泵屬于流體機(jī)械的一種，流體機(jī)械是指以流體為工作介質(zhì)和能量載體的機(jī)械設(shè)備。流體機(jī)械根據(jù)能量傳遞的方向不同，可分為原動(dòng)機(jī)(水輪機(jī)、汽輪機(jī))和工作機(jī)（泵、風(fēng)機(jī)、壓縮機(jī)）。泵屬于工作機(jī)，即消耗能量的機(jī)械。 從泵的性能范圍看，巨型泵的流量每小時(shí)可達(dá)幾十萬立方米以上，而微型泵的流量每小時(shí)則在幾十毫升以下；泵的壓力可從常壓到高19.61Mpa(200kgf/cm2)以上；被輸送液體的溫度最低達(dá)-200攝氏度以下，最高可達(dá)800攝氏度以上。泵輸送液體的種類繁多，諸如輸送水（清水、污水等）、油液、酸堿液、懸浮液、和液態(tài)金屬等。 在化工和石油部門的生產(chǎn)中，原料、半成品和成品大多是液體，而將原料制成半成品和成品，需要經(jīng)過復(fù)雜的工藝過程，泵在這些過程中起到了輸送液體和提供化學(xué)反應(yīng)的壓力流量的作用，此外，在很多裝置中還用泵來調(diào)節(jié)溫度。 泵的操作原理、構(gòu)造及分類 1）工作原理可分為又分為葉片式、容積式和其它形式。 ?、偃~片式泵，依靠旋轉(zhuǎn)的葉輪對(duì)液體的動(dòng)力作用，把能量連續(xù)地傳遞給液體，使液體的動(dòng)能（為主）和壓力能增加，隨后通過壓出室將動(dòng)能轉(zhuǎn)換為壓力能，又可分為離心泵、軸流泵、部分流泵和旋渦泵等。 ?、谌莘e式泵，依靠包容液體的密封工作空間容積的周期性變化，把能量周期性地傳遞給液體，使液體的壓力增加至將液體強(qiáng)行排出，根據(jù)工作元件的運(yùn)動(dòng)形式又可分為往復(fù)泵和回轉(zhuǎn)泵。 ?、燮渌愋偷谋茫云渌问絺鬟f能量。如射流泵依靠高速噴射的工作流體將需輸送的流體吸入泵后混合，進(jìn)行動(dòng)量交換以傳遞能量；水錘泵利用制動(dòng)時(shí)流動(dòng)中的部分水被升到一定高度傳遞能量；電磁泵是使通電的液態(tài)金屬在電磁力作用下產(chǎn)生流動(dòng)而實(shí)現(xiàn)輸送。另外，泵也可按輸送液體的性質(zhì)、驅(qū)動(dòng)方法、結(jié)構(gòu)、用途等進(jìn)行分類。  2)按工作葉輪數(shù)目來分類 ?、?單級(jí)泵：即在泵軸上只有一個(gè)葉輪。 ?、?多級(jí)泵：即在泵軸上有兩個(gè)或兩個(gè)以上的葉輪，這時(shí)泵的總揚(yáng)程為n個(gè)葉輪產(chǎn)生的揚(yáng)程之和。 3)按工作壓力來分類 ?、?低壓泵：壓力低于100米水柱； ?、?中壓泵：壓力在100～650米水柱之間； ?、?高壓泵：壓力高于650米水柱。（多級(jí)離心泵可達(dá)2800m） 4)按葉輪進(jìn)水方式來分類 ?、?單側(cè)進(jìn)水式泵：又叫單吸泵，即葉輪上只有一個(gè)進(jìn)水口； ② 雙側(cè)進(jìn)水式泵：又叫雙吸泵，即葉輪兩側(cè)都有一個(gè)進(jìn)水口。它流量比單吸式泵大一倍，可以近似看作是二個(gè)單吸泵葉輪背靠背地放在了一起。  5)按泵殼結(jié)合縫形式來分類 ① 水平中開式泵：即在通過軸心線的水平面上開有結(jié)合縫。（最常見的水平中開泵是雙吸泵） ② 垂直結(jié)合面泵：即結(jié)合面與軸心線相垂直。 6)按泵軸位置來分類 ?、?臥式泵：泵軸位于水平位置。 ?、?立式泵：泵軸位于垂直位置。 7)按葉輪出來的水引向壓出室的方式分類 ?、?蝸殼泵：水從葉輪出來后，直接進(jìn)入具有螺旋線形狀的泵殼。 ?、?