单级离心泵基础知识课件.ppt

单级离心泵基础知识 讲师 陈哲 一 离心泵的型号意义 例1 100YI 60A100 泵吸入口直径100mmY 离心式油泵I 泵材料代号60 单级扬程60mA 叶轮直径第一次切割 例2 65AY 60 x265 泵吸入口直径65mmA 泵体经过第一次改造Y 离心式油泵 泵材料代号60 单级扬程60m2 叶轮级数 二 离心泵工作原理 离心泵在启动前 先向泵体内充满被输送的液体 叶轮在泵轴的带动下高速旋转产生离心力 液体由叶轮中心被甩到叶轮外缘 这时叶轮中心产生真空 与吸入端液面形成一定的压差 在此压差的作用下液体从泵的吸入口流向叶轮中心 泵轴不停地旋转 叶轮不停的吸入和排除液体 我厂的几种离心泵 悬臂式离心泵立式管道泵单级双吸泵液下泵立式筒形泵 OH1 OH2 悬臂式离心泵 根据介质温度情况轴承支架分无冷 风冷及水冷结构 介质需保温时可用壳体保温夹套结构 根据介质含固量可选择开式叶轮结构 根据介质温度可采用密封箱体保温结构 重工位轴系设计 可配各种机械密封 悬臂式离心泵OH2 OH3 立式管道泵 OH3 OH4 OH5 立式管道泵 BB1 双吸中开泵剖面图 双吸叶轮 平衡轴向力 低汽蚀值 轴向剖分壳体 无须拆卸进出口管路即可维修 稀油润滑 充分冷却轴承 轴向剖分轴承箱 转子拆装方便 轴可密封 可配各种密封 重工位轴承 可做接近中心线支承 VS2 液下泵剖面图 双吸式叶轮 结合双流道蜗壳设计 对称结构 运转平稳 滚动轴承可脂润滑或油润滑 可配填料密封或机械密封 螺纹接轴 安全可靠 可反转设计 滑动轴承 介质本身自冲洗 护管结构 滑动轴承外冲洗 混流式叶轮 加空间导叶式壳体 适合大流量低扬程工况 VS4 液下泵剖面图 单级单吸叶轮 并有多种叶轮形式可供选择 液下紧凑型结构用于高温和空间有限的场合 转子部件多点支撑 导轴承可外冲洗或自冲洗 机械密封 油润滑滚动轴承 加长联轴节 V型环密封或填料密封 脂润滑滚动轴承 联轴器 连接螺柱 接轴键 接轴套型式的接轴方式 用于常温 VS5 液下泵剖面图 悬臂式结构液下无轴承刚性轴设计口环径向密封长度 2m适用于磨蚀性强的工况 VS6 立式筒型泵剖面图 多级叶轮串联布置 径向导叶加节段式壳体设计 O型圈密封 标准筒袋外壳仅承受入口压力 平衡鼓装置平衡轴向力 使轴封仅承受入口压力 自动循环油润滑轴承部件 可整体拆卸 分半式定位环加分半式接轴套型式的接轴方式 滑动轴承介质本身自冲洗 流量 1800m3 h扬程 800m温度 180 180 压力 10 0MPa VS6 立式筒型泵轴承密封剖面图 VS6 立式筒型泵管线图 排气至吸入罐 排液PLAN13 53 三 单级悬臂式离心泵的基本构成 主要部件 叶轮 吸入室 蜗壳 轴封 机械密封 口环 轴承 轴承箱 叶轮 有的还有平衡盘 过流部件 1 吸入室 在叶轮进口前 作用是把液体从吸入管引导叶轮2 叶轮 离心泵的关键部件 液体在叶轮中得到能量 提高速度和压力 3 蜗壳 位于叶轮出口之后 收集叶轮中流出的液体 并按一定要求送入下一级进口或排出口管 转换能量把叶轮中流出的高速液体的动能转化为压力能 单级悬臂离心泵的基本构成 叶轮 通常由5 10片后弯的叶片组成 叶轮安装在泵轴上 并放在泵壳内 是离心泵的关键部件 叶轮由前轮盘 后轮盘 轮毂 叶片组成 分类 开式叶轮半开式叶轮闭式叶轮 