离心泵的选择使用.doc

七、离心泵的类型、选择与使用(一)离心泵的类型由于化工生产中被输送液体的性质、压强和流量等差异很大，为了适应各种不同的要求，离心泵的类型也是多种多样的。按泵送液体的性质可分为水泵、耐腐蚀泵、油泵和杂质泵等；按叶轮吸入方式可分为单吸泵和双吸泵；按叶轮数目又可分为单级泵和多级泵。各种类型的离心泵按照其结构特点各自成为一个系列，并以一个或几个汉语拼音字母作为系列代号。在每一系列中，由于有各种规格，因而附以不同的字母和数字予以区别。以下对化工厂常用离心泵的类型作简要说明。1)水泵(B型、D型、Sh型) 凡是输送清水以及物理、化学性质类似于水的清洁液体，都可以选用水泵。B型水泵为单级单吸悬臂式离心水泵的代号，应用最为广泛，其结构如图224所示。这种泵的泵体和泵盖都是用铸铁制成的。全系列扬程范围为898m，流量范围为4.5360m3/h。若所要求的压头较高而流量并不太大时，可采用多级泵。如图225所示，在一根轴上串联多个叶轮，从一个叶轮流出的液体通过泵壳内的导轮引导液体改变流向，且将一部分动能转变为静压能，然后进入下一个叶轮的人口，因液体从几个叶轮中多次接受能量，故可达到较高的压头。国产多级泵的系列代号为D，称为D型离心泵。叶轮级数一般为29级，最多为12级。全系列扬程范围为14351m，流量范围为10.8850m3/h。若输送液体的流量较大而所需的压头并不高时，则可采用双吸泵。双吸泵的叶轮有两个吸入口，如图2-26所示。由于双吸泵叶轮的宽度与直径之比加大，且有两个人口，因此输液量较大。国产双吸泵的系列代号为Sh，全系列扬程范围为9140m，流量范围为12012 500m3/h。2)耐腐蚀泵(F型) 当输送酸、碱等腐蚀性液体时应采用耐腐蚀泵，该泵主要特点是与液体接触的泵部件用耐腐蚀材料制成。各种材料制造的耐腐蚀泵在结构上基本相同，因此都用F作为它的系列代号。在F后面再加一个字母表示材料代号，以示区别。耐腐蚀泵的另一个特点是密封要求高。由于填料本身被腐蚀的问题很难彻底解决，所以F型泵多采用机械密封装置。F型泵全系列的扬程范围为15105m，流量范围为2400m3/h。 3)油泵(Y型) 输送石油产品的泵称为油泵。油品的特点是易燃、易爆，因此对油泵的一个重要要求是密封完善。当输送200以上的油晶时，还要求对轴封装置和轴承等进行良好的冷却，故这些部件常装有冷却水夹套。国产油泵的系列代号为Y，有单吸和双吸、单级和多级(26级)油泵，全系列的扬程范围为60603m，流量范围为6.25500m3/h。4)杂质泵(P型) 杂质泵用于输送悬浮液及稠厚的浆液等，其系列代号为P，又细分为污水泵PW、砂泵PS、泥浆泵PN等。对这类泵的要求是：不易被杂质堵塞、耐磨、容易拆洗所以它的特点是叶轮流道宽，叶片数目少，常采用半闭式或开式叶轮。有些泵壳内还衬以耐磨的铸钢护板。在泵的产品目录或样本中，泵的型号是由字母和数字组合而成，以代表泵的类型、规格等，现举例说明如下：8B29A其中8泵吸人口直径，in(英寸)，即8X25=200mm；B单级单吸悬臂式离心水泵；29泵的扬程，m；A该型号泵的叶轮直径比基本型号8B29小一级，即基本型号的叶轮的第一次切割。40FMl-26其中 40泵吸人口直径，mm；F悬臂式耐腐蚀离心泵；M与液体接触部件的材料代号(M表示铬镍钼钛合金钢)；1轴封型式代号(1代表单端面密封)；26泵的扬程，m。100Y-120X2其中 100泵吸人口直径，mm；Y单吸离心油泵； 120泵的单级扬程，m；2叶轮级数。