離心泵基礎(chǔ)知識

安全管理/行業(yè)安全離心泵基礎(chǔ)知識離心泵的工作原理驅(qū)動機通過泵軸帶動葉輪旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生離心力，在離心力作用下，液體沿葉片流道被甩向葉輪出口，液體經(jīng)蝸殼收集送入排出管。液體從葉輪獲得能量，?使壓力能和速度能均增加,并依靠此能量將液體輸送到工作地點。在液體被甩向葉輪出口的同時，葉輪入口中心處形成了低壓,?在吸液罐和葉輪中心處的液體之間就產(chǎn)生了壓差，吸液罐中的液體在這個壓差作用下，不斷地經(jīng)吸入管路及泵的吸入室進入葉輪中。二、離心泵的結(jié)構(gòu)及主要零部件一臺離心泵主要由泵體、葉輪、密封環(huán)、旋轉(zhuǎn)軸、軸封箱等部件組成，有些離心泵還裝有導(dǎo)輪、誘導(dǎo)輪、平衡盤等。泵體:即泵的殼體，包括吸入室和壓液室。吸入室:它的作用是使液體均勻地流進葉輪。壓液室:它的作用是收集液體,并把它送入下級葉輪或?qū)蚺懦龉埽c此同時降低液體的速度，使動能進一步變成壓力能。?壓液室有蝸殼和導(dǎo)葉兩種形式。.葉輪:它是離心泵內(nèi)傳遞能量給液體的唯一元件，葉輪用鍵固定于軸上，隨軸由原動機帶動旋轉(zhuǎn)，通過葉片把原動機的能量傳給液體。葉輪分類：按照液體流入分類：單吸葉輪（在葉輪的一側(cè)有一個入口）和雙吸葉輪（液體從葉輪的兩側(cè)對稱地流到葉輪流道中）。按照液體相對于旋轉(zhuǎn)軸線的流動方向分類：徑流式葉輪、軸流式葉輪和混流式葉輪。按照葉輪的結(jié)構(gòu)形式分類:閉式葉輪、開式葉輪和半開式葉輪。.軸:是傳遞機械能的重要零件,?原動機的扭矩通過它傳給葉輪。泵軸是泵轉(zhuǎn)子的主要零件，軸上裝有葉輪、軸套、平衡盤等零件。泵軸靠兩端軸承支承，在泵中作高速回轉(zhuǎn)，因而泵軸要承載能力大、耐磨、耐腐蝕。泵軸的材料一般選用碳素鋼或合金鋼并經(jīng)調(diào)質(zhì)處理。密封環(huán):是安裝在轉(zhuǎn)動的葉輪和靜止的泵殼（中段和導(dǎo)葉的組合件）之間的密封裝置。其作用是通過控制二者之間間隙的方法，增加泵內(nèi)高低壓腔之間液體流動的阻力，減少泄漏。軸套軸套是用來保護泵軸的，使之不受腐蝕和磨損。必要時，軸套可以更換。軸封泵軸和前后端蓋間的填料函裝置簡稱為軸封，主要防止泵中的液體泄漏和空氣進入泵中，以達到密封和防止進氣引起泵氣蝕的目的。軸封的形式：即帶有骨架的橡膠密封、填料密封和機械密封。軸向力的平衡裝置.離心泵的主要工作參數(shù)流量:即泵在單位時間內(nèi)排出的液體量，通常用體積單位表示，符號Q,單位有m3/h,m3/s,l/s等，揚程:輸送單位重量的液體從泵入口處（泵進口法蘭）到泵出口處（泵出口法蘭）,其能量的增值，用H表示,單位為kgf.m/kgf。轉(zhuǎn)速:泵的轉(zhuǎn)速是泵每分鐘旋轉(zhuǎn)的次數(shù)，用N來表示。電機轉(zhuǎn)速?N一般在2900轉(zhuǎn)/分左右。汽蝕余量:離心泵的汽蝕余量是表示泵的性能的主要參數(shù)，?用符號Ahr表示，單位為米液柱。功率與效率:泵的輸入功率為軸功率N,也就是電動機的輸出功率。泵的輸出功率為有效功率Ne。四、泵內(nèi)能量損失泵從原動機獲得的機械能，只有一部分轉(zhuǎn)換為液體的能量，而另一部分則由于泵內(nèi)消耗而損失。泵內(nèi)所有損失可分為以下幾項：1?水力損失由液體在泵內(nèi)的沖擊、渦流和表面摩擦造成的。沖擊和渦流損失是由于液流改變方向所產(chǎn)生的。液體流經(jīng)所接觸的流道總會出現(xiàn)表面摩擦，由此而產(chǎn)生的能量損失主要取決于流道的長短、大小、形狀、表面粗糙度，以及液體的流速和特性。2?容積損失容積損失是巳經(jīng)得到能量的液體有一部分在泵內(nèi)竄流和向外漏失的結(jié)果。泵的容積效率容一般為0.93—0.98。改善密封環(huán)及密封結(jié)構(gòu)，可降低漏失量，提高容積效率。3?機械損失機械損失指葉輪蓋板側(cè)面與泵殼內(nèi)液體間的摩擦損失，即圓盤損失，以及泵軸在盤根、軸承及平衡裝置等機械部件運動時的摩擦損失，一般以前者為主。五、泵的變速-比例定律離心泵的變速：一臺離心泵，當它的轉(zhuǎn)速改變時，其額定流量、揚程和軸功率都將按一定比例關(guān)系發(fā)生改變。