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通用流体输送机械类 离心泵篇 泵的基础知识 泵的定义及结构形式离心泵的原理及参数离心泵运行规律离心泵基本结构离心泵的测试离心泵安装运行维护离心泵的常见故障 1 泵的定义及结构形式1 1定义及分类 泵的定义 把原动机的机械能转化成液体能量的机器 液体能包括位能 压能和动能 叶片式泵 也叫动力泵 特点是连续地将能量转换给液体 如离心泵 混流泵 轴流泵 旋涡泵等 容积式泵 特点是通过封闭的 充满液体的容积周期性的变化 不连续地将能量转换给液体 如齿轮泵 活塞泵 螺杆泵等转子泵 其它类型泵 这些泵的工作原理各异 如射流泵 水锤泵 电磁泵等 1 2叶片泵结构形式 按叶轮特性分a 离心式b 混流式c 轴流式按泵体形式分a 蜗壳式b 导叶式 透平式 按泵的级数分a 单级泵b 多级泵 按吸入方式分a 单吸泵b 双吸泵按泵体剖分分a 节段式b 中开式按应用领域分a 化工泵b 污水泵c 建筑用泵 给水泵 d 矿山用泵e 电站用泵 按泵的安装方式分a 干式泵b 潜水泵c 液下泵d 立式泵 按泵的特殊结构分a 磁力泵b 屏蔽泵c 管道泵d 自吸泵 2 泵的工作原理及参数2 1工作原理2 2泵的主要性能参数 离心泵工作原理a 吸入 在泵内灌满水的前提下 当轴带动叶轮高速旋转时 叶轮中的水受离心力的作用而从叶轮四周射出 导致叶轮中心处形成真空 低压区 即此处的压力低于大气压力 而下游 进水池 水面上却作用着大气压力 那么 下游的水在大气压力的作用下 从下游流向叶轮中心 也就达到了吸入的目的 b 压出 在离心力的作用下 到达叶轮中心的水进入叶轮腔内 高速运转的叶片就会驱使叶轮中的水一起转动 在叶片与水流的相互作用过程中 叶片对水流作功 水流得到能量而从叶轮四周射出 此时 水流就带有很大的动能和压能 并在泵壳与叶轮外缘所形成的空间 压水室 内汇集后流向压水室出口扩散段 经扩散段的能量转换 最后在泵出口法兰处形成高压水流 并进入出水管路 也就达到压出的目的 泵及其动力系统a 电泵 电机 泵 电机与泵紧密结合 设计成一个整体 主要有潜水泵 屏蔽泵属于这种系统 b 泵 传动系统 动力系统 即泵通过传动系统与原动机相联 形成整体机组 传动系统分为两种 直联 联轴器 变速 皮带 齿轮箱 原动机分内燃机和电机 c 其他系统 如控制系统等 变频器 电器控制柜 输出参数a 流量 Q 是指水泵在单位时间内所能抽送的出液量 又分体积流量和质量流量 通常用体积流量表示 其单位 m3 h L s b 扬程 H 是指水泵输送的单位重量液体的能量的增值 即水泵出口法兰处单位重量液体的能量减去泵进口法兰处单位重量液体的能量 其单位 m P gH根据定义 H Ed EsEd 水泵出口法兰处单位重量液体的能量 Es 水泵进口法兰处单位重量液体的能量 Ed Zd Pd g V2d 2g Es Zs Ps g V2s 2g一般情况下 离心泵的扬程可以泵轴线为界分为两部分 泵轴线以上为压水扬程 也叫上扬程 用H2表示 泵轴线以下为吸水扬程 用H1表示 也叫下扬程 因此 水泵扬程又可以表示为 H H1 H2 hc 水功率 P水 也叫水泵的输出功率 有效功率 Pz gQHd 效率 Pz P 输入参数a 转速 n 水泵的转速是指单位时间内泵转子旋转次数 单位 r min一般和电机同速 直联 b 轴功率 P 即动力机传递给泵轴的功率 也叫水泵的输入功率 单位 kW c 配用功率 P 又称配套功率 指泵所需配套的动力机功率 单位 kW 可以是电机或发动机的额定功率 其他性能a 汽蚀余量 NPSHr 泵的必需气蚀余量 也是泵内从进口法兰到叶轮叶片进口的压力损失或压差 它是泵所固有的 仅随流量而变化 一般若不修改水泵过流部件 其变化规律很难有变化 NPSHa 系统的装置气蚀余量 是大气压在泵进口法兰处的剩余压力 它取决系统及安装位置 是一个变化的量 b 