离心泵教材资料PPT课件

1、泵泵一、泵的分类及用途一、泵的分类及用途二、离心泵的典型结构与工作原理二、离心泵的典型结构与工作原理三、离心泵的工作特性三、离心泵的工作特性四、其他泵概述四、其他泵概述五、泵的选用五、泵的选用第1页/共57页一、泵的分类及用途一、泵的分类及用途泵是把机械能转换成液体的能量，用来增压输送液体的机械。 泵的分类泵的分类：按泵的工作原理和结构形式，分为以下几类：泵叶片泵（透平泵）容积式泵往复泵：活塞泵，柱塞泵，隔膜泵回转泵：齿轮泵，螺杆泵，滑片泵离心泵轴流泵混流泵旋涡泵 其他类型泵： 喷射泵，水锤泵，真空泵第2页/共57页第3页/共57页根据液流流动方向不同，叶片泵分为离心泵、轴流泵和混流泵三种。第

2、4页/共57页二二 、离心泵的典型结构与工作原理、离心泵的典型结构与工作原理1 1、离心泵的典型结构、分类及命名方式 离心泵的典型结构离心泵的典型结构第5页/共57页主要部件及作用过流部件：吸入室、叶轮、蜗壳（压出室）；密封部件：轴封装置、密封环；其它部件：轴承箱、转轴。第6页/共57页 吸入室第7页/共57页离心泵的分类离心泵的分类（1）按流体吸入叶轮的方式分类 单吸式泵：结构简单，广泛应用。双吸式泵：轴向力平衡好，流量增加一倍。第8页/共57页（2）按级数分类单级泵:扬程低，结构简单，使用广泛。多级泵：扬程高，结构复杂。第9页/共57页第10页/共57页（3）按泵体形式分类蜗壳泵：壳体呈螺

3、旋形状。分为单蜗壳和双蜗壳。筒形泵：外壳呈筒结构，能承受高压。第11页/共57页（4）其他结构形式高速部分流泵，屏蔽泵等。第12页/共57页第13页/共57页2 2、离心泵的工作原理及基本方程、离心泵的工作原理及基本方程离心泵的性能参数（1）流量流量是泵在单位时间内输送出去的液体量。用qv表示容积流量，单位是m3/s，用qm表示质量流量，单位是kg/s。vmqq（2）扬程扬程是单位重量液体从泵进口（泵进口法兰）处到泵出口（泵出口法兰）处能量的增值，也就是1N液体通过泵获得的有效能量。 单位： 扬程亦称有效能量头。mNmN第14页/共57页式中 为泵出口处单位重量液体的能量（m）, 为泵进口处单

4、位重量液体的能量（m）.E为单位能量液体的总机械能，它由压力能、动能和位能三部分组成。outEinEmZgcgpE22式中g为重力加速度，Z为液体所在位置至任选的水平基准面之间的距离。mZZgccgppHinoutinoutinout222扬程主要体现的是液体压力的提高。根据定义，泵的扬程可写为inoutEEH第15页/共57页（3 3）转速（4 4）汽蚀余量（净正吸头NPSHNPSH）（5 5）功率和效率泵的功率通常指输入功率，即原动机传到泵轴上的轴功率，用N表示，单位是W或kW。 有效功率kWHqgNve1000泵效率 反映了泵中能量损失的程度。 NNe第16页/共57页 泵内损失容积损失

5、：由泄漏所造成的能量损失，大小由容积效率来表示。vtvtvtttvtvqqHgqgqHHgq水力损失：也称流动损失，大小由水力效率来表示。ttvvhydHHHgqHgq机械损失：由轴承、密封填料和轮盘等产生的摩擦损失，大小由机械效率来表示。NHgqNNNtVtmm泵的效率mhydvtvttvtvveNHgqHHqqNHgqNN第17页/共57页容积损失：产生原因：内泄漏 叶轮与泵壳的缝隙，平衡孔漏入入口低压处。外泄漏 轴端密封处漏出泵外。改善措施：改善口环密封结构、材料、间隙；性能好的密封装置；影响因素：结构、流量、压差、扬程第18页/共57页水力损失：产生原因与组成：沿程摩擦损失 液体与固体

