泵的基礎(chǔ)知識

1、 泵的基礎(chǔ)泵的基礎(chǔ)SSD Marketing2006/02SSD Marketing2概述概述q 泵是一種將原動機(jī)的機(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)楸惠斔土黧w的動能和勢能的機(jī)械。q 泵在各行各業(yè)的應(yīng)用十分廣泛，包括機(jī)械制造，市政給排水，暖通空調(diào)，化工，制藥，冶金，造紙等幾乎所有場合。q 在普通的機(jī)械中， 泵處在第二位，在數(shù)量上僅少于電機(jī)，泵和風(fēng)機(jī)的耗電量約占我國電力消費(fèi)量的40。q 在泵和風(fēng)機(jī)的應(yīng)用中，如果泵和風(fēng)機(jī)工作中如果對泵使用不當(dāng)，會帶來過多的電力損耗，在經(jīng)濟(jì)上造成損失。q 風(fēng)機(jī)和泵的起動和調(diào)速裝置的選型要謹(jǐn)慎，如果選型不當(dāng)，會造成不能起動，或 不能運(yùn)轉(zhuǎn)到額定轉(zhuǎn)速，或影響泵和驅(qū)動裝置的使用壽命。SSD Ma

2、rketing3工作示意圖工作示意圖輸出口電機(jī)吸入口傳動軸介質(zhì)部分介質(zhì)部分泵驅(qū)動部分驅(qū)動部分啟動或調(diào)速裝置SSD Marketing4泵的基本參數(shù)泵的基本參數(shù)n 流量（Q）單位時間內(nèi)由泵所輸送的流體體積.n 揚(yáng)程(H)即壓頭,單位質(zhì)量的流體通過泵之后所獲得的有效能量.也就是泵所輸送的單位質(zhì)量的流體從泵進(jìn)口到出口的能量增值.單位:mH2On 功率(P)分為輸入功率,輸出功率。輸入功率即由原動機(jī)傳到泵軸上的功率,也稱軸功率；輸出功率又稱有效功率,表示單位時間內(nèi)流體從泵中所得的實(shí)際能量,它等于重量流量與揚(yáng)程的乘積.n 效率()用來表示輸入的軸功率P被流體利用的程度,即有效功率Pe與軸功率P之比來表示

3、.n 轉(zhuǎn)速(n)指泵的葉輪每分鐘的轉(zhuǎn)數(shù).單位:r/minSSD Marketing5泵的分類泵的分類q 葉片式由葉輪高速旋轉(zhuǎn)完成壓送液體的過程的.按流體在泵內(nèi)的運(yùn)動軌跡可將其分為-離心泵,軸流泵,混流泵q 容積式靠泵體工作室容積改變來完成對水的輸送和提升,特點(diǎn)是高揚(yáng)程,低流量。按工作方式可將其分為-往復(fù)泵,轉(zhuǎn)子泵q 其他類型泵應(yīng)用于一些特定場合應(yīng)用的特殊泵.如噴射泵等SSD Marketing6泵的分類示意圖泵的分類示意圖泵泵葉片式葉片式容積式容積式其他其他離心泵離心泵軸流泵軸流泵混流泵混流泵往復(fù)泵往復(fù)泵轉(zhuǎn)子泵轉(zhuǎn)子泵噴射泵噴射泵活（柱）塞泵活（柱）塞泵隔膜泵隔膜泵螺桿泵螺桿泵齒輪泵齒輪泵羅茨泵

4、羅茨泵SSD Marketing7水力系統(tǒng)示意圖水力系統(tǒng)示意圖源源pi, Vi目標(biāo)目標(biāo)pf, Vf管道泵液體流動方向 水罐1（送出液體） 水罐2（接納液體） zi zfQ = 流量壓頭損失圖示: (i表示”初始”) 液位: zi 壓力: pi 流速: Vi圖示: (f表示”最終”) 液位: zf 壓力: pf 流速: VfSSD Marketing8水力系統(tǒng)的四個任務(wù)水力系統(tǒng)的四個任務(wù)q 一定流量時的位置提升,從 zi 到 zf.q 一定流量時的壓力提升,從 pi 到 pf.q 一定流量時的速度提升,從 Vi 到 Vf.q 一定流量時所克服的管道壓頭損失 HJ* HEIGHT:HMTzzppg

