转动设备培训(离心泵)

转动设备培训（离心泵）------凌国裕•第一章：泵的基础知识1-1泵的分类1-1-1按工作原理分类：第一章：泵的基础知识1-1泵的分类：1-1-2按API分类：第一章：泵的基础知识第一章：泵的基础知识1-1泵的分类1-1-2按API分类：OH1泵采用脚支撑，所以使用温度不高且只适用于低压情况OH2泵型采用中心线支撑，所以相较于OH1泵型适合更高的温度和压力场合使用第一章：泵的基础知识第一章：泵的基础知识BB1泵型采用脚支撑，相较于OH型泵兴这类泵有着低扬程高流量的特点BB2型泵是中心线支撑，使用在高压高温场合第一章：泵的基础知识第一章：泵的基础知识类泵广泛的使用在精炼厂、油线加压、高压注水以及作为透平机使用这类泵为中心线支撑，用于高扬程工况；被广泛的用在一般工业和锅炉给水上第一章：泵的基础知识它们用在高压场合或者是泵送易燃、高温或其他危险介质的场合第一章：泵的基础知识第一章：泵的基础知识1-1泵的分类1-1-3按制造标准分类：◇Ⅰ类技术标准的泵——石油天然气泵执行标准：ISO/DIS9905-1994，GB/T16907-1997，API610-2003◇Ⅱ类技术标准的泵——化工泵执行标准：ISO/DIS5199-1986，GB/T5656-94◇Ⅲ类技术标准的泵——清水泵执行标准：ISO/DIS9908-1993，GB/T5657-95ISO——国际标准化组织DIS——国际标准草案API——美国石油学会第一章：泵的基础知识1-1泵的分类1-1-3按制造标准分类：Ⅰ类泵是最严的第一章：泵的基础知识介质:易燃、易爆、易挥发、易汽化等贵重介质温度：t≥350~400°C容易爆炸相对密度：0.45~1粘度：＜650mm2/s材料：多种（API分14种材料）结构：复杂、形式多，满足各种介质、温度、工况要求1-1泵的分类1-1-3按制造标准分类：第一章：泵的基础知识1-2-1泵的定义：泵是把原动机的机械能转换为所抽送流体的能量的机器。1-2-2离心泵的工作原理：充满在泵中的液体随叶轮回转，产生离心力向四周甩出，在叶轮中心形成低压，液体便在液面压力作用下被吸进叶轮。从叶轮流出的液体，压力和速度增大。蜗壳-汇聚并导流。扩压管增大，流速降低，大部分动能变为压力能，然后排出。叶轮不停回转，吸排就连续地进行。液体通过泵时所增加的能量，是原动机通过叶轮对液体作功的结果。第一章：泵的基础知识1-2离心泵的工作原理：在雨天经常可以看到如下现象：旋转雨伞，水滴会沿着伞边切线方向飞出，旋转的雨伞给水滴一个离心力，离心力将水滴甩走，这是一个离心力能给液体增加能量的例子。第一章：泵的基础知识1-2离心泵的工作原理：1-3离心泵的主要零部件：第一章：泵的基础知识1-3离心泵的主要零部件：第一章：泵的基础知识1-3离心泵的主要零部件：1-3-1泵壳：◇按剖分面分有轴向剖分和径向剖分两种；◇按形状分有蜗壳式(螺旋形)、环形或圆形壳体；◇一般泵壳收集从叶轮甩出的液体，并引向扩散管至泵出口，液体离开叶轮时速度很高，而排出管中的流速却不允许太大，否则管路阻力损失过大。压出室的主要任务就是要以最小的水力损失汇聚从叶轮中流出的高速液体，将其引向泵的出口或下一级，并使液体的流速降低，将大部分动能转换为压力能。第一章：泵的基础知识1-3离心泵的主要零部件：1-3-2叶轮◇叶轮是唯一的做功部件，泵通过叶轮对液体做功，流体的机械能增加；◇叶轮型式有闭式、半开式、开式三种，闭式叶轮效率较高，开式叶轮效率较低；叶轮又可分为单侧吸人式和双侧吸人式，当流量小于300m3/h,多采用结构较简单的单吸式叶轮。第一章：泵的基础知识1-3离心泵的主要零部件：1-3-3密封环：◇密封环的作用是形成一个可接受的间隙，控制泵的内泄漏；这种内部泄漏会降低泵的ηv，使泵的Q和H减小。◇由耐磨材料组成，镶于叶轮或壳体上，根据密封环的型式，有平环和曲径环两类；◇若密封环的径向间隙过小，则容易产生摩擦，甚至咬死。若间隙过大，漏泄又会显著增加。实验表明，当密封环间隙由0.30mm增至0.50mm时，效率约下降4％～4.5％；磨损后可以更换。第一章：泵的基础知识1-3离心泵的主要零部件：1-3-4轴和轴承：◇泵轴需要固定叶轮，安装联轴器；◇泵的工作转速低于第一临界转速的轴，称为刚性轴。