半开式叶轮 闭式叶轮 开式叶轮 叶轮按其吸液方式不同可分为单吸式和双吸式两种 2 泵壳 沿叶轮旋转方向 泵壳与叶轮之间形成一个截面逐渐扩大的通道 出口截面最大 液体在涡形体中流动时流速逐渐减慢 将动能转变成静压能 作用 接受从叶轮中排出的液体 同时将液体的动能转化为压力能 3 轴封装置 旋转的泵轴与静止的泵壳间的密封 作用 防止泵内高压液体沿间隙漏出 或外界空气以相反方向漏入泵内 轴封装置 填料密封机械密封迷宫式密封 1 填料密封 填料环 填料套 填料 填料压盖 双头螺栓 螺母 特点 简单易行 但维修工作量大 容易泄漏不适用于易燃 易爆 有毒或者贵重液体的输送 泄漏量为6 8滴 min 填料的材料 石墨 石棉 黄油浸过的棉织物 金属箔包石棉芯 聚四氟乙烯等 2 机械密封 动环 静环 特点 结构复杂 精度要求高 价格贵 装卸和更换零件不便 但密封性能好 寿命长 功率消耗小 安全性好 弹簧 两环的接触端面随泵的运转做相对运动时 借助弹簧力的作用相互紧贴而起密封作用 传递机构 1 机械密封的结构组成动环 静环 传动机构 补偿缓冲机构 辅助密封圈 2 密封点 1个动密封点4个静密封点1 动环与轴套之间静密封点2 静环与密封压盖之间3 轴套与轴肩之间4 密封压盖与泵头之间动密封点 1 动环与静环之间 4 轴承 离心泵的轴承是支撑转子的部件 同时承受径向和轴向载荷 离心泵的轴承分为滑动轴承 滚动轴承 推力轴承等 滑动轴承的组成 轴承座 轴承盖 剖分式轴瓦 螺栓滚动轴承的组成 内圈 外圈 滚动体 保持架几种常见滚动轴承的型号意义7310 7 推力轴承3 宽度系列代号10 内径50mm6212 6 深沟球轴承2 宽度系列代号12 内径60mm 四 离心泵的汽蚀 当泵内液体压力低于或等于该温度下的饱和蒸汽压时 液体发生汽化 产生气泡 这些气泡随液体流到较高压力处受压迅速凝结 周围液体快速集中 产生水力冲击 由于水力冲击 产生很高的局部压力 连续打击在叶片表面上 这种高速 高压和高频的水力冲击 使叶片表面产生疲劳而剥蚀成麻点 蜂窝 这种气化和凝结 产生的冲击 剥蚀 振动和性能下降的现象称为汽蚀现象 汽蚀发展严重时 泵内液体的连续性流动遭到破坏 产生空洞部分 液流间断 振动噪音加剧 最后导致泵抽空断流 气蚀症状 噪声大 泵体振动 流量 压头 效率都明显下降 气蚀后果 a 使过流部件被剥蚀破坏b 使泵的性能下降c 使泵产生噪音和振动d 阻碍水力机械向高流速发展 2 提高进液装置汽蚀余量 增加泵前吸液池的压力 减小安装高度Hg 将吸上装置改为倒罐装置时 应增加倒罐装置的安装高度 减小流动损失 如缩短流程 减小流速 尽量减少弯道与阀门等 五 提高离心泵抗汽蚀性能的措施总的来说 尽量NPSHr小 而NPSHa足够大 1 提高离心泵本身抗汽蚀的性能 改进泵的吸入口至叶轮K区附近的结构设计 减小流速 采用前置诱导轮 使液流在前置诱导轮中提高接受叶片做功以提高液流的压力 采用双吸式叶轮 降低进口流速 采用抗汽蚀的材料 伯努利方程 理想流体在重力场中作稳定流动时 能量守衡定律在流动液体中的表现形式 伯努利方程的推导 稳定流动的理想流体中 忽略流体的粘滞性 任意细流管中的液体满足能量守恒和功能原理 设 流体密度 细流管中分析一段流体a1a2 a1处 S1 1 h1 p1a2处 S2 2 h2 p2经过微小时间 