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工业肾脏工业肾脏 泵泵 *2014年年4月月工业肾脏泵*1 泵是把机械能转换成液体的能量机械能转换成液体的能量，用来增压输送液体的机械。泵是国民经济中应用最广泛、最普遍的通用机械，除了水利、电力、农业和矿山等大量采用外，尤以石油化工生产用量最多。而且由于化工生产中原料、半成品和最终产品中很多是具有不同物性的液体，如腐蚀性、固液两相流、高温或低温等，要求有大量的具有一定特点的化工用泵来满足工艺上的要求。这方面的技术发展产品开发一直是十分活跃的。一、泵的定义一、泵的定义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。2叶片式泵叶片式泵(透平式泵)：离心泵离心泵、屏蔽泵、磁力驱动泵磁力驱动泵、液环泵容积式泵容积式泵往复泵：柱塞泵、隔膜泵隔膜泵、计量泵计量泵转子泵：齿轮泵 螺杆泵 滑片泵其他类型泵其他类型泵：喷射泵 水锤泵 真空泵真空泵另外，按压力分为按压力分为低压泵（低于2MPa）中压泵（2-6MPa）高压泵（高于6MPa）二、泵的分类二、泵的分类叶片式泵(透平式泵)：离心泵、屏蔽泵、磁力驱动泵、液环泵容积3三、泵的结构特点三、泵的结构特点3.1离心泵离心泵3.1.1工作原理工作原理离心泵是利用叶轮旋转而使水发生离心运动来工作的，水泵开动前，先将泵和进水管灌满水，水泵运转后，在叶轮高速旋转而产生的离心力的作用下，叶轮流道里的水被甩向四周，压入蜗壳，叶轮入口形成真空，水池的水在外界大气压力下沿吸水管被吸入补充了这个空间。继而吸入的水又被叶轮甩出经蜗壳而进入出水管。三、泵的结构特点3.1离心泵用下，叶轮流道里的水被甩向四4(1)按流体吸入叶轮的方式：单吸式泵 双吸式泵(2)按级数分类：单级泵 多级泵(3)按泵体形式分类：蜗壳泵 筒形泵(4)按主轴安放情况分类：卧式泵 立式泵 斜式泵3.1.23.1.2 离心泵分类离心泵分类 可按使用目的、介质种类、结构型式等进行分类，这里主要介绍按结构型式作如下分类：离心泵离心泵3.1.2离心泵分类离心泵53.1.3 3.1.3 离心泵的工作过程离心泵的工作过程3.1.3离心泵的工作过程63.1.4 3.1.4 离心泵结构离心泵结构3.1.4离心泵结构73.1.5 3.1.5 离心泵的吸入特性一汽蚀离心泵的吸入特性一汽蚀发生机理发生机理3.1.5离心泵的吸入特性一汽蚀8汽蚀发生的危害汽蚀发生的危害汽蚀是水力机械的特有现象，它带来许多严重的后果。a汽蚀使过流部件被剥蚀破坏；b汽蚀使泵的性能下降；c汽蚀使泵产生噪音和振动。泵的汽蚀泵的汽蚀汽蚀发生的危害汽蚀是水力机械的特有现象，它带来许多严重的后果9离心泵图示离心泵图示卧式离心泵卧式离心泵立式离心泵立式离心泵磁力离心泵磁力离心泵窝壳式离心泵窝壳式离心泵离心泵图示卧式离心泵立式离心泵磁力离心泵窝壳式离心泵103.2 屏蔽泵屏蔽泵屏蔽泵是一种无密封泵，泵和驱动电机都被密封在一个被泵送介质充满的压力容器内，此压力容器只有静密封，并由一个电线组来提供旋转磁场并驱动转子。这种结构取消了传统离心泵具有的旋转轴密封装置，故能做到完全无泄漏。适于输送贵重液体或带放射性的液体。3.2.1 工作原理工作原理屏蔽泵的工作原理一般都属于离心泵，屏蔽泵把泵和电机连在一起，电动机的转子和泵的叶轮固定在同一根轴上，利用屏蔽套将电机的转子和定子隔开，转子在被输送的介质中运转，其动力通过定子磁场传给转子。