泵基础知识及水泵选型幻灯片.ppt

泵基础知识,上海泵业有限公司,泵基础知识,2,讲解目录,一泵的基本知识二泵的基本参数三泵的选型四泵的汽蚀五常见及需要注意的问题,泵基础知识,3,泵的定义与历史来源,泵属于流体机械的一种，流体机械是指以流体为工作介质和能量载体的机械设备。流体机械根据能量传递的方向不同，可分为原动机(水轮机、汽轮机)和工作机（泵、风机、压缩机）。泵属于工作机，即消耗能量的机械。水的提升对于人类生活和生产都十分重要。古代已有各种提水器具，如埃及的链泵（前17世纪）、中国的桔槔（前17世纪）、辘轳（前11世纪）、水车（公元1世纪），以及公元前3世纪古希腊阿基米德发明的螺旋杆等。公元前200年左右，古希腊工匠克特西比乌斯发明了最原始的活塞泵-灭火泵。早在1588年就有了关于4叶片滑片泵的记载，以后陆续出现了其他各种回转泵。1689年，法国的D.帕潘发明了4叶片叶轮的蜗壳离心泵。1818年，美国出现了具有径向直叶片、半开式双吸叶轮和蜗壳的离心泵。18401850年，美国的H.R.沃辛顿发明了泵缸和蒸汽缸对置的蒸汽直接作用的活塞泵，标志着现代活塞泵的形成。18511875年，带有导叶的多级离心泵相继发明，使发展高扬程离心泵成为可能。随后，各种泵相继问世。随着各种先进技术的应用，泵的效率逐步提高，性能范围和应用也日渐扩大。,泵基础知识,4,泵在各个领域中的应用,泵在各个领域中的应用从泵的性能范围看，巨型泵的流量每小时可达几十万立方米以上，而微型泵的流量每小时则在几十毫升以下；泵的压力可从常压到高19.61Mpa(200kgf/cm2)以上；被输送液体的温度最低达-200摄氏度以下，最高可达800摄氏度以上。泵输送液体的种类繁多，诸如输送水（清水、污水等）、油液、酸碱液、悬浮液、和液态金属等。在化工和石油部门的生产中，原料、半成品和成品大多是液体，而将原料制成半成品和成品，需要经过复杂的工艺过程，泵在这些过程中起到了输送液体和提供化学反应的压力流量的作用，此外，在很多装置中还用泵来调节温度。在农业生产中，泵是主要的排灌机械。我国农村幅原广阔，每年农村都需要大量的泵，一般来说农用泵占泵总产量一半以上。在矿业和冶金工业中，泵也是使用最多的设备。矿井需要用泵排水，在选矿、冶炼和轧制过程中，需用泵来供水先等。在电力部门，核电站需要核主泵、二级泵、三级泵、热电厂需要大量的锅炉给水泵、冷凝水泵、循环水泵和灰渣泵等。在国防建设中，飞机襟翼、尾舵和起落架的调节、军舰和坦克炮塔的转动、潜艇的沉浮等都需要用泵。高压和有放射性的液体，有的还要求泵无任何泄漏等。在船舶制造工业中，每艘远洋轮上所用的泵一般在百台以上，其类型也是各式各样的。其它如城市的给排水、蒸汽机车的用水、机床中的润滑和冷却、纺织工业中输送漂液和染料、造纸工业中输送纸浆，以及食品工业中输送牛奶和糖类食品等，都需要有大量的泵。总之，无论是飞机、火箭、坦克、潜艇、还是钻井、采矿、火车、船舶，或者是日常的生活，到处都需要用泵，到处都有泵在运行。正是这样，所以把泵列为通用机械，它是机械工业中的一类生要产品。,泵基础知识,5,泵的分类,1）、工作原理可分为又分为叶片式、容积式和其它形式。叶片式泵，依靠旋转的叶轮对液体的动力作用，把能量连续地传递给液体，使液体的动能（为主）和压力能增加，随后通过压出室将动能转换为压力能，又可分为离心泵、轴流泵、部分流泵和旋涡泵等。容积式泵，依靠包容液体的密封工作空间容积的周期性变化，把能量周期性地传递给液体，使液体的压力增加至将液体强行排出，根据工作元件的运动形式又可分为往复泵和回转泵。其他类型的泵，以其他形式传递能量。