课件：卧式多级离心泵长沙宏力水泵资料.ppt

四、管路特性曲线和工况点,管路特性曲线：液体通过管路时所需的压头与流量间的函数关系曲线。,Hst-管路静压头 h-管路阻力,船舶辅机第3章 离心泵 Centrifugal Pump,五、扬程和流量估算,扬程估算公式：,流量估算公式：,K-系数(1-1.5)10-4,n-转速(r/min),D2-叶轮外径(m),D0-泵吸口直径(inch)(1in25mm),问题：离心泵出口直径100mm，吸口直径125mm，叶轮外径300mm，额定流量约为( ),125m3/h,涡壳泵在非设计工况及车削叶轮后效率变化小，高效率工作区宽，水力性能完善，但内表面不能加工，铸造精度和光洁度不宜保证。涡壳泵在非设计工况会产生不平衡径向力。单级泵多为涡壳泵，多级泵涡壳式和导轮式都有(3级以上的泵各级能量转换装置多为导轮式)。,船舶辅机第3章 离心泵 Centrifugal Pump,问题：1. 设平衡盘的离心泵工作压力减小后平衡盘的(轴向、径向)间隙(增大、减小)。,2. 离心泵关小排出阀时，其轴向力(增大、减小)。,3. 离心泵开大旁通阀时，其轴向力(增大、减小)。,船舶辅机第3章 离心泵 Centrifugal Pump,(2) 填料密封,填料是由植物纤维、人造纤维、石棉纤维等的编制物或以有色金属为基体，辅以浸渍材料或充填材料制成的绳状物，常见的是方形截面的石棉盘根。一般0.5MPa时34圈，0.51MPa时45圈。,填料密封应该适当泄漏，不超过60滴/分钟，可通过轴封压盖调整压紧度。,导轮泵理论上不产生径向力，但因误差会带来较小的径向力。,危害：径向力是交变负荷，使泵轴疲劳破坏、产生挠度、磨损，使轴承负荷增加等。,一、相似条件,1. 几何相似：两泵对应的尺寸比值相等，叶片数和对应的叶片角相等。,2. 运动相似：两泵对应点的相应速度方向相同，比值相等，即速度三角形相似。运动相似必然几何相似，同时满足几何相似和运动相似称为工况相似。,3. 动力相似：两泵对应点作用于流体质点上的同名力方向相同，比值相等。主要是惯性力和粘性力。只要工况相似，基本能满足动力相似。,船舶辅机第3章 离心泵 Centrifugal Pump,三、离心泵的比转数,QI -折引流量,HI -折引扬程,推导出1个只包含泵的设计参数Q、H、n，而不包括几何尺寸D2的相似准则，称为比转数ns。,满足相似三条件的离心泵，比转数ns相等。,注意量纲：n-r/min, Q-m3/s(双吸泵取1/2Q), H-m(多级泵取单级叶轮),二、相似定律,1. 流量相似关系：,2. 扬程相似关系：,3. 功率相似关系：,1.低比转数泵叶型“窄长”，叶片呈圆柱形；扬程相对较高，流量相对较小；Q-H线较平坦，Q-P线陡降，高效率区宽，适合节流调节，适合封闭起动。,2.高比转数泵叶型“短宽”，叶片呈扭曲形；扬程相对较低，流量相对较大；Q-H线较陡降，Q-P线缓升。,船舶辅机第3章 离心泵 Centrifugal Pump,关于比转数与性能关系的总结(),窄长叶型ns小，,流量不大扬程高，,H线平功率陡，,高效区宽宜节流。,船舶辅机第3章 离心泵 Centrifugal Pump,一、汽蚀及危害,二、汽蚀余量,第五节 离心泵的汽蚀,三、汽蚀特性曲线,四、防止汽蚀的措施,离心泵的汽蚀现象与安装高度,离心泵的汽蚀现象 离心泵的汽蚀现象是指被输送液体由于在输送温度下饱和蒸汽压等于或低于泵入口处(实际为叶片入口处的)的压力而部分汽化，引起泵产生噪音和震动，严重时，泵的流量、压头及效率的显著下降，显然，汽蚀现象是离心泵正常操作所不允许发生的。避免汽蚀现象发生的关键是泵的安装高度要正确，尤其是当输送温度较高的易挥发性液体时，更要注意。,离心泵的安装高度Hg 允许吸上真空高度Hs是指泵入口处压力p1可允许达到的最大真空度 根据Hs计算的安装高度公式为 而实际的允许吸上真空高度Hs值并不是根据式计算的值，而是由泵制造厂家实验测定的值，此值附于泵样本中供用户查用。位应注意的是泵样本中给出的Hs值是用清水为工作介质，操作条件为20及及压力为1.013105Pa时的值，当操作条件及工作介质不同时，需进行换算。,一、汽蚀及危害,泵在吸入真空度大于允许吸入真空度时，发生汽蚀现象。主要发生在叶轮外缘叶片及盖板、涡壳或导轮处，不会发生在叶片进口处。例如流量大于设计流量时发生在叶片进口靠近前盖板的叶片正面处(K1)。