泵基础知识及水泵选型

,Klicken Sie, um das Titelformat zu bearbeiten,*,Hier klicken, um Master-Textformat zu bearbeiten.,Zweite Ebene,Dritte Ebene,Vierte Ebene,Klicken Sie, um das Titelformat zu bearbeiten,Hier klicken, um Master-Textformat zu bearbeiten.,Zweite Ebene,Dritte Ebene,Vierte Ebene,Klicken Sie, um das Titelformat zu bearbeiten,Hier klicken, um Master-Textformat zu bearbeiten.,Zweite Ebene,Dritte Ebene,Vierte Ebene,*,Klicken Sie, um das Titelformat zu bearbeiten,Hier klicken, um Master-Textformat zu bearbeiten.,Zweite Ebene,Dritte Ebene,Vierte Ebene,*,Klicken Sie, um das Titelformat zu bearbeiten,Hier klicken, um Master-Textformat zu bearbeiten.,Zweite Ebene,Dritte Ebene,Vierte Ebene,*,Klicken Sie, um das Titelformat zu bearbeiten,Hier klicken, um Master-Textformat zu bearbeiten.,Zweite Ebene,Dritte Ebene,Vierte Ebene,*,Klicken Sie, um das Titelformat zu bearbeiten,Hier klicken, um Master-Textformat zu bearbeiten.,Zweite Ebene,Dritte Ebene,Vierte Ebene,*,Klicken Sie, um das Titelformat zu bearbeiten,Hier klicken, um Master-Textformat zu bearbeiten.,Zweite Ebene,Dritte Ebene,Vierte Ebene,*,Klicken Sie, um das Titelformat zu bearbeiten,Hier klicken, um Master-Textformat zu bearbeiten.,Zweite Ebene,Dritte Ebene,Vierte Ebene,*,Klicken Sie, um das Titelformat zu bearbeiten,Hier klicken, um Master-Textformat zu bearbeiten.,Zweite Ebene,Dritte Ebene,Vierte Ebene,*,Klicken Sie, um das Titelformat zu bearbeiten,Hier klicken, um Master-Textformat zu bearbeiten.,Zweite Ebene,Dritte Ebene,Vierte Ebene,*,Klicken Sie, um das Titelformat zu bearbeiten,Hier klicken, um Master-Textformat zu bearbeiten.,Zweite Ebene,Dritte Ebene,Vierte Ebene,*,Klicken Sie, um das Titelformat zu bearbeiten,Hier klicken, um Master-Textformat zu bearbeiten.,Zweite Ebene,Dritte Ebene,Vierte Ebene,*,泵基础知识,上海泵业有限公司,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,2,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。,1840,1850,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。,1851,1875,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。,3,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。,4,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。,5,2),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,100,650,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,6,4),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,7,5),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。,（,ZA IH CZ,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,8,7),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,9,一、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,10,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,11,二、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,12,泵的操作原理、构造及,分,类,填料密封和机械密封的比较,13,工作压力和密封,填料密封水泵,最大工作压力,4-5 bar. (,标准规格,),机械密封水泵,水泵最大工作压力, 10 bar,时,:,平衡机械密封,(,额定值与密封的结构有关,),泵的操作原理、构造及,分,类,14,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,15,流量,流速 ,m/s,管道截面积,m2,=,流量,m3/h,泵的基本参数,16,扬程,入口压力,出口压力,扬程,(,水泵),泵的基本参数,17,扬程,总静压,局部阻力,沿程阻力,+,+,=,扬程,m,扬程,(,系统),泵的基本参数,18,总静压,总静压,泵 (非自吸),泵 (自吸),总静压,扬程,泵的基本参数,19,摩擦阻力,扬程,Flow in m,3,/h,摩擦阻力,in m,0,100,200,300,400,320,180,80,20,管路阻力曲线 (,f = X,2,),泵的基本参数,20,水泵性能曲线,流量,m,3,/h,扬程,in m,BEP,(,最高效率点),大直径叶轮,小直径叶轮,效率曲线,72,72,75,75,80,80,83,83,85,338,308,280,泵的基本参数,21,运行图,并联运行,单台运行,管路阻力曲线,泵的基本参数,22,运行图,并联运行,流量,流量,流量,泵 1,泵 2,泵 1 + 2,泵的基本参数,23,运行情况,系统阻力曲线,流量,in m,3,/h,系统阻力,in m,陡的阻力曲线,摩擦力大,正常阻力曲线,阻力变化缓慢,平缓的阻力曲线,摩擦力小,泵的基本参数,24,运行情况,多台水泵并联的阻力曲线,流量,流量,流量,陡峭的阻力曲线,变化平缓的阻力曲线,平坦的阻力曲线,泵的基本参数,25,阀门全关时压力,最大工作压力,m,最大工作压力 (,PN*),工作压力,吸入口静压,（注意：开式系统、闭式系统）,+,=,*PN : Nominal pressure,泵的基本参数,26,最大工作压力 (,PN*),工作压力,流量,in m,3,/h,扬程,in m,关闭阀们时水泵扬程,工作点,闭阀扬程,泵的基本参数,27,最大工作压力 (,PN*),工作压力,入口静压,入口静压,供水系统,泵的基本参数,28,最大工作压力 (,PN*),水泵承压,最大工作压力 (,PN*),密封系统,泵壳,法兰,泵的基本参数,29,工作压力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/m,3,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,。,38,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,39,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。,40,5,、扬程： 水泵的扬程大约为提水高度的,1.15,1.2,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,41,1,、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,42,2,.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,43,3,、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：,NPSHa NPSHr,泵 的 汽 蚀,44,泵 的 汽 蚀,5.实际汽蚀余量,（NPSHa),的计算公式,NPSHa = (Hz-Hf) +(Hp,Hvp),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。,45,Hz = 5 mHf = 1.5m(,摩擦阻力损失）,Hp = 1.01325bar (,大气压力）= 10.7,m,Hvp = 0.7011bar(90oC,蒸汽压力)=7.4,mNPSHA = (Hz-Hf) +(Hp -Hvp) = (5-1.5)+(10.7-7.4) = 6.8 m,泵 的 汽 蚀,46,Hz = -0.5 m ; Hf = 1.5m(,摩擦阻力损失）;,Hp = 1.01325bar (,大气压力）= 10.7,m ; Hvp = 0.7011bar(90oC,蒸汽压力)= 7.4,m 。 NPSHA = (Hz-Hf) +(Hp -Hvp) = (-0.5-1.5)+(10.7-7.4) = 1.3 m,泵 的 汽 蚀,47,4,、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-h,h,：管路阻力，也叫安全系数，取：,0.5,1.0m,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,48,d,、在同样转速和流量下，采用双吸泵，因减小进口流速、泵不易发生汽蚀；,e,、加诱导轮或增加叶轮进口处的光洁度。,f,、对于在苛刻条件下运行的泵，为避免汽蚀破坏，可使用耐汽蚀材料。,泵 的 汽 蚀,49,1,、电机的选择,电机的选择要留有一定的安全余量。,国内厂家经验做法：,轴功率 余量,0.12-0.55kw,1.3-1.5,倍,0.75-2.2kw,1.2-1.4,倍,3.0-7.5 kW,1.15-1.25,倍,11 kW,以上,1.1-1.15,倍,常见及需要注意的问题,50,2,、离心泵启动时要关闭出口阀，轴流泵启动时要打开出口阀。,因离心泵启动时，泵的出口管路内还没水，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），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。,离心泵在零流量时，轴功率为额定工况下轴功率的,30,90,。,轴流泵在零流量时，轴功率为额定工况下轴功率的,140,200,。,所以轴流泵要开阀启动。,常见及需要注意的问题,51,3,、泵启动前要检查泵轴运动是否正常，是否有卡死想象。点动电机，看运转方向是否正确。,4,、泵安装时，泵进出口管路上不能承重。泵轴对中要在注满水的,条件下进行。,5,、潜水排污泵长期不用时，应清洗并吊起置于通风干燥处，注意防冻。若置于水中，每,15,天至少运转,30min,（不能干磨），以检查其功能和适应性。,常见及需要注意的问题,52,决定机械密封寿命长短的关键点,水泵设计 (轴是否偏移,轴承负载和轴承座的同心度),安装 (轴对中是否保持, ),工作点 (是否在高效区, 如在可延长机械密封寿命),表面材料 (适合介质，碳化硅、碳化钨）,密封润滑 (润滑不好可缩短密封寿命),应用场合 (如果在高温、高压场合, 密封寿命缩短),常见及需要注意的问题,53,轴承,轴承寿命与其承受负荷有关。,通常情况下轴承寿命为,50,000 hrs (,大约,6,年,24 x 7),高负荷轴承设计寿命可达,10,万小时,常见及需要注意的问题,54,决定轴承寿命长短的关键点,轴承荷载在设计点,水泵是否在高效区工作 （在高效区工作可延长轴承寿命,).,安装/水泵轴对中/泵室,由汽蚀或其他系统原因引起水泵振动将缩短轴承寿命,常见及需要注意的问题,55,Thanks for your attention!,我们愿和您携手同行,