如射流泵依靠高速喷射的工作流体将需输送的流体吸入泵后混合，进行动量交换以传递能量；水锤泵利用制动时流动中的部分水被升到一定高度传递能量；电磁泵是使通电的液态金属在电磁力作用下产生流动而实现输送。另外，泵也可按输送液体的性质、驱动方法、结构、用途等进行分类。,泵基础知识,6,2)按工作叶轮数目来分类单级泵：即在泵轴上只有一个叶轮。（IS、IH系列，AY系列，S系列等）多级泵：即在泵轴上有两个或两个以上的叶轮，这时泵的总扬程为n个叶轮产生的扬程之和。（D、DG系列）3)按工作压力来分类低压泵：压力低于100米水柱；中压泵：压力在100650米水柱之间；高压泵：压力高于650米水柱。（多级离心泵可达2800m）,泵的操作原理、构造及分类,泵基础知识,7,4)按叶轮进水方式来分类单侧进水式泵：又叫单吸泵，即叶轮上只有一个进水口；双侧进水式泵：又叫双吸泵，即叶轮两侧都有一个进水口。它流量比单吸式泵大一倍，可以近似看作是二个单吸泵叶轮背靠背地放在了一起。（KDOW系列泵）,单级单吸泵单级双吸泵,泵的操作原理、构造及分类,泵基础知识,8,5)按泵壳结合缝形式来分类水平中开式泵：即在通过轴心线的水平面上开有结合缝。（最常见的水平中开泵是KDOW双吸泵）垂直结合面泵：即结合面与轴心线相垂直。（ZAIHCZ系列泵）6)按泵轴位置来分类卧式泵：泵轴位于水平位置。立式泵：泵轴位于垂直位置。,泵的操作原理、构造及分类,泵基础知识,9,7)按叶轮出来的水引向压出室的方式分类蜗壳泵：水从叶轮出来后，直接进入具有螺旋线形状的泵壳。（IS系列泵最具代表性）导叶泵：水从叶轮出来后，进入它外面设置的导叶，之后进下一级或流入出口管。（常用于多级泵和轴流泵）,泵的操作原理、构造及分类,泵基础知识,10,一、操作原理由若干个弯曲的叶片组成的叶轮置于具有蜗壳通道的泵壳之内。叶轮紧固于泵轴上，泵轴与电机相连，可由电机带动旋转。吸入口位于泵壳中央与吸入管路相连，并在吸入管底部装一止逆阀。泵壳的侧边为排出口，与排出管路相连，装有调节阀。离心泵之所以能输送液体，主要是依靠高速旋转叶轮所产生的离心力，因此称为离心泵。,泵的操作原理、构造,泵基础知识,11,离心泵的工作过程：开泵前，先在泵内灌满要输送的液体。开泵后，泵轴带动叶轮一起高速旋转产生离心力。液体在此作用下，从叶轮中心被抛向叶轮外周，压力增高，并以很高的速度流入泵壳。在泵壳中由于流道的不断扩大，液体的流速减慢，使大部分动能转化为压力能。最后液体以较高的静压强从排出口流入排出管道。泵内的液体被抛出后，叶轮的中心形成了真空，在液面压强（大气压）与泵内压力（负压）的压差作用下，液体便经吸入管路进入泵内，填补了被排除液体的位置。离心泵启动时，如果泵壳内存在空气，由于空气的密度远小于液体的密度，叶轮旋转所产生的离心力很小，叶轮中心处产生的低压不足以造成吸上液体所需要的真空度，这样，离心泵就无法工作。为了使启动前泵内充满液体，在吸入管道底部装一止逆阀。此外，在离心泵的出口管路上也装一调节阀，用于开停车和调节流量。,泵的操作原理、构造及分类,泵基础知识,12,二、基本部件和构造1）叶轮将电动机的机械能传给液体,使液体的动能有所提高。2）泵壳汇集液体，作导出液体的通道；使液体的能量发生转换，一部分动能转变为静压能。3）轴封装置为了防止高压液体从泵壳内沿轴的四周而漏出，或者外界空气漏入泵壳内。