導(dǎo)葉泵：水從葉輪出來后，進(jìn)入它外面設(shè)置的導(dǎo)葉，之后進(jìn)下一級(jí)或流入出口管。（常用于多級(jí)泵和軸流泵） 一、操作原理 由若干個(gè)彎曲的葉片組成的葉輪置于具有蝸殼通道的泵殼之內(nèi)。葉輪緊固于泵軸上，泵軸與電機(jī)相連，可由電機(jī)帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)。吸入口位于泵殼中央與吸入管路相連，并在吸入管底部裝一止逆閥。泵殼的側(cè)邊為排出口，與排出管路相連，裝有調(diào)節(jié)閥。 離心泵之所以能輸送液體，主要是依靠高速旋轉(zhuǎn)葉輪所產(chǎn)生的離心力，因此稱為離心泵。  離心泵的工作過程： 開泵前，先在泵內(nèi)灌滿要輸送的液體。 開泵后，泵軸帶動(dòng)葉輪一起高速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生離心力。液體在此作用下，從葉輪中心被拋向葉輪外周，壓力增高，并以很高的速度流入泵殼。在泵殼中由于流道的不斷擴(kuò)大，液體的流速減慢，使大部分動(dòng)能轉(zhuǎn)化為壓力能。最后液體以較高的靜壓強(qiáng)從排出口流入排出管道。泵內(nèi)的液體被拋出后，葉輪的中心形成了真空，在液面壓強(qiáng)（大氣壓）與泵內(nèi)壓力（負(fù)壓）的壓差作用下，液體便經(jīng)吸入管路進(jìn)入泵內(nèi)，填補(bǔ)了被排除液體的位置。  離心泵啟動(dòng)時(shí)，如果泵殼內(nèi)存在空氣，由于空氣的密度遠(yuǎn)小于液體的密度，葉輪旋轉(zhuǎn)所產(chǎn)生的離心力很小，葉輪中心處產(chǎn)生的低壓不足以造成吸上液體所需要的真空度，這樣，離心泵就無法工作。為了使啟動(dòng)前泵內(nèi)充滿液體，在吸入管道底部裝一止逆閥。此外，在離心泵的出口管路上也裝一調(diào)節(jié)閥，用于開停車和調(diào)節(jié)流量。 二、基本部件和構(gòu)造 1）葉輪 將電動(dòng)機(jī)的機(jī)械能傳給液體,使液體的動(dòng)能有所提高。 2）泵殼 匯集液體，作導(dǎo)出液體的通道； 使液體的能量發(fā)生轉(zhuǎn)換，一部分動(dòng)能轉(zhuǎn)變?yōu)殪o壓能。 3）軸封裝置 為了防止高壓液體從泵殼內(nèi)沿軸的四周而漏出，或者外界空氣漏入泵殼內(nèi)。  工作壓力和密封 填料密封水泵：最大工作壓力 4-5 bar。(標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格) 機(jī)械密封水泵： 水泵最大工作壓力 水泵最大工作壓力>10bar時(shí): 平衡機(jī)械密封(額定值與密封的結(jié)構(gòu)有關(guān)) 泵的基本參數(shù) 流量、揚(yáng)程、性能曲線、最大工作壓力 (NP)、軸功率、相似定律、功率計(jì)算公式。     舉例： 流量 200 l/s,揚(yáng)程37.5m ,選用水泵型號(hào)ASP200B ,葉輪直徑360mm 轉(zhuǎn)速 1450RPM,效率87% 工況點(diǎn)軸功率 84.5kW. 如果轉(zhuǎn)速變?yōu)?000RPM，根據(jù)相似定律此時(shí)流量和揚(yáng)程及功率為多少？ N1 = 1450RPM, N2 = 1000RPM Q1= 200l/s Q2 = Q1 x N2/N1 = 200×1000/1450= 138l/s H1 = 37.5m H2 = H1 x (N2/N1)2 =37.5 ×(1000/1450)2 = 17.8m P1 = 84.5kW P2 = P1 x (N2/N1)3= 84.5×(1000/1450)3 = 27.7kW  泵的選型 選型依據(jù)：我們要選擇什么樣的泵，需要哪些條件依據(jù) ? 