5、VVgH jFIFIFIIF(). 2222SQjHIFS，阻力系數(shù)，長度，直徑已定的管道的沿程摩擦阻力與局部阻力之和的系數(shù)根據(jù)能量守恒SSD Marketing9管道特性曲線管道特性曲線從曲線 H = f (Q)可看出, 流量的不同決定于壓頭的不同下圖表示：不同流量時，水泵將水提升至一定高度，管道中每單位質(zhì)量液體所需消耗的能量（壓力）值HEIGHT(PRESSUER)* HEIGHT:HMTzzppgVVgH jFIFIFIIF(). 222H jIFVVgFI222ppgFI.()zzFI系統(tǒng)流量流量QmaxQ2Q1壓頭損失速度增量壓力增量位移增量 = 密度g = 重力加速度SSD Mar

6、keting10壓頭損失與下列因素有關(guān)壓頭損失與下列因素有關(guān)q 與管道長度成比例與管道長度成比例q 與管道本身有關(guān)與管道本身有關(guān), 如堵塞等如堵塞等q 與管道截面變化有關(guān)，如彎頭，閥門等與管道截面變化有關(guān)，如彎頭，閥門等q 與流體速度的平方成比例與流體速度的平方成比例q 與管道材質(zhì)有關(guān)：粗糙度，等與管道材質(zhì)有關(guān)：粗糙度，等q 與介質(zhì)自身特性參數(shù)有關(guān)：粘度，等與介質(zhì)自身特性參數(shù)有關(guān)：粘度，等SSD Marketing11離心泵離心泵q分類與結(jié)構(gòu)q性能參數(shù)特性曲線q泵的灌注q泵的運(yùn)行工況點(diǎn)q控制方式q并聯(lián)q水錘SSD Marketing12離心泵的分類離心泵的分類q按形狀分為臥式，立式q按葉輪數(shù)量

7、分為單級，多級立式臥式潛水泵SSD Marketing13結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)q離心泵的工作區(qū)較寬，能用在廣泛的場合。q離心泵由密封在殼體內(nèi)一組旋轉(zhuǎn)葉片組成,這些葉片的作用是通過離心力把能量傳給液體.q離心泵主要由兩部分:(1)包括葉輪和軸在內(nèi)的旋轉(zhuǎn)部分;(2)由殼體,殼蓋和軸承組成的靜止部件蝸殼吸入口出口葉輪出口吸入口葉輪SSD Marketing14離心泵的特性曲線離心泵的特性曲線SSD Marketing15從泵的特性曲線可以看出從泵的特性曲線可以看出q 每一個流量Q都對應(yīng)一定的揚(yáng)程H,軸功率P,效率q 泵的最大工作效率不是工作在最大流量上q Q-H曲線是一條不規(guī)則曲線,水泵工作在效率最高點(diǎn)時,水泵

8、運(yùn)行最經(jīng)濟(jì).q 在Q=0時,相應(yīng)的軸功率并不等于0,功率主要消耗在機(jī)械損失上,嚴(yán)重會導(dǎo)致泵的熱應(yīng)力變形。在實(shí)際運(yùn)行中,水泵在零流量時,只允許做短時間的運(yùn)行.另當(dāng)Q=0時,泵的軸功率僅為設(shè)計值的30%-40%,揚(yáng)程又是最大,屬于輕載啟動.q 在Q-P曲線上的各點(diǎn)縱坐標(biāo),表示泵在各不同流量時的軸功率的值,在實(shí)際對電機(jī)選型的過程應(yīng)選擇比水泵軸功率稍大的功率,以免出現(xiàn)”小馬拉大車”現(xiàn)象.SSD Marketing16泵的灌注泵的灌注q泵啟動時,吸入管和蝸殼必需充滿液體,只有這樣,在泵運(yùn)行的過程中泵內(nèi)才能與外界形成壓力差,從而源源不斷的抽出液體.q為了避免每次啟動泵前都需灌入液體,我們可選自吸式泵或者在

9、泵吸入口前的管道上裝個閥門流動方向當(dāng)水壓差消失閥門關(guān)閉底閥自吸式泵SSD Marketing17工況點(diǎn)工況點(diǎn)工作點(diǎn)提供與消耗的壓力平衡壓力(米)泵提供的壓力高于應(yīng)用中所需壓力(包括壓頭損失),流量增大泵提供的壓力低于應(yīng)用中所需壓力(包括壓頭損失),流量減小流量 m3/hSSD Marketing18流量控制方式流量控制方式q直接節(jié)流控制直接節(jié)流控制q改變泵轉(zhuǎn)速改變泵轉(zhuǎn)速SSD Marketing19直接節(jié)流控制直接節(jié)流控制q 節(jié)流法的控制閥應(yīng)安裝在泵的出口管道上，而不能裝在泵的吸入管道上。q 控制閥一般宜裝在檢測元件（如孔板）的下游，這樣將對保證測量精度有好處。q 直接節(jié)流法的優(yōu)點(diǎn)是簡單易行。

