水泵基础知识概论.ppt

水泵基础知识,上海东浜环保科技有限公司 Benson Chen benson_,水泵的定义及用途,1.1 泵的定义 泵是一种抽送能量液体的机械。就是把原动机的机械能传送给被抽送的流体，使流体的能量增加，从而使流体实现从低处提升到高处或压送到用水地点。为生产服务。 1.2 泵的用途 水泵可用于化工和石油生产中；农业生产中；矿业和冶金工业中；电力；国防建设；船舶制造工业；其它如城市的给排水、纺织工业、造纸工业，以及食品工业，都需要有大量的泵。总之，在日常生活中，到处都需要用泵，到处都有泵在运行。,2. 水泵的分类,2.1 从转换能量的方式来分 2.1.1 有转子泵是靠高速旋转或往复运动的转子把动力机的机械能量转变为提升或压送流体的能量，如叶片泵、容积泵 （容积泵又分为往复式和回 转式两种）、漩涡泵； 2.1.2 无转子泵则是靠工作流体（液体或气体）把工作能量转换为提升或压送液体的能量，如水锤泵、射流泵、内燃泵、空气扬水机等。,2.2 根据叶轮构造及工作原理分类,2.2.1 离心泵：利用叶轮旋转产生的离心力将机械能传送给被抽送的水，增加水的压能和动能使水沿径向甩向叶轮出口的水泵称作离心泵。 2.2.2 轴流泵：由于叶轮旋转使上下表面具有不同曲率的叶片产生张力，将机械能转换成水的压能和动能，使压力水平行于泵轴压出水泵出口，这种水泵称作轴流泵。 2.2.3 混流泵：介于离心泵和轴流泵之间，它是利用离心力和叶片升力共同作用，给水体以压能和动能，使压力水从叶轮的倾斜方向压出去。,2.3 根据泵的结构分类,2.3.1 吸入方式：分为单吸式和双吸式两种。双吸式由双向进水，在结构上单吸式比双吸式简单。对于口径在300mm以上，流量大的泵，从消除轴向不平衡力和吸入性能来看，双吸式比单吸式优越。通常只有离心泵有双吸式结构型式。 2.3.2 叶轮的级数：泵轴上只有一个叶轮的称作单级泵；泵轴上有两个或两个以上叶轮的水泵称作多级泵。 2.3.3 泵轴的方向：泵轴为水平方向的为卧式泵，泵轴为垂直方向的称作立式泵，泵轴为倾斜方向的称为斜式泵。,2.4 按工作压力来分类,低压泵：压力低于100米水柱； 中压泵：压力在100650米水柱之间； 高压泵：压力高于650米水柱。,离心泵是靠叶轮旋转产生的离心力来抽水的，当动力机通过水泵轴带动叶轮高速旋转时产生离心力。叶轮中的水在离心力的作用下甩向泵壳，于是叶轮中心压力降低，其压力低于进水管内的压力，水就在这个压力差的作用下通过吸水管由进水池流入叶轮。同时在泵壳的作用下，叶轮旋转使水流产生的动能大部分变成压力能，并平稳地引向出水管道。水泵叶轮不停的旋转，就可以连续不断的将水抽送至高处或远处。,3 离心泵的工作原理与结构,图3-1 离心泵装置简图 1叶轮；2泵壳；3泵轴；4吸入管； 5底阀；6压出管；7出口阀,3.2 离心泵的结构,离心泵的基本构造,1底阀 2压水室 3叶轮 4蜗壳 5闸阀 6接头 7压水管 8止回阀 9压力表,图3-2离心泵工作状态示意图,叶轮又叫工作轮或转轮，是水泵的重要部件。水泵依靠旋转的叶轮把动力机的机械能传递给所抽送的水体，使水的压能和动能增加。离心泵的叶轮一般分为封闭式、半封闭式和开敞式三种。常用的叶轮大多数都是封闭式的，即在叶轮的两侧有封闭的轮盘，中间有6-12个扭曲型叶片，叶片与盖板内壁构成许多弯道称为叶槽。叶轮用键和正反扣螺母固定在泵轴的中间位置。用正反扣螺母的目的在于轴转动时，螺母不会自行脱落，而是越转越紧。水流由轴向吸入叶轮。离心泵的叶轮形状、尺寸，所用材料和加工工艺等对水泵的性能有决定性的影响。 叶轮按吸入口数量可分为单吸式与双吸式两种，双吸式叶轮。