1、介質(zhì)的特性：介質(zhì)名稱、密度、粘度、腐蝕性、毒性等。 a. 介質(zhì)名稱：清水、污水、石油等。當(dāng)介質(zhì)含氣量>75%時(shí)，最好選用齒輪泵或者螺桿泵。 b. 密度： 離心泵的流量與密度無關(guān)； 離心泵的揚(yáng)程與密度無關(guān)； 離心泵的效率不隨密度改變； 當(dāng)密度≠1000Kg/m3時(shí)，電機(jī)的功率應(yīng)該為一般功率與介質(zhì)相對(duì)清水密度比的乘積，以防電機(jī)過載超流。 c. 粘度： 介質(zhì)的粘度對(duì)泵的性能影響很大，粘度過大時(shí)，泵的壓頭（揚(yáng)程）減小，流量減小，效率下降，泵的軸功率增大。 當(dāng)粘度增加時(shí)，泵的揚(yáng)程曲線下降，最佳工況的揚(yáng)程和流量均隨之下降，而功率則隨之上升，因而效率降低。一般樣本上的參數(shù)均為輸送清水時(shí)的性能，當(dāng)輸送粘性介質(zhì)時(shí)應(yīng)進(jìn)行換算。 d. 腐蝕性：介質(zhì)有腐蝕時(shí)，采用抗腐蝕性能好的材料。 e. 毒性：考慮密封方式，可采用干氣密封等。 2、介質(zhì)中所含固體的顆粒直徑、含量多少。 根據(jù)顆粒直徑、含量多少，可選擇采用單流道、雙流道、多流道形式的葉輪。顆粒含量>60%時(shí)，考慮采用渣漿泵。 3、介質(zhì)溫度：（℃） 高溫介質(zhì)需考慮密封材料的選擇及材料的熱膨脹系數(shù)。介質(zhì)溫度偏低時(shí)，考慮采用低溫潤滑油和低溫電機(jī)。 4、所需要的流量（Q） a、如果生產(chǎn)工藝中已給出最小、正常、最大流量，應(yīng)按最大流量考慮。 b、如果生產(chǎn)工藝中只給出正常流量，應(yīng)考慮留有一定的余量。 c、如果基本數(shù)據(jù)只給質(zhì)量流量，應(yīng)換算成體積流量。 5、揚(yáng)程： 水泵的揚(yáng)程大約為提水高度的1.15～1.2倍（使用于補(bǔ)水泵只給出系統(tǒng)圖需要計(jì)算揚(yáng)程的狀況） 。 如遇到只給出最小流量、最大流量及相對(duì)應(yīng)的揚(yáng)程，應(yīng)盡可能按大流量選擇。 因?yàn)椋?br> a、高揚(yáng)程的泵用于低揚(yáng)程，便會(huì)出現(xiàn)流量過大，導(dǎo)致電機(jī)超載，若長時(shí)間運(yùn)行，電機(jī)溫度升高，甚至燒毀電機(jī)。 b、小流量泵在大流量下運(yùn)行時(shí)，會(huì)產(chǎn)生汽蝕，泵長時(shí)間汽蝕，影響水泵過流部件的壽命。 泵的汽蝕 1、汽蝕形成 泵在運(yùn)轉(zhuǎn)中，抽送液體的絕對(duì)壓力降低到當(dāng)時(shí)溫度下的該液體汽化壓力時(shí)，液體便在該處開始汽化，形成氣泡，當(dāng)含有大量氣泡的液體流進(jìn)葉輪內(nèi)的高壓區(qū)時(shí)，氣泡周圍的高壓液體致使氣泡急劇地縮小以至破裂。在氣泡破裂的同時(shí)，液體質(zhì)點(diǎn)以很高的速度填充空穴，在此瞬間產(chǎn)生很強(qiáng)烈的水擊作用，并以很高的沖擊頻率打擊金屬表面，沖擊應(yīng)力可達(dá)幾百至幾千個(gè)大氣壓，沖擊頻率可達(dá)每秒幾萬次，嚴(yán)重時(shí)會(huì)將壁擊穿。 2.汽蝕的危害 a、葉輪上留下打擊狀的坑；影響葉輪的使用壽命。 