水泵应用基础知识
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qq13888818 Lv.2
2024年12月10日 11:55:02
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来源:空调制冷网

水泵是一种提水机械,它在外界动力(如电动机)的带动下,能通过管道把水抽送到高处和远处,在工作过程中,水泵起着传送能量给液体的作用。因为可以通过多种方式传递能量,所以水泵有许多种类,例如:离心泵、轴流泵、往复泵等。 泵的分类: 叶片式泵(透平式泵):离心泵、轴流泵、混流泵、旋涡泵; 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。

水泵是一种提水机械,它在外界动力(如电动机)的带动下,能通过管道把水抽送到高处和远处,在工作过程中,水泵起着传送能量给液体的作用。因为可以通过多种方式传递能量,所以水泵有许多种类,例如:离心泵、轴流泵、往复泵等。

泵的分类:

叶片式泵(透平式泵):离心泵、轴流泵、混流泵、旋涡泵;

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。

其他类型泵:喷射泵、水锤泵、真空泵。

另外,按压力分为:低压泵(低于2MPa),中压泵(2-6MPa),高压泵(高于6MPa)。

(1)叶片式水泵:它对液体的压送是靠表有叶片的叶轮高度旋转而完成的。

(2)容积式水泵:它对液体的压送是靠泵体工作室容积的改变来完成的。

(3)其它类型水泵:其中有依靠液体流动的能量来输送液体的,带有依靠其它作用来输送液体。

适用范围:

常用几种水泵总谱图说明:目前定型生产各类叶片式水泵使用范围广泛,各型泵使用范围各有不同的性能。往复泵的使用范围侧重于高扬程、小流量;轴流泵和混流泵侧重于低扬程、大流量;而离心泵介于两者之间,工作区间最广,产品品种、系列和规格也最多。水泵的发展趋势于大型化、大容量化、高扬程、高转速、系列化、通用化和标准化。


离心泵:

离心泵的分类:

按结构型式作如下分类:

(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。

离心泵的性能参数:

流量 Q:指泵在单位时间里循环输出液体的体积。单位是m3/s,用q m 表示质量,单位是kg/s。q m =ρqv

式中ρ为液体的密度,常温清水;ρ=1000kg/m 3

泵流量的测定:涡轮流量计、电磁流量计、超声波流量计、水堰、文吐里管。

扬程 H:指泵能提升液体的高度,常用单位是米。

转速 n:指泵在每分钟内泵轴的旋转次数,常用单位是转/分( r/min)。

转速测定用红外测量仪转矩转速传感器。

轴功率 N:指泵在运转时,在一定的流量和扬程下,原动机输送给泵轴上的功率,常用单位是瓦。

泵效率 η:它是表示泵的性能好坏及动力利用的程度,是指泵的有效功率和轴功率的比值,以η表示其百分数。

其它参数有允许吸上真空高度和比转数等。

汽蚀余量:泵必需汽蚀余量NPSHr泵所要求的在泵进口处,单位重量液体所具有的超过汽化压力的富余能量(单位m),其数值由实验确定。

离心泵的工作过程:

泵的一般构成:

离心泵主要由叶轮、泵体、泵盖、密封环、轴封装置,托加极平衡装置等组成。

(1)叶轮:轮有闭式、开式和半开式三种类型,按吸入方式又可分为单吸式叶轮和双吸式叶轮,其主要作用是使液体获得能量。

(2)泵体:泵体又称泵壳,其主要作用是将叶轮封闭在一定的空间中,汇集液体,并导向排出管,是一个泵受液体压力的部件,一般是蜗壳形。

(3)密封环:主要作用是防止泵体之间的液体漏损,并起承受磨擦的作用,延长叶轮和泵体的使用寿命。

(4)轴封装置:主要作用是防止泵体内的高压液体漏出和防止空气进入泵体内,有填料密封,机械密封等几种。

(5)平衡装置:主要作用是防止泵的转动部份发生轴向串动,从而减少磨损,振动和发热现象。

(6)轴承座:在座内安装轴承,主要是支承轴的作用。

(7)联轴器:主要作用是连接泵轴和电机轴,使泵轴转动。

离心泵的吸入特性-汽蚀:

(1)气蚀发生的机理

(2)气蚀发生的危害

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。

气蚀余量及气蚀判别式:

有效汽蚀余量是指液流自吸液罐(池)经吸入管路到达泵的吸入口后,Pv高出汽化压力 所富余的那部分能量头,用NPSHa表示。

提高离心机抗气蚀性能的措施:

(1)提高离心泵本身抗汽蚀的性能

①改进泵的吸入口至叶轮叶片入口附近的结构设计。

②采用前置诱导轮,如图所示。

③采用双吸式叶轮。

④设计工况采用稍大的正冲角。

⑤采用抗汽蚀的材料。

(2)提高进液装置汽蚀余量的措施:

①增加泵前储液罐中液面上的压力,如图所示

②减小泵前吸上装置的安装高度。

③将吸上装置改为倒罐装置,如图所示。

④减小泵前管路上的流动损失。

②采用前置诱导轮,如图所示,使液流在前置诱导轮中提前接受诱导叶片做功,以提高液流的压力。

吸入装置:

倒罐装置:

离心泵的运行特性:

(1)泵的性能关系

a、流量与扬程的关系;Q 与 H 或反比关系。

b、流量与轴功率的关系,Q 大 N 也大。

c、流量与效率的关系,泵在开始时,效率随Q增加而提高,当效率出现最高值后,便随Q的增加而降低,在效率最高值的附近称为高效区。

泵在工作时,当泵转数为某一定值,用来表示Q、H、N和允许吸上真空高度等之间相互关系的曲线为泵的性能曲线。

由于工作要求不同,往往在工作中经常会碰到二台以上水泵同时工作的情况,有的是属于串联,有的是属于并联形式的。

a、水泵的串联:

水泵串联的特点是提高输水压力(即扬程)。

为了达到供水压力的要求,一台水泵不能满足时,则需要串联一台或八台水泵同时工作,在此情况下,水泵输出的总压力提高了,而输水量保持不变。

b、水泵的并联

水泵并联的特点是增加输水流量。

为了达到供水量的要求,留一强水泵的输出水量不能满足要求时,则需要并联一台或n台水泵同时工作,在此情况下,水泵输出的总水量增加了,而压力保持不变。

离心泵之所以被广泛应用,因为在很多方面具有比较明显的优点:

(1)流量范围大,一般常用的在5~20,00米3/时,且流量和压力都较平稳。

(2)转速较高,可以与电动机或汽轮机直接连接,传动机构简单紧凑。

(3)操作方便可靠,调节和维护容易,并易于实现自动化远距离操作。

(4)结构简单紧凑,体积小、重量轻、尤其是另部件少制造方便,占地面积小。

其缺点:

(1)一般情况下在启动前需灌泵以排尽泵内积聚空气。

(2)液体的粘度大时对泵的性能影响较大,效率降低。

(3)在小流量高扬程情况下使用要受到一定限制。


离心泵运行工况的调节:

(1) 改变工况点的三种途径:

泵的运行工况点是泵特性曲线和装置特性曲线的交点,改变工况点有三种途径:

a.改变泵的特性曲线;

b.改变装置的特性曲线;

c.同时改变泵和装置的特性曲线。

(2) 改变泵特性曲线的调节

a.转速调节;

b.切割叶轮外径调节;

c.改变前置导叶叶片角度调节;

d.改变半开式叶轮叶片端部间隙调节;

e.泵的并联或串联调节。

(3) 改变装置特性曲线的调节

a.闸阀调节;b.液位调节;c.旁路分流调节。

这种调节方法简便,使用最广,但能量损失很大,且泵的扬程曲线愈陡,损失愈严重。


离心泵的启动及运行:

(1)启动前的准备工作:

a.启动前检查  b.充水 c.高点排气

(2)启动程序

(3)适行中的注意事项:

①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的要求;

②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;

③盘动泵的转子1~2转,检查转子是否有摩擦或卡住现象;

④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;

⑤泵、轴承座、电动机的基础地脚螺栓是否松动;

⑥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;

⑦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。


其它泵的性能:

轴流式水泵:当电动机驱动浸在流体中的叶轮旋转时,轮内的流体就相对叶片做绕流运动,叶片会对流体产生一个推力从而对流体做功,使流体的能量增加,并沿轴向流出叶轮,经过导叶等部件压出管路,同时叶轮入口处的流体被吸入,形成连续工作。其特点结构紧凑、外形尺寸小、质量轻的特点,适合于大流量、低压头的场合,如部分电厂中的炉水循环泵。