振动及噪音 产生振动的原因 1 叶轮的静 动平衡未达到要求 2 轴弯曲或跳动 3 轴承质量有问题 或装配不当 4 水泵工作工况点远离最佳工况点 即在过大流量或过小流量工况点工作 5 电机轴心线与水泵轴线对中偏差过大 产生噪音的原因 1 上述振动引起 2 水力噪音 3 电机噪音 30kW 电机噪音大于水力噪音 泵的性能曲线a Q H性能曲线 有限叶片数损失部分 摩擦损失 进口冲击损失 实际QH 曲线 进口回流损失 进口回流损失 回流损失 Q P2 c 叶轮参数的影响 叶轮外径变小 d 转速的影响 3 泵的机组运行规律3 1 泵运行时的工况点 离心泵性能曲线 3 2 泵的启动性能 4 离心泵的基本结构4 1主要部件 泵壳 泵轴 叶轮 轴承箱等 4 1 1叶轮 分类 开式叶轮闭式叶轮半开式叶轮结构特点 平衡孔 减小轴向负荷 4 2相关附件 电动机 联轴器及其防护罩 机械密封及其辅助配管 温度及振动探头等 4 3附属设备 稀油站及其附属设备 4 1 2轴承箱 部件 箱体 端盖油封 迷宫式密封等轴承 SKF 型号 油杯 自动补油装置注意 迷宫式密封不要打开 否则内部O型圈将损坏 4 2相关附件4 2 1电动机 低压电机 500V以下 380V 220V 24V等高压电机 6000V 节能4 2 2机械密封及其辅助配管 有关机械密封知识 见通用流体输送机械之机械密封篇 4 3 2稀油站 为滑动轴承大负荷状态下提供强制润滑 主要用于1400KW以上电机轴承的润滑 机械系统 油箱 油泵装置 过滤器 风冷式油冷却器 加热器等 控制系统 双电源切换装置 控制箱 压力控制和温度控制 5 离心泵的测试 化工流程泵三大国际测试考核标准 API6108th 美国石油协会标准610第8版HIteststandardscentrifugualpumps 1 6 美国水力协会测试标准离心泵 1 6ISO9906 1999Grade2 国际标准9906 1999等级2 泵测试知识 标准对比 泵测试知识 性能测试 测量泵在特定工作流量下的扬程 泵消耗功率 转速等参数 根据测试数据转换到标准转速下的性能指标 判断是否符合设计要求 判断泵的实际运转数据是否能符合客户现场运行要求 泵测试知识 性能参数 扬程 总扬程总扬程 出口压力 进口压力 进出口高度压差 液体动压头增加量 压力 表压 换算公式1MPa 103米进出口高度压差 绝对高度差x介质密度比 和水密度比值 动头 V2 2xg 一般根据进出口口径和流量变化 在大约0 5米变化 进出口口径相等该值 0 泵测试知识 性能参数 流量 流量 泵出口介质体积流量 单位通常是立方米 小时 立方米 秒 可以通过涡轮 电磁流量计来测定 不可压缩流体进出口流量相等 测试时通过节流阀门来调节流量大小 实际运转根据泵特性曲线和管路特性曲线的交点来确定 泵测试知识 性能参数 功率 泵消耗的功率 泵消耗的轴功率可以通过扭拒仪来测定 泵机组消耗功率通过电机消耗电功率来换算 泵消耗轴功率 电机消耗电功率 有效功 x电机效率 泵输出功率 介质单位时间内获得的有效能量 P 介质密度x重力加速度x流量x扬程 泵测试知识 性能参数 效率 泵效率泵效率 泵输出功率 泵消耗轴功率 泵消耗轴功率 电机输出功率 电机消耗有效电功率x电机效率 机组效率机组效率 泵输出功率 电机消耗有效电功率 机组效率 泵效率x电机效率 泵测试知识 汽蚀性能试验 汽蚀现象 液体在一定温度下 由于进口处压力低于液体的汽化压力 饱和蒸汽压 液体开始汽化生成气泡 随着流体进入高压区域 气泡湮灭 周围液体迅速填补气泡的空间产生水力冲击 这个液体汽化产生气泡和气泡湮灭的现象就是汽蚀 汽蚀的特征 泵出现较大的振动和噪音 泵的出口压力降低 流量下降 开大阀门流量不会上升 长期运行在汽蚀状态的泵泵壳和叶轮会有明显的蜂窝状的侵蚀 汽蚀是一种对泵非常有害的现象 泵测试知识 汽蚀参数定义 NPSH汽蚀余量 泵入口处单位质量液体具有的超过液体汽化压力的的富余的能量 