b、設(shè)備產(chǎn)生振動(dòng)。 c、增加噪音。 d、輕微的汽蝕只會(huì)造成水泵效率或揚(yáng)程的降低。低比轉(zhuǎn)速泵隨汽蝕性能下降明顯，高比轉(zhuǎn)速泵，當(dāng)汽蝕達(dá)到一定程度時(shí)，性能開始下降。 e、 嚴(yán)重的汽蝕會(huì)產(chǎn)生很強(qiáng)的噪音，并縮短水泵的使用壽。 f、 估算來講，損失最大占設(shè)計(jì)揚(yáng)程的3%。 g、 對(duì)于多級(jí)水泵, 汽蝕只會(huì)對(duì)第一級(jí)葉輪產(chǎn)生影響。 3、泵汽蝕的基本關(guān)系式為： NPSHc≤NPSHr≤[NPSH]≤NPSHa 式中： NPSHa—裝置汽蝕余量又叫有效汽蝕余量，是指在現(xiàn)場(chǎng)條件下的汽蝕余量。它可也根據(jù)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)圖紙計(jì)算出來，越大越不易汽蝕； NPSHr—泵汽蝕余量，又叫必需的汽蝕余量，是指水泵的一個(gè)特性數(shù)據(jù)，它是由水泵制造廠商提供的。該數(shù)值在水泵的性能圖表中已經(jīng)被標(biāo)示出來，越小泵抗汽蝕性能越好； NPSHc—臨界汽蝕余量，是指對(duì)應(yīng)泵性能下降一定值的汽蝕量； [NPSH]—許用汽蝕余量，是確定泵使用條件用的汽蝕余量。 為保證系統(tǒng)的安全運(yùn)行：實(shí)際汽蝕余量值（NPSHa）必須要 高于 設(shè)計(jì)汽蝕余量值(NPSHr)。即：NPSHa > NPSHr。 5.實(shí)際汽蝕余量（NPSHa)的計(jì)算公式 ：NPSHa = (Hz-Hf) +(Hp–Hvp) 其中： Hp = 水泵入口處液體表面的絕對(duì)壓力 (m) Hz = 液體距離水泵中心線的靜態(tài)高差 (m) 注: 對(duì)于立式水泵 以第一級(jí)葉輪的中心線為準(zhǔn)。 Hf = 管路系統(tǒng)入口處摩擦和入口損失包括動(dòng)壓頭。(m) Hvp = 在水泵工作溫度下的液體蒸汽壓力。(m) 如果NPSHA數(shù)值很小，建議選擇： 更大一些型號(hào)的水泵或轉(zhuǎn)速更慢一些的水泵。 4、防止汽蝕的措施 防止泵發(fā)生汽蝕從兩方面考慮，即增大NPSHa和減小NPSHr，常用的以下幾種方法。 a、減小幾何吸上高度hg（或增加幾何倒灌高度）； △h=10m- NPSH-∑h ∑h：管路阻力，也叫安全系數(shù)，取：0.5～1.0m水柱 △h：吸程 b、增加管徑，盡量減小管路長度，彎頭和附件等； c、盡量調(diào)小流量，防止泵長時(shí)間在大流量下運(yùn)行； d、在同樣轉(zhuǎn)速和流量下，采用雙吸泵，因減小進(jìn)口流速、泵不易發(fā)生汽蝕； e、加誘導(dǎo)輪或增加葉輪進(jìn)口處的光潔度。 f、對(duì)于在苛刻條件下運(yùn)行的泵，為避免汽蝕破壞，可使用耐汽蝕材料。 常見及需要注意的問題 1、電機(jī)的選擇 電機(jī)的選擇要留有一定的安全余量。國內(nèi)廠家經(jīng)驗(yàn)做法： 軸功率 余量 0.12-0.55kw 1.3-1.5倍 0.75-2.2kw 1.2-1.4倍 3.0-7.5kW 1.15-1.25倍 11kW以上 1.1-1.15倍 2、離心泵啟動(dòng)時(shí)要關(guān)閉出口閥，軸流泵啟動(dòng)時(shí)要打開出口閥。 