6、流体输送设备的安全问题

1、1 6、流体输送设备的安全、流体输送设备的安全 问题问题 2 流体输送机械流体输送机械 真空泵真空泵 压缩机压缩机 鼓风机鼓风机 通风机通风机 气体压送机械气体压送机械 泵泵液体输送机械液体输送机械 3 按泵的工作原理分按泵的工作原理分: 特点：使流体获得速度特点：使流体获得速度 特点：机械内部的工作容积不断发生变化。特点：机械内部的工作容积不断发生变化。 、回转式等、回转式等往复式往复式容积式：如容积式：如 轴流式、喷射式等轴流式、喷射式等、离心式离心式速度式：如速度式：如 泵泵 4 l流体输送机械应满足的条件 l满足生产工艺的要求 l满足被输送液体性质的需要 l结构简单，价格低廉，质量小

2、l运行可靠，维护方便，效率高，操作费用低 5 ：、 ：、 ：、 泵轴及轴封装置泵轴及轴封装置 泵壳泵壳 叶轮叶轮 3 2 1 6.1 离心泵的安全运行离心泵的安全运行 6.1.1离心泵的工作原理离心泵的工作原理 思考：思考： 为什么叶片弯曲？为什么叶片弯曲？ 泵壳呈蜗壳状？泵壳呈蜗壳状？ 6 2离离心心泵泵的的工工作作原原理理 思考：思考： 流体在泵内都获得了哪几种能量？流体在泵内都获得了哪几种能量？ 其中哪种能量占主导地位？其中哪种能量占主导地位？ 思考：思考： 泵启动前为什么要灌满液体？泵启动前为什么要灌满液体？ 气缚现象气缚现象 7 6.1.3离心泵主要构件离心泵主要构件 (1)叶轮叶轮

3、 半闭式叶轮 开式叶轮 闭式叶轮 思考：思考：三种叶轮中那一种效率高？三种叶轮中那一种效率高？ 闭式叶轮的内漏较弱些，敞式闭式叶轮的内漏较弱些，敞式 叶轮的最大。叶轮的最大。 但敞式叶轮和半闭式叶轮不易但敞式叶轮和半闭式叶轮不易 发生堵塞现象发生堵塞现象 8 叶轮轴向力将导致轴及叶轮的窜动和叶轮轴向力将导致轴及叶轮的窜动和 叶轮与泵壳的相互研磨。叶轮与泵壳的相互研磨。 叶轮轴向力问题叶轮轴向力问题 解决方法：解决方法： （）叶轮盖板上开设小孔（）叶轮盖板上开设小孔 （）安装止推轴承（）安装止推轴承 （）单吸改双吸（）单吸改双吸 9 （2）泵壳）泵壳 思考：思考：泵壳的主要作用是什么？泵壳的主要

4、作用是什么？ 汇集液体，并导出液体；汇集液体，并导出液体； 能量转换装置能量转换装置 10 导轮 思考：思考： 为什么导轮的弯曲方向与叶片弯曲方向相反？为什么导轮的弯曲方向与叶片弯曲方向相反？ 11 （3）轴封装置）轴封装置 机械密封机械密封 填料密封填料密封 减少泵内高压液体外流，防止空气侵入泵内。减少泵内高压液体外流，防止空气侵入泵内。 -填料不能压得过紧，也不能压得过松，应以填料不能压得过紧，也不能压得过松，应以 压盖调节到有液体成滴状向外渗透。压盖调节到有液体成滴状向外渗透。 常用填料为浸透石墨或黄油的棉织物或石棉。常用填料为浸透石墨或黄油的棉织物或石棉。 12 压头压头： 泵提供给单

5、位重量液体的泵提供给单位重量液体的 能量称为泵的压头，用能量称为泵的压头，用H 表示，单位表示，单位m。 6.1.2离心泵的主要性能离心泵的主要性能 13 多多，且且叶叶片片厚厚度度不不计计。 叶叶轮轮的的叶叶片片数数目目为为无无穷穷 流流体体为为理理想想流流体体 )2( )1( 理论压头理论压头：理想情况下单位重量液体所获得的能量称为理想情况下单位重量液体所获得的能量称为 理论压头，用理论压头，用H 表示。表示。 问问：由由（1） 、 （2）可可以以得得出出什什么么结结果果？ 由由(1) 液液体体在在泵泵内内无无摩摩擦擦阻阻力力损损失失 由由( (2 2) ) 流流体体与与叶叶片片的的相相对

6、对运运动动的的运运动动轨轨迹迹 可可视视为为与与叶叶片片形形状状相相同同。 14 w2 c2 2 2 2 u2 w1 c1 1 1 u1 r 液体在高速旋转的叶轮中的运动分为2种: 与与叶叶片片的的相相对对运运动动：处处处处与与叶叶片片相相切切 在在 1 与与 2 之之间间列列机机械械能能衡衡算算方方程程式式，得得： u H g pp 12 ) 1 ( 2 2 1 2 2 g cc 理论压头表达式的推导理论压头表达式的推导 15 使静压头增加 g pp 12 的原因： 原原因因一一：离心力作功 原因二：原因二：液体由液体由1流到流到2时，由于流动通道逐渐扩大，时，由于流动通道逐渐扩大， w逐渐

