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渣浆泵选型基本知识 流量 泵在单位时间内排出液体的数量 体积流量以符号Q表示 单位l s或m3 h m3 s 扬程 单位重量的液体通过泵后所获得的能量 其值等于泵的出口总水头与入口总水头代数差 以符号H表示 单位为米液柱 m 转速 泵的转速是指泵轴每分钟的转数 以符号n表示 单位r min 泵的基本参数 轴功率 原动机驱动泵所需功率 以符号P表示 单位KW 泵有效功率 泵送液体 浆体 的重量流量与扬程的乘积 以符号Pe表示 KW 式中 液体密度 kg m3 浆体轴功率 泵送浆体时泵的轴功率称为浆体轴功率 以符号Pm表示 单位KW KW 式中Hm 浆体扬程 米浆柱 m Qm 浆体流量 l s 汽蚀余量 在泵吸入口处单位重量液体所具有的超过汽化压力的富裕能量 以符号NPSH表示 单位米液柱 m 效率 有效功率与轴功率之比 以符号 表示 是衡量泵做功能力大小的一个物理量 浆体中固体物料的特性参数 粒径 浆体中固体物料的大小固体物料的粒径分最小粒径 最大粒径和中值粒径中值粒径 中值粒径是指试样筛分时累计重量为50 的颗粒粒径 以d50表示 单位mm或 m 它保证较该粒径大的颗粒和小于该粒径的颗粒的重量份额相同 试样筛分曲线 粒形 固体物料的几何形状 从摩擦学的角度并结合物料水力输送的特性 分以下三大类 锐形颗粒 钝性颗粒 浑圆形颗粒硬度 固体物料的硬度也是造成过流部件高磨损的又一重要又一重要因素 当固体物料的硬度高于过流件时 则对过流件产生切削磨损 当固体物料的硬度低于过流件时 由于固体粒子的反复作用 也可导致材料的疲劳磨损 固体物料的密度 固体物料在密实状态下 单位体积所具有的质量 以符号 s表示 单位kg m3 固体物料的密度大小与浆体的沉降速度 磨损量以及泵的轴功率成正比 与泵效率成反比 当密度大到浆体不足以形成悬浮状态产生沉积时 就会产生堵塞和断流分布状态 浆体中固体物料的分布状态也是决定浆体的重要因素之一 均质浆体最重要的特性就是固体颗粒分布均匀 悬浮分散 无明显的粘结团块 否则就是非均质浆体 浆体中固体物料的主要物理性质 浆体密度 浆体密度是指固体物均匀分布的单位体积浆体所具有的质量 以符号 m表示 单位kg m3 在浆体水力输送中 浆体的密度 重度和比重是等价使用的 浆体的密度与泵的轴功率成正比 所以我们在选型时 首先要弄清楚浆体的准确密度 才能核算电机功率 浆体浓度 体积浓度 单位时间内流过的固体体积与浆体体积之比 叫做体积浓度 一般取百分比 CV 浆体的体积浓度 QS QM 分别表示固体物 浆体的体积流量 重量浓度 单位时间内流过的固体重量与浆体重量之比 叫做重量浓度 QS QM 分别表示固体物 浆体的体积流量S Sm 分别表示固体物 浆体的比重 PH值 即酸碱度 PH值对泵的选型有很大影响 PH值大小直接影响泵用材料的选择 所以必须事先了解泵抽送介质的酸碱度 才能有针对性的选择材料 浆体粘性 浆体或流体流动时内部产生摩擦力或切应它主要影响流量 扬程 汽蚀余量 而且还影响到泵轴功率 效率 高粘度流体的例子如糖浆 柏油 水煤浆等 临界沉降流速 固体颗粒在管道中 一般指水平管道 随着浆体平均流速的减小分布愈来愈不均匀 当流速减小到某一值后 管道底部出现固定的或滑动的床面 颗粒开始形成床面时的流速称为淤积流速 如果流速低于淤积流速将导致管内形成固体颗粒床面 摩擦损失随之相应地增大并常常具有脉动性 甚至导致管道堵塞 为保证浆体在管道中正常流动 必须使流速超过某一给定的最小值 此速度称为临界沉降流速 一般临界沉降流速大于淤积流速 杜拉德公式 管径在200mm以下通常用杜拉德公式计算临界沉降流速 公式如下 式中 g 重力加速度 