泵的分類及用途說課講解

第四章泵4.1泵的分類及用途4.2離心泵的典型結(jié)構(gòu)與工作原理4.3工作原理及基本方程式4.4離心泵的吸入特性一汽蝕4.5離心泵的性能及調(diào)節(jié)4.6相似理論的應(yīng)用4.7泵的主要(zhǔyào)零部件4.8泵的選用第一頁，共58頁。4.1泵的分類(fēnlèi)及用途4.1.1泵的定義(dìngyì)4.1.2泵的分類4.1.3適用范圍第二頁，共58頁。4.1.1泵的定義(dìngyì)泵是把機(jī)械能轉(zhuǎn)換成液體的能量，用來增壓(zēnɡyā)輸送液體的機(jī)械。泵是國民經(jīng)濟(jì)中應(yīng)用最廣泛、最普遍的通用機(jī)械，除了水利、電力、農(nóng)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(diǎn)(tèdiǎn)的化工用泵來滿足工藝上的要求。這方面的技術(shù)發(fā)展產(chǎn)品開發(fā)一直是十分活躍的。第三頁，共58頁。4.1.2泵的分類(fēnlèi)葉片(yèpiàn)式泵(透平式泵)：離心泵軸流泵混流泵旋渦泵容積(róngjī)式泵往復(fù)泵：活塞泵柱塞泵隔膜泵回轉(zhuǎn)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）第四頁，共58頁。4.1.3適用范圍第五頁，共58頁。4.2離心泵的典型結(jié)構(gòu)與工作(gōngzuò)原理4.2.1離心泵的典型結(jié)構(gòu)4.2.2離心泵的分類4.2.3離心泵的命名(mìngmíng)方式第六頁，共58頁。4.2.1離心泵的典型(diǎnxíng)結(jié)構(gòu)第七頁，共58頁。4.2.2離心泵的分類(fēnlèi)可按使用目的、介質(zhì)種類、結(jié)構(gòu)型式等進(jìn)行分類(fēnlèi)。這里主要介紹按結(jié)構(gòu)型式作如下分類(fēnlèi)：(1)按流體吸入葉輪的方式：單吸式泵雙吸式泵(2)按級(jí)數(shù)(jíshù)分類：單級(jí)泵多級(jí)泵(3)按泵體形式分類：蝸殼泵筒形泵(4)按主軸安放情況分類：臥式泵立式泵斜式泵第八頁，共58頁。4.2.3離心泵的命名(mìngmíng)方式第九頁，共58頁。4.3工作(gōngzuò)原理及基本方程式4.3.1離心泵的性能參數(shù)4.3.2離心泵的工作過程(guòchéng)4.3.3基本方程式第十頁，共58頁。4.3.1離心泵的性能參數(shù)流量(liúliàng)揚(yáng)程轉(zhuǎn)速氣蝕余量有效功率容積效率水力效率機(jī)械效率總效率流量是泵在單位時(shí)間(shíjiān)內(nèi)輸送出去的液體量。單位是m3/s，用表示質(zhì)量，單位是kg/s。式中為液體(yètǐ)的密度，常溫清水第十一頁，共58頁。4.3.2離心泵的工作(gōngzuò)過程第十二頁，共58頁。4.3.3基本(jīběn)方程式旋轉(zhuǎn)葉輪傳遞給單位重量液體的能量，亦稱理論揚(yáng)程。考慮有限葉片數(shù)受滑移的影響，較無限(wúxiàn)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(gè)半經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算Ht。斯托道拉公式(gōngshì)普夫萊德公式(gōngshì)第十三頁，共58頁。4.4離心泵的吸入特性(tèxìng)一汽蝕4.4.1氣蝕發(fā)生的機(jī)理(jīlǐ)及危害4.4.2氣蝕余量及氣蝕判別式4.4.3提高離心機(jī)抗氣蝕性能德措施第十四頁，共58頁。4.4.1氣蝕發(fā)生(fāshēng)的機(jī)理及危害(1)氣蝕發(fā)生(fāshēng)的機(jī)理(2)氣蝕發(fā)生(fāshēng)的危害第十五頁，共58頁。（1）氣蝕發(fā)生(fāshēng)的機(jī)理第十六頁，共58頁。（2）氣蝕發(fā)生(fāshēng)的危害汽蝕是水力機(jī)械的特有現(xiàn)象，它帶來許多(xǔduō)嚴(yán)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(dòng)。第十七頁，共58頁。4.4.2氣蝕余量(yúliànɡ)及氣蝕判別式有效汽蝕余量是指液流自吸液罐(池)經(jīng)吸入管路到達(dá)泵的吸入口后，Pv高出汽化壓力所富余的那部分能量頭，用表示第十八頁，共58頁。4.4.3提高(tígāo)離心機(jī)抗氣蝕性能的措施(1)提高(tígāo)離心泵本身抗汽蝕的性能①改進(jìn)泵的吸入口至葉輪葉片入口附近的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。②采用前置誘導(dǎo)輪，如圖所示。③采用雙吸式葉輪。④設(shè)計(jì)工況采用稍大的正沖角。