6、壁面及液体内部的摩擦引起的能量损失。局部阻力损失 流道截面形状及大小变化，使液体产生旋涡引起能量损失。冲击损失 流量偏离设计工况，液体进入叶轮的相对速度方向不与叶型线相切，产生冲击和旋涡，造成能量损失。影响因素：结构、流体性质改善措施：流道变化平缓，避免死角和突变；提高流道的加工精度；设计流量附近工作。第19页/共57页机械损失：产生原因：泵轴与轴承、密封装置的摩擦损失；叶轮前后盖板外表面与液体之间的摩擦损失。影响因素：叶轮前后盖板外表面形状及粗糙度、泵壳的形状、液体粘度。轴承、密封结构及润滑。改善措施：减小叶轮前后盖板外表面粗糙度；合理设置泵壳与叶轮外表面形成的间隙的形状及尺寸；合理选择轴承

7、、及密封的结构形状。第20页/共57页3 3、离心泵的工作原理及基本方程、离心泵的工作原理及基本方程（1 1）离心泵的工作过程v灌泵 ；v启动原动机；注意防止发生气缚。泵装置组成工作过程v产生离心力，液体排出叶轮；v叶轮入口处形成低压，压差，不断吸入液体；v液体不断吸入和排出；第21页/共57页（2） 离心泵的基本工作原理液体在叶轮中流动时的速度三角形液体在叶轮中的流动流动较为复杂，为便于研究，先作如下假设：o液体为理想液体即无粘性且为稳定流动；o叶轮中叶片无限多，叶片无厚度，液体流经叶道时严格按叶形流动，且在同一半径上，液体沿叶形流动的相对速度大小和方向均相同。液体在叶轮中流动的速度三角形及

8、叶轮的主要参数相对速度：液体沿叶形流动的速度；用w表示。牵连速度：叶轮旋转的速度，用u表示。绝对速度：两个速度的合成，用c表示。第22页/共57页三、离心泵的工作特性三、离心泵的工作特性1、 汽蚀发生的机理及预防措施汽蚀发生的机理及严重后果汽蚀发生的机理及严重后果（1）汽蚀发生的机理 泵内液体压力变化，叶轮入口附近出现最低压降；最低压力低于液体输送温度下的饱和蒸汽压，液体汽化，形成气泡；压力较高处，气泡凝结溃灭，形成空穴；瞬间周围气体，以高速冲来填补空穴，撞击阻碍流体流动； 叶轮表面剥蚀或化学腐蚀。 因此把液体汽化、凝结、冲击，形成高压、高温、高频冲击载荷，造成金属材料的机械剥蚀与电化学腐蚀破

9、坏的综合现象称为汽蚀。第23页/共57页（2）汽蚀的严重后果 汽蚀使过流部件被剥蚀破坏汽蚀使泵的性能下降汽蚀使泵产生噪音和振动汽蚀也是水力机械向高流速发展的巨大障碍第24页/共57页汽蚀余量及汽蚀判别式汽蚀余量及汽蚀判别式泵是否发生汽蚀是由泵本身和吸入装置两方面决定的。（1）有效汽蚀余量 有效汽蚀余理是指液流自吸液罐（池）经吸入管路到达泵吸入口后，高出汽化压力 所富余的那部分能量头，用 表示，即mpgcpNPSHVssa22式中 、 分别为液流在泵入口处的压力和速度， 。 spscgaNPSHvp第25页/共57页由伯努利方程可知sAgAsAAsAAssHHpHZZgcpgcp2222得到：s

10、AgvAaHHppNPSH可以得出：有效汽蚀余量的大小与泵吸入装置的条件有关。故称为泵吸入装置的有效汽蚀余量。第26页/共57页（2）泵必需的汽蚀余量泵必需的汽蚀余量是表示泵入口到叶轮内最低压力点K处的静压能量头降低值，用 表示如下rNPSH式中 和 为叶片进口稍前的o 截面上的液体绝对流速和相对流速， 为绝对流速及流动损失引起的压降能头系数，一般 ， 为液体绕流叶片的压降能头系数，一般在无冲击流入叶片的情况下 。 0c 0w13 . 105. 1124 . 02 . 02则 值愈小，泵愈不易发生汽蚀。rNPSH第27页/共57页提高离心泵抗汽蚀性能的措施提高离心泵抗汽蚀性能的措施 （1 1）

