泵与压气机.ppt

引言 泵和压缩机的概念 泵pump 压缩机compressor 给液体增压与输送液体的机械 给气体增压与输送气体的机械 又称为压气机 引言 泵与压缩机在油气储运工程中的应用 泵与压缩机在石油工业中的应用 引言泵与压缩机分类 泵和压缩机 速度式 容积式 其他形式 按工作原理分 叶片式 喷射式jet 离心 泵 压缩机 混流泵 轴流 泵 压缩机 往复式 回转式 活塞 柱塞 泵 压缩机 隔膜泵 水锤泵等 第一章离心泵 1 1离心泵的工作原理及分类 1 2离心泵的性能参数 1 3离心泵的基本方程 1 4离心泵的工作特性 1 5离心泵的相似原理及其应用 1 6离心泵的汽蚀及吸入特性 1 7输入粘液时性能曲线的换算 1 8离心泵的装置特性性与工况调节 1 9离心泵的系列及选用 1 10离心泵的主要零部件 1 11离心泵的安装 运行与维护 第一节离心泵的工作原理及分类 要求了解离心泵的基本构成掌握离心泵的工作原理了解离心泵的分类及其主要特点内容离心泵的基本构成离心泵的工作原理离心泵的分类 第一节离心泵的工作原理及分类 一 离心泵的基本构成 密封及轴承等 泵体 电机 联轴器 1 工作部件 流体做功叶轮 诱导轮 第一节离心泵的工作原理及分类 一 离心泵的基本构成 2 过流部件 导流转能吸入室 蜗壳 导叶 3 密封部件 防止泄漏口环 轴封 4 其它部件 传动支承轴 轴承 泵体等 一 离心泵的基本构成 第一节离心泵的工作原理及分类 第一节离心泵的工作原理及分类 二 离心泵的工作原理 灌泵 叶轮存液 叶轮旋转 液体离心甩出 叶轮中心真空 液体吸入补充 三 离心泵的分类 吸入方式 单吸式泵 双吸式泵 叶轮级数 单级泵 多级泵 壳体剖分 水平中开式 多级分段式 输送介质 清水泵 油泵 污水泵 杂质泵 按不同的分类原则 泵体形式 蜗壳泵 双蜗壳泵 筒式泵 耐腐蚀泵 液态烃泵 第一节离心泵的工作原理及分类 双吸式泵 单吸式泵 按吸入方式分 多级泵 单级泵 按叶轮级数分 多级分段式 水平中开式 按泵体剖分形式分 双蜗壳泵 蜗壳泵 按泵体形式 筒式泵 按泵体形式 第二节离心泵的性能参数 要求掌握离心泵的主要工作参数内容离心泵的主要工作参数 流量扬程转速功率效率 第二节离心泵的性能参数 离心泵的主要工作参数 第二节离心泵的性能参数 一 流量 定义 泵在单位时间内输送的液体量 体积流量 单位 质量流量 单位 换算 第二节离心泵的性能参数 二 扬程 定义 单位质量流体由泵获得能量增值 计算方法一利用管路进出口参数计算方法二利用泵进出口参数计算 单位 或液柱 方法一利用管路进出口参数计算 方法二利用管路进出口参数计算 第二节离心泵的性能参数 三 转速 定义 泵轴单位时间内旋转的次数 单位 第二节离心泵的性能参数 四 功率 定义 单位时间内做功 轴功率N 原动机传到泵轴上的功率 又称为输入功率有效功率Ne 单位时间内泵输送出去的液体从泵中获得的有效能头 计算 第二节离心泵的性能参数 五 效率 定义 有效功率Ne与轴功率N之比 计算 例题 已知油品密度 Pa 罐I内压力P1 Pa 罐II内压力P2 Pa H1 H2 H3 m 吸入管内损失hs m 排出管内损失hd m 炉内压降 P Pa 计算泵提供的实际扬程 第三节离心泵的基本方程式 要求了解离心泵叶轮中液体流动的速度三角形掌握离心泵的基本方程式了解叶轮叶片型式对能头的影响内容液体在叶轮中的流动 速度三角形离心泵的基本方程式叶轮叶片型式对能头的影响 一 液体在叶轮中的流动 速度三角形 理论分析的两点假设 理想液体 叶轮内无能量损失 用下标T表示 叶片数无限多 薄 流动轨迹同叶片形状 用下标 表示 