,危害：产生60025000Hz的噪音和振动；流量、扬程、效率降低；金属疲劳破坏；汽泡凝结放热引起化学腐蚀(出口压力升高使气泡溶解，所以泵出口液体不会带气泡)。,船舶辅机第3章 离心泵 Centrifugal Pump,二、汽蚀余量,汽蚀余量h：是指泵入口处液体所具有的总水头与液体汽化时的压力头(pv/g)之差。国外称净正吸上水头NPSH。,船舶辅机第3章 离心泵 Centrifugal Pump,有效汽蚀余量ha：是泵工作时实际具有的汽蚀余量，取决于吸入条件和液体饱和压力，与泵无关。它表示液体在泵进口处水头超过汽化压头的富裕能量。,必需汽蚀余量hr：是指泵为了避免汽蚀所必需的汽蚀余量。取决于泵进口部分的几何形状、转速和流量，反映液体进泵后压力进一步降低的程度，与吸入条件及所吸液体的pv值无关。 hr越小，泵的汽蚀性能越好。,船舶辅机第3章 离心泵 Centrifugal Pump,泵说明书给出hr值。由图可见， hr随Q的增大而增大，因为流量增大，液体进泵后的压降也增加。,hr很难计算，用汽蚀试验确定：逐步增大吸入真空度，扬程或效率下降(2+K/2)%时的汽蚀余量称为临界汽蚀余量hc。hc加上不小于0.3m的余量定为必需汽蚀余量hr。使用时ha比hr具有大于10%(不小于0.5m)的余量。,必需汽蚀余量hr和允许吸上真空高度Hs都是表示泵吸入性能好坏的性能参数，性质一样，只是表示方式不同。,ha减小到等于hr时，吸上真空度达到Hs。,船舶辅机第3章 离心泵 Centrifugal Pump,有效汽蚀余量ha下降接近hr但未降到很低时，汽蚀已经发生但尚未明显影响到泵性能的状态称为潜伏汽蚀。,三、汽蚀特性曲线,图中画斜线部分为不稳定汽蚀，最容易破坏部件。,垂直线断裂工况，K为断裂点，断裂工况形成汽、水两相区，振动和噪音不强烈，破坏不明显，称为稳定汽蚀。,吸高zs3zs2 zs1 ，可见吸高越大， ha越小，断裂工况越向小流量方向移动，不发生汽蚀的流量范围越小。,船舶辅机第3章 离心泵 Centrifugal Pump,中、低ns的泵叶片流道窄长，气泡容易布满流道，扬程、效率急剧下降，特性曲线有明显断裂点。低ns的泵发生汽蚀后很容易断流。高ns的泵叶片流道短宽，达到断裂点之前有较长的一段扬程和效率逐渐下降的部分。,船舶辅机第3章 离心泵 Centrifugal Pump,四、防止汽蚀的措施,容易发生汽蚀的泵(ha小)：,预防措施：() 提高ha；减小hr；用抗汽蚀材料制造叶轮，提高光洁度,管理中的措施：() 降低温度；减小吸高或增加流注高度；减小吸入阻力(清洗滤器)； 关小排出阀(不能关小吸入阀)或降低转速减小流量。,一、工况调节,工况调节：改变泵的流量，即调节泵的工况点，通过改变泵的特性或管路特性。,1. 节流调节法,2. 回流调节法,3. 变速调节法,4. 汽蚀调节法,1. 节流调节法,关小排出阀，泵流量减小，功率降低，效率降低，工作扬程增加，允许吸上真空度增大；原管路所利用的扬程为H1， H1 - H1为关小排出阀的节流损失。,特点：方法简单，经济性差，节流引起发热。泵特性曲线平坦(ns小)且管路特性曲线平坦(阻力小)时，节流损失小。一般不用关小吸入阀的方法调节。,船舶辅机第3章 离心泵 Centrifugal Pump,2. 回流调节法,改变旁通回流阀的开度，调节主管路的流量的方法。不开旁通阀，A1(Q1, H1)。开旁通阀，同样扬程下，两并联管路流量相加：泵A(QA, HA)，主管路(Q3, HA)，回流管(Q4, HA)。关小回流阀，泵流量减小，主管路流量增加。,特点：泵经济性差(管路流量减小时，泵流量和功率增加，用于回流)。泵流量增大，允许吸入真空度降低而实际吸入真空度增大，有可能汽蚀。一般用作辅助手段；回流管不宜通泵吸口，否则发热。,3. 变速调节法,改变转速来改变泵的特性的方法。若输送液体不变，改变转速前后满足相似三定律，并称为比例定律：,将泵在不同转速下的特性曲线画在同一坐标图上，并将等效率点连成线，得到通用特性曲线。,特点：经济性最好，不会引起汽蚀。但须配可变速原动机，初投资和控制成本高。,船舶辅机第3章 离心泵 Centrifugal Pump,4. 汽蚀调节法,使泵在稳定汽蚀状况下工作来调节流量的方法。凝水水位越低，流注吸高越小，有效汽蚀余量越小，断裂工况线左移，流量减小。要求：设计良好的管路特性；水位应在一定范围波动(设蓄水室)；设回流管以防水位过低。