11、提高离心泵本身抗汽蚀的性能 提高离心泵抗汽蚀性能有两种措施，一种是改进泵本身的结构参数或结构型式，使泵具有尽可能小的必需汽蚀余量；另一种是合理地设计泵前装置及其安装位置，使泵入口处具有足够大的有效汽蚀余量。改进泵的吸入口至叶轮叶片入口附近的结构设计，使 尽量减小。2100和、wc第28页/共57页采用前置诱导轮。采用双吸式叶轮。设计工况采用稍大的正冲角。采用抗汽蚀的材料。第29页/共57页（2）提高进液装置汽蚀余量的措施增加泵前储液罐中液面压力 。ApsAgvAaHHppNPSH将吸上装置改为倒灌，并增加倒灌装置的安装高度。减小泵前管路上的流动损失 。 SAH根据则：第30页/共57页mppH

12、saS吸上真空高度（吸入真空度）吸入真空度是指泵进口处的真空度（泵进口绝对压力小于大气压力的数值，其数值以换算到基准面上的液柱高度表示。也是表示吸入压力的一种方法。式中：Hs吸上真空度，用安装在泵入口法兰处的真空压力表测量； pa标准条件下的大气压力； ps泵入口处的压力。 则在泵发生汽蚀条件下求得的最大吸上真空度为：mNPSHgcppHasvaS22max第31页/共57页2、 离心泵的性能及调节离心泵的运行特性离心泵的运行特性（1）泵的特性曲线 H- qv特性曲线是选择和使用泵的主要依据，一般有“陡降”、“平坦”“驼峰”三种形状。N-qv曲线是合理选择原动机功率和操作启动泵的依据。-qv曲

13、线是检查泵工作经济性的依据。泵最高效率以下5%8%范围内所对应的工况为高效工作区。NPSHr-qv曲线是检查泵工作是否发生汽蚀的依据。第32页/共57页第33页/共57页（2 2）泵在不稳定工况下工作运转工况点：运转工况点：装置（管路）特性曲线：装置（管路）特性曲线：指在给定管路系统中，输送液体流量qv与所需外界给予单位重量液体提供的能量Hpipe之间的关系曲线（ Hpipe-qv曲线）。根据伯努力方程得到， Hpipe -qv曲线方程：mgqhHvABapipe22、阀门开度有关。及管长、管内流动情况截面形状、大小间的阻力系数，与管子、管路系统截面压力有关；关，只与液位差及液面管路静扬程，与

14、流量无式中：BAhABa泵特性曲线与装置特性曲线的交点。第34页/共57页工况点的稳定性判别式vvpipedqdHdqdHvvpipedqdHdqdH稳定不稳定泵不稳定工作的产生条件：泵不稳定工作的产生条件：泵具有驼峰状的性能曲线；泵具有驼峰状的性能曲线；管路中有自由升降的液面或其他能储存和释放能量的部分。管路中有自由升降的液面或其他能储存和释放能量的部分。泵不稳定工作的危害：泵和管路系统产生水击、振动和噪音。稳定工况点：不稳定工况点：第35页/共57页 离心泵运行工况的调节离心泵运行工况的调节 改变工况点的途径：改变泵的特性曲线；改变装置的特性曲线；同时改变泵和装置的特性曲线。（1）改变泵特

15、性曲线的调节 转速调节 适于大功率，扬程变化大的场合。切 割 叶 轮 外 径 调 节 永久改变，使流量变小。第36页/共57页改变前置导叶叶片角度的调节 改变进口前的液体绝对速度， 使液流正、负预旋流入液道，从而改变扬程和流量。 改变半开式叶轮叶片端部间隙的调节 间隙增大，流量减小，效率降低。泵的并联或串联调节 并联增加流量；串联增加扬程。 一般管路特性曲线较陡采用串联，提高流量；平坦采用并联，提高扬程和流量。第37页/共57页（2）改变装置特性曲线的调节闸阀调节 简单，应用广；但能量损失大液位调节 液位升高，扬程增大，使液位在一定范围内进行调节 旁路分流调节 适用于流量和扬程都减少的场合。第