3.2屏蔽泵3.2.1工作原理113.2.2 3.2.2 结构结构3.2.2结构123.2.3 特点特点全封闭式、无轴封（只有静密封而无动密封）的独特结构保证机组决不泄漏；封闭的自循环结构可输送任何介质而保证不对环境造成污染；采用全新的低转速屏蔽电机及介质循环系统保证机组低振动、低噪音、低温升；泵体采用管道式结构，其进出口径相同且位于用一直线上，能像阀门一样安装在管道的任何位置，方便、快捷、稳固；无轴封、无滚动轴承、无需维护、运行可靠；使用隔振垫、隔振器及金属波纹管等隔振装置后其震动更小、噪音更低；独特的安装结构大大缩小了泵的占地面积，可节约基建投资。3.2.3特点133.3 磁力驱动泵磁力驱动泵磁力泵由泵、磁力传动器、电动机三部分组成。当电动机带动外磁转子旋转时，磁场能穿透空气隙和非磁性物质，带动与叶轮相连的内磁转子作同步旋转，实现动力的无接触传递，将动密封转化为静密封。关键部件磁力传动器由外磁转子、内磁转子及不导磁的隔离套组成。由于泵轴、内磁转子被泵体、隔离套完全封闭，从而彻底解决了“跑、冒、滴、漏”问题，消除了炼油化工行业易燃、易爆、有毒、有害介质通过泵密封泄漏的安全隐患。MP系列磁力泵系列磁力泵3.3磁力驱动泵磁力泵由泵、磁力传动器、电动14 结构结构结构153.4 液环泵液环泵 当叶轮按图中指示的方向顺时针旋转时，水被叶轮抛向四周，由于离心力的作用，水形成了一个决定于泵腔形状的近似于等厚度的封闭圆环。水环的上部分内表面恰好与叶轮轮毂相切，水环的下部内表面刚好与叶片顶端接触(实际上叶片在水环内有一定的插入深度)。此时叶轮轮毂与水环之间形成一个月牙形空间，而这一空间又被叶轮分成叶片数目相等的若干个小腔。如果以叶轮的上部0为起点，那么叶轮在旋转前180时小腔的容积由小变大，且与端面上的吸气口相通，此时气体被吸入，当吸气终了时小腔则与吸气口隔绝;当叶轮继续旋转时，小腔由大变小，使气体被压缩;当小腔与排气口相通时，气体便被排出泵外。3.4液环泵当叶轮按图中指示的方向顺时针16真空度低，这不仅是因为受到结构上的限制，更重要的是受工作液饱和蒸气压的限制。用水作工作液，极限压强只能达到20004000Pa。用油作工作液，可达130Pa。压缩气体基本上是等温的，即压缩气体过程温度变化很小。由于水环式真空泵中气体压缩是等温的，故可以抽除易燃、易爆的气体。由于没有排气阀及摩擦表面，故可以抽除带尘埃的气体、可凝性气体和气水混合物。有了这些突出的特点，尽管它效率低，仍然得到了广泛的应用。液环泵的应用液环泵的应用真空度低，这不仅是因为受到结构上的限制，更重要的是受工作液饱173.4 隔膜泵隔膜泵又称控制泵，是执行器的主要类型，通过接受调制单元输出的控制信号，借助动力操作去改变流体流量按其所配执行机构使用的动力，可以分为气动、电动、液动气动、电动、液动三种。气动隔膜泵工作原理气动隔膜泵工作原理1）以压缩空气为动力。2）在泵的两个对称工作腔中，各装有一块有弹性的隔膜，联杆将两块隔膜结成一体，压缩空气从泵的进气接头进入配气阀后，推动两个工作腔内的隔膜，驱使联杆联接的两块隔膜同步运动。与此同时，另一工作腔中的气体则从隔膜的背后排出泵外。一旦到达行程终点。配气机构则自动地将压缩空气引入另一个工作腔，推动隔膜朝相反方向运动，这样就形成了两个隔膜的同步往复运动。每个工作腔中设置有两个单向球阀，隔膜的往复运动，造成工作腔内容积的改变，迫使两个单向球阀交替地开启和关闭，从而将液体连续地吸入和排出。3.4隔膜泵又称控制泵，是执行器的主要类型18 运行原理图运行原理图3）隔膜泵根据不同液体介质分别采用丁腈橡胶、氯丁橡胶、氟橡胶、聚偏氟乙烯、聚四六乙烯。