泵與壓縮機01

1、油氣儲運工程-Oil&gasstorageandtransportationengineering 泵與壓縮機 張艷麗 油氣儲運工程系油氣儲運工程系 油氣儲運工程-Oil&gasstorageandtransportationengineering 泵與壓縮機 張艷麗 課程性質(zhì)：專業(yè)核心課；必修，3學分 上課學時：課表學時56學時，其中 課堂學習52學時，實驗4學時 學時分配：引言2、離心泵16、離心壓縮機16、 往復壓縮18、機動4 考試形式：閉卷 課程成績：考試70%，日常（課堂表現(xiàn)、出勤、作業(yè)等） 30% 油氣儲運工程-Oil&gasstorageandtransportationeng

2、ineering 泵與壓縮機 張艷麗 油氣儲運工程-Oil&gasstorageandtransportationengineering 泵與壓縮機 張艷麗 課程目標：課程目標： 油氣儲運工程專業(yè)技術基礎課油氣儲運工程專業(yè)技術基礎課 培養(yǎng)對泵和壓縮機合理選型、使用維護、調(diào)節(jié)控制和培養(yǎng)對泵和壓縮機合理選型、使用維護、調(diào)節(jié)控制和 技術改造的工程應用能力技術改造的工程應用能力 預修課程：預修課程： 工程力學、工程流體力學、工程熱力學工程力學、工程流體力學、工程熱力學 油氣儲運工程-Oil&gasstorageandtransportationengineering 泵與壓縮機 張艷麗 基本要求：基本

3、要求： 1. 了解泵與壓縮機的典型結(jié)構(gòu)和技術特點了解泵與壓縮機的典型結(jié)構(gòu)和技術特點 2. 掌握泵與壓縮機的工作原理和基本方程掌握泵與壓縮機的工作原理和基本方程 3. 熟悉泵與壓縮機的性能特點和性能參數(shù)熟悉泵與壓縮機的性能特點和性能參數(shù) 4. 熟悉泵與壓縮機的工程應用技術（調(diào)節(jié)和選型）熟悉泵與壓縮機的工程應用技術（調(diào)節(jié)和選型） 油氣儲運工程-Oil&gasstorageandtransportationengineering 泵與壓縮機 張艷麗 油氣儲運工程-Oil&gasstorageandtransportationengineering 泵與壓縮機 張艷麗 油氣儲運工程：油氣儲運工程： 儲

4、存和運輸石油（液體介質(zhì)）或天然氣（氣體介質(zhì)）儲存和運輸石油（液體介質(zhì)）或天然氣（氣體介質(zhì)） 儲運設備：管輸機械即流體機械儲運設備：管輸機械即流體機械 流體機械：對流體介質(zhì)（液、氣及散狀固體）流體機械：對流體介質(zhì)（液、氣及散狀固體） 傳遞能量（輸入或輸出能量）機械傳遞能量（輸入或輸出能量）機械 通用機械設備通用機械設備 油氣儲運工程-Oil&gasstorageandtransportationengineering 泵與壓縮機 張艷麗 用用 途：途： 油氣儲運工程-Oil&gasstorageandtransportationengineering 泵與壓縮機 張艷麗 其中：泵其中：泵：輸送液

5、體介質(zhì)并提高其能頭：輸送液體介質(zhì)并提高其能頭 壓縮機：輸送氣體介質(zhì)并提高其能頭壓縮機：輸送氣體介質(zhì)并提高其能頭 泵與壓縮機：連接管道與儲罐的輸送動力泵與壓縮機：連接管道與儲罐的輸送動力 長輸油氣管線的輸送機械長輸油氣管線的輸送機械 動力儀表控制循環(huán)的動力機械動力儀表控制循環(huán)的動力機械 油氣儲運工程-Oil&gasstorageandtransportationengineering 泵與壓縮機 張艷麗 通用機械通用機械 油氣儲運工程-Oil&gasstorageandtransportationengineering 泵與壓縮機 張艷麗 根據(jù)作用原理分：根據(jù)作用原理分： 油氣儲運工程-Oil&

