂直方向的稱作立式泵，泵軸為傾斜方向的稱為斜式泵。,2.4 按工作壓力來分類,低壓泵：壓力低于100米水柱； 中壓泵：壓力在100650米水柱之間； 高壓泵：壓力高于650米水柱。,離心泵是靠葉輪旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的離心力來抽水的，當(dāng)動(dòng)力機(jī)通過水泵軸帶動(dòng)葉輪高速旋轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生離心力。葉輪中的水在離心力的作用下甩向泵殼，于是葉輪中心壓力降低，其壓力低于進(jìn)水管內(nèi)的壓力，水就在這個(gè)壓力差的作用下通過吸水管由進(jìn)水池流入葉輪。同時(shí)在泵殼的作用下，葉輪旋轉(zhuǎn)使水流產(chǎn)生的動(dòng)能大部分變成壓力能，并平穩(wěn)地引向出水管道。水泵葉輪不停的旋轉(zhuǎn)，就可以連續(xù)不斷的將水抽送至高處或遠(yuǎn)處。,3 離心泵的工作原理與結(jié)構(gòu),圖3-1 離心泵裝置簡圖 1葉輪；2泵殼；3泵軸；4吸入管； 5底閥；6壓出管；7出口閥,3.2 離心泵的結(jié)構(gòu),離心泵的基本構(gòu)造,1底閥 2壓水室 3葉輪 4蝸殼 5閘閥 6接頭 7壓水管 8止回閥 9壓力表,圖3-2離心泵工作狀態(tài)示意圖,葉輪又叫工作輪或轉(zhuǎn)輪，是水泵的重要部件。水泵依靠旋轉(zhuǎn)的葉輪把動(dòng)力機(jī)的機(jī)械能傳遞給所抽送的水體，使水的壓能和動(dòng)能增加。離心泵的葉輪一般分為封閉式、半封閉式和開敞式三種。常用的葉輪大多數(shù)都是封閉式的，即在葉輪的兩側(cè)有封閉的輪盤，中間有6-12個(gè)扭曲型葉片，葉片與蓋板內(nèi)壁構(gòu)成許多彎道稱為葉槽。葉輪用鍵和正反扣螺母固定在泵軸的中間位置。用正反扣螺母的目的在于軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，螺母不會(huì)自行脫落，而是越轉(zhuǎn)越緊。水流由軸向吸入葉輪。離心泵的葉輪形狀、尺寸，所用材料和加工工藝等對(duì)水泵的性能有決定性的影響。 葉輪按吸入口數(shù)量可分為單吸式與雙吸式兩種，雙吸式葉輪。,3.2.1 葉輪,1前蓋板 2后蓋板 3葉片 4葉槽 1吸入口 2輪蓋 3葉片 5吸水口 6輪轂 7泵軸 4輪轂 5軸孔,圖3-3 單吸式葉輪示意圖 圖3-4 雙吸式葉輪示意圖,葉輪原理圖,a）為封閉式葉輪 b）為敞開式葉輪 c）為半開式葉輪,圖3-5 開式、半開式、封閉式葉輪示意圖,開式、半開式、封閉式葉輪原型,泵體分為進(jìn)水接管，螺旋型壓水室和出水接管，它們與葉輪一起組成了水泵的過水流道。進(jìn)水接管的作用是把水引向葉輪，其形狀為漸縮的錐形管。殼體形狀如蝸牛，通常稱之為渦殼。出水接管是一個(gè)斷面逐漸擴(kuò)散的錐形管。 泵體根據(jù)使用要求不同可以選用鑄鐵、SS304、SS316、雙相不銹鋼等。,3.2.2 泵體,3.2.3 密封裝置,在離心泵中，為了密封泵軸穿出泵殼的間隙，經(jīng)常采用的密封型式有填料密封和機(jī)械密封。近年來，采用機(jī)械密封逐漸增多。, 機(jī)械密封的介紹,機(jī)械密封是一種用于旋轉(zhuǎn)流體機(jī)械的軸封裝置。（用于離心泵、離心機(jī)、反應(yīng)釜、壓縮機(jī)等設(shè)備，軸和設(shè)備腔體間存在一個(gè)圓周間隙，設(shè)備介質(zhì)從中泄漏，因此必須設(shè)一道阻漏裝置。因機(jī)械密封具有泄漏少、壽命長等優(yōu)點(diǎn)，成為了主要的軸密封方式，又叫端面密封。） 在國家有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)中的定義：由至少一對(duì)垂直于旋轉(zhuǎn)軸線的端面組成,在流體壓力及補(bǔ)償機(jī)構(gòu)彈力(或磁力)共同作用下，以及輔助密封圈的配合下， 該對(duì)端面保持貼合并相對(duì)滑動(dòng)，而構(gòu)成的防止流體泄漏的裝置。