以满足需要。安置在各种特殊场合，用来抽送各种常规泵不能抽吸的介质。运行原理图3）隔膜泵根据不同液体介质分别采用丁腈橡胶、氯丁19 结构结构结构20特点特点（1）泵不会过热：压缩空气作动力，在排气时是一个膨胀吸热的过程，气动泵工作时温度是降低的，无有害气体排出。（2）不会产生电火花：气动隔膜泵不用电力作动力，接地后又防止了静电火花。（3）可以通过含颗粒液体：因为容积式工作且进口为球阀，所以不容易被堵。（4）对物料的剪切力极低：工作时是怎么吸进怎么吐出，所以对物料的搅动最小，适用于不稳定物质的输送。（5）流量可调节，可以在物料出口处加装节流阀来调节流量。（6）具有自吸的功能。（7）可以空运行，而不会有危险。（8）可以输送的流体极为广泛，从低粘度的到高粘度的，从腐蚀性得到粘稠的。（9）可以潜水工作。（10）没有复杂的控制系统，没有电缆、保险丝等。（11）体积小、重量轻，便于移动。（12）无需润滑所以维修简便，不会由于滴漏污染工作环境。（13）泵始终能保持高效，不会因为磨损而降低。（14）百分之百的能量利用，当关闭出口，泵自动停机。（15）没有动密封，维修简便避免了泄漏。工作时无死点。特点21计量泵是一种可以满足各种严格的工艺流程需要，流量可以在0-100%范围内无级调节，用来输送液体（特别是腐蚀性液体）一种特殊容积泵。计量泵也称定量泵或比例泵。工作原理工作原理电机经联轴器带动蜗杆并通过蜗轮减速使主轴和偏心轮作回转运动，由偏心轮带动弓型连杆的滑动调节座内作往复运动。当柱塞向后死点移时，泵腔内逐渐形成真空，吸入阀打开，吸入液体；当柱塞向前死点移动时，此时吸入阀关闭，排出阀打开，液体在柱塞向进一步运动时排出。在泵的往复顺还工作形成连续有压力、定量的排放液体。3.4 计量泵计量泵计量泵是一种可以满足各种严格的工艺流程22 特点特点计量泵无论在常压或高压下,都能在规定的时间内，非常精确地向管道或压力容器内输送各种浓度和一定温度的强腐蚀、对人体有害的各种化学介质.比如:硝酸、盐酸、硫酸、烧碱等等强酸、强碱、弱酸、弱碱或有毒和有腐蚀的各种混合化学液体.流量精度非常精确,小于0.5%,而且根据生产上的使用流量可以在停机或开机时作无级调节流量的大小。特点计量泵无论在常压或高压下,都能在规定的时间内233.5 齿轮泵齿轮泵齿轮泵是依靠泵缸与啮合齿轮间所形成的工作容积变化和移动来输送液体或使之增压的回转泵。由两个齿轮、泵体与前后盖组成两个封闭空间，当齿轮转动时，齿轮脱开侧的空间的体积从小变大，形成真空，将液体吸入，齿轮啮合侧的空间的体积从大变小，而将液体挤入管路中去。吸入腔与排出腔是靠两个齿轮的啮合线来隔开的。齿轮泵的排出口的压力完全取决于泵出处阻力的大小。3.5齿轮泵齿轮泵是依靠泵缸与啮合齿轮间所形成243.6 螺杆泵螺杆泵螺杆泵是容积式转子泵,它是依靠由螺杆和衬套形成的密封腔的容积变化来吸入和排出液体的。各啮合螺杆之间以及螺杆与缸套间的间隙很小，在泵内形成多个彼此分隔的容腔，转动时，下部容腔V增大，吸入液体，然后封闭，封闭容腔沿轴向推移新的吸入容腔又在吸入端形成，一个接一个的封闭容腔移动，液体就不断被挤出。3.6螺杆泵螺杆泵是容积式转子泵,它是25 特点特点1）具有自吸能力；2）理论流量仅取决于运动部件的尺寸和转速；3）额定排出压力与运动部件的尺寸和转速无直接关系，主要受密封性能、结构强度和原动机功率的限制；4）具有回转泵无需泵阀、转速高和结构紧凑的优点。1）防止干转，以免严重磨损，工作中应严防吸空；2）一般螺杆泵都有固定的转向，不应反转，否则推力平衡装置就会丧失作用，使泵损坏；3）运行注意起动时应先将吸、排截止阀全开，停用时，先断电，后关排出阀。