为了选用方便，泵的生产部门有时还将同一类型的泵绘制系列特性曲线，即将同一类型的各种型号泵与较高效率范围相对应的一段HQ曲线绘在一个总图上。图2-27就是B型水泵的系列特性曲线图。图中扇形面的上方弧形线代表基本型号，下方弧形线代表叶轮直径比基本型号小一级的型号A。若扇形面有三条弧形线，则中间弧形线代表型号A，下方弧形线代表叶轮直径比基本型号再小一级的型号B。图中的符号与数字的意义见图内说明。(二)离心泵的选择离心泵的选择，一般可按下列的方法与步骤进行：1)确定输送系统的流量与压头 液体的输送量一般为生产任务所规定，如果流量在一定范围内波动，选泵时应按最大流量考虑。根据输送系统管路的安排，用柏努利方程式计算在最大流量下管路所需的压头。 . 2）选择泵的类型与型号 首先应根据输送液体的性质和操作条件确定泵的类型，然后按已确定的流量Qe和压头He从泵的样本或产品目录中选出合适的型号。显然，选出的泵所能提供的流量和压头不见得与管路所要求的流量Qe和压头He完全相符，且考虑到操作条件的变化和备有一定的裕量，所选泵的流量和压头可稍大一点，但在该条件下对应泵的效率应比较高，即点(Qe、He)坐标位置应靠在泵的高效率范围所对应的HQ曲线下方。 泵的型号选出后，应列出该泵的各种性能参数。1) 核算泵的轴功率 若输送液体的密度大于水的密度时，可按式2-14核算泵的轴功率。例2-8 若某输水管路系统要求流量为80m3h，压头为18m，试选择一台适宜的离心泵，再求该泵实际运行时所需轴功率及因用阀门调节流量而多消耗的轴功率。解：(1)选泵的型号 由于输送清水，故选用B型水泵。按Qe=80m3/h、He=18m的要求，在B型水泵的系列特性曲线图(图2-27)上标出相应的点，因该点靠近标有4B20-2900字 样的扇形面的弧线下方，故可选用4B-20型水泵，转速为2900rmin。于本教材附录二十三中查得4B20型水泵在最高效率点下的性能如下：Q=90m3/h H=20m N=6.36kW =78 He=5m(2)该泵实际运行时所需的轴功率 该泵运行时所需的轴功率，实际上是泵工作点所对应的轴功率。由41320型离心泵的特性曲线(图212)可查得：当该泵在Q=80m3/h下运行时，所需轴功率为N=6kW。(3)用阀门调节流量而多消耗的功率 由图212查得：当Q=80m3/h时H=21.2m及=77。而管路要求为Qe=80m3/h、He=18m。为保证达到要求的输水量，应改变管路性能曲线，即用泵出口管线的阀门来调节流量，关小出口阀门，增加管路的压头损失，使管路系统所需压头也为21.2m。由于用阀门调节流量而多消耗的压头为21.218=3.2m故多消耗的轴功率为=0.905kW(三)离心泵的安装和操作离心泵的安装和操作方法可参考离心泵的说明书，下面仅介绍一般应注意的问题： (1)离心泵的安装高度必须低于允许吸上高度，以免出现气蚀和吸不上液体的现象。因此在管路布置时应尽可能减小吸人管路的流动阻力。 (2)离心泵在启动前必须向泵内充满待输送的液体，保证泵内和吸人管路内无空气积存。(3)离心泵应在出口阀关闭的条件下启动，这样启动功率最小。停泵前也应先关闭出口阀，以免排出管路内液体倒流，使叶轮受冲击而被损坏。(4)离心泵在运转中应定时检查和维修，注意泵轴液体泄漏、发热等情况，保持泵的正常操作。 .2l2 其它类型泵一、往复泵往复泵是一种容积式泵，应用比较广泛。它依靠活塞的往复运动并依次开启吸人阀和排出阀，从而吸人和排出液体。图2-28为往复泵装置简图。泵的主要部件有泵缸1、活塞2、活塞杆3、吸人阀4和排出阀5。