6、gasstorageandtransportationengineering 泵與壓縮機 張艷麗 離心泵離心泵 旋渦泵旋渦泵 軸流泵軸流泵 齒輪泵齒輪泵 螺桿泵螺桿泵 滑片泵等滑片泵等 往復泵往復泵 柱塞泵柱塞泵 隔膜泵隔膜泵 噴射泵、酸噴射泵、酸 旦、空氣升旦、空氣升 液器液器 離心式通風機離心式通風機 鼓風機鼓風機 壓縮機壓縮機 羅茨鼓風機羅茨鼓風機 液環(huán)壓縮機液環(huán)壓縮機 真空泵真空泵 往復壓縮機往復壓縮機 與真空泵、與真空泵、 隔膜壓縮機隔膜壓縮機 蒸汽或水噴蒸汽或水噴 射真空泵射真空泵 油氣儲運工程-Oil&gasstorageandtransportationengineering

7、泵與壓縮機 張艷麗 油氣儲運工程-Oil&gasstorageandtransportationengineering 泵與壓縮機 射流泵，又稱引射器。射流泵由一個收縮的噴管和另一個具射流泵，又稱引射器。射流泵由一個收縮的噴管和另一個具 有細徑的收縮擴散管及真空室所組成。自噴管射出的液流經(jīng)有細徑的收縮擴散管及真空室所組成。自噴管射出的液流經(jīng) 收縮擴散管的細徑處，流速急劇增大，結(jié)果使該處的壓力小收縮擴散管的細徑處，流速急劇增大，結(jié)果使該處的壓力小 于大氣壓力而造成真空。如果在該處連一管道通至有液體的于大氣壓力而造成真空。如果在該處連一管道通至有液體的 容器，則液體就能被吸入泵內(nèi)，與射流液體一起流

8、出。容器，則液體就能被吸入泵內(nèi)，與射流液體一起流出。 張艷麗 油氣儲運工程-Oil&gasstorageandtransportationengineering 泵與壓縮機 張艷麗 油氣儲運工程-Oil&gasstorageandtransportationengineering 泵與壓縮機 張艷麗 流體力學基礎流體力學基礎1 絕對壓力、相對壓力、真空壓力、大氣壓力 絕壓表壓真空度大氣壓 油氣儲運工程-Oil&gasstorageandtransportationengineering 泵與壓縮機 張艷麗 流體力學基礎流體力學基礎2：基本方程：基本方程 1122 v Av A 連續(xù)性方程：質(zhì)量

9、守恒定律連續(xù)性方程：質(zhì)量守恒定律 歐拉方程：理想流體運動微分方程歐拉方程：理想流體運動微分方程力方程力方程 1 112 22 v Av A 1 1 1 xxxx xxyz yyyy yxyz zzzz zxyz uuuup fuuu xtxyz uuuu p fuuu ytxyz uuuup fuuu ztxyz 伯努力方程：伯努力方程：能量方程能量方程 22 1122 121 2 22 pupu zzh gg 油氣儲運工程-Oil&gasstorageandtransportationengineering 泵與壓縮機 張艷麗 目前使用最多的是離心泵：結(jié)構(gòu)簡單、體積小、 重量輕、操作平穩(wěn)、流

10、量穩(wěn)定、性能參數(shù)范圍廣、 易制造、便于維修。（重點講授） 油氣儲運工程-Oil&gasstorageandtransportationengineering 泵與壓縮機 張艷麗 油氣儲運工程-Oil&gasstorageandtransportationengineering 泵與壓縮機 張艷麗 油氣儲運工程-Oil&gasstorageandtransportationengineering 泵與壓縮機 張艷麗 油氣儲運工程-Oil&gasstorageandtransportationengineering 泵與壓縮機 張艷麗 1 軸軸 2 軸封箱軸封箱 3 擴壓管擴壓管 4 葉輪葉輪 5