t后 流体a1a2移到了b1b2 从整体效果看 相当于将流体a1b1移到了a2b2 设a1b1段流体的质量为 m 则 机械能的增量 伯努利方程计算扬程 扬程通常是指水泵所能够扬水的最高度 用H表示 最常用的水泵扬程计算公式是H p2 p1 g c2 c1 2g z2 z1 其中 H 扬程 p1 p2 泵进出口处液体的压力 c1 c2 流体在泵进出口处的流速 z1 z2 进出口高度 液体密度 kg m3 g 重力加速度 通常选用比转数ns在130 150的离心式清水泵 水泵的流量应为冷水机组额定流量的1 1 1 2倍 单台取1 1 两台并联取1 2 按估算可大致取每100米管长的沿程损失为5mH2O 水泵扬程计算公式 mH2O Hmax P1 P2 0 05L 1 K P1为冷水机组蒸发器的水压降 P2为该环中并联的各占空调未端装置的水压损失最大的一台的水压降 L为该最不利环路的管长K为最不利环路中局部阻力当量长度总和和与直管总长的比值 当最不利环路较长时K值取0 2 0 3 最不利环路较短时K值取0 4 0 6 看完水泵扬程计算公式 相信大家对于水泵扬程怎么计算的问题有了比较全面的了解 总的来说 水泵扬程就是伯努利方程来计算的 六 离心泵的主要性能参数 1 流量指离心泵在单位时间内所输送液体的体积 以Q表示 单位为L s或m3 h 离心泵的流量取决于泵的结构尺寸和转速 2 扬程指离心泵对单位重量液体所提供的有效能量 以H表示 单位为N m N或m液柱 泵的扬程又称压头 离心泵扬程的大小 取决于泵的结构 转速及流量 一般通过实验测定 3 转速泵轴单位时间内的转数 以n表示 单位是r min4 功率功率是指离心泵单位时间内所作的功 单位为J s或W 泵的功率分有效功率 轴功率及电动机功率 三者之间的关系为 有效功率 轴功率 电动机功率 1 有效功率Ne 单位时间内泵对输送液体所作的功 称为泵的有效功率 即Ne gQH 2 轴功率N单位时间内由原动机传到泵轴上的功 也称输入功率 单位是WN Ne 3 电动机功率N电系指电动机所需的功率N电 N 传动 5 效率 有用功率与轴功率之比 Ne N液体在泵内流动的过程中 有各种能量损失 1 容积损失 叶轮在泵内转动时 出口处的高压液体从间隙或平衡管中流回到泵的入口 或从密封处泄露 2 水力损失 由于阻力和漩涡产生的能量损失 3 机械损失 摩擦产生的能量损失 比例定律 定义 同一台离心泵 当叶轮直径不变时 改变泵的转速时 其性能变化的规律比例定律Q1 Q2 n1 n2 H1 H2 n1 n2 2 Pa1 Pa2 n1 n2 3式中Q1 H1 Pa1 转速n1时的流量 扬程和轴功率Q2 H2 Pa2 转速n2时的流量 扬程和轴功率 应用说明 采用改变转速的方法可以得到不同工况时的离心泵特性曲线 可通过直流电机 变频调速和液力耦合器达到泵转速的改变 当转速变化较大时 泵效率下降较大 如果转速从2900r min降到1450r min时 泵效率下降3 5 因此上述换算是近似换算 离心泵的切割定律 同一台离心泵 当转速不变时 将叶轮外径稍加切割 其性能变化的规律Q1 Q2 D1 D2H1 H2 D1 D2 2Pa1 Pa2 D1 D2 3式中Q1 H1 Pa1 未切割外径D1时的流量 扬程和轴功率Q2 H2 Pa2 切割后外径D2时的流量 