泵的分類及用途

泵的分類及用途第一頁，共五十八頁，2022年，8月28日4.1泵的分類及用途4.1.1泵的定義4.1.2泵的分類4.1.3適用范圍第二頁，共五十八頁，2022年，8月28日4.1.1泵的定義泵是把機械能轉(zhuǎn)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(yīng)用最廣泛、最普遍的通用機械，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，共五十八頁，2022年，8月28日4.1.2泵的分類葉片式泵(透平式泵)：離心泵軸流泵混流泵旋渦泵容積式泵往復(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，共五十八頁，2022年，8月28日4.1.3適用范圍第五頁，共五十八頁，2022年，8月28日4.2離心泵的典型結(jié)構(gòu)與工作原理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離心泵的命名方式第六頁，共五十八頁，2022年，8月28日4.2.1離心泵的典型結(jié)構(gòu)第七頁，共五十八頁，2022年，8月28日4.2.2離心泵的分類可按使用目的、介質(zhì)種類、結(jié)構(gòu)型式等進行分類。這里主要介紹按結(jié)構(gòu)型式作如下分類：(1)按流體吸入葉輪的方式：單吸式泵雙吸式泵(2)按級數(shù)分類：單級泵多級泵(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，共五十八頁，2022年，8月28日4.2.3離心泵的命名方式第九頁，共五十八頁，2022年，8月28日4.3工作原理及基本方程式4.3.1離心泵的性能參數(shù)4.3.2離心泵的工作過程4.3.3基本方程式第十頁，共五十八頁，2022年，8月28日4.3.1離心泵的性能參數(shù)流量揚程轉(zhuǎn)速氣蝕余量有效功率容積效率水力效率機械效率總效率流量是泵在單位時間內(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。式中為液體的密度，常溫清水第十一頁，共五十八頁，2022年，8月28日4.3.2離心泵的工作過程第十二頁，共五十八頁，2022年，8月28日4.3.3基本方程式旋轉(zhuǎn)葉輪傳遞給單位重量液體的能量，亦稱理論揚程?？紤]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。斯托道拉公式普夫萊德公式第十三頁，共五十八頁，2022年，8月28日4.4離心泵的吸入特性一汽蝕4.4.1氣蝕發(fā)生的機理及危害4.4.2氣蝕余量及氣蝕判別式4.4.3提高離心機抗氣蝕性能德措施第十四頁，共五十八頁，2022年，8月28日4.4.1氣蝕發(fā)生的機理及危害(1)氣蝕發(fā)生的機理(2)氣蝕發(fā)生的危害第十五頁，共五十八頁，2022年，8月28日（1）氣蝕發(fā)生的機理第十六頁，共五十八頁，2022年，8月28日（2）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。第十七頁，共五十八頁，2022年，8月28日4.4.2氣蝕余量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，共五十八頁，2022年，8月28日4.4.3提高離心機抗氣蝕性能的措施(1)提高離心泵本身抗汽蝕的性能①改進泵的吸入口至葉輪葉片入口附近的結(jié)構(gòu)設(shè)計。②采用前置誘導輪，如圖所示。③采用雙吸式葉輪。④設(shè)計工況采用稍大的正沖角。⑤采用抗汽蝕的材料。(2)提高進液裝置汽蝕余量的措施①增加泵前儲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損失第十九頁，共五十八頁，2022年，8月28日葉輪結(jié)構(gòu)改進圖第二十頁，共五十八頁，2022年，8月28日前置誘導輪②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。第二十一頁，共五十八頁，2022年，8月28日吸入裝置第二十二頁，共五十八頁，2022年，8月28日倒罐裝置第二十三頁，共五十八頁，2022年，8月28日4.5離心泵的性能及調(diào)節(jié)4.5.1離心泵的運行特性4.5.2離心泵運行工況的調(diào)節(jié)4.5.3離心泵的啟動及運行第二十四頁，共五十八頁，2022年，8月28日4.5.1離心泵的運行特性（1）泵的特性曲線（2）泵在不穩(wěn)定工況下工作第二十五頁，共五十八頁，2022年，8月28日（1）泵的特性曲線第二十六頁，共五十八頁，2022年，8月28日（2）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)定工作的條件穩(wěn)定不穩(wěn)定式中為裝置（即管網(wǎng)）所需揚程。第二十七頁，共五十八頁，2022年，8月28日4.5.2離心泵運行工況的調(diào)節(jié)（1）改變工況點的三種途徑（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，共五十八頁，2022年，8月28日（1）改變工況點的三種途徑泵的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。第二十九頁，共五十八頁，2022年，8月28日（2）改變泵特性曲線的調(diào)節(jié)a．轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)b．切割葉輪外徑調(diào)節(jié)c．改變前置導葉葉片角度調(diào)節(jié)d．改變半開式葉輪葉片端部間隙調(diào)節(jié)e．泵的并聯(lián)或串聯(lián)調(diào)節(jié)第三十頁，共五十八頁，2022年，8月28日（3）改變裝置特性曲線的調(diào)節(jié)a.閘閥調(diào)節(jié)b.液位調(diào)節(jié)c.旁路分流調(diào)節(jié)這種調(diào)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。第三十一頁，共五十八頁，2022年，8月28日4.5.3離心泵的啟動及運行(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)適行中的注意事項①潤滑油的名稱、型號、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盤動泵的轉(zhuǎn)子1～2轉(zhuǎn)，檢查轉(zhuǎn)子是否有摩擦或卡住現(xiàn)象；④在聯(lián)軸器附近或皮帶防護裝置等處，是否有妨礙轉(zhuǎn)動的雜物；⑤泵、軸承座、電動機的基礎(chǔ)地腳螺栓是否松動；⑥泵工作系統(tǒng)的閥門或附屬裝置均應(yīng)處于泵運轉(zhuǎn)時負荷最小的位置，應(yīng)關(guān)閉出口調(diào)節(jié)閥；⑦點動泵，看其葉輪轉(zhuǎn)向是否與設(shè)計轉(zhuǎn)向一致，若不一致，必需使葉輪完全停止轉(zhuǎn)動后，調(diào)整電動機接線后，方可再啟動。