11、 吸入室吸入室 6 口環(huán)口環(huán) 7 蝸殼蝸殼 油氣儲運工程-Oil&gasstorageandtransportationengineering 泵與壓縮機 張艷麗 1、工作部件：流體做功、工作部件：流體做功 葉輪、（誘導輪）葉輪、（誘導輪） 2、過流部件：導流轉(zhuǎn)能、過流部件：導流轉(zhuǎn)能 吸入室、蝸殼、（導葉）吸入室、蝸殼、（導葉） 3、密封部件：防止泄漏、密封部件：防止泄漏 口環(huán)（葉輪前泄漏）口環(huán)（葉輪前泄漏） 軸封（葉輪后軸端泄漏）軸封（葉輪后軸端泄漏）填料、機械密封填料、機械密封 4、其它部件：傳動支承、其它部件：傳動支承 軸（傳動）、軸承軸（傳動）、軸承 衡盤衡盤鼓鼓（軸向力）、泵體等（軸

12、向力）、泵體等 油氣儲運工程-Oil&gasstorageandtransportationengineering 泵與壓縮機 張艷麗 yrY xrX 22 22 sin cos 鉛垂方向質(zhì)量力分量： gZ )(ZdzYdyXdxdp Cgz r p Cgz yx p ) 2 ( ) 22 ( 2 22 “等角速度旋轉(zhuǎn)容器中液體相對平衡等角速度旋轉(zhuǎn)容器中液體相對平衡” F xy m 單位質(zhì)量離心力在 軸和 軸方向分量： (3) 流體靜壓力分布公式： 油氣儲運工程-Oil&gasstorageandtransportationengineering 泵與壓縮機 張艷麗 從流體力學、流體靜壓分布規(guī)

13、律 1. 盛滿液體容器中心開口盛滿液體容器中心開口 “等角速度旋轉(zhuǎn)容器中液體相對平衡等角速度旋轉(zhuǎn)容器中液體相對平衡” r=0 z=0 p=p0 ) 2 ( 22 0 z g r gpp ) 2 ( 22 0 z g r pp p r p r ? 油氣儲運工程-Oil&gasstorageandtransportationengineering 泵與壓縮機 張艷麗 2. 灌滿液體邊緣開口灌滿液體邊緣開口 r=R z=0 p=p0 ) 2 )( ( 222 0 z g rR pp ) 2 )( ( 222 0 z g rR gpp 中心真空度 R p 0 R 中間形成中間形成 真空度真空度 油氣儲

14、運工程-Oil&gasstorageandtransportationengineering 泵與壓縮機 張艷麗 油氣儲運工程-Oil&gasstorageandtransportationengineering 泵與壓縮機 張艷麗 灌泵（葉輪存液）葉輪旋轉(zhuǎn)液體離心甩出葉輪 中心真空液體吸入補充循環(huán)輸送液體 葉輪在旋轉(zhuǎn)過程中，一面不斷地吸入液體，一面又不斷地紿吸 入的液體以一定的能量，將液體排出。離心泵便如此連續(xù)不斷 地工作。 當用一個離心葉輪不能使液體獲得滿足工藝需要的能頭時，可 用多個葉輪串聯(lián)（或并聯(lián)）起來對液體做功。 油氣儲運工程-Oil&gasstorageandtransportat

15、ionengineering 泵與壓縮機 張艷麗 1. 啟動前：啟動前： 2. 啟動后：啟動后： 驅(qū)動機帶動葉輪高速旋轉(zhuǎn)驅(qū)動機帶動葉輪高速旋轉(zhuǎn) 葉輪帶動液體高速旋轉(zhuǎn)葉輪帶動液體高速旋轉(zhuǎn) 液體獲得能量（壓力能、速度液體獲得能量（壓力能、速度 能增加能增加） 裝置示裝置示 意圖意圖 油氣儲運工程-Oil&gasstorageandtransportationengineering 泵與壓縮機 張艷麗 為什么要灌泵？為什么要灌泵？ 需要強調(diào)指出的是：若在離心泵啟動前沒向泵殼內(nèi)灌滿被液體，由于空 氣密度小，葉輪旋轉(zhuǎn)后產(chǎn)生的離心力小，不足以在葉輪中心區(qū)形成吸入 貯槽內(nèi)液體的低壓，因而雖啟動離心泵也不能輸

