泵的分類及用途

1、第四章 泵4.1 泵的分類及用途泵的分類及用途4.2 離心泵的典型結構與工作原理離心泵的典型結構與工作原理4.3 工作原理及基本方程式工作原理及基本方程式4.4 離心泵的吸入特性一汽蝕離心泵的吸入特性一汽蝕4.5 離心泵的性能及調節(jié)離心泵的性能及調節(jié)4.6 相似理論的應用相似理論的應用4.7 泵的主要零部件泵的主要零部件4.8 泵的選用泵的選用4.1 泵的分類及用途泵的分類及用途 泵是把機械能轉換成液體的能量，用來增壓輸送液體的機械。 泵是國民經(jīng)濟中應用最廣泛、最普遍的通用機械，除了水利、電力、農業(yè)和礦山等大量采用外，尤以石油化工生產(chǎn)用量最多。而且由于化工生產(chǎn)中原料、半成品和最終產(chǎn)品中很多是具

2、有不同物性的液體，如腐蝕性、固液兩相流、高溫或低溫等，要求有大量的具有一定特點的化工用泵來滿足工藝上的要求。這方面的技術發(fā)展產(chǎn)品開發(fā)一直是十分活躍的。葉片式泵(透平式泵)：離心泵 軸流泵 混流泵 旋渦泵容積式泵往復泵：活塞泵 柱塞泵 隔膜泵回轉泵：齒輪泵 螺桿泵 滑片泵其他類型泵：噴射泵 水錘泵 真空泵另外，按壓力分為低壓泵（低于2MPa）中壓泵（2-6MPa）高壓泵（高于6MPa）4.2 離心泵的典型結構與工作原理離心泵的典型結構與工作原理 可按使用目的、介質種類、結構型式等進行分類。這里主要介紹按結構型式作如下分類：(1)(1)按流體吸入葉輪的方式：單吸式泵按流體吸入葉輪的方式：單吸式泵

3、雙吸式泵雙吸式泵(2)(2)按級數(shù)分類：單級泵按級數(shù)分類：單級泵 多級泵多級泵(3)(3)按泵體形式分類：蝸殼泵按泵體形式分類：蝸殼泵 筒形泵筒形泵(4)(4)按主軸安放情況分類：臥式泵按主軸安放情況分類：臥式泵 立式泵立式泵 斜式泵斜式泵4.3 工作原理及基本方程式工作原理及基本方程式流量流量 揚程揚程 轉速轉速 氣蝕余量氣蝕余量有效功率有效功率 容積效率容積效率 水力效率水力效率 機械效率機械效率 總效率總效率流量是泵在單位時間內輸送出去的液體量。單位是m/s，用 表示質量，單位是kg/s。mqmqq 式中 為液體的密度，常溫清水31000/kg m 旋轉葉輪傳遞給單位重量液體的能量，亦稱

4、理論揚程。考慮有限葉片數(shù)受滑移的影響，較無限多葉片數(shù)葉輪做功能力減小，在離心泵中常使用如下的兩個半經(jīng)驗公式計算Ht。斯托道拉公式斯托道拉公式 普夫萊德公式普夫萊德公式222221rAtcctguuHg4.4 離心泵的吸入特性一汽蝕離心泵的吸入特性一汽蝕 (1) (1)氣蝕發(fā)生的機理氣蝕發(fā)生的機理 (2)(2)氣蝕發(fā)生的危害氣蝕發(fā)生的危害（1 1） 氣蝕發(fā)生的機理氣蝕發(fā)生的機理（2 2） 氣蝕發(fā)生的危害氣蝕發(fā)生的危害汽蝕是水力機械的特有現(xiàn)象，它帶來許多嚴重的后果。a汽蝕使過流部件被剝蝕破壞；b汽蝕使泵的性能下降；c汽蝕使泵產(chǎn)生噪音和振動。有效汽蝕余量是指液流自吸液罐(池)經(jīng)吸入管路到達泵的吸入口