NPSHr必须汽蚀余量 不发生汽蚀 泵进口处单位液体最低必须具有的能量 低于这个临界值泵就会发生汽蚀 NPSHr是一个只和泵有关的参数 与介质 管路系统无关 NPSHa装置汽蚀余量 泵装置系统能够提供给单位液体 输送介质 额定温度 的高与泵发生汽蚀的富余能量 NPSHa只与装置 管路 系统有关 与泵无关 泵在选型时要保证NPSHa NPSHr 0 5米 一般这个值低于1米时泵出厂时应该要做汽蚀性能试验 泵测试知识 运转测试 测量泵在不同工况下的轴承油温 振动 噪音等参数 判断泵是否工作正常 判定泵的机械运转指标是否符合标准要求和客户技术规范要求 API610规定震动值 3mm s 非过滤 ANSIB73 1M规定震动值 6 35mm s 非过滤 ISO2372规定震动值 7 6mm s 非过滤 震动测量点 轴承箱靠近轴承的位置 泵制造过程中一般有2个点加工成测量点 震动一般在额定转速和额定工况点下测量 在最小流量点和最大流量点震动增加小于30 泵测试知识 噪音测量 测量位置 机组周围离开设备1米远 垂直高度离地面1 5米的固定点 测量设备 声级计 考虑对员工的健康 用户目前的ESH规范都对机组设备提出了噪音要求 国际通行的标准是 85dBA 噪音要求一般都会在合同的规范里明确要求 泵测试知识 轴承油温 轴承油温 过高的油温会导致润滑油失效从而造成轴承损坏或寿命缩短 现场 90 高温报警 95 高高报警 停车 注 上述报警停车值需严格执行泵生产厂家的随机资料中所有规定 油温测量 用激光 红外线温度计测量轴承压盖 轴承箱外部温度 或者用热电偶埋入油中测量 6 离心泵的运行维护 6 1开车前的检查准备工作6 2离心泵运行中的注意事项6 3离心泵停车时的注意事项6 4离心泵的维护 6 1开车前的检查准备工作 检查流体与配管是否在清洗及过滤杂质的装置 检查入口水池水量足够 检查所有螺栓螺钉是否紧固 确认驱动电机转向正确 手动盘轴2圈以上 确认无机械摩擦 联轴器护罩等安装完毕 电气连接正确并已准备好 应由电工确认 检查润滑油加注正确适量 玻璃镜1 2处 开启辅助冲洗 冷却水 气 确认压力流量正常 确认所有进口管路阀门完全开启 有些泵辅助管路系统必须在开启进口管路灌泵前开启运行 出口阀门关闭或微开10 左右 灌泵 确认泵腔充满液体 如果是正压灌泵应检查管路密封等是否有泄漏 如流体温度在摄氏93度以上时 请先预热泵 加热时以每小时不超过约28摄氏度之速率来加热 一直到温度差在28摄氏度以内时才可启动泵 记得再查一次中心校正 6 2离心泵运行中的注意事项 启动泵后 应立刻检查泵出口压力 若压力不上升 应停止泵 检查灌泵 查明原因后再启动 关阀启动一般不超过3 5min 以免水在泵循环发热 损坏机件 泵出口压力上升后 缓慢开启出口阀门 调节至额定的流量和出口压力 应将泵控制在性能曲线设定的操作点下运行 出口压力较高的泵在关阀启动和启动后开启阀门时可能会有啸叫 阀门调节完毕后 应该检查泵的震动 噪音和轴承的温度 应持续运转1 2小时 至轴承温度基本稳定 轴承温升一般不应超过40 50 最高温度不得超过90 95 6 3离心停车时需要注意事项 除非紧急情况 而且有止回阀的情况下 否则应该先缓缓关闭出口管路 然后才可以切断驱动电源 离心泵 确认泵完全停止后 才可以靠近操作 辅助系统是否关闭应根据停车时间和目的来定 有些泵的辅助管路系统在泵排液干净前不能够关闭 有些泵在停车后必须打开保温 加热的辅助管路来保护泵零件和保持有利的开车温度 泵停车后 在没有确认完全停止 温度回复到正常温度 泵腔压力释放完毕前 应非常小心的接触和检查泵 6 5离心泵的维护 1 停车后 及时擦干水泵及管路上的水渍和油污 保持机组的清洁 2 定时更换轴承内的润滑油 脂 对于装有滑动轴承的新泵 运行100h左右 应更换润滑油 以后一般每运转300 500h应换油一次 特殊情况 半年至少换油一次 滚动轴承运转20