⑤采用抗汽蝕的材料。(2)提高(tígāo)進(jìn)液裝置汽蝕余量的措施①增加泵前儲(chǔ)液罐中液面上的壓力，如圖所示②減小泵前吸上裝置的安裝高度。③將吸上裝置改為倒罐裝置，如圖所示④減小泵前管路上的流動(dòng)損失第十九頁，共58頁。葉輪結(jié)構(gòu)(jiégòu)改進(jìn)圖第二十頁，共58頁。前置(qiánzhì)誘導(dǎo)輪②采用前置(qiánzhì)誘導(dǎo)輪，如圖所示，使液流在前置(qiánzhì)誘導(dǎo)輪中提前接受誘導(dǎo)葉片做功，以提高液流的壓力。第二十一頁，共58頁。吸入裝置(zhuāngzhì)第二十二頁，共58頁。倒罐裝置(zhuāngzhì)第二十三頁，共58頁。4.5離心泵的性能(xìngnéng)及調(diào)節(jié)4.5.1離心泵的運(yùn)行特性4.5.2離心泵運(yùn)行工況的調(diào)節(jié)(tiáojié)4.5.3離心泵的啟動(dòng)及運(yùn)行第二十四頁，共58頁。4.5.1離心泵的運(yùn)行(yùnxíng)特性（1）泵的特性曲線(qūxiàn)（2）泵在不穩(wěn)定工況下工作第二十五頁，共58頁。（1）泵的特性(tèxìng)曲線第二十六頁，共58頁。（2）泵在不穩(wěn)定(wěndìng)工況下工作（1)不穩(wěn)定(wěndìng)工作點(diǎn)的辨別（2）不穩(wěn)定(wěndìng)工作示例（3）不穩(wěn)定(wěndìng)工作的條件穩(wěn)定不穩(wěn)定式中為裝置（即管網(wǎng)）所需揚(yáng)程。第二十七頁，共58頁。4.5.2離心泵運(yùn)行(yùnxíng)工況的調(diào)節(jié)（1）改變工況點(diǎn)的三種途徑(tújìng)（2）改變泵特性曲線的調(diào)節(jié)（3）改變裝置特性曲線的調(diào)節(jié)第二十八頁，共58頁。（1）改變工況點(diǎn)的三種(sānzhǒnɡ)途徑泵的運(yùn)行工況點(diǎn)是泵特性曲線和裝置特性曲線的交點(diǎn)，改變(gǎibiàn)工況點(diǎn)有三種途徑：a．改變(gǎibiàn)泵的特性曲線；b．改變(gǎibiàn)裝置的特性曲線；c．同時(shí)改變(gǎibiàn)泵和裝置的特性曲線。第二十九頁，共58頁。（2）改變泵特性(tèxìng)曲線的調(diào)節(jié)a．轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)b．切割葉輪外徑調(diào)節(jié)c．改變前置導(dǎo)葉葉片角度調(diào)節(jié)d．改變半開式葉輪葉片端部間隙(jiànxì)調(diào)節(jié)e．泵的并聯(lián)或串聯(lián)調(diào)節(jié)第三十頁，共58頁。（3）改變(gǎibiàn)裝置特性曲線的調(diào)節(jié)a.閘閥調(diào)節(jié)(tiáojié)b.液位調(diào)節(jié)(tiáojié)c.旁路分流調(diào)節(jié)(tiáojié)這種調(diào)節(jié)方法簡便，使用最廣，但能量(néngliàng)損失很大，且泵的揚(yáng)程曲線愈陡，損失愈嚴(yán)重。第三十一頁，共58頁。4.5.3離心泵的啟動(dòng)(qǐdòng)及運(yùn)行(1)啟動(dòng)前的準(zhǔn)備工作a．啟動(dòng)前檢查b．充水c．暖泵(2)啟動(dòng)程序(3)適行中的注意事項(xiàng)①潤滑油的名稱、型號(hào)、主要性能和加注數(shù)量是否符合技術(shù)文件的要求；②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；③盤動(dòng)泵的轉(zhuǎn)子(zhuànzǐ)1～2轉(zhuǎn)，檢查轉(zhuǎn)子(zhuànzǐ)是否有摩擦或卡住現(xiàn)象；④在聯(lián)軸器附近或皮帶防護(hù)裝置等處，是否有妨礙轉(zhuǎn)動(dòng)的雜物；⑤泵、軸承座、電動(dòng)機(jī)的基礎(chǔ)地腳螺栓是否松動(dòng)；⑥泵工作系統(tǒng)的閥門或附屬裝置均應(yīng)處于泵運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)負(fù)荷最小的位置，應(yīng)關(guān)閉出口調(diào)節(jié)閥；⑦點(diǎn)動(dòng)泵，看其葉輪轉(zhuǎn)向是否與設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)向一致，若不一致，必需使葉輪完全停止轉(zhuǎn)動(dòng)后，調(diào)整電動(dòng)機(jī)接線后，方可再啟動(dòng)。第三十二頁，共58頁。