因離心泵啟動(dòng)時(shí)，泵的出口管路內(nèi)還沒水，因此還不存在管路阻力和提升高度阻力，在泵啟動(dòng)后，泵揚(yáng)程很低，流量很大，此時(shí)泵電機(jī)（軸功率）輸出很大（據(jù)泵性能曲線），很容易超載，就會(huì)使泵的電機(jī)及線路損壞，因此啟動(dòng)時(shí)要關(guān)閉出口閥，才能使泵正常運(yùn)行。 離心泵在零流量時(shí)，軸功率為額定工況下軸功率的30％～90％。 軸流泵在零流量時(shí)，軸功率為額定工況下軸功率的140％～200％。 所以軸流泵要開閥啟動(dòng)。 3、泵啟動(dòng)前要檢查泵軸運(yùn)動(dòng)是否正常，是否有卡死想象。點(diǎn)動(dòng)電機(jī)，看運(yùn)轉(zhuǎn)方向是否正確。 4、泵安裝時(shí)，泵進(jìn)出口管路上不能承重。泵軸對(duì)中要在注滿水的 條件下進(jìn)行。 5、潛水排污泵長期不用時(shí)，應(yīng)清洗并吊起置于通風(fēng)干燥處，注意防凍。若置于水中，每15天至少運(yùn)轉(zhuǎn)30min（不能干磨），以檢查其功能和適應(yīng)性。 決定機(jī)械密封壽命長短的關(guān)鍵點(diǎn) 水泵設(shè)計(jì) (軸是否偏移, 軸承負(fù)載和軸承座的同心度…) 安裝 (軸對(duì)中是否保持… ) 工作點(diǎn) (是否在高效區(qū), 如在可延長機(jī)械密封壽命) 表面材料 (適合介質(zhì)，碳化硅、碳化鎢） 密封潤滑 (潤滑不好可縮短密封壽命) 應(yīng)用場(chǎng)合 (如果在高溫、高壓場(chǎng)合, 密封壽命縮短) 軸承 軸承壽命與其承受負(fù)荷有關(guān)。 通常情況下軸承壽命為 50,000 hrs (大約6年 24 x 7) 高負(fù)荷軸承設(shè)計(jì)壽命可達(dá)10萬小時(shí) 決定軸承壽命長短的關(guān)鍵點(diǎn) 軸承荷載在設(shè)計(jì)點(diǎn) 水泵是否在高效區(qū)工作 （在高效區(qū)工作可延長軸承壽命). 安裝/水泵軸對(duì)中/泵室 由汽蝕或其他系統(tǒng)原因引起水泵振動(dòng)將縮短軸承壽命 空調(diào)水泵的變頻控制原理 (1) 定壓差控制：控制供、 回水干管壓差保持恒定的控制方法稱為定壓差控制。供、 回水干管壓差不變時(shí)水泵提供的揚(yáng)程保持恒定，故定壓差控制又稱為定揚(yáng)程控制。此做法是：根據(jù)冷熱水循環(huán)泵前后的集水器和分水器的靜壓差，控制冷熱水循環(huán)泵的轉(zhuǎn)速，使此靜壓差始終穩(wěn)定在設(shè)定值附近。 (2) 定末端壓差控制：控制末端(最不利)環(huán)路壓差保持恒定的控制方法稱為末端壓差控制。此做法是：根據(jù)空調(diào)水系統(tǒng)中處于最不利環(huán)路中空調(diào)設(shè)備前后的靜壓差，控制冷熱水循環(huán)泵的轉(zhuǎn)速，使此靜壓差始終穩(wěn)定在設(shè)定值附近。 (3) 最小阻力控制：最小阻力控制是根據(jù)空調(diào)冷熱水循環(huán)系統(tǒng)中各空調(diào)設(shè)備的調(diào)節(jié)閥開度，控制冷熱水循環(huán)泵的轉(zhuǎn)速，使這些調(diào)解閥中至少有一個(gè)處于全開狀態(tài)的控制方法。 (4) 溫差控制：控制供、回水干管水溫差保持恒定的控制方法，稱為溫差控制。當(dāng)負(fù)荷下降時(shí)，如流量保持不變，則回水溫度下降，溫差相應(yīng)變小，要保持溫差不變，可通過控制溫差控制器、變頻器來降低水泵轉(zhuǎn)速，減少水流量，此時(shí)水泵能耗以轉(zhuǎn)速三次方的關(guān)系遞減。 |
|
|