,泵的操作原理、构造及分类,泵基础知识,13,泵的操作原理、构造及分类,填料密封和机械密封的比较,泵基础知识,14,泵的操作原理、构造及分类,泵基础知识,15,流量,扬程,性能曲线,最大工作压力(NP),轴功率,相似定律,功率计算公式,泵的基本参数,泵基础知识,16,泵的基本参数,泵基础知识,17,泵的基本参数,泵基础知识,18,泵的基本参数,泵基础知识,19,泵的基本参数,泵基础知识,20,泵的基本参数,泵基础知识,21,泵的基本参数,泵基础知识,22,泵的基本参数,泵基础知识,23,泵的基本参数,泵基础知识,24,泵的基本参数,泵基础知识,25,泵的基本参数,泵基础知识,26,泵的基本参数,泵基础知识,27,泵的基本参数,泵基础知识,28,泵的基本参数,泵基础知识,29,泵的基本参数,泵基础知识,30,泵的基本参数,泵基础知识,31,Q1/Q2=N1/N2H1/H2=(N1/N2)2P1/P2=(N1/N2)3,注意：如果叶轮直径改变或水泵转速改变，NPSH将发生变化。,泵的基本参数,泵基础知识,32,流量200l/s,扬程37.5m,选用水泵型号ASP200B,叶轮直径360mm转速1450RPM,效率87%工况点轴功率84.5kW.如果转速变为1000RPM，根据相似定律此时流量和扬程及功率为多少？N1=1450RPM,N2=1000RPMQ1=200l/sQ2=Q1xN2/N1=200 x1000/1450=138l/sH1=37.5mH2=H1x(N2/N1)2=37.5x(1000/1450)2=17.8mP1=84.5kWP2=P1x(N2/N1)3=84.5x(1000/1450)3=27.7kW,举例,泵的基本参数,泵基础知识,33,泵的基本参数,泵基础知识,34,泵的基本参数,泵基础知识,35,选型依据:我们要选择什么样的泵，需要哪些条件依据?,水泵流量。运行水泵台数及备用水泵台数。水泵扬程。水泵吸入口压力。水泵数量。NPSHA供货范围。供电条件(频率,电压).是否配有变频设备。介质类型(如：清水or乙二醇？冷冻水？冷却水？河水？海水？).介质温度。,泵的选型,泵基础知识,36,泵的选型,泵基础知识,37,尽可能按照买方要求的参数、型式、材料等选型，其他的解决方法可做为选择。如果买方对水泵的转速和噪音要求不高，那么综合考虑扬程、流量、NPSH值满足的情况下选择最便宜的和高转速的泵型。选择的水泵应在高效区范围内工作。选型时注意设计扬程与实际运行扬程差异，可以适当微调(下调)设计扬程值，至我们水泵的高效点，这样更安全。,泵的选型,泵基础知识,38,泵的选型,1、介质的特性：介质名称、密度、粘度、腐蚀性、毒性等。a.介质名称：清水、污水、石油等。当介质含气量75%时，最好选用齿轮泵或者螺杆泵。b.密度：离心泵的流量与密度无关；离心泵的扬程与密度无关；离心泵的效率不随密度改变；当密度1000Kg/m3时，电机的功率应该为一般功率与介质相对清水密度比的乘积，以防电机过载超流。,泵基础知识,39,c.粘度：介质的粘度对泵的性能影响很大，粘度过大时，泵的压头（扬程）减小，流量减小，效率下降，泵的轴功率增大。当粘度增加时，泵的扬程曲线下降，最佳工况的扬程和流量均随之下降，而功率则随之上升，因而效率降低。一般样本上的参数均为输送清水时的性能，当输送粘性介质时应进行换算。d.腐蚀性：介质有腐蚀时，采用抗腐蚀性能好的材料。e.毒性：考虑密封方式，可采用干气密封等。,泵的选型,泵基础知识,40,泵的选型,2、介质中所含固体的颗粒直径、含量多少。根据颗粒直径、含量多少，可选择采用单流道、双流道、多流道形式的叶轮。颗粒含量60%时，考虑采用渣浆泵。3、介质温度：（）高温介质需考虑密封材料的选择及材料的热膨胀系数。介质温度偏低时，考虑采用低温润滑油和低温电机。4、所需要的流量（Q）a、如果生产工艺中已给出最小、正常、最大流量，应按最大流量考虑。b、如果生产工艺中只给出正常流量，应考虑留有一定的余量。c、如果基本数据只给质量流量，应换算成体积流量。