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泵基本知识培训泵基本知识培训 一 泵的定义 泵是一种用于输送液体及使液体增压的机械 它把输入的原动机的机械能转换为输送 液体的能量 二 泵的分类 按工作原理分 1 叶片式泵 叶片式泵是依靠泵内高速旋转的叶轮及转能装置来提高液体压力 常见 的叶片式泵有离心泵 如下图 混流泵 轴流泵 旋涡泵等 2 容积式泵 依靠泵内工作容积作周期性变化来提高液体的压力 常见的有往复泵 螺杆泵 齿轮泵 转子泵等 泵壳 从动齿轮 主动齿轮 进油口 出油口 图三单螺杆泵结构示意图 1 排出端 2 螺杆 转子 3 衬套 定子 4 万向联轴器 5 万向轴 6 泵体 7 密封圈 8 轴承箱 9 传动轴 3 其他类型泵 依靠流体的静压能或动能来输送液体 如喷射泵 三 离心泵 离心泵是一种通过导管进行液体输送的水力机械 它是依靠叶轮旋转时使叶轮中的 液体产生离心力的作用而进行液体输送的 所以称为离心泵 离心泵是一种最常用的 液体输送设备 特点是结构简单 流量均匀 可用耐腐蚀材料制造 且易于调节和自 控 因而在化工生产中占有特殊的地位 估计在化工用泵中 约 80 90 为离心泵 1 离心泵的工作原理 离心泵主要依靠叶轮的高速旋转使液体获得动能 并通过转能装置将动能转化为 压力能 随着离心泵叶轮的旋转 充满于泵壳内叶轮和叶片间的液体也跟着旋转 在 离心力的作用下 液体从叶轮的中心甩向叶轮的外缘 在此过程中 液体获得能量 此时液体具有较低的静压能和较高的动能 当液体离开叶轮进入泵壳后 压力能进一 步提高 最后从排出管排出 当叶轮中的液体全被甩出后 叶轮中心处就形成了低压 区 泵的吸入管路一端与叶轮中心处相通 别一端则浸在所输送的液体内 当液面上 的压强较叶轮中心处的压强大时 形成泵内与泵外的压差 在此压差作用下 液体经 吸入后进入泵内 填补了被排出的的液体的位置 由于叶轮不断旋转 液体也就连续 不断地被吸入和排出 如图四 2 离心泵的主要部件 主要部件有叶轮 泵壳和轴封装置 a 叶轮 叶轮的作用是将原动机的机械能直接传给液体 以增加液体的静压能和动能 主 要增加静压能 叶轮一般有 6 12 片后弯叶片 叶轮有开式 半闭式和闭式三种 如 图 2 2 所示 开式叶轮在叶片两侧无盖板 制造简单 清洗方便 适用于输送含有较大量悬浮物 的物料 效率较低 输送的液体压力不高 半闭式叶轮在吸入口一侧无盖板 而在另 一侧有盖板 适用于输送易沉淀或含有颗粒的物料 效率也较低 闭式叶轮在叶轮在 叶片两侧有前后盖板 效率高 适用于输送不含杂质的清洁液体 一般的离心泵叶轮 多为此类 叶轮有单吸和双吸两种吸液方式 b 泵壳 作用是将叶轮封闭在一定的空间 以便由叶轮的作用吸入和压出液体 泵壳多做成 蜗壳形 故又称蜗壳 由于流道截面积逐渐扩大 故从叶轮四周甩出的高速液体逐渐 降低流速 使部分动能有效地转换为静压能 泵壳不仅汇集由叶轮甩出的液体 同时 又是一个能量转换装置 c 轴封装置 作用是防止泵壳内液体沿轴漏出或外界空气漏入泵壳内 常用轴封装置有填料密封 和机械密封两种 d 泵轴 位于叶轮中心且与叶轮所在平面垂直的一根轴 它由电机带动旋转 以带动叶轮旋 转 3 离心泵的主要性能参数和特性曲线 1 主要性能参数 a 流量 Q 流量是泵在单位时间内输送出去的液体量 体积或质量 体积流量用 Q 表示 单 位是 m3 s m3 h l s 等 质量流量用 Qm 表示 单位是 t h kg s 等 b 扬程 H 扬程是泵所抽送的单位重量液体从泵进口处 泵进口法兰 到泵出口处 泵出口 法兰 能量的增值 也就是一牛顿液体通过泵获得的有效能量 其单位是 N m N m 即泵抽送液体的液柱高度 习惯简称为米 H P2 P1 g C 效率 反映泵对外加能量的利用率 Ne N轴 Ne W秒W W秒Hg Q Hg 轴功率 电动机传给泵轴的功率 N轴 N轴 Ne d 汽蚀余量 是指在泵吸入口处单位重量液体所具有的超过汽化压力的富余能量 单位用米标注 用 NPSH r 吸程即为必需汽蚀余量 h 即泵允许吸液体的真空 度 亦即泵允许的安装高度 单位用米 吸程 标准大气压 10 33 米 汽蚀余量 安全量 0 5 米 标准大气压能压管路真空高度 10 33 米 2 离心泵的几条重要的性能曲线 水泵的性能参数如流量 扬程 轴功率 转速和效率 之间存在的一 定 的关系 他们之间的量值变化关系用曲 线来表示 这种曲线就称为水泵的性能 曲线 水泵的性能参数之间的相互变化 关系及相互制约性 首先以该水泵的额 顶转速为先决条件 水泵性能曲线主要 有三条曲线 流量 扬程曲线 流量 功率曲线 流量 效率曲线 a 流量 扬程特性曲线 Q H 离心泵的基本的性能曲线 比转速小于 80 