10、但在小流量時總的機(jī)械效率較低。一般不宜用在流量低于正常排量的30%的場合。FC壓力HmPMIN工作點(diǎn)閥門開度很小 工作點(diǎn)閥門開度一半泵的特性曲線工作點(diǎn) 閥門全開QMAX流量SSD Marketing20變頻轉(zhuǎn)速控制變頻轉(zhuǎn)速控制q 采用這種方法，管道上無需裝控制閥，減少了阻力損耗，泵的機(jī)械效率得以提高。壓力Hm管道系統(tǒng)特性曲線QMAXI流量FC調(diào)轉(zhuǎn)速原動機(jī)n1n2n3n4q 達(dá)到寬范圍的流量調(diào)節(jié)需要:大的壓頭損失,小的背壓(液體提升的高度).SSD Marketing21能耗比較能耗比較q泵的輸出功率表示單位時間內(nèi)流體從泵中所得到的實(shí)際能量，它等于重量流量與揚(yáng)程的乘積。 功率 = 壓力 x 流量

11、壓力閥門開度控制速度控制Hm一半流量流量Hm一半流量流量閥門開度50%管道特性曲線閥門開度100%管道特性曲線SSD Marketing22離心泵的流量離心泵的流量, ,速度速度, ,揚(yáng)程揚(yáng)程, ,功率的關(guān)系功率的關(guān)系q 下式表示同一臺離心泵，當(dāng)轉(zhuǎn)速n變化時，其他性能參數(shù)將按下述比例關(guān)系而變，被稱為比例定律。它反映出轉(zhuǎn)速變化時，水泵主要性能變化的規(guī)律流量 揚(yáng)程輸入功率Q = 流量N = 速度H = 揚(yáng)程P = 功率1212NNQQ21212NNHH31221212121212NNNNxNNHHxQQPaPaSSD Marketing23離心泵變頻調(diào)速的優(yōu)勢離心泵變頻調(diào)速的優(yōu)勢q 適應(yīng)客戶關(guān)于流

12、量和壓力的需要q 減少泵的機(jī)械摩擦: 軸承等q 減少工作噪音q 高效節(jié)能q 更高的工作效率q 更好的對泵保護(hù)q 完全替代閥門調(diào)節(jié)q 完成一些自動控制:聯(lián)鎖,閉環(huán)控制q 容易并可靠的隨動控制q 操作靈活,方便q 泵站控制中有強(qiáng)大的潛力q 可更好的適應(yīng),調(diào)節(jié)泵的性能q 可減少相應(yīng)工程和運(yùn)營成本SSD Marketing24離心泵的并聯(lián)離心泵的并聯(lián)q特點(diǎn)增加供水量，輸水干管的流量等于并聯(lián)水泵出水量之和通過開停水泵（臺數(shù)控制）來調(diào)節(jié)揚(yáng)程和流量或者通過某臺泵的轉(zhuǎn)速來連續(xù)調(diào)節(jié)揚(yáng)程和流量，實(shí)現(xiàn)節(jié)能和恒壓供水當(dāng)其中一臺水泵壞了，其他水泵仍繼續(xù)供水，提高可靠性。q主要使用以下場合單臺泵滿足不了用戶需要的大流量使

13、用過程中流量需要大幅度的變化要求有水泵備用以滿足不間斷供水要求并聯(lián)SSD Marketing25水錘現(xiàn)象水錘現(xiàn)象q水錘：水錘：壓力管道中，由于流速的劇烈變化而引起一系列急劇的壓力交替升降的水力沖擊現(xiàn)象。q易產(chǎn)生水錘的情況：易產(chǎn)生水錘的情況：水泵總揚(yáng)程或工作壓力太大輸水管道內(nèi)流速過大輸水管道過長，且地形變化大在自動化泵站中閥門關(guān)閉過快q防止水錘的方法：防止水錘的方法：增加水錘消除器設(shè)空氣缸采用緩閉閥取消止回閥變頻器，軟啟動器SSD Marketing26軸流泵軸流泵q 結(jié)構(gòu)q 特性曲線q 應(yīng)用SSD Marketing27軸流泵結(jié)構(gòu)軸流泵結(jié)構(gòu)q 工作原理：水流通過進(jìn)水喇叭口吸入葉輪，高速旋轉(zhuǎn)葉片