往复泵由电动机驱动，通过减速箱和曲柄连杆机构与活塞杆相连接而使活塞作往复运动。吸人阀和排出阀都是单向阀。泵缸内活塞与阀门间的空间叫做工作室。当活塞自左向右移动时，工作室的容积增大，形成低压，便能将贮液池内的物体经吸人阀吸入泵缸内。在吸液体时排出阀因受排出管内液体压力作用而关闭。当活塞移到右端点时，工作室的容积最大，吸人的液体量也最多。此后，活塞便改为由右向左移动，泵缸内液体受到挤压而使其压强增大，致使吸人阀关闭而推开排出阀将液体排出。活塞移到左端点后排液完毕，完成了一个工作循环。此后活塞又向右移动，开始另一个工作循环。由上可知，往复泵就是靠活塞在泵缸内左右两端点间作往复运动而吸人和压出液体。活塞左端点到右端点(或反之)的距离叫做冲程或位移。活塞往复一次，只吸人和排出液体各一次的泵，称为单动泵。单动泵的送液是不连续的。若在活塞两侧的泵体内都装有吸人阀和排出阀，则无论活塞向哪一侧运动，吸液和排液都同时进行，这类往复泵称为双动泵，如图2-29所示。由往复泵的工作原理可知，往复泵内的低压是靠工作室的扩张造成的，所以在泵启动前无需向泵内灌满液体，即往复泵具有自吸能力。但是，与离心泵相同，往复泵的吸人高度也有一定的限制，这是由于往复泵也是借外界与泵内的压强差而吸人液体的，故吸上高度也随泵安装地区的大气压强、输送液体的性质及温度而变。二、计量泵计量泵又称比例泵，从操作原理来看就是往复泵。图230所示的是计量泵的一种形式，它是通过偏心轮把电机的旋转运动变成柱塞的往复运动。由于偏心轮的偏心距离可以调整，使柱塞的冲程随之改变。若单位时间内柱塞的往复次数不变时，则泵的流量与柱塞的冲程成正比，所以可通过调节冲程而达到比较严格控制和调节流量的目的。计量泵适用于要求输液量十分准确而又便于调整的场合，例如向化工厂的反应器中输送液体。有时还可通过一台电机带动几台计量泵的方法，使每股液体的流量既稳定且各股液体流量的比例也固定。三、旋转泵旋转泵是靠泵内一个或一个以上的转子的旋转来吸人与排出液体的，又称转子泵。旋转泵的形式很多，但它们的操作原理都是相似的。化工厂中较为常用的有： 一)齿轮泵图2-31为齿轮泵的结构示意图。泵壳内有两个齿轮，一个是靠电机带动旋转，称为主动轮，另一个是靠与主动轮相啮合而转动，称为从动轮。两齿轮与泵体间形成吸人和排出两个空间。当齿轮按图中所示的箭头方向转动时，吸人空间内两轮的齿互相拨开，形成了低压而将液体吸人，然后分为两路沿泵内壁被齿轮嵌住，并随齿轮转动而达到排出空间。排出空间内两轮的齿互相合拢，于是形成高压而将液体排出。齿轮泵的压头高而流量小，适用于输送粘稠液体以至膏状物，但不能输送含有固体粒子的悬浮液。(二)螺杆泵螺杆泵主要由泵壳和一根或两根以上的螺杆构成。图232所示的双螺杆泵实际上与齿轮泵十分相似，它利用两根相互啮合的螺杆来排送液体。当所需的压强较高时，可采用较长的螺杆。螺杆泵压头高、效率高、噪音低，适于在高压下输送粘稠性液体。 旋转泵也是正位移泵，若单位时间内旋转速度恒定，则排液能力也固定。因此与往复泵一样，旋转泵的流量调节也要采用如图2-32所示的方法。 （三）旋涡泵旋涡泵是一种特殊类型的离心泵，它由泵壳和叶轮组成。其叶轮如图233(a)所示，它是一个圆盘，四周铣有凹槽而构成叶片，呈辐射状排列。叶片数目可多达几十片。泵内结构情况如图3-33(b)所示，叶轮1上有叶片2，在泵壳3内旋转，壳内有引液道4，吸人口和排出口间有间壁5，间壁与叶轮间的缝隙很小，使吸人腔和排出腔得以分隔开。泵内液体随叶轮 旋转的同时，又在引液道与叶片间反复运动，因而被叶片拍击多次，获得较多的