一 液体在叶轮中的流动 速度三角形 液体在流道内的流动 一 液体在叶轮中的流动 速度三角形 速度三角形定义 叶轮中任一液体质点的三个速度矢量组成的封闭三角形 速度三角形下标 1 叶轮进口截面 2 叶轮出口截面速度参数 绝对速度 气流速度 c c2 c1相对速度 流动速度 w w2 w1牵连速度 圆周速度 u u2 u1 一 液体在叶轮中的流动 速度三角形 u Dn 1 12 一 液体在叶轮中的流动 速度三角形 绝对速度c的两个分速度 径向分速度 C的径向分量 与圆周速度垂直cr c2r c1rcr QT A 与流量 流速 有关周向分速度 c的周向分量 与圆周速度平行cu c2u c1u与能量 扬程 有关 一 液体在叶轮中的流动 速度三角形 液流角度 绝对速度c与圆周速度u夹角 1 c1 u1 2 c2 u2 相对速度w与圆周速度反向 u夹角 1 w1 u1 2 w2 u2 一 液体在叶轮中的流动 速度三角形 二 离心泵的基本方程式 欧拉方程 叶轮机械基本能量方程 理论扬程方程式 理论扬程HT 1 理想情况下叶轮内无损失 2 叶轮叶片无限多 薄 简化公式 无预旋 轴向吸入室 c1u 0 三 叶片形式对能头的影响 HT 两种形式 静扬程 压力能 Hpol动扬程 动能 Hdyn 三 叶片型式对能头的影响 出口叶片角 2A对扬程的影响 2A HT 但静扬程Hpol 动扬程Hdyn 2A HT 但静扬程Hpol 动扬程Hdyn 三 叶片型式对能头的影响 HT QT关系 线性关系 2A 90 时 HT QT为上升直线 2A 90 时 HT QT为水平直线 2A 90 时 HT QT为下降直线 三 叶片型式对能头的影响 四 有限叶片数对理论扬程的影响 叶片数有限 叶轮流道中液体惯性形成轴向漩涡运动产生与u2反向的附加相对速度 w2u相对速度w变化方向由 2A变为 2 流道内的轴向旋涡运动 四 有限叶片数对理论扬程的影响 轴向旋涡运动出口速度三角形偏移c2u c2u HT HT 滑移 环流 系数 反映叶片数有限对理论扬程HT 的影响有限叶片数叶轮理论扬程 1 35 第四节离心泵的性能曲线 要求了解离心泵的各种损失掌握离心泵的各种功率和效率掌握离心泵的实际性能曲线内容离心泵的各种损失离心泵的各种功率和效率离心泵的实际性能曲线 离心泵性能曲线 性能曲线 离心泵当n一定时 H Q N Q和 Q之间的关系曲线 又称为特性曲线 工况点 Q H N 一 离心泵性能曲线理论分析 1 理想状态下泵性能曲线 性能曲线 2A 90 时 HT QT为上升直线 2A 90 时 HT QT为水平直线 2A 90 时 HT QT为下降直线 一 离心泵性能曲线理论分析 理想状态下泵性能曲线 后弯叶片型叶轮 HT QTNT QT T QT实际性能与理论性能不同 一 离心泵性能曲线理论分析 2 离心泵理论性能曲线的修正叶片数有限时对理论扬程的修正 其中 为滑移系数 一 离心泵中的各种损失 泵中各种损失对理论扬程的修正水力损失容积损失机械损失 一 离心泵中的各种损失 水力 流动 损失 1 摩阻损失hf沿程 局部摩阻损失与流量Q平方成正比 2 冲击损失hs冲击旋涡损失与设计流量Qd平方成正比 一 离心泵中的各种损失 容积 流量 泄漏 损失q泄漏部位叶轮口环 泵壳之间轴封轴套 泵体之间轴力平衡装置q f H 是二次曲线 一 离心泵中的各种损失 机械损失Nm叶轮 液体之间摩擦泵轴 轴承之间摩擦泵轴 密封件间摩擦机械损失可以近似为常数 二 离心泵的各种功率和效率 轴功率N有效功率Ne 二 离心泵的各种功率和效率 水力功率和水力效率水力功率 单位时间叶轮输出功率水力效率 实际扬程 