14、對其增速增壓，在通過導(dǎo)葉使回轉(zhuǎn)上升運(yùn)動變?yōu)檩S向運(yùn)動。最后通過出水管排出。q 沿軸的方向流動。q 低揚(yáng)程，大流量，適于輸送清水或物理化學(xué)性質(zhì)類似于清水的液體。SSD Marketing28軸流泵特點(diǎn)軸流泵特點(diǎn)qQ-H曲線為陡降型并存在拐點(diǎn)，一般而言軸流泵的空轉(zhuǎn)揚(yáng)程即Q=0的揚(yáng)程為設(shè)計的揚(yáng)程的1.5-2.0倍qQ-P曲線為陡降型，在小流量范圍內(nèi)軸功率較大的原因在于葉片進(jìn)出口產(chǎn)生回流漩渦。損失能量。一般而言，Q=0時，軸功率為設(shè)計軸功率的1.2-1.4倍。軸流泵需開閥啟動qQ-n曲線為單駝峰型，高效區(qū)很窄，一但運(yùn)行工況偏離設(shè)計工況時，效率下降很快。因此不易節(jié)流調(diào)節(jié)q不適宜用于變頻調(diào)速，但可以用軟起S

15、SD Marketing29容積式泵容積式泵q 往復(fù)式泵單作用雙作用q 轉(zhuǎn)子泵齒輪泵螺桿泵羅茨泵葉片泵SSD Marketing30容積式泵分類容積式泵分類q通過容積的改變，輸送液體q運(yùn)轉(zhuǎn)時，可以不受排出管線系統(tǒng)壓力的制約連續(xù)不斷地輸送液體q往復(fù)泵與轉(zhuǎn)子泵共同的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：泵的運(yùn)動部件與機(jī)殼之間的空隙很小，液體不能在縫隙中流動，所以泵的排量大小與管路系統(tǒng)基本無關(guān)。運(yùn)轉(zhuǎn)時，可以不受排出管線系統(tǒng)壓力的制約連續(xù)不斷地輸送液體q往復(fù)泵流量只取決于單位時間內(nèi)的往復(fù)次數(shù)及沖程的大小 q旋轉(zhuǎn)泵流量僅取決于轉(zhuǎn)速q由于這類泵的排量與管路阻力基本無關(guān)，故絕不可在出口處安裝控制閥來控制流量，一旦出口閥關(guān)死，將造成泵損

16、、機(jī)毀的危險容積泵往復(fù)泵轉(zhuǎn)子泵活，柱塞泵隔膜泵單轉(zhuǎn)子多轉(zhuǎn)子單作用雙作用螺桿葉片齒輪羅茨SSD Marketing31往復(fù)泵往復(fù)泵q 往復(fù)式的容積泵每個行程柱塞或活塞排出一定體積的液體.其主要運(yùn)動是往復(fù)運(yùn)動,往復(fù)泵的基本原理是固定排出等量體積的液體q 如右圖,當(dāng)柱體向下運(yùn)動,沒入的柱體積等于排出的液體體積.即A=Bq 分為單作用，雙作用往復(fù)泵q 所有的往復(fù)泵都有輸送液體的部分.一般稱之為液力端,包括:排送液體的零件稱為柱塞或活塞容納液體的容器稱為液缸吸入止回閥,只允許液體從吸入管道進(jìn)入液缸排出止回閥,只允許液體從液缸進(jìn)入排出管道SSD Marketing32往復(fù)泵往復(fù)泵q 結(jié)構(gòu): 由液缸，活塞，

17、活塞桿，吸入閥，排出閥組成q 原理：依靠活塞的往復(fù)運(yùn)動（由等速旋轉(zhuǎn)的曲柄機(jī)構(gòu)變換為活塞的往復(fù)運(yùn)動），并依次開啟吸入閥和排出閥，從而吸入和排出液體 q 吸液：活塞自左向右運(yùn)動，工作室容積增大，形成低壓，使貯液從吸入閥吸入泵缸內(nèi)而排出閥因受液體壓力作用而關(guān)閉，活塞移動到最右端，工作室容積最大，吸液最多。q 排液：當(dāng)活塞自右向左移動時，缸內(nèi)液體受擠壓而使其壓強(qiáng)增大，致使吸入閥關(guān)閉，排出閥打開排出液體，活塞移動到最左端，排液完畢，完成一個循環(huán)。特點(diǎn)q 往復(fù)泵壓頭與泵的幾何尺寸無關(guān)，與泵的機(jī)械強(qiáng)度，發(fā)動機(jī)功率，活塞環(huán)，軸封，吸入排出閥泄漏等有關(guān) q 往復(fù)泵的流量與泵的幾何尺寸及活塞往復(fù)次數(shù)有關(guān)，與壓頭及