, 機(jī)械密封的工作原理, 機(jī)械密封的原型,3.2.4 泵軸,泵軸的作用是把動(dòng)力機(jī)的功率傳遞給葉輪，帶動(dòng)葉輪旋轉(zhuǎn)。泵軸兩端一般用軸承或軸瓦支承。泵軸的一端裝有聯(lián)軸器，與動(dòng)力機(jī)連接。泵軸是帶動(dòng)葉輪旋轉(zhuǎn)的主要部件，必須有足夠的強(qiáng)度（承受扭轉(zhuǎn)和彎曲變形）。,4. 水泵的性能參數(shù),流量 揚(yáng)程 轉(zhuǎn)速n 功率 效率 汽蝕余量NPSH 特性曲線,4.1 流量,流量：又叫出水量、排水量，是指水泵在單位時(shí)間內(nèi)所能抽送的水量 。它可以用體積流量或重量流量來表示。通常用符號(hào)Q來表示，單位為m3/h或m3/s或l/s來表示。重量流量通常用符號(hào)G來表示，單位為N/h或kg/s。 體積流量與重量流量之間的關(guān)系為 Q=G/ 或G= Q； 式中 液體的容重，N/m3 或kN/m3 銘牌上或產(chǎn)品樣本上的流量，是指“額定流量”，水泵在這一流量下運(yùn)行時(shí)效率最高。使用水泵時(shí)，應(yīng)力求水泵的出水量和額定流量相符和接近。,4.2 揚(yáng)程,揚(yáng)程又叫“水頭”，是指被抽送的單位重量的液體從水泵進(jìn)口到出口所增加的能量，通常用符號(hào)H來表示，單位為米。 對(duì)一臺(tái)水泵而言，揚(yáng)程并不是一個(gè)常數(shù)，當(dāng)轉(zhuǎn)速不變時(shí)，揚(yáng)程一般隨過泵流量的增大而減小，即泵的揚(yáng)程大小，只和過泵流量有關(guān)，而和管路系統(tǒng)、水池水位變化等外界條件無直接關(guān)系。水泵銘牌上的揚(yáng)程，稱作“額定揚(yáng)程”，此時(shí)所對(duì)應(yīng)的流量為“額定流量”，這時(shí)水泵的效率最高。 一般情況下，臥式離心泵的揚(yáng)程是以泵軸中心線為界，軸線一側(cè)是吸水管，把水吸上來，軸線另一側(cè)則通過出水管把水壓出去。水泵能把水吸上來的高度，叫做吸水揚(yáng)程，簡稱吸程，用H吸表示；水泵能把水壓出去的高度，叫做壓水揚(yáng)程，或稱為出水揚(yáng)程，用符號(hào)H出表示。所以，水泵的揚(yáng)程，是吸水揚(yáng)程和壓水揚(yáng)程之和。即 H= H吸+ H出,4.3 轉(zhuǎn)速,轉(zhuǎn)速是指水泵葉輪每分鐘旋轉(zhuǎn)的次數(shù)，用符號(hào)n表示，單位為r/min。水泵銘牌上的轉(zhuǎn)速，稱為額定轉(zhuǎn)速。 一般說來，口徑小的泵轉(zhuǎn)速高，口徑大的泵轉(zhuǎn)速低。水泵只有在額定轉(zhuǎn)速下工作時(shí)，流量、揚(yáng)程、功率才能得到保證，轉(zhuǎn)速改變，流量、揚(yáng)程、功率也改變。 在條件允許的情況下，也可用改變轉(zhuǎn)速的方法來調(diào)節(jié)水量。,4.4 功率,泵的功率Pa通常指輸入功率，即原動(dòng)機(jī)傳到泵軸上的功率，故又稱軸功率，用Pa表示。 泵的軸功率Pa應(yīng)通過測(cè)定轉(zhuǎn)速和扭轉(zhuǎn)力矩得出，或由測(cè)量與泵直接連接的已知效率的電動(dòng)機(jī)（原動(dòng)機(jī)）的輸入功率Pa來確定。已知電動(dòng)機(jī)效率mot泵的軸功率Pa為：Pu = Pa X 泵的有效功率又稱輸出功率，用Pu表示。它是單位時(shí)間內(nèi)從泵中輸送出去的液體在泵中獲得的有效能量。 因?yàn)閾P(yáng)程是泵輸出的單位重量液體從泵中獲得的有效能量，所以揚(yáng)程和質(zhì)量流量及重力加速度的積，就是單位時(shí)間內(nèi)從泵中輸出液體所獲得的有效能量-泵的有效功率。Pu=QH/1000=gQH,4.5 效率,效率是標(biāo)志水泵傳遞功率的有效程度，它是水泵有效功率與軸功率的比值。效率是水泵的一項(xiàng)重要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。用符號(hào)表示。 