16、送液體。這表明離心泵 無自吸力，此現(xiàn)象稱為氣縛。這就是啟動泵前必須進行灌泵的緣故。 吸入管路安裝單向底閥。 ) 2 )( ( 222 0 z g rR gpp R 中心真空度 中間形成中間形成 真空度真空度 ? 油氣儲運工程-Oil&gasstorageandtransportationengineering 泵與壓縮機 張艷麗 1. 按液體吸入葉輪方式按液體吸入葉輪方式 單吸式泵單吸式泵 雙吸式泵雙吸式泵 2. 按葉輪級數(shù)按葉輪級數(shù) 單級泵：只有一個葉輪單級泵：只有一個葉輪 多級泵：一軸上串有兩個以上的葉輪多級泵：一軸上串有兩個以上的葉輪 3. 按殼體剖分方式按殼體剖分方式 中開式泵：通過軸

17、水平線水平分開，多為蝸殼中開式泵：通過軸水平線水平分開，多為蝸殼 。 分段式泵：垂直于軸平面分開，導葉式。分段式泵：垂直于軸平面分開，導葉式。 油氣儲運工程-Oil&gasstorageandtransportationengineering 泵與壓縮機 張艷麗 4. 按泵體形式按泵體形式 蝸殼式蝸殼式 雙蝸殼式：平衡徑向力，雙蝸殼或雙層蝸室雙蝸殼式：平衡徑向力，雙蝸殼或雙層蝸室 （圖（圖1-5，p6） 筒式泵：雙層泵殼，外層承壓，內(nèi)筒起蝸室的作用。（圖筒式泵：雙層泵殼，外層承壓，內(nèi)筒起蝸室的作用。（圖1-6，p7） 5. 按輸送介質(zhì)按輸送介質(zhì) 清水、油泵、耐腐蝕泵、液態(tài)烴泵、醫(yī)藥泵清水、油泵

18、、耐腐蝕泵、液態(tài)烴泵、醫(yī)藥泵 冷凝水泵、油漿泵、泥漿泵、污水泵、飲料泵。冷凝水泵、油漿泵、泥漿泵、污水泵、飲料泵。 油氣儲運工程-Oil&gasstorageandtransportationengineering 泵與壓縮機 張艷麗 油氣儲運工程-Oil&gasstorageandtransportationengineering 泵與壓縮機 張艷麗 油氣儲運工程-Oil&gasstorageandtransportationengineering 泵與壓縮機 張艷麗 流量流量 Q Q 揚程揚程 H H 轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)速 n n 功率功率 N N 效率效率 其他（其他（hhr r、H Hs s、n

19、ns s） 油氣儲運工程-Oil&gasstorageandtransportationengineering 泵與壓縮機 張艷麗 1. 流量：流量： 用的較多用的較多 m=Q 液體密度液體密度kg/m3。 2.2.揚程揚程：單位質(zhì)量單位質(zhì)量的液體經(jīng)過泵壓獲得的的液體經(jīng)過泵壓獲得的有效能頭有效能頭， 指每公斤質(zhì)量的液體從泵進口（進口法蘭）到泵出口（出口法蘭）的能頭指每公斤質(zhì)量的液體從泵進口（進口法蘭）到泵出口（出口法蘭）的能頭 的增值。的增值。 ? 體積流量體積流量Q ： m3/h m3/s L/s 質(zhì)量流量質(zhì)量流量m ： kg/h kg/s t/h 即總揚程。常用即總揚程。常用H，單位，單位