第三十二頁，共五十八頁，2022年，8月28日4.6相似理論的應(yīng)用4.6.1泵的相似條件4.6.2相似定律和比例定律4.6.3比轉(zhuǎn)數(shù)4.6.4切割定律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，共五十八頁，2022年，8月28日4.6.1泵的相似條件通常對葉式泵內(nèi)的流動而言，兩泵流動相似應(yīng)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三角形相似。第三十四頁，共五十八頁，2022年，8月28日4.6.2相似定律和比例定律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(guān)系(2)揚程關(guān)系(3)功率關(guān)系簡化的相似定律表達式比例定律表達式第三十五頁，共五十八頁，2022年，8月28日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)是用來判別離心泵工況的相似準數(shù)。第三十六頁，共五十八頁，2022年，8月28日轉(zhuǎn)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(guān)系，可近似的由切割定律來表達。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(zhuǎn)數(shù)有關(guān)。4.6.4切割定律第三十七頁，共五十八頁，2022年，8月28日4.6.5泵的高效工作范圍考慮到運行的經(jīng)濟性，要求泵應(yīng)在較高效率范圍內(nèi)工作。通常規(guī)定以最高效率下降Δη為界，中國規(guī)定Δη＝5%～8%，一般取Δη＝7%。第三十八頁，共五十八頁，2022年，8月28日4.6.6泵的系列型譜為促進泵的生產(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。第三十九頁，共五十八頁，2022年，8月28日4.7泵的主要零部件4.7.1葉輪4.7.2軸向力的平衡設(shè)施4.7.3密封裝置第四十頁，共五十八頁，2022年，8月28日4.7.1葉輪（1）對葉輪的要求（2）葉輪的主要結(jié)構(gòu)參數(shù)（3）葉輪的結(jié)構(gòu)型式第四十一頁，共五十八頁，2022年，8月28日（1）對葉輪的要求葉輪應(yīng)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，流道表面粗糙度較小；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，共五十八頁，2022年，8月28日（2）葉輪的主要結(jié)構(gòu)參數(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(shè)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(zhuǎn)能損失。第四十三頁，共五十八頁，2022年，8月28日4.7.2軸向力的平衡設(shè)施(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．采用平衡管第四十四頁，共五十八頁，2022年，8月28日(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(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，并且會使泵的效率降低，其優(yōu)點是結(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。當葉輪旋轉(zhuǎn)時，它可以推動液體旋轉(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。第四十五頁，共五十八頁，2022年，8月28日4.7.3密封裝置在離心泵中，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)填料密封(2)機械密封第四十六頁，共五十八頁，2022年，8月28日(1)填料密封在填料密封中常用的填料有：石墨浸棉織物填料，石墨浸石棉填料，金屬滔包石棉芯子填料。填料密封具有結(jié)構(gòu)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(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。因此對于密封要求較嚴格或密封介質(zhì)壓力較高時，一般的填料密封不宜采用。第四十七頁，共五十八頁，2022年，8月28日(2)機械密封a．結(jié)構(gòu)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(nèi)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(zhuǎn)式和靜止式機械密封；內(nèi)向流與外向流式機械密封。第四十八頁，共五十八頁，2022年，8月28日對動靜環(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(zhì)合金，鑄鐵，石墨及陶瓷等。第四十九頁，共五十八頁，2022年，8月28日4.8泵的選用4.8.1泵的選用原則及分類4.8.2選用方法及步驟第五十頁，共五十八頁，2022年，8月28日4.8.1泵的選用原則及分類（1）選用原則（2）各種泵的使用范圍（3）選用分類第五十一頁，共五十八頁，2022年，8月28日（1）選用原則根據(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(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。當符合用戶要求的泵有兩種以上的規(guī)格時，應(yīng)以綜合指標高者為最終選定的泵型號。第五十二頁，共五十八頁，2022年，8月28日（2）各種泵的使用范圍第五十三頁，共五十八頁，2022年，8月28日（3）選用分類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(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，共五十八頁，2022年，8月28日4.8.2選用方法及步驟(1)泵的兩種實際選擇方法(2)泵的選擇步驟第五十五頁，共五十八頁，2022年，8月28日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(nèi)所標注