目前?采用變頻調(diào)速電機來實現(xiàn)離心泵的變速，是一條新的重要的節(jié)能途徑。比例定律的表達式：Q1/Q2=n1/n2H1/H2=(n1/n2)2N1/N2=(n1/n2)3式中,Q、H、N表示泵的額定流量、揚程和軸功率下標1,2分別表示不同的轉(zhuǎn)速n表示轉(zhuǎn)速六、離心泵葉輪的切割切割的目的：一臺離心泵,在一定的轉(zhuǎn)速下僅有一條性能曲線，?為擴大泵的工作范圍,常采用切割葉輪外徑的方法，使其工作范圍由一條線變成一個面。當切割量較少時，可以認為切割前后葉片的出口安置角和通流面積基本不變，泵效率近似相等。切割定律的表達式：Q'/Q=D2'/D2H'/H=(D2'/D2)2N'/N=(D2'/D2)3式中,Q、H、N表示泵的額定流量、揚程和軸功率角標'表示葉輪切割后的對應(yīng)參數(shù)D2表示葉輪的外直徑七、離心泵的比轉(zhuǎn)數(shù)比轉(zhuǎn)數(shù)是由相似定律導(dǎo)出的綜合性參數(shù)，它是工況的函數(shù)，對一臺泵來說，不同的工況就有不同的比轉(zhuǎn)數(shù)，為了便于對不同類型泵的性能與結(jié)構(gòu)進行比較，應(yīng)用最佳工況(最高效率點)的比轉(zhuǎn)數(shù)來代表這臺泵。在選泵時，可根據(jù)工作需要的Q、H和結(jié)合電機的轉(zhuǎn)速，計算出ns數(shù)，大致確定泵的類型。當ns30時，一般采用容積式泵，當ns30時,則采用離心泵、混流泵、軸流泵等。八、離心泵的汽蝕與吸入特性汽蝕現(xiàn)象根據(jù)離心泵的工作原理可知，液流是在吸入罐壓力?Pa和葉輪入口最低壓力Pk間形成的壓差(Pa-Pk)作用下流入葉輪的，-則葉輪入口處壓力Pk越低，吸入能力就越大。但若Pk降低到某極限值(目前多以液體在輸送溫度下的飽和蒸汽壓力Pt為液體汽化壓力的臨界值)時,就會出現(xiàn)汽蝕現(xiàn)象。汽蝕會引起的嚴重后果：產(chǎn)生振動和噪音。對泵的工作性能有影響:當汽蝕發(fā)展到一定程度時，?汽泡大量產(chǎn)生，會堵塞流道，使泵的流量、揚程、效率等均明顯下降。⑶對流道的材質(zhì)會有破壞:主要是在葉片入口附近金屬的疲勞剝蝕。離心泵的吸入特性：1?泵發(fā)生汽蝕的基本條件是:葉片入口處的最低液流壓力Pk＜該溫度下液體的飽和蒸汽壓Pt。2?有效汽蝕余量:液體流自吸液罐，經(jīng)吸入管路到達泵吸入口后?,所富余的高出汽化壓力的那部分能頭。用Aha表示。3?泵的必須汽蝕余量:液流從泵入口到葉輪內(nèi)最低壓力點K處的全部能量損失，用Ahr表示。4?Ahr與Aha的區(qū)別和聯(lián)系：AhaAhr泵不汽蝕Aha=Ahr泵開始汽蝕AhaAhr泵嚴重汽蝕5?對于一臺泵，為了保證其安全運行而不發(fā)生汽蝕，對于泵的必須汽蝕余量還應(yīng)加一個安全裕量,一般取0.5米液柱。于是，泵的允許汽蝕余量為:[Ahr]=Ahr+0.5。6?泵的允許幾何安裝高度表達式為:[Hg1]=(Pa-Pt)/r-hA?S-[Ahr]。Pa—吸入罐壓力Pt—液體在輸送溫度下的飽和蒸汽壓力r—液體重度hA?S—吸入管內(nèi)流動損失[Ahr]―允許氣蝕余量7?提高離心泵抗汽蝕性能的方法有：改進機泵結(jié)構(gòu)，降低Ahr，屬機泵設(shè)計問題。提高裝置內(nèi)的有效汽蝕余量.最主要最常用的方法是采用灌注頭吸入裝置.此外，盡量減少吸入管路阻力損失，降低液體的飽和蒸汽壓，即在設(shè)計吸入管路時盡可能選用管徑大些，長度短些，彎頭和閥門少些，輸送液體的溫度盡可能低些等措施，都可提高裝置的有效氣蝕余量。?8.軸向力的平衡裝置軸向力的產(chǎn)生原因葉輪前后兩側(cè)因流體壓力分布情況不同(輪蓋側(cè)壓力低，?輪盤壓力高)引起的軸向力A1,其方向為自葉輪背側(cè)指向葉輪入口。流體流入和流出葉輪的方向和速度不同而產(chǎn)生的動反力A2,其方向與A1相反,所以總軸向力A=A1-A2,方向一般與A1相同(一般A2較小)。軸向力的平衡采用雙吸式葉輪:葉輪兩側(cè)對稱，流體從兩端吸入，軸向力自動抵消而達到平衡。開平衡孔或裝平衡管：A:在葉輪輪盤上相對于吸入口處開幾個平衡孔。B:為避免開平衡孔后，因主流受擾動而增加水力損失，?可設(shè)平衡管代替平衡孔，即采用一小管引入口壓力至輪盤背側(cè)。c:采用