4.6相似理論(lǐlùn)的應(yīng)用4.6.1泵的相似條件4.6.2相似定律(dìnglǜ)和比例定律(dìnglǜ)4.6.3比轉(zhuǎn)數(shù)4.6.4切割定律(dìnglǜ)4.6.5泵的高效工作范圍4.6.6泵的系列型譜第三十三頁，共58頁。4.6.1泵的相似(xiānɡsì)條件通常對(duì)葉式泵內(nèi)的流動(dòng)而言，兩泵流動(dòng)相似應(yīng)具備幾何相似和運(yùn)動(dòng)相似，而運(yùn)動(dòng)相似僅要求葉輪進(jìn)口(jìnkǒu)速度三角形相似。第三十四頁，共58頁。4.6.2相似定律(dìnglǜ)和比例定律(dìnglǜ)保持流動(dòng)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(dá)式。(1)流量關(guān)系(2)揚(yáng)程關(guān)系(3)功率(gōnglǜ)關(guān)系簡化的相似定律表達(dá)式比例定律表達(dá)式第三十五頁，共58頁。4.6.3比轉(zhuǎn)數(shù)(1)什么是比轉(zhuǎn)數(shù)(2)比轉(zhuǎn)數(shù)的計(jì)算式(3)氣蝕比轉(zhuǎn)數(shù)(4)比轉(zhuǎn)數(shù)的應(yīng)用比轉(zhuǎn)數(shù)是用來(yònɡlái)判別離心泵工況的相似準(zhǔn)數(shù)。第三十六頁，共58頁。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)(yīɡè)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)。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(yàn)證明，允許的最大相對(duì)切割量與比轉(zhuǎn)數(shù)有關(guān)。4.6.4切割(qiēgē)定律第三十七頁，共58頁。4.6.5泵的高效工作(gōngzuò)范圍考慮到運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性，要求泵應(yīng)在較高效率范圍內(nèi)工作。通常規(guī)定(guīdìng)以最高效率下降Δη為界，中國規(guī)定(guīdìng)Δη＝5%～8%，一般取Δη＝7%。第三十八頁，共58頁。4.6.6泵的系列(xìliè)型譜為促進(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(biānzhì)泵的系列型譜，是實(shí)現(xiàn)“三化”的一項(xiàng)重要工作。第三十九頁，共58頁。4.7泵的主要(zhǔyào)零部件4.7.1葉輪4.7.2軸向力的平衡設(shè)施4.7.3密封(mìfēng)裝置第四十頁，共58頁。4.7.1葉輪（1）對(duì)葉輪的要求（2）葉輪的主要結(jié)構(gòu)參數(shù)(cānshù)（3）葉輪的結(jié)構(gòu)型式第四十一頁，共58頁。（1）對(duì)葉輪(yèlún)的要求葉輪應(yīng)有足夠的強(qiáng)度和鋼度；流道形狀為符合液體(yètǐ)流動(dòng)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(yīng)具有較好的耐磨性；葉輪應(yīng)具有良好的靜平衡和動(dòng)平衡；結(jié)構(gòu)簡單，制造工藝性好。離心泵的葉輪一般都是鑄造而成。第四十二頁，共58頁。（2）葉輪(yèlún)的主要結(jié)構(gòu)參數(shù)a．葉片在葉輪進(jìn)、出口處的安裝角b．葉片數(shù)目葉片在葉輪進(jìn)口處的安裝角通常是按設(shè)計(jì)流量下液體流進(jìn)葉輪時(shí)的相對(duì)速度的方向角而定。當(dāng)時(shí)，有利于減小沖擊損失。有時(shí)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(zhuǎn)能損失。第四十三頁，共58頁。4.7.2軸向力的平衡(pínghéng)設(shè)施(1)單級(jí)泵軸向力的平衡(pínghéng)

a．采用雙吸式葉輪b．開平衡(pínghéng)孔c．采用平衡(pínghéng)葉片d．采用平衡(pínghéng)管第四十四頁，共58頁。(2)多級(jí)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(cè)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(huì)使泵的效率降低，其優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)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(shè)有若干徑向葉片。