5、后，Pv高出汽化壓力 所富余的那部分能量頭，用 表示aNPSHVAagA SppNPSHHH(1)提高離心泵本身抗汽蝕的性能改進泵的吸入口至葉輪葉片入口附近的結構設計。采用前置誘導輪，如圖所示。采用雙吸式葉輪。設計工況采用稍大的正沖角。采用抗汽蝕的材料。(2)提高進液裝置汽蝕余量的措施增加泵前儲液罐中液面上的壓力，如圖所示減小泵前吸上裝置的安裝高度。將吸上裝置改為倒罐裝置，如圖所示減小泵前管路上的流動損失葉輪結構改進圖葉輪結構改進圖前置誘導輪前置誘導輪采用前置誘導輪，如圖所示，使液流在前置誘導輪中提前接受誘導葉片做功，以提高液流的壓力。吸入裝置吸入裝置倒罐裝置倒罐裝置4.5 離心泵的性能及調節(jié)

6、離心泵的性能及調節(jié)（1 1） 泵的特性曲線泵的特性曲線（2 2） 泵在不穩(wěn)定工況下工作泵在不穩(wěn)定工況下工作（1 1） 泵的特性曲線泵的特性曲線（2 2） 泵在不穩(wěn)定工況下工作泵在不穩(wěn)定工況下工作（1) 不穩(wěn)定工作點的辨別 （2） 不穩(wěn)定工作示例（3）不穩(wěn)定工作的條件pipeVVdHdHdqdq穩(wěn)定穩(wěn)定pipeVVdHdHdqdq不穩(wěn)定不穩(wěn)定式中 為裝置（即管網(wǎng)）所需揚程。pipeH（1 1） 改變工況點的三種途徑改變工況點的三種途徑（2 2） 改變泵特性曲線的調節(jié)改變泵特性曲線的調節(jié)（3 3） 改變裝置特性曲線的調節(jié)改變裝置特性曲線的調節(jié)（1 1） 改變工況點的三種途徑改變工況點的三種途徑泵的

7、運行工況點是泵特性曲線和裝置特性曲線的交點，改變工況點有三種途徑：a改變泵的特性曲線；b改變裝置的特性曲線；c同時改變泵和裝置的特性曲線。（2 2） 改變泵特性曲線的調節(jié)改變泵特性曲線的調節(jié)a轉速調節(jié)b切割葉輪外徑調節(jié)c改變前置導葉葉片角度調節(jié)d改變半開式葉輪葉片端部間隙調節(jié)e泵的并聯(lián)或串聯(lián)調節(jié)（3 3） 改變裝置特性曲線的調節(jié)改變裝置特性曲線的調節(jié)a. a. 閘閥調節(jié)閘閥調節(jié) b. b. 液位調節(jié)液位調節(jié) c. c. 旁路分流調節(jié)旁路分流調節(jié)這種調節(jié)方法簡便，使用最廣，但能量損失很大，且泵的揚程曲線愈陡，損失愈嚴重。(1)啟動前的準備工作 a啟動前檢查 b充水 c暖泵(2)啟動程序(3)適行

8、中的注意事項潤滑油的名稱、型號、主要性能和加注數(shù)量是否符合技術文件的要求；軸承潤滑系統(tǒng)、密封系統(tǒng)和冷卻系統(tǒng)是否完好，軸承的油路、水路是否暢通；盤動泵的轉子12轉，檢查轉子是否有摩擦或卡住現(xiàn)象；在聯(lián)軸器附近或皮帶防護裝置等處，是否有妨礙轉動的雜物；泵、軸承座、電動機的基礎地腳螺栓是否松動；泵工作系統(tǒng)的閥門或附屬裝置均應處于泵運轉時負荷最小的位置，應關閉出口調節(jié)閥；點動泵，看其葉輪轉向是否與設計轉向一致，若不一致，必需使葉輪完全停止轉動后，調整電動機接線后，方可再啟動。4.6 相似理論的應用相似理論的應用 通常對葉式泵內的流動而言，兩泵流動相似應具備幾何相似和運動相似，而運動相似僅要求葉輪進口速度