因?yàn)樗么嬖谥鴻C(jī)械、容積、水力等各種損失，所以水泵的有效功率總是比軸功率小。因此，泵內(nèi)損失功率越小，泵的效率就越高，相反，泵內(nèi)損失功率越大，泵的效率就越低。計(jì)算功式為=Pu/Pa,4.6 汽蝕余量NPSH,4.6.1 汽蝕定義 4.6.2 產(chǎn)生汽蝕的原因及危害 4.6.3 汽蝕余量,4.6.1 汽蝕的定義,流動(dòng)著的流體由于局部壓力的降低產(chǎn)生汽泡的現(xiàn)象。泵發(fā)生汽蝕，在汽蝕部位會(huì)引起機(jī)件的侵蝕，進(jìn)一步發(fā)展則將造成揚(yáng)程下降，產(chǎn)生振動(dòng)噪聲。,4.6.2 產(chǎn)生汽蝕的原因及危害,泵在運(yùn)轉(zhuǎn)中，若其過流部分的局部區(qū)域（通常是葉輪葉片進(jìn)口稍后的某處）因?yàn)槟撤N原因，抽送液體的絕對(duì)壓力降低到當(dāng)時(shí)溫度下的液體汽化壓力時(shí)，液體便在該處開始汽化，產(chǎn)生大量蒸汽，形成氣泡，當(dāng)含有大量氣泡的液體向前經(jīng)葉輪內(nèi)的高壓區(qū)時(shí)，氣泡周圍的高壓液體致使氣泡急劇地縮小以至破裂。在氣泡凝結(jié)破裂的同時(shí)，液體質(zhì)點(diǎn)以很高的速度填充空穴，在此瞬間產(chǎn)生很強(qiáng)烈的水擊作用，并以很高的沖擊頻率打擊金屬表面沖擊應(yīng)力可達(dá)幾百至幾千個(gè)大氣壓，沖擊頻率可達(dá)每秒幾萬次，嚴(yán)重時(shí)會(huì)將壁厚擊穿。,4.6.3 汽蝕余量,汽蝕余量是指在泵吸入口處單位重量液體所具有的超過汽化壓力的富余能量。單位用米標(biāo)注，用NPSH表示。吸程即為必需汽蝕余量h：即泵允許吸液體的真空度，亦即泵允許的安裝高度，單位用米。,4.7 特征曲線,用曲線的形式表示泵性能參數(shù)的之間的關(guān)系，稱為泵的性能曲線（也叫特性曲線）。通常用橫坐標(biāo)表示流量Q，縱坐標(biāo)揚(yáng)程H、效率、軸功率P、汽蝕余量NPSH（凈正吸頭）等。,水泵的特征曲線,5. 相似理論的應(yīng)用,5. 1 比轉(zhuǎn)數(shù) 5. 2 切割定律 5. 3 泵的系列型譜,5.1 比轉(zhuǎn)數(shù),設(shè)泵的相應(yīng)尺寸相等（或?qū)ν慌_(tái)泵）， Q1/Q2=n1/n2 H1/H2=( n1/n2)2 P1/P2=( n1/n2)3 上式中的下標(biāo)1表示轉(zhuǎn)速為n1時(shí)的參數(shù),2表示轉(zhuǎn)速為n2時(shí)的參數(shù).上式稱為比例定律,表示泵轉(zhuǎn)速改變時(shí)性能參數(shù)之間的關(guān)系。在進(jìn)行泵試驗(yàn)時(shí)，通常用異步電動(dòng)機(jī)作為原動(dòng)機(jī),轉(zhuǎn)速隨負(fù)荷而變化。試驗(yàn)完了之后必需把各試驗(yàn)轉(zhuǎn)速下的性能換算為額定轉(zhuǎn)速下的值。這種換算就是按比例定律進(jìn)行的。,5.2 切割定律,轉(zhuǎn)速固定的泵，僅有一條揚(yáng)程流量曲線。為了擴(kuò)大其工作范圍，可采用切割葉輪外徑的方法，使工作范圍由一條線變成一個(gè)面。切割葉輪前后的性能參數(shù)變化關(guān)系，可近似的由切割定律來表達(dá)。下式中D1為切割后的參數(shù)，D為葉輪外徑。使用切割定律的切割量不能太大，經(jīng)驗(yàn)證明，允許的最大相對(duì)切割量與比轉(zhuǎn)數(shù)有關(guān)。,5.3 泵的系列型譜,根據(jù)泵的切割定律，為促進(jìn)泵的生產(chǎn)、優(yōu)選品種、擴(kuò)大批量、降低成本，而又能較好的滿足廣大用戶的各種要求，有必要實(shí)現(xiàn)泵的系列化、通用化、標(biāo)準(zhǔn)化。而編制泵的系列型譜，是實(shí)現(xiàn)“三化”的一項(xiàng)重要工作。,某公司樣本,國外品牌水泵的現(xiàn)狀,Xylem(原ITT)，全球銷量第一，尤其是在污水，空調(diào)系統(tǒng)領(lǐng)域。污水處理產(chǎn)品線最全，潛