當(dāng)葉輪旋轉(zhuǎn)時(shí)，它可以推動(dòng)液體旋轉(zhuǎn)，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小有關(guān)。其優(yōu)點(diǎn)是：減小軸向力，減少軸封的負(fù)荷；防止懸浮的固體顆粒進(jìn)入軸封。但對(duì)于易于(yìyú)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(duì)較高。多級(jí)泵平衡軸向力主要有用葉輪對(duì)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(dòng)平衡盤。第四十五頁，共58頁。4.7.3密封(mìfēng)裝置在離心泵中，為了密封泵軸穿出泵殼的間隙(jiànxì)，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。(1)填料密封(mìfēng)(2)機(jī)械密封(mìfēng)第四十六頁，共58頁。(1)填料(tiánliào)密封在填料密封中常用的填料有：石墨(shímò)浸棉織物填料，石墨(shímò)浸石棉填料，金屬滔包石棉芯子填料。填料密封具有結(jié)構(gòu)簡單，成本低等優(yōu)點(diǎn)。但是填料密封是靠將填料緊壓在密封室內(nèi)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(duì)于密封要求較嚴(yán)格或密封介質(zhì)壓力較高時(shí)，一般的填料密封不宜采用。第四十七頁，共58頁。(2)機(jī)械(jīxiè)密封a．結(jié)構(gòu)及工作原理b．基本型式c．動(dòng)靜(dòngjing)環(huán)常用材料機(jī)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(dòng)密封的。內(nèi)裝式與外裝式；平衡型與非平衡型；單端面與雙端面機(jī)械密封；旋轉(zhuǎn)式和靜止式機(jī)械密封；內(nèi)向(nèixiànɡ)流與外向流式機(jī)械密封。第四十八頁，共58頁。對(duì)動(dòng)靜環(huán)的主要性能(xìngnéng)要求：有良好的耐磨性和較高的硬度，導(dǎo)熱性好，有較高的熱穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性，有較大的彈性模數(shù)和較好的抗沖擊性。動(dòng)靜環(huán)常用的材料：硬質(zhì)合金，鑄鐵，石墨及陶瓷等。第四十九頁，共58頁。4.8泵的選用(xuǎnyòng)4.8.1泵的選用(xuǎnyòng)原則及分類4.8.2選用(xuǎnyòng)方法及步驟第五十頁，共58頁。4.8.1泵的選用原則(yuánzé)及分類（1）選用原則（2）各種(ɡèzhǒnɡ)泵的使用范圍（3）選用分類第五十一頁，共58頁。（1）選用(xuǎnyòng)原則根據(jù)所輸送的流體性質(zhì)選擇不同用途、不同類型的泵。流量、揚(yáng)程必須滿足工作中所需要的最大負(fù)荷。從節(jié)能觀點(diǎn)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(yùn)行工作點(diǎn)長期位于高效區(qū)之內(nèi)。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(zhì)的特殊要求選泵。所選擇的泵應(yīng)具有(jùyǒu)結(jié)構(gòu)簡單、易于操作與維修、體積小、重量輕、設(shè)備投資少等特點(diǎn)。當(dāng)符合用戶要求的泵有兩種以上的規(guī)格時(shí)，應(yīng)以綜合指標(biāo)高者為最終選定的泵型號(hào)。第五十二頁，共58頁。（2）各種泵的使用(shǐyòng)范圍第五十三頁，共58頁。（3）選用(xuǎnyòng)分類a．按性能要求選用在泵的運(yùn)行過程中，揚(yáng)程變化大的，選用揚(yáng)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(yáng)程曲線平緩、壓力變化小的離心泵。如果(rúguǒ)考慮吸水性能，則流量相同、轉(zhuǎn)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(duì)防止汽蝕是有利的。b．按工作介質(zhì)選用粘性介質(zhì)輸送含氣液體的輸送低溫液化氣的輸送含固體(gùtǐ)顆粒液體的輸送不允許泄漏液體的輸送腐蝕性介質(zhì)的輸送第五十四頁，共58頁。4.8.2選用方法(fāngfǎ)及步驟(1)泵的兩種實(shí)際選擇(xuǎnzé)方法(2)泵的選擇(xuǎnzé)步驟第五十五頁，共58頁。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(yáng)程H畫到該