,泵基础知识,41,5、扬程：水泵的扬程大约为提水高度的1.151.2倍（使用于补水泵只给出系统图需要计算扬程的状况）。如遇到只给出最小流量、最大流量及相对应的扬程，应尽可能按大流量选择。因为：a、高扬程的泵用于低扬程，便会出现流量过大，导致电机超载，若长时间运行，电机温度升高，甚至烧毁电机。b、小流量泵在大流量下运行时，会产生汽蚀，泵长时间汽蚀，影响水泵过流部件的寿命。,泵的选型,泵基础知识,42,1、汽蚀形成泵在运转中，抽送液体的绝对压力降低到当时温度下的该液体汽化压力时，液体便在该处开始汽化，形成气泡，当含有大量气泡的液体流进叶轮内的高压区时，气泡周围的高压液体致使气泡急剧地缩小以至破裂。在气泡破裂的同时，液体质点以很高的速度填充空穴，在此瞬间产生很强烈的水击作用，并以很高的冲击频率打击金属表面，冲击应力可达几百至几千个大气压，冲击频率可达每秒几万次，严重时会将壁击穿。,泵的汽蚀,泵基础知识,43,2.汽蚀的危害a、叶轮上留下打击状的坑；影响叶轮的使用寿命。b、设备产生振动。c、增加噪音。d、轻微的汽蚀只会造成水泵效率或扬程的降低。低比转速泵随汽蚀性能下降明显，高比转速泵，当汽蚀达到一定程度时，性能开始下降。e、严重的汽蚀会产生很强的噪音，并缩短水泵的使用寿。f、估算来讲，损失最大占设计扬程的3%。g、对于多级水泵,汽蚀只会对第一级叶轮产生影响。,泵的汽蚀,泵基础知识,44,3、泵汽蚀的基本关系式为：NPSHcNPSHrNPSHNPSHa式中NPSHa装置汽蚀余量又叫有效汽蚀余量，是指在现场条件下的汽蚀余量。它可也根据系统的设计图纸计算出来，越大越不易汽蚀；NPSHr泵汽蚀余量，又叫必需的汽蚀余量，是指水泵的一个特性数据，它是由水泵制造厂商提供的。该数值在水泵的性能图表中已经被标示出来，越小泵抗汽蚀性能越好；NPSHc临界汽蚀余量，是指对应泵性能下降一定值的汽蚀量；NPSH许用汽蚀余量，是确定泵使用条件用的汽蚀余量。为保证系统的安全运行：实际汽蚀余量值（NPSHa）必须要高于设计汽蚀余量值(NPSHr)。即：NPSHaNPSHr,泵的汽蚀,泵基础知识,45,泵的汽蚀,5.实际汽蚀余量（NPSHa)的计算公式NPSHa=(Hz-Hf)+(HpHvp)其中：Hp=水泵入口处液体表面的绝对压力(m)Hz=液体距离水泵中心线的静态高差(m)注:对于立式水泵以第一级叶轮的中心线为准。Hf=管路系统入口处摩擦和入口损失包括动压头。(m)Hvp=在水泵工作温度下的液体蒸汽压力。(m)如果NPSHA数值很小，建议选择：更大一些型号的水泵或转速更慢一些的水泵。,泵基础知识,46,Hz=5mHf=1.5m(摩擦阻力损失）Hp=1.01325bar(大气压力）=10.7mHvp=0.7011bar(90oC蒸汽压力)=7.4mNPSHA=(Hz-Hf)+(Hp-Hvp)=(5-1.5)+(10.7-7.4)=6.8m,泵的汽蚀,泵基础知识,47,Hz=-0.5m;Hf=1.5m(摩擦阻力损失）;Hp=1.01325bar(大气压力）=10.7m;Hvp=0.7011bar(90oC蒸汽压力)=7.4m。NPSHA=(Hz-Hf)+(Hp-Hvp)=(-0.5-1.5)+(10.7-7.4)=1.3m,泵的汽蚀,泵基础知识,48,4、防止汽蚀的措施防止泵发生汽蚀从两方面考虑，即增大NPSHa和减小NPSHr，常用的以下几种方法。a、减小几何吸上高度hg（或增加几何倒灌高度）；h=10m-NPSH-hh：管路阻力，也叫安全系数，取：0.51.0m水柱h：吸程b、增加管径，尽量减小管路长度，弯头和附件等；c、尽量调小流量，防止泵长时间在大流量下运行；,泵的汽蚀,泵基础知识,49,d、在同样转速和流量下，采用双吸泵，因减小进口流速