9、三角形相似。保持流動相似的工況稱為相似工況。兩泵在相似工況下的性能參數(shù)符合相似定律表達式。(1)流量關系 (2)揚程關系 (3)功率關系簡化的相似定律表達式 比例定律表達式3VVlVVqnqn22hydlhydHnHn35mlmNnNn 3VlVqnqn22lHnHn35lNnNnVVqnqn2HnHn3NnNn (1)什么是比轉數(shù) (2)比轉數(shù)的計算式 (3)氣蝕比轉數(shù) (4)比轉數(shù)的應用比轉數(shù)是用來判別離心泵工況的相似準數(shù)。轉速固定的泵，僅有一條揚程流量曲線。為了擴大其工作范圍，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面。切割葉輪前后的性能參數(shù)變化關系，可近似的由切割定律來表達

10、。式中右上角打撇的參數(shù)為切割后的參數(shù)，D2為葉輪外徑。使用切割定律的切割量不能太大，經(jīng)驗證明，允許的最大相對切割量與比轉數(shù)有關。22VVqDqD222DHHD322DNND考慮到運行的經(jīng)濟性，要求泵應在較高效率范圍內工作。通常規(guī)定以最高效率下降為界，中國規(guī)定 5%8%，一般取7%。 為促進泵的生產(chǎn)、優(yōu)選品種、擴大批量、降低成本，而又能較好的滿足廣大用戶的各種要求，有必要實現(xiàn)泵的系列化、通用化、標準化。而編制泵的系列型譜，是實現(xiàn)“三化”的一項重要工作。4.7 泵的主要零部件泵的主要零部件（1 1） 對葉輪的要求對葉輪的要求（2 2） 葉輪的主要結構參數(shù)葉輪的主要結構參數(shù)（3 3） 葉輪的結構型式

11、葉輪的結構型式（1 1） 對葉輪的要對葉輪的要求求葉輪應有足夠的強度和鋼度；流道形狀為符合液體流動規(guī)律的流線型，液流速度分布均勻，流道阻力盡可能小，流道表面粗糙度較??；材料應具有較好的耐磨性；葉輪應具有良好的靜平衡和動平衡；結構簡單，制造工藝性好。離心泵的葉輪一般都是鑄造而成。（2 2） 葉輪的主要結構參葉輪的主要結構參數(shù)數(shù)a葉片在葉輪進、出口處的安裝角b葉片數(shù)目葉片在葉輪進口處的安裝角 通常是按設計流量下液體流進葉輪時的相對速度 的方向角 而定。當 時，有利于減小沖擊損失。有時為了改善泵的汽蝕性能，一般取沖角 ，為正沖角。液道出口處的安裝角 ，通常取 ，以獲得較大的反作用度，減少轉能損失。1

12、A11A1A1=1A1= -3 102A2ooA=20 30 (1)單級泵軸向力的平衡 a采用雙吸式葉輪 b開平衡孔 c采用平衡葉片 d采用平衡管(2) 多級泵軸向力的平衡 采用雙吸式葉輪不但可以平衡軸向力而且有利于提高泵的吸入能力，多用于大流量的泵。 開平衡孔的辦法可使葉輪兩側的壓力基本上得到平衡，但由于液流通過平衡孔有一定的阻力，所以仍有少部分的軸向力不能完全平衡，并且會使泵的效率降低，其優(yōu)點是結構簡單，多用于小泵上。 采用平衡葉片的方法是在葉輪后蓋板的背面設有若干徑向葉片。當葉輪旋轉時，它可以推動液體旋轉，使葉輪背面靠葉輪中心部分的液體壓力下降，其下降程度與葉片的尺寸及葉片與泵殼的間隙大

13、小有關。其優(yōu)點是：減小軸向力，減少軸封的負荷；防止懸浮的固體顆粒進入軸封。但對于易于與空氣混合而燃燒爆炸的液體，不宜采用此法。 接平衡管的方法是將葉輪背面和入口用壓力平衡管連通來平衡軸向力。這種方法比開平衡孔方法優(yōu)越，因它不干擾泵入口液流的流線，效率相對較高。 多級泵平衡軸向力主要有用葉輪對稱布置或采用專門的平衡軸向力裝置。如平衡鼓(或稱為卸荷盤)和自動平衡盤。 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械密封。近年來，采用機械密封逐漸增多。(1)(1)填料密封填料密封(2)(2)機械密封機械密封(1)(1)填料密封填料密封 在填料密封中常用的填料有：石墨浸棉織物