m s2 D 管径 m FL 与粒径 浓度等有关的速度系数 由表查得 凯夫公式 当管径D 200mm时 使用凯夫公式比较合适 公式如下 式中 D 管径 m CV 体积浓度 d50 中值粒径 m 管路水头损失及管路特性曲线 等径管路水头损失 沿程水头损失 HfL清水等径管路水头损失 沿程水头损失 可由公式 3 1 达西公式 计算 m 3 1 式中L 管路的当量长度 m D 管路直径 m V 平均流速 m s f 摩擦损失系数或者沿程阻力系数 弯管水头损失HB 当弯管的当量长度无法由图3 2查得时 可按公式 3 3 计算水头损失 m 3 3 式中 B 90 弯管的损失系数 入口水头损失HE 式中V 入口管内流速 m s E 入口损失系数 入口水头损失HE 式中V 入口管内流速 m s E 入口损失系数 扩散管水头损失HD V1 扩散管入口流速 m s V2 扩散管出口流速 m s D 扩散管损失系数 闸阀水头损失HT 出口速度水头损失HV 管路总水头损失Hf 清水管路特性曲线 从上面计算损失的公式可以看出 水头损失都可以认为是与流速的平方成正比 这样 我们可以取速度或流量为横坐标 水头损失为纵坐标 则水头损失曲线即为通过原点的一条抛物线 如图3 7曲线A 这可以通过计算不同的流量点的总水头损失绘出 由于管路系统中出口和进口液面往往有一定的标高差 H 这种情况下管路在流量Q 0时的静水头为 H 此时整条曲线应向上平移 H距离 当出口液面高于进口液面时 如图3 7中的B曲线 特性曲线 浆体管路水头损失及管路特性曲线 浆体管路水头损失随所含固体颗粒的粒径 浓度 固体物的比重等不同而不同 本手册根据给定的浆体提出下述方法 均质浆体管路水头损失 固体物所有粒径均小于100 m 重量浓度CW 30 体积浓度CV 15 这种浆体属于均质浆体 不需要考虑颗粒的沉降 其管路的水头损失和清水基本一致 因此水头损失和管路特性曲线可按上述清水办法求得 典型浆体管路水头损失 所谓典型浆体是指粒径d50在100 m至300 m之间 重量浓度CW 40 体积浓度CV 20 的浆体 此类浆体的管路水头损失有如下特点 在同样的管路条件下 当浆体的流速为其临界沉降流速的0 7倍 V 0 7VL 时浆体的水头损失与清水以浆体的临界沉降流速流动 V VL 时的水头损失相同 当浆体的流速为其临界沉降流速的1 3倍 V 1 3VL 时 浆体的水头损失与清水以同样流速流动时的水头损失相同 渣浆泵的性能及运行工况 清水是泵进行性能试验最方便的介质 因此渣浆泵生产厂家一般仅向用户提供泵的清水性能 一般说来 用液柱高度表示的扬程仅与液体的运动状态有关 同一台泵输送水 空气 水银等流体所产生的扬程数值上是一样的 在泵送浆体时 由于浆体浓度 固体颗粒的大小 粘度等的影响 使得同一台泵输送清水与输送浆体时扬程和效率都要发生变化 与泵送清水相比 泵送高浓度粗颗粒的浆体时 泵的扬程和效率有明显的降低 泵送细颗粒浆体时 在有些情况下 泵效率会有所提高 因此 我们在渣浆泵的选型上除必须知道泵的清水性能之外 还要了解泵送浆体时泵的浆体性能与清水性能方面的区别 泵送浆体时性能的变化 扬程比 在相同流量和转速下泵送浆体扬程和泵送清水扬程的比值叫做扬程比 以符号HR表示 式中Hm 浆体扬程 米浆体柱 m H 清水扬程 米水柱 m HR的计算公式 效率比 在相同流量和转数下泵送浆体和泵送清水的效率比值叫做效率比 用ER表示 汽蚀 渣浆泵应保证在无汽蚀发生的条件下运行 如果泵在汽蚀发生的情况下运行 会使泵的过流零件在汽蚀和磨蚀的共同作用下过早的损坏 在汽蚀严重的情况下泵将产生振动和噪音 甚至导致泵扬程 流量 效率急剧下降而无法运行 泵无汽蚀运行的条件 泵不发生汽蚀的条件是有效汽蚀裕量大于泵的必需汽蚀裕量 