理论扬程容积效率容积效率 实际流量 理论流量 二 离心泵的各种功率和效率 机械 摩擦 损失功率与机械效率总机械损失功率Nm 轮阻损失Ndf 轴封摩擦损失 N2 轴承摩擦损失 N3机械效率 水力功率 轴功率泵效率泵总效率 有效功率 轴功率 三 离心泵的实际性能曲线 三 离心泵的实际性能曲线 扬程 流量H Q性能曲线功率 流量N Q性能曲线效率 流量 Q性能曲线 h Q 实际性能曲线用途 选型 第五节离心泵的相似原理及其应用 要求了解相似原理基础知识和相似条件掌握相似定律 比例定律 切割定律和比转数了解相似抛物线和切割抛物线内容相似原理的基础知识相似原理在离心泵中的应用 一 离心泵的相似定律 affinitylaw 相似原理用途 试验研究相似设计设备选型改造及性能换算 二 比例定律 1 比例定律同一泵不同转速下相似工况点对应性能参数关系 二 比例定律 2 相似抛物线 同一抛物线上各点为相似工况点 同一抛物线上各点效率相等 n1 A1 B1 C1 Qa2 Ha2 n2 n3 Qa1 Ha1 A2 B2 变速后H Q曲线的换算和相似抛物线 二 比例定律 3 通用性能曲线 同一泵不同转速下性能曲线 通用性能曲线的等效率曲线与相似抛物的等效率曲线不完全一致 三 比转数 1 离心泵的比转数 比转速 表征叶片泵运转性能和叶轮几何特征的综合性能参数比转数式中 Q 流量 m3 s 双吸泵Q 2 H 扬程 m 多级泵H i n 转速 r min 三 比转数 2 说明 比转速不是转速最高效率点的比转速作为某种类型泵的比转速两个相似泵的比转速相等各国所采用的比转速表达式不尽相同多级泵双吸泵 三 比转数 三 比转数 3 比转数的应用 2 利用比转速编制泵系列型谱图 图1 74 3 泵的相似设计 三 切割定律与切割抛物线 自学 1 切割定律2 切割抛物线叶轮切割不同直径时对应工况点轨迹 三 切割定律与切割抛物线 3 切割高效区 切割高效工作范围 离心泵的相似原理及其应用 离心泵相似条件 几何相似和速度相似相似定律 两相似泵性能参数满足一定关系比例定律 切割定律 第七节离心泵的汽蚀与吸入特性 要求掌握汽蚀余量 吸上真空度 几何安装高度等汽蚀性能参数了解吸入特性和汽蚀比转数掌握离心泵抗汽蚀措施内容汽蚀概念汽蚀余量吸上真空度吸入特性离心泵的允许几何安装高度汽蚀比转数提高离心泵抗汽蚀性能的措施 一 汽蚀概念 1 汽蚀现象 Cavitation 水力机械特有的一定条件下流体与气体相互转化引起的破坏现象汽蚀过程 叶轮进口处液体汽化 凝结 冲击 破坏现象汽蚀发生机理 一 汽蚀概念 2 汽蚀原因安装高度大或吸入管路长安装地区大气压低输送液体温度高输送液体粘度增大 一 汽蚀概念 3 气蚀的危害噪声和振动气泡破裂 高速冲击材料的破坏表面剥蚀 麻点 蜂窝 裂纹 穿孔性能下降流量 扬程和效率下降机械失效抽空断流 气泡堵塞流道 一 汽蚀概念 4 汽蚀对不同比转数泵的影响低比转速泵 性能曲线突降 有明显断裂点 中等比转速泵 性能曲线缓慢下降 流量增至某一值时 急剧下降 高比转速的轴流泵 性能曲线缓慢下降 不会出现明显的断裂工况 多级泵汽蚀仅影响首级叶轮 性能曲线下降没有单级泵明显 二 汽蚀余量 汽蚀余量 h NPSH 泵入口处单位质量液体所具有的高出汽化压力的富裕能量 用NPSH netpositivesuctionhead 表示 单位 m液柱 汽蚀基本条件 二 汽蚀余量 1 有效汽蚀余量 ha定义 泵吸入口处 液流所具有的高出汽化压力的富余能量 定义式 计算式 二 汽蚀余量 2 必需汽蚀余量 hr定义 液体从泵入口至叶轮内压力最低点K的所消耗的能量头 计算式 泵吸入口 