的离心泵具有上升和下降的特点 既 离心泵的特性曲线图 中间凸起 两边下弯 称驼峰性能曲线 比转速在 80 150 的离心泵具有平坦的性能 曲线 比转速在 150 以上的离心泵具有陡降性能曲线 一般 当流量小时 扬程就高 随着流量的增加扬程就逐渐下降 从曲线中我们可以看到当离心泵启动时 泵的出口我们可以看到当离心泵启动时 泵的出口 管路内还没介质 因此还不存在管路阻力和提升高度阻力 在泵启动后 泵扬程很低 管路内还没介质 因此还不存在管路阻力和提升高度阻力 在泵启动后 泵扬程很低 流量很大 此时泵电机 轴功率 输出很大 据泵性能曲线 流量很大 此时泵电机 轴功率 输出很大 据泵性能曲线 很容易超载 就会使泵 很容易超载 就会使泵 的电机及线路损坏 因此启动时要关闭出口阀 才能使泵正常运行 的电机及线路损坏 因此启动时要关闭出口阀 才能使泵正常运行 b 流量 功率曲线 Q N 轴功率是随着流量而增加的 当流量 Q 0 时 相应的轴功率并不等于零 而为一 定值 约正常运行的 60 这个功率主要消耗于机械损失上 此时水泵里是充满水的 如果长时间的运行 会导致泵内温度不断升高 泵壳 轴承会发热 严重时可能使泵 体热力变形 我们称为 闷水头 此时扬程为最大值 当出水阀逐渐打开时 流量就 会逐渐增加 轴功率亦缓慢的增加 c 流量 效率曲线 Q N 它的曲线为山头形状 当流量为零时 效率也等于零 随着流量的增大 效率也 逐渐的增加 但增加到一定数值之后效率就下降了 效率有一个最高值 在最高效率 点附近 效率都比较高 这个区域称为高效率区 4 离心泵的类型与选择 Q N Q H Q N H Q 一 离心泵的类型 由于化工生产中被输送液体的性质 压强 流量等差异很大 为了适应各种不同要求 离心泵的类型也是多种多样的 按液体的性质可分为水泵 耐腐蚀泵 油泵 杂质泵等 按 叶轮吸入方式可分为单吸泵与双吸泵 按叶轮数目又可分为单级泵与多级泵 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 由于有各种不同的规格 因而附以不同的字母和数字来区别 现对化工厂中常用 离心泵类型作简要说明 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 都可以用水泵 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 2 42 所示 泵体和泵盖都是用铸铁制成 全系列扬程范围为 8 98m 流量范围为 4 5 360m3 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 2 25 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 同时将一部分动 能转变为静压能 然后进入下一个叶轮入口 液体从几个叶轮中多次接受能量 故可达到较高 的压头 国产的多级泵系列代号为 称为 型离心泵 一般自 2 级到 9 级 最多可到 12 级 全系列扬程范围为 14 351m 流量范围为 m3 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 入口 如图 2 26 所示 由于双吸泵叶轮的厚度与直径之比加大 且有两个吸入口 故输液量 较大 我国生产的双级离心泵系列代号为 Sh 全系列扬程范围为 9 140m 流量范围为 120 12500m3 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 其主要特点是和 液体接触的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 作为耐腐蚀泵的系列代号 在 F 后面再加一个字母表示材料代号 以作区别 我国生产的 F 型泵采用了许多种材料制造 例如 灰口铸铁材料代号为 H 用于输送浓硫酸 高硅铸铁 材料代号为 G 用 于输送压强不高的硫酸或以硫酸为主的混酸 铬镍合金钢材料代号为 B 用于常温输送低浓度的硝酸 氧化性酸液 碱液和 其 它弱腐蚀性液体 铬镍钼钛合金钢材料代号为 M 最适用于硝酸及常温的高 浓度硝酸 聚三氟氯乙烯塑料材料代号为 S 适用于 90 以下的硫酸 硝酸 盐 酸和碱液 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也难彻底解 决 所以 F 型泵根据需要采用机械密封装置 F 型泵全系列的扬程范围为 15 105m 流量范围为 2 400m3 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 以上的热油时 还要求对轴封装置和轴承等进行 