7、变小，这部分能量将转化为静压能。逐渐变小，这部分能量将转化为静压能。 16 g ctg b Q r g ctg br Qu u H 2 2 2 22 22 22 2 22 请思考：请思考：与与H 有关的因素有哪些？分别是怎样的关系？有关的因素有哪些？分别是怎样的关系？ 讨论：讨论： （1）理论压头与流量）理论压头与流量Q、叶轮转速、叶轮转速 、叶轮的尺寸、叶轮的尺寸 和和 构构造造r2、b2、 2）有关；）有关； （2）叶轮直径及转速越大，则理论压头越大；）叶轮直径及转速越大，则理论压头越大； 17 （3）在在叶叶轮轮转转速速、直直径径一一定定时时，流流量量 Q 与与理理论论 压压头头 H 的

8、的关关系系受受装装置置角角 2的的影影响响如如下下： 叶片后弯叶片后弯， 20， 即即H 随流量增大而减小；随流量增大而减小； 叶片径向叶片径向， 2=90 ，ctg 2=0， 即即H 不随流量而变化不随流量而变化； 叶片前弯叶片前弯， 290 ，ctg 20， 即即H 随流量增大而增大。随流量增大而增大。 w2 w2 w2 2 2 2 后后弯弯叶叶片片 径径向向叶叶片片 前前弯弯叶叶片片 18 思考：思考：为什么工业用泵采用后弯叶片的居多？为什么工业用泵采用后弯叶片的居多？ c2w2 u2 后弯叶片后弯叶片 c2w2 u2 径向叶片径向叶片 c2 w2 u2 前弯叶片前弯叶片 c2小，泵内流

9、动阻力损失小小，泵内流动阻力损失小 19 g ctg b Q r g ctg br Qu u H 2 2 2 22 22 22 2 22 （4）理论压头）理论压头H 与液体密度无关。与液体密度无关。 这就是说，同一台泵无论输送何种密度的液体，对单这就是说，同一台泵无论输送何种密度的液体，对单 位重量流体所能提供的能量是相同的。位重量流体所能提供的能量是相同的。 思考：思考： 泵对单位体积流体所加的能量是否与液体密度无关？泵对单位体积流体所加的能量是否与液体密度无关？ 有关，有关， gH 与密度呈正比。与密度呈正比。 20 三离心泵的理论压头和实际压头三离心泵的理论压头和实际压头 离心泵的实际压

10、头离心泵的实际压头 实际压头比理论压头要小。实际压头比理论压头要小。具体原因如下：具体原因如下： 主要取决于叶片主要取决于叶片 数目、装置角数目、装置角 2、叶、叶 轮大小等因素，而几轮大小等因素，而几 乎与流量大小无关。乎与流量大小无关。 （1）叶片间的环流运动）叶片间的环流运动 21 三离心泵的理论压头和实际压头三离心泵的理论压头和实际压头 （2）水力损失）水力损失 -可近似视为与流可近似视为与流 速的平方呈正比速的平方呈正比 冲击损失冲击损失 阻力损失阻力损失 -在设计流量下，此在设计流量下，此 项损失最小。流量项损失最小。流量 若偏离设计量越远，若偏离设计量越远， 冲击损失越大。冲击损

11、失越大。 设计设计 流量流量 22 三离心泵的理论压头和实际压头三离心泵的理论压头和实际压头 以泄漏流量以泄漏流量q的大小来估算。的大小来估算。（3）容积损失）容积损失 可以证明，当泵的结构不变时，可以证明，当泵的结构不变时，q值与扬程的平方值与扬程的平方 根成正比。根成正比。 设计设计 流量流量 q-H H q 实际实际 压头压头 23 6.1.2.1离心泵的主要性能参数离心泵的主要性能参数 允许汽蚀余量 轴功率和效率 扬程（压头） 流量 转速 24 H，又称扬程，泵对单位重量流体提供的有效能量，又称扬程，泵对单位重量流体提供的有效能量，m。 可测量可测量 qv，泵单位时间实际输出的液体量，

12、泵单位时间实际输出的液体量，m3/s或或m3/h。 可测量可测量 流量计 真空表 c 压力表 h0 b 在泵进口在泵进口b、泵出口、泵出口c间列机械能衡算式：间列机械能衡算式： H g u g p bb 2 2 f cc hh g u g p 0 2 2 g pp H bc g pp bc )()(真真表表 转速转速 流量流量 压头压头 n，单位，单位r.p.s或或r.p.m 25 轴功率和效率轴功率和效率N，又称功率，单位，又称功率，单位W 或或kW P P e P gQH 电电机机 泵泵 电功率 电 传 传传电电出出 NN 电电电电出出 电电功功率率 N NN e ，无量纲，无量纲 26