叶轮入口 压力最低部分 叶轮出口 能头 静压能头 hr ha 二 汽蚀余量 3 汽蚀的判别离心泵汽蚀判别式离心泵汽蚀判别条件 不发生汽蚀 开始发生汽蚀 发生严重汽蚀 二 汽蚀余量 4 允许汽蚀余量 h 三 吸上真空度 吸上真空度Hs 最大吸上真空度 Hs max 三 吸上真空度 允许吸上真空度 Hs 四 离心泵的允许几何安装高度 由 Hs 确定 Hg1 max 由 H 确定 Hg1 max 五 吸入特性 安全运行条件参数保证泵不发生汽蚀 加安全裕量允许汽蚀余量允许吸上真空度允许安装高度安全运行条件参数表示泵汽蚀性能的关系曲线汽蚀余量特性允许吸上真空度特性 双吸叶轮 降低流速 合理叶片开状 减少流动损失 叶轮前诱导轮抗汽蚀材料 减小吸入管路阻力损失合理确定泵安装高度设置前置泵采用诱导轮降低液体饱合蒸汽压 降温 第八节输送粘液时离心泵性能曲线的换算 要求了解输送粘液对离心泵性能的影响内容液体的粘度对离心泵性能参数的影响输送粘液时离心泵性能曲线的换算 一 液体的粘度对离心泵性能参数的影响 样本性能曲线 20 清水介质试验 一 液体的粘度对离心泵性能参数的影响 粘度对泵性能的影响 粘度 流量 扬程 功率 效率 有效汽蚀余量 二 输送粘液时离心泵性能曲线的换算 条件 液体粘度大于20mm2 s换算方法 前苏联国家石油机械研究设计院换算方法美国水力协会换算方法 前苏联国家石油机械研究设计院换算方法 美国水力协会换算方法 单级扬程 第九节离心泵的装置特性与工况调节 要求掌握管路特性和工作点了解离心泵并联和串联工作特性了解离心泵分支和交汇管路工作特性掌握离心泵工况调节方法内容单根管路特性与工作点离心泵并联 串联工作的装置特性离心泵在分支管路 交汇管路中工作的装置特性离心泵运转工况的调节离心泵的不稳定工作 一 单根管路特性与工况点 1 113 114 一 单根管路特性与工况点 装置特性 H Q和h Q特性图工作点 H Q和h Q交点能量守恒满足质量守恒 h Q H Q Q Hh QA A HA hA C HB hB QB H Q H Q C B 二 离心泵并联 串联工作的装置特性 并联工作适用范围单泵流量不能满足生产要求流量变化大 单泵不能在高效区工作泵并联特性 二 离心泵并联 串联工作的装置特性 同性能泵并联 1 1 二 离心泵并联 串联工作的装置特性 不同性能泵并联 二 离心泵并联 串联工作的装置特性 串联工作适用范围单泵扬程不能满足生产要求泵串联特性 二 离心泵并联 串联工作的装置特性 同性能泵串联 二 离心泵并联 串联工作的装置特性 不同性能泵串联 二 离心泵并联 串联工作的装置特性 注意 考虑后一台泵的强度及密封启停车顺序多级泵比串联更凑紧两台相距很远的泵串联 在叠加泵性能曲线之前 要考虑泵间管路的影响 二 离心泵并联 串联工作的装置特性 注意后续泵的强度及密封启 停车顺序多级泵比串联更凑紧两台相距很远的泵串联 叠加泵性能曲线之前 要考虑泵间管路的影响 三 离心泵在分支管路 交汇管路中工作的装置特性 分支管路 管路并联和串联问题并联管路特性 并联管路同能头的流量相加串联管路特性 串联管路同流量的能头相加装置工作点 合成管理处特性与泵特性的交点 三 离心泵在分支管路 交汇管路中工作的装置特性 交汇管路 泵与管路联合工作问题交汇点剩作能头相同交汇管中流量为两管流量之和 四 离心泵运转工况的调节 1 改变管路特性调节管路节流调节 改变出口阀开度 最常用 旁路调节 打回流 浪费能耗 四 离心泵运转工况的调节 2 改变泵性能曲线调节改变工作转速切割叶轮外径串 并联调节 第十节离心泵的系列及选用 要求熟悉泵的型谱图了解离心泵的系列化掌握泵的选用方法内容1 