,3.2.1 叶轮,1前盖板 2后盖板 3叶片 4叶槽 1吸入口 2轮盖 3叶片 5吸水口 6轮毂 7泵轴 4轮毂 5轴孔,图3-3 单吸式叶轮示意图 图3-4 双吸式叶轮示意图,叶轮原理图,a）为封闭式叶轮 b）为敞开式叶轮 c）为半开式叶轮,图3-5 开式、半开式、封闭式叶轮示意图,开式、半开式、封闭式叶轮原型,泵体分为进水接管，螺旋型压水室和出水接管，它们与叶轮一起组成了水泵的过水流道。进水接管的作用是把水引向叶轮，其形状为渐缩的锥形管。壳体形状如蜗牛，通常称之为涡壳。出水接管是一个断面逐渐扩散的锥形管。 泵体根据使用要求不同可以选用铸铁、SS304、SS316、双相不锈钢等。,3.2.2 泵体,3.2.3 密封装置,在离心泵中，为了密封泵轴穿出泵壳的间隙，经常采用的密封型式有填料密封和机械密封。近年来，采用机械密封逐渐增多。, 机械密封的介绍,机械密封是一种用于旋转流体机械的轴封装置。（用于离心泵、离心机、反应釜、压缩机等设备，轴和设备腔体间存在一个圆周间隙，设备介质从中泄漏，因此必须设一道阻漏装置。因机械密封具有泄漏少、寿命长等优点，成为了主要的轴密封方式，又叫端面密封。） 在国家有关标准中的定义：由至少一对垂直于旋转轴线的端面组成,在流体压力及补偿机构弹力(或磁力)共同作用下，以及辅助密封圈的配合下， 该对端面保持贴合并相对滑动，而构成的防止流体泄漏的装置。, 机械密封的工作原理, 机械密封的原型,3.2.4 泵轴,泵轴的作用是把动力机的功率传递给叶轮，带动叶轮旋转。泵轴两端一般用轴承或轴瓦支承。泵轴的一端装有联轴器，与动力机连接。泵轴是带动叶轮旋转的主要部件，必须有足够的强度（承受扭转和弯曲变形）。,4. 水泵的性能参数,流量 扬程 转速n 功率 效率 汽蚀余量NPSH 特性曲线,4.1 流量,流量：又叫出水量、排水量，是指水泵在单位时间内所能抽送的水量 。它可以用体积流量或重量流量来表示。通常用符号Q来表示，单位为m3/h或m3/s或l/s来表示。重量流量通常用符号G来表示，单位为N/h或kg/s。 体积流量与重量流量之间的关系为 Q=G/ 或G= Q； 式中 液体的容重，N/m3 或kN/m3 铭牌上或产品样本上的流量，是指“额定流量”，水泵在这一流量下运行时效率最高。使用水泵时，应力求水泵的出水量和额定流量相符和接近。,4.2 扬程,扬程又叫“水头”，是指被抽送的单位重量的液体从水泵进口到出口所增加的能量，通常用符号H来表示，单位为米。 对一台水泵而言，扬程并不是一个常数，当转速不变时，扬程一般随过泵流量的增大而减小，即泵的扬程大小，只和过泵流量有关，而和管路系统、水池水位变化等外界条件无直接关系。水泵铭牌上的扬程，称作“额定扬程”，此时所对应的流量为“额定流量”，这时水泵的效率最高。 一般情况下，卧式离心泵的扬程是以泵轴中心线为界，轴线一侧是吸水管，把水吸上来，轴线另一侧则通过出水管把水压出去。水泵能把水吸上来的高度，叫做吸水扬程，简称吸程，用H吸表示；水泵能把水压出去的高度，叫做压水扬程，或称为出水扬程，用符号H出表示。所以，水泵的扬程，是吸水扬程和压水扬程之和。即 H= H吸+ H出,4.3 转速,转速是指水泵叶轮每分钟旋转的次数，用符号n表示，单位为r/min。水泵铭牌上的转速，称为额定转速。 一般说来，口径小的泵转速高，口径大的泵转速低。水泵只有在额定转速下工作时，流量、扬程、功率才能得到保证，转速改变，流量、扬程、功率也改变。 在条件允许的情况下，也可用改变转速的方法来调节水量。,4.4 功率,泵的功率Pa通常指输入功率，即原动机传到泵轴上的功率，故又称轴功率，用Pa表示。 