13、与效率有关的各种能量损失： 内内漏漏 环环流流损损失失、摩摩擦擦损损失失、冲冲击击损损失失 P Pe 机械 损失 容积 损失 水力 损失 小型水泵：小型水泵： 一般为一般为5050 70%70% 大型泵：大型泵： 可达可达90%90%以上以上 （1 1）容积损失：）容积损失： （2）水力损失）水力损失 （3）机械损失）机械损失 泵轴与轴承、密封圈等机械部件之间的摩擦泵轴与轴承、密封圈等机械部件之间的摩擦 27 包括包括 ：Hqv曲线曲线 Pqv曲线、曲线、 qv曲线曲线 离心泵特性曲线 由图可见：由图可见： qv ，H ，P ， 有最大值。有最大值。 思考：思考： 离心泵启动时均关离心泵启动时

14、均关 闭出口阀门，闭出口阀门，whywhy？ 为什么为什么qv 0时，时， P 0？ 28 29 30 31 6.1.3离心泵的气蚀与安装高度离心泵的气蚀与安装高度 由离心泵的吸入管路到离心泵入口，并无外界由离心泵的吸入管路到离心泵入口，并无外界 对液体做功，液体是由于离心泵入口的静压力对液体做功，液体是由于离心泵入口的静压力 低于外界压力而使液体流入泵内的。低于外界压力而使液体流入泵内的。 32 33 6.1.离心泵的安全运行分析 泵-供方 管路-需方 H泵的特性曲线 Q -管路所需压头 he与流量关系曲线 工工作作点点 匹配：匹配： 1、管路特性曲线、管路特性曲线 34 H泵的特性曲线 Q

15、 -管路所需压头 he与流量关系曲线 fe h g u g p zh 2 2 2 52 2 8 2 Q gd lel g u d lel h f QfA 完全湍流时， 2 BQAhe 管路特性方程 A 工工作作点点 1、管路特性曲线、管路特性曲线 35 H泵的特性曲线 Q 两种方法 改改变变泵泵的的特特性性曲曲线线 改改变变管管路路特特性性曲曲线线 e h he 2、流量调节流量调节 调节阀门调节阀门 改变改变n、切割叶轮、切割叶轮 2 2 52 2 8 2 BQA Q gd lel g u g p zhe 阀门开大阀门开大 阀门关小阀门关小 节流损失节流损失工作点工作点 36 离心泵的类型、

16、选用离心泵的类型、选用 冷凝水泵冷凝水泵 锅炉给水泵锅炉给水泵 杂质泵杂质泵 耐腐蚀泵耐腐蚀泵 油泵油泵 清水泵清水泵 按用途分按用途分 双吸泵双吸泵 单吸泵单吸泵 按吸入方式分按吸入方式分 多多级级泵泵 单单级级泵泵 按按叶叶轮轮级级数数分分 立式立式 卧式卧式 按转轴的位置分按转轴的位置分 类型类型：不下百种不下百种 37 设计点 Q 高 效 区 选用原则：选用原则： 定类型定类型-根据流体性质及操作条件根据流体性质及操作条件 定规格定规格-根据流量、压头大小，高效根据流量、压头大小，高效 38 齿齿轮轮泵泵、螺螺杆杆泵泵等等 、隔隔膜膜泵泵、计计量量泵泵、往往复复式式容容积积式式：如如

17、旋旋涡涡泵泵 轴轴流流式式、喷喷射射式式、离离心心式式速速度度式式：如如 6.1.5其他类型泵其他类型泵 39 往复泵往复泵 工作原理：工作原理： l 具具有有自自吸吸能能力力，不不必必灌灌液液 l 安安装装高高度度也也受受限限制制，无无汽汽蚀蚀现现象象 与离心泵比较：与离心泵比较： l 流流量量与与压压头头几几乎乎无无关关 由于受泵的部件机械强度和原动机功率的限制，由于受泵的部件机械强度和原动机功率的限制， 泵的扬程不可能无限增大。泵的扬程不可能无限增大。 压头越大，漏损越大。压头越大，漏损越大。 结构：结构： 泵缸、活塞、阀门、传动机构泵缸、活塞、阀门、传动机构 利用容积的变化给流体加静压

18、能利用容积的变化给流体加静压能 工作循环：一次吸液，一次排液工作循环：一次吸液，一次排液 单缸单动泵 H 0 Q 40 l 输液量不均匀、不连续输液量不均匀、不连续 与离心泵比较：与离心泵比较： l 流流量量调调节节不不可可用用出出口口阀阀门门调调节节方方法法。 数数改改变变活活塞塞行行程程或或往往复复次次 旁旁路路调调节节 流流量量调调节节方方法法 旁旁 路路 H 0 Q 多缸泵（各缸曲柄有相位差） 单缸单动泵 41 l 效率高，通常为效率高，通常为 7272 93%93%。 适用于小流量、高压头的情况下输送高粘度的液体适用于小流量、高压头的情况下输送高粘度的液体。 与离心泵比较：与离心泵比较： 42 齿齿轮轮泵泵、螺螺