16、38页/共57页3 3、离心泵的启动与运行、离心泵的启动与运行启动前的准备工作（1） 启动前检查润滑油的名称、型号、主要性能和加注数量是否符合技术文件规定的要求；轴承润滑系统、密封系统和冷却系统是否完好轴承的油路、水路是否畅通；盘动泵的转子12转，检查转子是否有摩擦或卡住现象；在联轴器附近或皮带防护装置等处，是否有妨碍转动的杂物；泵、轴承座、电动机的基础地脚螺辁是否松动；泵工作系统的阀门或附属装置均应处于泵运转时负荷最小的位置，应关闭出口调节阀；点动泵，看其叶轮转向是否与设计转向一致，若不一致，必需使叶轮完全停止转动后，调整电动机接线后，方可再启动。第39页/共57页（2）充水灌泵防止发生气缚

17、现象。（3）暖泵或预冷对于输送高温或低温液体的泵，起动前必须暖泵或预冷，并达到规定时间。启动程序启动程序离心泵泵腔和吸水管内全部充满泵送液体且无空气，出口阀关闭。要求暖泵或预冷完成。对于强制润滑的泵，首先启动油泵向各轴承供油。启动冷却水泵或打开冷却水阀。合闸启动，启动后泵空转时间不允许超过24min，使转速达到额定值后，逐渐打开离心泵的出口阀，增加流量，并达到要求的负荷。第40页/共57页运行中的注意事项运行中的注意事项 运行温度正常。轴承温度、泵体表面温度、润滑油温度在规定范围内。振动正常。无异常声音。无泄漏。进出口压力、流量满足工艺要求。第41页/共57页四、其他泵概述四、其他泵概述1 1

18、、 轴流泵典型结构 （1 1）组成 过流部件包括叶轮、导叶、吸入管、排出管、外壳及泵轴（2）结构类型 立式、卧式和斜式 固定叶片式、半调节叶片式、全调节式 2、工作原理 工作原理：以空气动力学中机翼的升力理论为基础。无离心力引起的扬程增加，液体由叶轮获得的能量由欧拉方程计算表示，即gccgHt2221222221第42页/共57页2、旋涡泵典型结构组成：叶轮、泵体、泵盖、环形通道、隔板。第43页/共57页工作原理通过叶轮叶片把能量传递给流道内的流体，流体在流道内通过三维流动将能量传递重复多次。叶轮转动，使叶轮内和流道内液体产生圆周运动，形成由叶轮指向流道的环形流动，流动类似旋涡，且旋涡矢量指向

19、流道的纵向，故称纵向旋涡。第44页/共57页3 3、杂质泵、杂质泵典型结构典型结构也称液固两相泵，大多为离心泵。第45页/共57页4、往复泵典型结构与工作原理（1）结构组成 由液力端和动力端组成。液力端：液缸、活塞（柱塞）、吸入阀和排出阀；动力端：曲轴、连杆、十字头、轴承和机架。第46页/共57页（2）分类作用按作用方式：单作用、双作用、三作用、四作用等。按液缸数量：单缸、双缸、三缸等。按工作机构：活塞、柱塞、隔膜。第47页/共57页工作特性工作特性（1）性能曲线（2）工况调节改变扬程和流量改变扬程：调节出口阀；改变流量：旁路调节、行程调节、转速调节。第48页/共57页特点及应用场合特点及应用场合（1 1）特点）特点流量只取决于泵缸几何尺寸（活塞直径D，活塞行程S）、曲轴转速n，而与泵的扬程无关。只要原动机有足够的功率，填料密封有相应的密封性能，零部件有足够的强度，活塞泵可以随着排出阀开启压力的改变产生任意高的扬程。 活塞泵在启动运行时要开阀启动。自吸性能好。由于排出流量脉动造成流量的不均匀，有的需设法减少与控制排出流量和压力的脉动。效率高。（2 2）应用场合）应用场合应用于压力高、流量小的各类介质。计量泵第49页/共57页5 5、螺杆泵、螺杆泵典型结构典型结构（1）组成：单螺杆泵、双螺杆泵和三螺杆泵。由转子、轴封、吸排出管组