,起动过程会经过不稳定汽蚀区，叶轮采用抗汽蚀材料制造；第1级叶轮小，汽泡易破裂。,船舶辅机第3章 离心泵 Centrifugal Pump,二、并联、串联工作,1. 并联工作：为提高流量,原则：扬程相等，流量相加,若工况点落在KL段，泵2将向泵1倒灌，或泵1无排量引起发热，所以应采用同型号泵或扬程接近的泵并联。,船舶辅机第3章 离心泵 Centrifugal Pump,2. 串联工作：为提高扬程,原则：流量相等，扬程相加,泵型号不一定相同，但额定流量应相近，否则效率低。,三、叶轮切割,如泵流量和压力超出需要，可切割叶轮外径，降低特性曲线，改变工况参数，节省功率。,最大切割量有要求。中低ns叶轮等外径车削，也可把盖板车掉；高ns叶轮倾斜车削；导轮式泵不车削盖板。,五、使用和检修,1. 使用(启动、运行、停车),(1)盘车,(2)润滑：采用润滑油Lub. Oil润滑，油环浸没15mm；采用润滑脂Grease润滑，润滑脂占轴承室容积1/21/3。500 Working hrs换油。轴承温升不超过35C，外表面温度不超过75C。,(3)冷却：填料函水封管、水冷轴承、水冷机械轴封、平衡管或平衡盘的冷却管路通畅。,(4)封闭起停：功率最低，对电网冲击最小。封闭运转时间不超过23min，否则发热。,(5)转向：反转不能建立排压，检查电机接线。,(6)避免干转：干转导致发热。自吸泵初次也引水，自带真空泵的应限制自吸时间。,(7)防冻防锈：冬季长期停用放空，外露金属加工面涂防锈油。,(1)叶轮Impeller：换新或修理Renew or Repair,2. 检修,修理方法：补焊Welding、打磨Polish、光车Lathing，静平衡试验Static Balance Test,(2)泵轴Shaft：裂纹、磨损、弯曲严重时换新，弯曲不严重可校直Alignment。,使用手动螺杆校直机,使用铜棒打轴的凹部,(3)泵体：出现裂纹，可通过敲击声、放大镜、煤油白粉法具体判断。,可用钻止裂孔或焊补方法修理。焊补后应进行水压试验，为1.7倍最高工作压力(正常的水压试验压力为1.5倍)。,(4)轴承：,常用轴承形式：滚动轴承、滑动轴承、水润滑轴承。,滚动轴承：最常用，如使用径向止推轴承应背靠背安装。轴承内圈和轴过渡配合，轴承外圈和安装处为过渡配合或滑动配合。,水润滑轴承：功率损失小(1/6)，润滑膜温度低(1/2)，承载能力低。水润滑陶瓷轴承具有良好的耐磨性和耐腐蚀性，承载能力高，能适应固体颗粒，热传导性好；缺点是高脆性和抗冲击能力差。,轴或轴套：通常是钢Steel或不锈钢Stainless Steel，水润滑轴瓦为橡胶或塑料。,六、故障分析,1. 不能供液,(一) 真空表读数为零、排压表读数为零，试水考克放不出水，说明液体未进入泵内。,真空表读数很大(汽化)，排压表读数不高。,(二) 液体进入泵内、封闭扬程小,液体进入泵内、封闭扬程正常,船舶辅机第3章 离心泵 Centrifugal Pump,2. 流量不足,(一) 泵的扬程特性曲线降低,(二) 管路的特性曲线变陡或上移,3. 电机过载,(1) 电压使电流而停车(表面过载)；频率则转速使轴功率，电流而停车。,(2) 摩擦功率增大：填料过紧、机械轴封安装不良、泵轴弯曲、对中不良、叶轮碰擦或轴承磨损。,(3) 液体粘度或密度。,(4) 双吸叶轮装反，变成前弯叶片，功率增大。,电机设过电流保护设备，过载时自动停车。,(5) 电机本身问题：可脱开单独试验。,(6) 管路特性曲线变平或下降使流量，功率。,4. 振动、异常声音,(1) 运动件不平衡：泵轴、叶轮(腐蚀、磨损、淤塞),(2) 部件擦碰：泵轴弯曲、轴承磨损，轴向推力平衡装置失效使叶轮轴向移动而接触泵壳。,(3) 泵基座不好：螺栓松动、基座刚度不足与泵共振、基座下沉使轴线失中。,(4) 连轴节对中不良或管路安装不当导致泵轴失中。,(一)机械方面原因(可结合温度查找原因),(5) 电机振动，可脱开检查。,(1) 汽蚀现象：大流量、高吸入真空度时发生，频率高(60025000Hz)。消除方法：关小排出阀或降低转速来减小流量、降低液温、增大流注吸高。,(2) 喘振现象：驼峰形Q-H曲线的泵向压头较大且周期性发生变化的容器或含有空气的高阻力管路供液时发生，频率0.110Hz。,(二)液体方面原因,向压头较大且周期性发生变化的容器液位供液： 变化，工况点在BCO变化，导致周期性水击，产生噪音和振动。,向含有空气的高阻力管