离心泵的系列化2 离心泵的选用 一 离心泵的系列化 型谱图 将同类型泵的最佳工作范围绘于一张坐标图上系列化 制定整套泵性能曲线型谱便于成批设计 制造和用户选用 一 离心泵的系列化 一 离心泵的系列化 型号编制方法数字汉语拼音 数字 数字字母 泵入口直径 mm in 泵基本型式代码 见教材P392附录三 设计点单级扬程或比转数 10的整数 泵的变型代号 A B C 无变形不表示 泵的级数 单级不表示 一 离心泵的系列化 我国已有离心泵系列 水泵油泵专用油田集输与长输管线用系列耐腐蚀泵 一 离心泵的系列化 一 水泵 图1 73 B BA型泵IS型水泵Sh S型D DA型R型 一 离心泵的系列化 B BA型泵单级单吸悬臂水泵特点 中小流量 低扬程用途 原油脱水 装卸油 抽送污水以及锅炉供水等型号编制2B 6A2 入口2inB 单级单吸悬臂式6 比转数60A 第一次切削 一 离心泵的系列化 IS型泵根据ISO02858标准设计Q 6 3 400m3 h H 5 126m效率比BA B 型平均高3 67 型号编制IS 65 160IS 国际标准单级单吸离心清水泵65 出口直径65mm160 叶轮直径160mm 一 离心泵的系列化 Sh S型泵单级双吸水平中开式泵大排量 低扬程用途 大流量 低扬程场合 如 装油和消防供水型号编制10Sh 13A10 入口直径10inSh 单级双吸13 比转数1 10的整数A 叶轮第一次切削 一 离心泵的系列化 D DA型泵分段多级式离心泵用途 长距离的输油和锅炉上水型号编制200D 43 3200 入口直径200mmD 分段多级式43 单级扬程43m3 3级 一 离心泵的系列化 Y型油泵类型 单级 两级悬臂式 多级分段式 单级双吸式缺点 运行不稳定 可靠性差 寿命短 二 离心泵的选用 选泵基本要求满足生产工艺 流量 扬程 介质性质安全 可靠运行 良好吸入性 可靠密封 润滑冷却 足够强度工作范围宽 工况变化高效运行尺寸小 重量轻 成本低 结构简单避免串联或并联工作用户特殊要求 防爆 防腐 第十一节离心泵的主要零部件 内容1 叶轮2 蜗壳 导叶及吸入室3 轴封装置4 轴向力 径向力及其平衡要求了解离心泵叶轮结构了解离心泵轴封装置结构原理了解离心泵轴向力及其平衡方法 一 叶轮 作用 做功结构 轮毂叶片前 后盖板 一 叶轮 叶片后弯式叶片 叶片数6 12片叶片型式 圆柱形叶片扭曲叶片 一 叶轮 闭式半开式开式 结构型式 单吸双吸 吸入方式 类型 二 吸入室 作用 液体在最小水力损失情况下均匀进入叶轮类型 三 压出室 作用 收集液体 能量转换类型 四 泵轴shaft 作用 传递机械能类型 五 轴套 作用 保护泵轴 定位叶轮类型 轴套筒 级间轴套 六 轴承 作用 支承泵轴 减少摩擦力类型 滑动轴承 滚动轴承 六 轴承 滑动轴承 滚动轴承 七 轴向力 径向力平衡装置 一 轴向力平衡装置1 轴向力产生原因 七 轴向力 径向力平衡装置 2 轴向力平衡方法单级泵 1 采用双吸叶轮 2 平衡孔法 3 平衡管法 4 采用平衡叶片 七 轴向力 径向力平衡装置 2 轴向力平衡方法分段式多级泵 1 平衡鼓法 2 平衡盘法 3 平衡盘与平衡鼓组合法 七 轴向力 径向力平衡装置 2 轴向力平衡方法多级中开式泵对称布置叶轮叶轮数为奇数时 首级双吸 七 轴向力 径向力平衡装置 二 径向力平衡装置1 径向力产生原因 七 轴向力 径向力平衡装置 2 轴向力平衡方法 1 采用双蜗壳 2 蜗壳内装导叶 3 多级蜗壳式泵 相邻两级蜗壳倒置 八 轴封 离心泵上密封装置 密封环 口环 耐磨环 叶轮与泵壳之间轴封 泵轴与泵壳之间轴封类型