混流式水泵:这种水泵结合了离心式水泵和轴流式水泵的特点,流体是沿介于轴向和径向之间的圆锥面方向流出叶轮,工作原理是部分利用了叶片推力和惯性离心力的作用。

容积式水泵:是利用电动机驱动部件(活塞、齿轮等)使工作室的容积发生周期性的改变,依靠压差使流体流动,从而达到输送流体的目的。其特点是结构简单、轻便紧凑、工作可靠,在电厂中常用于流量较小的润滑油系统中(如锅炉送引风机的润滑油泵)。

喷射泵:工作原理是高压的流体经喷嘴后成为高速射流进入工作室,工作室内喷管附近的低压流体大量地卷带经扩压管升压后输出,同时又使水池中的流体被吸入工作室,从而形成连续工作过程。喷射泵的工作流体可以是高压蒸汽,也可以是高压水,被输送的流体可以是水、油或空气。电厂中用作输送炉渣的水力喷射器以及凝汽设备中抽气器等。


相似理论的应用:

1.泵的相似条件:

通常对叶式泵内的流动而言,两泵流动相似应具备几何相似和运动相似,而运动相似仅要求叶轮进口速度三角形相似。

2.相似定律和比例定律

保持流动相似的工况称为相似工况。两泵在相似工况下的性能参数符合相似定律表达式。

(1)流量关系   (2)扬程关系   (3)功率关系

简化的相似定律表达式,比例定律表达式。

比转数:比转数是用来判别离心泵工况的相似准数。

切割定律:转速固定的泵,仅有一条扬程流量曲线。为了扩大其工作范围,可采用切割叶轮外径的方法,使工作范围由一条线变成一个面。

叶轮:

对叶轮的要求:

叶轮应有足够的强度和钢度;

流道形状为符合液体流动规律的流线型,液流速度分布均匀,流道阻力尽可能小,流道表面粗糙度较小;

材料应具有较好的耐磨性;

叶轮应具有良好的静平衡和动平衡;

结构简单,制造工艺性好。离心泵的叶轮一般都是铸造而成。


泵的选用:

(1) 选用原则

根据所输送的流体性质选择不同用途、不同类型的泵。

流量、扬程必须满足工作中所需要的最大负荷。

从节能观点选泵,一方面要尽可能选用效率高的泵,另一方面必须使泵的运行工作点长期位于高效区之内。

为防止发生汽蚀,要求泵的必须汽蚀余量NPSHa小于装置汽蚀余量NPSHa。

按输送工质的特殊要求选泵。

所选择的泵应具有结构简单、易于操作与维修、体积小、重量轻、设备投资少等特点。

当符合用户要求的泵有两种以上的规格时,应以综合指标高者为最终选定的泵型号。

(2) 各种泵的使用范围


选用方法及步骤:

a.利用“泵型谱”选择;b.利用“泵性能表”选择。

将所需要的流量qv和扬程H画到该型式的系列型谱图上,看其交点M落在哪个切割工作区四边形中,即可读出该四边形内所标注的离心泵型号。如果交点M不是恰好落在四边形的上边线上,则选用该泵后,可应用切割叶轮直径或降低工作转速的方法改变泵的性能曲线,使其通过M点。这就应从泵样本或系列性能表中查出该泵的泵性能曲线,以便换算。如果交点M并不落在任一个工作区的四边形中,这说明没有一台泵能满足工作要求。在这种情况下,可适当改变泵的台数或改变泵所需要的流量和扬程(如用排出阀调节)等来满足要求。

收集原始数据:针对选型要求,搜集过程生产中所输送介质、流量和所需的扬程参数以及泵前泵后设备的有关参数的原始依据。

泵参数的选择及计算:根据原始数据和实际需要,留出合理的裕量,合理确定运行参数,作为选择泵的计算依据。

选型:按照工作要求和运行参数,采用合理的选择方法,选出均能满足适用要求的几种型式,然后进行全面的比较,最后确定一种型式。

核算:型式选定后,进行有关校核计算,验证所选的泵是否满足使用要求。如所要求的工况点是否落在高效工作区,NPSH 是否大于NPSH 等。

来源:暖通南社

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