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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)/ρg C.效率(η):反映泵对外加能量的利用率。 η=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/η 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 Δh: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 η 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。 B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D,称为D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10.8~850m3/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 ①查性能表或特性曲线,要求流量和压头与管路所需相适应。 ②若生产
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