一般为了安全起见应加0 3m的汽蚀安全裕量 如公式 5 1 所示 NPSHa NPSHr 0 3 5 1 式中NPSHa 有效汽蚀裕量 m NPSHr 必需汽蚀裕量 m 有效汽蚀裕量是指泵入口处单位重量液体所具有的高出汽化压力能头的那部分能量 由吸入管路系统的参数和管路中的流量所决定 必需汽蚀裕量由试验确定 它取决于泵的结构和参数 泵不发生汽蚀的条件 渣浆泵的串联和接力 采用离心式渣浆泵进行固体物料的远距离水力输送还是经济的 此时 输送系统所要求的渣浆泵总扬程 往往超过单级离心渣浆泵所能达到的最高扬程 在这种情况下 可以采用单级离心式渣浆泵串联或接力的方法 达到系统所要求的总扬程 串联形式 泵的选型 泵型的选择 离心式渣浆泵的类型很多 应根据浆体的性质不同选择不同类型的泵 以沃曼泵为例 重量浓度30 以下的低磨蚀渣浆可选用L型泵 高浓度强磨蚀渣浆可选用AH型泵 当液面高度变化较大又需浸入下工作时 应选用KZJL型泵 当需要高扬程输送时 选用KZJ型或HH型泵 性能参数的选择 泵型确定后 扬程和流量是选择泵规格大小和是否串联的依据 输送高浓度强磨蚀性渣浆 一般不选用泵最高转数nmax 性能曲线中多种转数的最高转数 选择转数为3 4nmax左右比较合适 当选定的泵在3 4nmax时 流量合适而扬程达不到 可采用多台泵串联形式 对于沃曼泵 不同的浆体 流量范围也要有所限制 对于高浓度强磨蚀的渣浆 流量应选在泵最高效率对应流量的40 80 范围内 对于浓度低磨蚀渣浆 流量应选在泵最高效率对应流量的40 100 范围内 一般不选择在最高效率对应流量的100 120 范围内 对于不同类型的沃曼泵 流量范围的选择参见图7 1 扬程裕量 渣浆泵在运转过程中 由于过流部件的磨损泵性能将不断下降 直至最终不能满足工况要求 为使泵能长时间的运转在额定工况附近 通常在选泵时增加一个扬程裕量 一般裕量取额定扬程的10 过流部件材质的选择 渣浆泵过流部件可选用的材质较多 应根据输送浆体的物理 颗粒组成 粒径 形状 硬度 浓度 化学 酸 碱 油 特性而定 金属耐磨材质硬镍1 对粗颗粒有较好的抗磨蚀性 硬镍4 抗磨蚀性与硬镍1 接近 但对于大颗粒 高应力的冲击性渣浆有较好的抗磨蚀性 价格较硬镍1 高 铬27耐磨铸铁抗磨蚀性类似硬镍1 就碱性混合液而言 具有较好的耐腐蚀性 价格高于硬镍1 Cr15Mo3是目前世界上公认的优良抗磨蚀材质 宏观硬度高达布氏硬度650 750 对粗颗粒强磨蚀浆体有较好的抗磨蚀性能 但价格较高 且较脆 橡胶材质品种较多 主要适用于无尖锐棱角的细颗粒 天然橡胶适合输送弱酸 弱碱性浆体 大磨粒粒度及其速度一定的范围内 天然橡胶要比其它金属或橡胶弹性材料耐用 氯丁橡胶不如天然橡胶好 但温度低于200 时 在油类浆体中具有极好的抗磨蚀性 在渣浆泵材质应用中 橡胶以其优良的耐磨 耐腐蚀 抗汽蚀性能得到了快速的发展 特别是应用在电厂烟气脱硫工况尤为理想 使用寿命可达五年 轴封型式的选择 渣浆泵主要有填料密封 副叶轮密封和机械密封等轴封形式 副叶轮密封一般在倒灌工作下使用 倒灌压力应小于10 的泵出口压力 这种轴封形式不加轴封水 但使用副叶轮密封将增加功率消耗 一般为额定功率的5 左右 填料密封需加轴封水并应保证足够的水压和水量 轴封水压等于泵出口压力加35kPa 轴封水量见表7 1 我厂将机械密封应用在渣浆泵上 以其无泄露 运行可靠等优越性获得用户好评 得到广泛推广 并解决多级串联渣浆泵泄露难题 加快了渣浆泵串联应用的步伐 传动方式 渣浆泵的传动方式有V型三角带传动 弹性联轴器传动 齿轮减速箱传动 液力偶合器传动 变频驱动装置 可控硅调速等 其中弹性联轴器和V型三角带价格便宜 拆装方便 应优先考虑采用 但V型三角带将增加5 的功率消耗 安装型式 沃