18、管路特性無關(guān).SSD Marketing33隔膜泵隔膜泵n隔膜泵是另外一種類型的容積泵,它的特點(diǎn)是將柔性薄膜和止回閥相結(jié)合.這類泵應(yīng)用很廣泛,可用來輸送很多種不同的液體,包括化學(xué)制品,干粉,食物添加劑,漿液,礦渣,廢水等.n隔膜泵最大的特點(diǎn)就是它沒有密封和填料,這意味著他們可以實(shí)現(xiàn)零泄漏.n主要分為三種類型的膜片式泵:(1)機(jī)械驅(qū)動式,(2)液壓驅(qū)動式,(3)氣動式SSD Marketing34隔膜泵應(yīng)用隔膜泵應(yīng)用應(yīng)用場合應(yīng)用場合q允許輸送液體含有雜質(zhì)（巖屑），應(yīng)用在建筑工業(yè)，廢水q抗腐蝕性，用在化學(xué)工業(yè)，制藥業(yè)q可以輸送干粉，食品工業(yè)SSD Marketing35往復(fù)泵流量曲線往復(fù)泵流量曲線

19、q 流量具有脈動性q 缸數(shù)越多，脈動性越小q 產(chǎn)生的排出壓力只是系統(tǒng)要求的函數(shù)。與泵的流量無關(guān)SSD Marketing36轉(zhuǎn)子泵轉(zhuǎn)子泵q 是一種由殼體及緊密配合的齒輪或凸輪組成的一種輸送液體的機(jī)械.它們的基本運(yùn)動是旋轉(zhuǎn)運(yùn)動而不是往復(fù)運(yùn)動q 典型的有齒輪泵,螺桿泵，羅茨泵，葉片泵齒輪泵羅茨泵SSD Marketing37齒輪泵齒輪泵q 由兩個齒輪相互嚙合產(chǎn)生泵的輸液作用,其特點(diǎn)是一個齒輪驅(qū)動另一個齒輪q 兩種主要類型是-外嚙合齒輪泵,內(nèi)嚙合齒輪泵外嚙合齒輪內(nèi)嚙合齒輪SSD Marketing38羅茨泵羅茨泵q 它通過轉(zhuǎn)子間的間隙來輸送液體.當(dāng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時,轉(zhuǎn)子一直處于連續(xù)的相互接觸狀態(tài).q 羅茨

20、泵的結(jié)構(gòu)如圖所示。在泵腔內(nèi)，有二個“8”字形的轉(zhuǎn)子相互垂直地安裝在一對平行軸上，由傳動比為1的一對齒輪帶動作彼此反向的同步旋轉(zhuǎn)運(yùn)動。在轉(zhuǎn)子之間，轉(zhuǎn)子與泵殼內(nèi)壁之間，保持有一定的間隙，可以實(shí)現(xiàn)高轉(zhuǎn)速運(yùn)行。 SSD Marketing39特性曲線特性曲線q 可用在流量恒定，背壓可變場合q 可用在粘度大的液體q 產(chǎn)生的排出壓力只是系統(tǒng)要求的函數(shù)。與泵的流量無關(guān)SSD Marketing40齒輪泵與往復(fù)泵的比較齒輪泵與往復(fù)泵的比較q 往復(fù)泵往往具有更高的壓頭q 齒輪泵往往具有更高的流量q 根據(jù)不同廠家的產(chǎn)品選型P diffbar6050403020100123 4 5 6 8 1050100500齒輪泵往復(fù)式泵選泵前還需聯(lián)系廠家SSD Marketing41關(guān)于容積泵的總結(jié)關(guān)于容積泵的總結(jié)q 通過改變?nèi)莘e實(shí)現(xiàn)輸送液體q 泵的排量大小與管道特性基本無關(guān)。q 在一定轉(zhuǎn)速下，流量基本不變q 絕不可在出口處安裝控制閥來控制流量，一旦出口閥關(guān)死，將造成泵損、機(jī)毀的危險q 可輸送粘度較大的液體q 往復(fù)泵流量只取決于單位時間內(nèi)的往復(fù)次數(shù)及沖程的大小 q 旋轉(zhuǎn)泵流量僅取決于轉(zhuǎn)速SSD Marketing42泵的典型應(yīng)用分類泵的典型應(yīng)用分類 離心泵輸送提升循環(huán)噴揚(yáng)分配往復(fù)泵混合壓縮轉(zhuǎn)子泵粘度大的流體輸送壓縮真空泵SSD Marketing43輸送功能輸送功能n 用于：o各種OEM應(yīng)用場合，小