14、填料，石墨浸石棉填料，金屬滔包石棉芯子填料。填料密封具有結構簡單，成本低等優(yōu)點。但是填料密封是靠將填料緊壓在密封室內使其抱緊泵軸來密封的，因此磨損及摩擦功耗較大，泄露較大，使用壽命短，需要經(jīng)常擰緊填料壓蓋，并且更換填料頻繁。因此對于密封要求較嚴格或密封介質壓力較高時，一般的填料密封不宜采用。(2)(2)機械密封機械密封a結構及工作原理 b基本型式 c動靜環(huán)常用材料 機械密封又稱端面接觸密封，它是靠一組研配的密封端面而形成動密封的。內裝式與外裝式；平衡型與非平衡型；單端面與雙端面機械密封；旋轉式和靜止式機械密封；內向流與外向流式機械密封。 對動靜環(huán)的主要性能要求：有良好的耐磨性和較高的硬度，導熱

15、性好，有較高的熱穩(wěn)定性和化學穩(wěn)定性，有較大的彈性模數(shù)和較好的抗沖擊性。 動靜環(huán)常用的材料：硬質合金，鑄鐵，石墨及陶瓷等。4.8 泵的選用泵的選用（1 1） 選用原則選用原則（2 2） 各種泵的使用范圍各種泵的使用范圍（3 3） 選用分類選用分類（1 1） 選用原選用原則則 根據(jù)所輸送的流體性質選擇不同用途、不同類型的泵。 流量、揚程必須滿足工作中所需要的最大負荷。 從節(jié)能觀點選泵，一方面要盡可能選用效率高的泵，另一方面必須使泵的運行工作點長期位于高效區(qū)之內。 為防止發(fā)生汽蝕，要求泵的必須汽蝕余量NPSHa小于裝置汽蝕余量NPSHa。 按輸送工質的特殊要求選泵。 所選擇的泵應具有結構簡單、易于操

16、作與維修、體積小、重量輕、設備投資少等特點。 當符合用戶要求的泵有兩種以上的規(guī)格時，應以綜合指標高者為最終選定的泵型號。（2 2） 各種泵的使用范各種泵的使用范圍圍（3 3） 選用分選用分類類a按性能要求選用 在泵的運行過程中，揚程變化大的，選用揚程曲線斜率大的混流泵、軸流泵較適宜；流量變化大的宜選用揚程曲線平緩、壓力變化小的離心泵。如果考慮吸水性能，則流量相同、轉速相同的條件下，雙吸泵較為優(yōu)越。選用立式泵，并把葉輪部位置于水下，對防止汽蝕是有利的。b按工作介質選用粘性介質輸送 含氣液體的輸送低溫液化氣的輸送 含固體顆粒液體的輸送不允許泄漏液體的輸送 腐蝕性介質的輸送 (1)(1)泵的兩種實際

17、選擇方法泵的兩種實際選擇方法(2)(2)泵的選擇步驟泵的選擇步驟a利用“泵型譜”選擇 b利用“泵性能表”選擇將所需要的流量qv和揚程H畫到該型式的系列型譜圖上，看其交點M落在哪個切割工作區(qū)四邊形中，即可讀出該四邊形內所標注的離心泵型號。如果交點M不是恰好落在四邊形的上邊線上，則選用該泵后，可應用切割葉輪直徑或降低工作轉速的方法改變泵的性能曲線，使其通過M點。這就應從泵樣本或系列性能表中查出該泵的泵性能曲線，以便換算。如果交點M并不落在任一個工作區(qū)的四邊形中，這說明沒有一臺泵能滿足工作要求。在這種情況下，可適當改變泵的臺數(shù)或改變泵所需要的流量和揚程(如用排出閥調節(jié))等來滿足要求。(1)(1)泵的兩種實際選擇方法泵的兩種實際選擇方法a利用“泵型譜”選擇 b利用“泵性能表”選擇根據(jù)初步確定的泵的類型，在這種類型的泵性能表中查找與所需要的流量和揚程相一致或接近的一種或幾種型號泵。若有兩種或兩種以上都能滿足基本要求，再對其進行比較，權衡利弊，最后選定一種。如果在這種型式泵系列中找不到合適的型號，則可換一種系列或暫選一種比較接近要求的型號，通過改變葉輪直徑或改變轉速等措施，使其滿足適用要求。 (1)