泵的轴功率Pa应通过测定转速和扭转力矩得出，或由测量与泵直接连接的已知效率的电动机（原动机）的输入功率Pa来确定。已知电动机效率mot泵的轴功率Pa为：Pu = Pa X 泵的有效功率又称输出功率，用Pu表示。它是单位时间内从泵中输送出去的液体在泵中获得的有效能量。 因为扬程是泵输出的单位重量液体从泵中获得的有效能量，所以扬程和质量流量及重力加速度的积，就是单位时间内从泵中输出液体所获得的有效能量-泵的有效功率。Pu=QH/1000=gQH,4.5 效率,效率是标志水泵传递功率的有效程度，它是水泵有效功率与轴功率的比值。效率是水泵的一项重要技术经济指标。用符号表示。 因为水泵存在着机械、容积、水力等各种损失，所以水泵的有效功率总是比轴功率小。因此，泵内损失功率越小，泵的效率就越高，相反，泵内损失功率越大，泵的效率就越低。计算功式为=Pu/Pa,4.6 汽蚀余量NPSH,4.6.1 汽蚀定义 4.6.2 产生汽蚀的原因及危害 4.6.3 汽蚀余量,4.6.1 汽蚀的定义,流动着的流体由于局部压力的降低产生汽泡的现象。泵发生汽蚀，在汽蚀部位会引起机件的侵蚀，进一步发展则将造成扬程下降，产生振动噪声。,4.6.2 产生汽蚀的原因及危害,泵在运转中，若其过流部分的局部区域（通常是叶轮叶片进口稍后的某处）因为某种原因，抽送液体的绝对压力降低到当时温度下的液体汽化压力时，液体便在该处开始汽化，产生大量蒸汽，形成气泡，当含有大量气泡的液体向前经叶轮内的高压区时，气泡周围的高压液体致使气泡急剧地缩小以至破裂。在气泡凝结破裂的同时，液体质点以很高的速度填充空穴，在此瞬间产生很强烈的水击作用，并以很高的冲击频率打击金属表面冲击应力可达几百至几千个大气压，冲击频率可达每秒几万次，严重时会将壁厚击穿。,4.6.3 汽蚀余量,汽蚀余量是指在泵吸入口处单位重量液体所具有的超过汽化压力的富余能量。单位用米标注，用NPSH表示。吸程即为必需汽蚀余量h：即泵允许吸液体的真空度，亦即泵允许的安装高度，单位用米。,4.7 特征曲线,用曲线的形式表示泵性能参数的之间的关系，称为泵的性能曲线（也叫特性曲线）。通常用横坐标表示流量Q，纵坐标扬程H、效率、轴功率P、汽蚀余量NPSH（净正吸头）等。,水泵的特征曲线,5. 相似理论的应用,5. 1 比转数 5. 2 切割定律 5. 3 泵的系列型谱,5.1 比转数,设泵的相应尺寸相等（或对同一台泵）， Q1/Q2=n1/n2 H1/H2=( n1/n2)2 P1/P2=( n1/n2)3 上式中的下标1表示转速为n1时的参数,2表示转速为n2时的参数.上式称为比例定律,表示泵转速改变时性能参数之间的关系。在进行泵试验时，通常用异步电动机作为原动机,转速随负荷而变化。试验完了之后必需把各试验转速下的性能换算为额定转速下的值。这种换算就是按比例定律进行的。,5.2 切割定律,转速固定的泵，仅有一条扬程流量曲线。为了扩大其工作范围，可采用切割叶轮外径的方法，使工作范围由一条线变成一个面。切割叶轮前后的性能参数变化关系，可近似的由切割定律来表达。下式中D1为切割后的参数，D为叶轮外径。使用切割定律的切割量不能太大，经验证明，允许的最大相对切割量与比转数有关。,5.3 泵的系列型谱,根据泵的切割定律，为促进泵的生产、优选品种、扩大批量、降低成本，而又能较好的满足广大用户的各种要求，有必要实现泵的系列化、通用化、标准化。而编制泵的系列型谱，是实现“三化”的一项重要工作。,某公司样本,国外品牌水泵的现状,Xylem(原ITT)，全球销量第一，尤其是在污水，空调系统领域。污水处理产品线最全，潜