扬程和轴功率切割定律只能用在需要降低流量 扬程和轴功率的场合 1 切割的目的 一台离心泵 在一定的转速下仅有一条性能曲线 为扩大泵的工作范围 常采用切割叶轮外径的方法 使其工作范围由一条线变成一个面 当切割量较少时 可以认为切割前后叶片的出口安置角和通流面积基本不变 泵效率近似相等 2 切割定律的表达式 Q Q D2 D2H H D2 D2 2N N D2 D2 3式中 Q H N表示泵的额定流量 扬程和轴功率角标 表示叶轮切割后的对应参数D2表示叶轮的外直径 八 离心泵的特性曲线 水泵的性能参数 标志着水泵的性能 水泵各个性能参数之间的关系和变化规律 可以用一组性能曲线来表达 对每一台水泵而言 当水泵的转速一定时 通过试验的方法 可以绘制出相应的一组性能曲线 即水泵的基本性能曲线 一般以流量Q为横坐标 用扬程H 功率N 效率 和允许吸上真空度Hs为纵坐标 绘Q H Q N Q Q Hs曲线 1 流量和扬程曲线 结论 Q H曲线是下降的曲线 即随流量Q的增大 扬程H逐渐减少 相应与效率最高值的点的参数 即水泵铭牌上所列的各数据 水泵的高效段 不低于最高效率点10 左右 2 流量和轴功率曲线离心泵的轴功率随流量增加而逐渐增加 曲线有上升的特点 当流量为零时 闸阀关闭 轴功率最小 因此 为便于离心泵的启动和防止动力机超载 启动时 应将出水管路上的闸阀关闭 启动后 再将闸阀逐渐打开 即水泵的闭阀启动 轴流泵与离心泵相反 3 流量效率曲线 离心泵在一定转速下有一最高效率点 此最高效率点称为离心泵的设计点 设计点对应的流量称为额定流量 在选用离心泵时 应使离心泵在该点附近工作 效率曲线为从最高点向两侧下降的变化趋势 4 流量与允许吸上真空度曲线离心泵流量与允许吸上真空度曲线是一条下降的曲线 而离心泵流量与汽蚀余量 HSV或 h 曲线是一条上升的曲线 5 离心泵的通用性能曲线 离心泵的通用性能曲线 水泵在不同转速下的性能曲线用同一个比例尺 绘在同一坐标内而得到的性能曲线 H KQ2 相似工况抛物线或等效率线 离心泵的通用性能曲线图 6 离心泵的工作点 离心泵在管路中正常运行时 泵所提供的流量和压头应与管路系统所要求的数值一致 此时 安装于管路中的离心泵必须同时满足管路特性方程与泵的特性方程 两方程所得到两特性曲线的交点 即离心泵的工作点M对所选定的泵以一定转速在此管路系统操作时 只能在此点工作 在此点 H He Q Qe 7 离心泵的流量调节 1 改变管路特性曲线 改变泵出口阀开度 关小阀门 使B值变大 流量变小 曲线变陡 开大阀门 使B值变大 流量变大 曲线变平缓 优点 调节迅速方便 流量可连续变化 缺点 流量阻力加大 要多消耗动力 不经济 2 改变泵的特性曲线 泵的转速提高 则H Q线上移 工作点由M移至M2 流量由QM加大到QM2 泵的转速降低 则H Q线下移 工作点移至M1 流量减小到QM1 优点 流量随转速下降而减小 动力消耗也相应降低 缺点 需要变速装置或价格昂贵的变速电动机 难以做到流量连续调节 化工生产中很少采用 8 离心泵的组合操作 离心泵的并联在同一压头下 两台同样的泵并联所提供的流量为单台泵提供流量的两倍 并联后的总流量必低于单台泵流量的两倍 2 离心泵的串联 在同一流量下 两台相同的泵串联所提供的压头为单台泵所提供压头的两倍 两台泵串联操作的总压头必低于单台泵