完善的冷却 故这些部件常装有冷却水夹套 国产的油泵系列代号为 Y 有单吸和双吸 单级和多级 2 6 级 全系列扬程范围为 60 603m 流量范围为 6 25 500m3 h 4 杂质泵 P 型 输送悬浮液及稠厚的浆液等常用杂质泵 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 8B29A 其中 8 泵吸入口直径 in 英寸 即 8 25 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 的小一级 即基本型号叶 轮第一次切削 40FM1 26 其中 40 泵吸入口直径 mm F 悬臂式耐腐蚀离心泵 M 与液体接触部件材料代号 M 表示铬镍钼钛合金钢 1 轴封型式代号 1 表示单端面密封 100Y 120 2 其中 100 泵吸入口直径 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对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 H Q 曲线绘在一个总图上 图 2 27 就是 B 型 水泵系列特性曲线图 把同一类型的各型号泵与较高效率范围相对 应的一段 H Q 曲线 绘 在一个总图上 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 图中的符号与数字见图内说明 二 离心泵的选择 1 根据被输送液体的性质确定泵的类型 2 确定输送系统的流量和所需压头 流量由生产任务来定 所需压头由管路的特性 方程来定 3 根据所需流量和压头确定泵的型号 查性能表或特性曲线 要求流量和压头与管路所需相适应 若生产中流量有变动 以最大流量为准来查找 H 也应以最大流量对应值查找 若 H 和 Q 与所需要不符 则应在邻近型号中找 H 和 Q 都稍大一点的 若几个型号都满足 应选一个在操作条件下效率最好的 为保险 所选泵可以稍大 但若太大 工作点离最高效率点太远 则能量利用程度 低 若被输送液体的性质与标准流体相差较大 则应对所选泵的特性曲线和参数 进行校正 看是否能满足要求 5 气缚与气蚀 当泵壳内存有空气 因空气的密度比液体的密度小得多而产生较小的离心力 从而 贮槽液面上方与泵吸入口处之压力差不足以将贮槽内液体压入泵内 即离心泵无自吸能力 使离心泵不能输送液体 此种现象称为 气缚现象 泵在在叶轮入口转弯处存在一个压强最低点 当此处压力降低到当时温度的饱和气压 时 液体就开始汽化 大量气泡从液体中逸出 当气泡随液体流至泵的高压区时 在外压 的作用下 气泡骤然凝缩为液体 这时气泡周围的液体 即以极高的速度冲向这原来时气 泡的空间 并产生很大的水力冲击 此种现象称为 气蚀现象 离心泵在汽蚀状态下工作 时 泵体振动并发出噪音 压头 流量在幅度下降 严重时不能输送液体 时间长 久 在水锤冲击和液体中微量溶解氧对金属化学腐蚀的双重作用下 叶片表面出现斑痕和 裂缝 甚至呈海绵状逐渐脱落 6 操作步骤 1 试验电机转向是否正确 与泵体上标明的方向 试验时间要短以免使泵内部配件干磨 损 2 打开排气阀使液体充满整个泵体 待满后关闭排气阀 3 检查各部位是否正常 4 检查油位 50 5 高温型应先运行预热 升温速度 50 C 小时 以保证各部受热均匀 起动 1 关闭泵出口阀门 2 全开泵进口阀门 3 起动电机 观察泵运行是否正确 4 调节出口阀开度以所需工况 如用户在泵出口处装有流量表或压力表 应通过调节出 口阀门开度使泵在性能参数表所列的额定点上运转 如用户在泵出口处没有装流量表或压 力表时 应通过调节出口阀门开度 测量泵的电机电流 使电机在额定电流内运行 否则 将造成泵超负荷运行 即大电流运行 至使电机烧坏 调正好的出口阀门开启大与小和管 路工况有关 5 检查轴封泄漏情况 正常时机械密封泄漏应小于 3 滴 分 6 检查电机 轴承处温升 80 C 停机 1 关闭出口管路阀门 2 停止电机 3 关闭进出口阀门 4 如长期停车 应将泵内液体放尽 四 其他类型泵 1 往复泵 往复泵是一种容积式泵 它由两个基本 的部分组成 提高液体压力的泵体部分和 将原动机的能量转变成活塞往复运动的运 动机构 作用原理及主要部件 主要部件 泵缸 活塞 活塞杆 吸 入阀 排出阀 工作原理 活塞向右移动 泵缸容积 泵体压力 排出阀门关阀 吸入杆 打开 液体吸入活塞向左移动 泵缸容积 泵体压力 排出阀门打开 吸入杆关闭 液体排出 往复泵特点 1 流量仅与泵本身的尺寸及活塞的往复次数有关 而 与泵的扬程无关 图 8 往复泵结构简图 1 泵缸 2 活塞 3 活塞杆 4 吸入阀 5 排出阀 2 压头与泵本身的尺寸无关 只要泵的机械强度及电 动机功率允许