使用注意事项使用注意事项特点1）具有自吸能力；1）防止干转，以免严重磨损，工作中263.7 真空泵真空泵真空泵是一种旋转式变容积气体输送泵，真空泵须有前级泵配合方可使用在较宽的压力范围内有较大的抽速，对被抽除气体中含有灰尘和水蒸汽不敏感，广泛用于冶金、化工、食品、电子镀膜等行业。特点特点1)在较宽的压力范围内有较大的抽速；2)转子具有良好的几何对称性，故振动小，运转平稳。转子间及转子和壳体间均有间隙，不用润滑，摩擦损失小，可大大降低驱动功率，从而可实现较高转速；3)泵腔内无需用油密封和润滑，可减少油蒸气对真空系统的污染；4)泵腔内无压缩，无排气阀。结构简单、紧凑，对被抽气体中的灰尘和水蒸汽不敏感；5)压缩比较低，对氢气抽气效果差；6)转子表面为形状较为复杂的曲线柱面，加工和检查比较困难。3.7真空泵真空泵是一种旋转式变容积气体27四四 泵的选型泵的选型4.1 输送介质的物理化学性能输送介质的物理化学性能输送介质的物理化学性能直接影响泵的性能、材料和结构，是选型时需要考虑的重要因素。4.2 工艺参数工艺参数1)流量：工艺装置生产中，要求泵输送的介质量，工艺人员一般应给出正常、最小和最大流量。而泵数据表是上往往只给出泵的正常和额定流量。选泵时，要求额定流量不小于装置的最大流量或取正常流量的1.11.15倍。2)扬程：工艺装置所需的扬程值，也称计算扬程。一般要求泵的额定扬程为装置所需扬程的1.051.1倍。3)进口压力和出口压力：进、指泵进出接管法兰处的压力，进出口压力的大小影响到壳体的耐压和轴封的要求。4)温度：泵进口介质温度，一般应给出工艺过程中泵进口介质的正常、最低和最高温度。5)装置汽蚀余量:有效汽蚀余量。6)操作状态：操作状态分连续操作和间歇操作两种。四泵的选型4.1输送介质的物理化学性能284.3 泵类型的选择泵类型的选择泵的类型应根据装置的工艺参数、输送介质的物理和化学性质、操作周期和泵的结构特性等因素合理选择。离心泵具有结构简单，输液无脉动，流量调节简单等优点，因此除以下情况外，应尽可能选用离心泵（图）。1）有计量要求时，选用计量泵。2）扬程要求很高，流量很小无合适小流量高扬程离心泵可选时，可选用往复泵；如汽蚀要求不高时也可选用旋涡泵。3）扬程很低，流量很大时，可选用轴流泵和混流泵。4）介质黏度较大（6501000mm2/s)时，可考虑选用转子泵，如：螺杆泵或往复泵；黏度特别大时，可选用特殊设计的高黏度螺杆泵和高黏度往复泵。5）介质含气量5%，流量较小且黏度37.4mm2/s时，可选用旋涡泵。如允许流量有脉动，可选用往复泵。6）对启动频繁或灌泵不便的场合，应选用具有自吸性能的泵，如：自吸式离心泵、自吸式旋涡泵、自吸式容积泵。4.3泵类型的选择泵的类型应根据装置的工艺29图：泵类型选择框图图：泵类型选择框图计量要求计量要求黏度黏度 650mPa.sQ600m3/hH20m含气量含气量5%黏度黏度 37.4mPa.sH150mQ10m3/h 容积容积式泵式泵 超出超出 范围范围 计量计量泵泵n2300混流泵混流泵轴流泵轴流泵 离心离心泵泵否否有有 旋涡旋涡泵泵无无n=1450r/minn2=3.65nQ1/2/H3/4是是否否是是是是否否否否否否否否否否否否是是是是是是是是是是开始选泵开始选泵图：泵类型选择框图计量要求黏度650mPa.sQH230谢谢！谢谢！31
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