20、 J/kg、m液柱。液柱。 （J=Nm） 油氣儲運工程-Oil&gasstorageandtransportationengineering 泵與壓縮機 張艷麗 在已知管路中輸送一定的流量時，計算泵所需要的揚程。在已知管路中輸送一定的流量時，計算泵所需要的揚程。 揚程的工程計算：揚程的工程計算：兩種情形兩種情形 泵泵給出給出的揚程（能頭）的揚程（能頭）H = 輸送液體輸送液體的能頭。的能頭。 J/kg 2 )( 22 f AB AB AB h cc HHg pp H ? 計算運轉(zhuǎn)中的泵的實際揚程。泵出入口的能量方程計算運轉(zhuǎn)中的泵的實際揚程。泵出入口的能量方程： J/kg （1-2） 2 22

21、SD SD SD cc gZ pp H 進出口直徑相同或相差很少時進出口直徑相同或相差很少時cS=cD SD SD gZ pp H J/kg （1-3） （1-1） 油氣儲運工程-Oil&gasstorageandtransportationengineering 泵與壓縮機 張艷麗 pB、pA：進出口液面壓力：進出口液面壓力 pa； ； ：液體密度 ：液體密度 kg/m3 進出口相同進出口相同 cA、cB：進出口罐液面平均流速：進出口罐液面平均流速 m/s；hf：阻力損失：阻力損失J/kg。（不計泵內(nèi)。（不計泵內(nèi) 損失）損失） pS、pD ：進出口液面壓力，：進出口液面壓力， pa ； ZS

22、D ：進出口垂直距離：進出口垂直距離m ； cS、cD ：進出口罐液面平均流速：進出口罐液面平均流速 m/s；進出口直徑相同或；進出口直徑相同或 相差很少時相差很少時cS=cD 油氣儲運工程-Oil&gasstorageandtransportationengineering 泵與壓縮機 張艷麗 pB、pA :進出口液面壓力進出口液面壓力 pa。 。 : kg/m3 進出口相同進出口相同 cA、cB: 進出口罐液面平均流速進出口罐液面平均流速 m/s； hf : 阻力損失阻力損失J/kg。(不計泵內(nèi)損失不計泵內(nèi)損失) J/kg 2 )( 22 f AB AB AB h cc HHg pp H

23、油氣儲運工程-Oil&gasstorageandtransportationengineering 泵與壓縮機 張艷麗 pS、pD： ：進出口液面壓力 進出口液面壓力 ； ； ZSD：進出口垂直距離：進出口垂直距離 cS、cD：泵進口和泵出口的液體平均流速：泵進口和泵出口的液體平均流速 m/s 進出口直徑相同或相差很少時進出口直徑相同或相差很少時cS=cD 2 22 SD SD SD cc gZ pp H SD SD gZ pp H 油氣儲運工程-Oil&gasstorageandtransportationengineering 泵與壓縮機 張艷麗 實際工程應用中，泵的揚程常用實際工程應用中

24、，泵的揚程常用“米液柱米液柱”來表示。來表示。 米液柱米液柱 ：每公斤重量液體獲得的能量。：每公斤重量液體獲得的能量。 m kg mkg 即即： 國際單位制：泵的揚程用國際單位制：泵的揚程用“J/kg ”來表示。來表示。 m N mN sm kg msmkg sm kgmN g kgJ 2 2 2 / / / / 油氣儲運工程-Oil&gasstorageandtransportationengineering 泵與壓縮機 張艷麗 則以上（則以上（1-1）、（）、（1-2）、（）、（1-3）為：）為： 揚程與壓差關系揚程與壓差關系 ： J/kg-H m-H Hp gHp m （1-3）SD S

25、D Z g pp H f AB AB AB h g cc HH g pp H 2 )( 22 m （1-1） g cc Z g pp H SD SD SD 2 22 m （1-2） 油氣儲運工程-Oil&gasstorageandtransportationengineering 泵與壓縮機 張艷麗 提高位高；提高位高； 克服阻力；克服阻力； 增加液體靜壓能和速度能增加液體靜壓能和速度能 H是液體獲得的能量，不是簡單的排送高度！是液體獲得的能量，不是簡單的排送高度！ 特別注意！特別注意！ 由能量方程顯由能量方程顯 然可以看出然可以看出 f AB AB AB h g cc HH g pp H 2 )( 22 m （1-1） 油