高于第一临界转速的轴称为柔性轴。如果把单级泵的轴设计成柔性轴时，每次开车和停车，轴都要通过第一临界转速而发生振动，这些振动会使叶轮密封环和填料函、机械密封等加速磨损、泄漏。一般刚性轴的工作转速必须满足n≤（0.75-0.8）nc，其中nc为临界转速。◇根据泵的大小、轴功率、轴向力和径向力等，确定轴承配置；◇轴承形式：1、减磨轴承：ndm系数（轴承尺寸模数）＜500000（润滑油）或＜350000（润滑脂）（mm/min）2、液体动压轴承：能量强度np＞4000000（kw/min）3、操作温度：PT＞150℃，可考虑轴承室冷却。慎用水冷。PT＞260℃，轴承润滑油需冷却，建议采用可倾瓦轴承。第一章：泵的基础知识1-3离心泵的主要零部件：1-3-5轴封：◇将泵内环境与外界环境隔离，防止泵内介质泄漏，防止泵外介质进入泵内；◇一般有机械密封和填料密封两种，这两种密封都是泄漏密封；还有干气密封，也叫无泄漏密封；第一章：泵的基础知识1-3离心泵的主要零部件：1-3-6离心泵常用材料：第一章：泵的基础知识介质、泵体（包括导叶叶轮轴套叶轮螺母密封环平衡盘平衡套平衡环导叶套轴穿杆工艺条件泵盖、多级泵泵体前后段螺栓常温清水，HT20-40HT20-40HT20-40HT20-4035#、45＃、HT25-47HT25-47HT25-47HT25-47HT25-4735#35#t200℃A545#45#P≤40kg/cm2常温清水，HT25-47HT20-40HT20-40HT25-4735#、45＃、HT25-47HT25-47HT25-47HT25-47HT25-4745#45#t200℃HT25-47HT25-47A5P≤60kg/cm2给水泵，QT45-5QT45-5ZG2545#淬火ZG2540Cr45调质40Cr45#淬火40Cr35CrMo45#t≤150℃ZG25ZG2525＃HRC45-5235CrMoP≤150kg/cm2高温油泵t＝200-400℃高压泵，ZGCr5MoZG1Cr13ZG1Cr13ZGCr5MoZGCr5Mo3Cr133Cr133Cr133Cr13淬火3Cr133Cr13Cr5Mot≤200℃ZG1Cr13ZG2Cr13ZG2Cr13渗碳3Cr13渗碳3Cr13调质HRC45-5235CrMoP≤300kg/cm2耐腐蚀泵t≤400℃稀酸泵HT20-40硅铸铁硅铸铁硅铸铁硅铸铁45＃衬天然橡胶HT20-40HT20-40HT20-40HT20-40衬天然衬天然衬天然衬天然橡胶橡胶橡胶橡胶1-4离心泵的主要性能参数：1-4-1流量：◇定义：单位时间内泵所输送的液体量，反映泵的送液能力◇常见单位（体积流量Q）：m3/h、l/s1l/s=3.6m3/h质量流量（多用M表示M=ρ·Q）：kg/s、t/h◇泵的流量取决于泵的结构尺寸(主要为叶轮的直径与叶片的宽度)、泵壳、转速等；操作时，泵实际所能输送的液体量还与管路有关◇最小流量：泵样本上使用范围规定的最小流量，约为泵额定流量的一半，这是考虑低于该流量操作时泵效率低，长期运行不经济的缘故。当泵处于排出阀近于关闭状态的小流量下操作时，由于泵出口液体返回吸入口将吸入液体加热，会发生汽蚀或机械故障，使泵不能长期运转。选泵流量=Q正常*1.2。第一章：泵的基础知识1-4离心泵的主要性能参数：1-4-2扬程：◇定义：单位重量液体通过泵后所增加的能量；以H表示，单位是m,即排出液体的液柱高度；◇单位换算：mH2O、Mpa、kgf/cm21Mpa=100mH2O=10kgf/cm2◇泵的扬程大小取决于泵的结构(如叶轮直径的大小，叶片的弯曲情况等）、转速；◇注意区分离心泵的扬程(压头)和升扬高度两个不同的概念.扬程是指单位重量流体经泵后获得的能量。（包括高度差、压力差、动能差、阻力损失等项）升扬高度仅指高度差一项第一章：泵的基础知识第一章：泵的基础知识1-4离心泵的主要性能参数：绝对压力是指设备内部或某处真实压力，它等于表压力与当地大气压力之和，即P绝＝P表+B式中：P绝－绝对压力P表－表压力B－当地大气压力表压力是指设备内部或某处绝对压力与当地大气压力之差，即P表＝P绝－B真空度是指设备内部或某处绝对压力与当地大气压力的差值，即P真＝B－P绝式中：P真－真空度1-4离心泵的主要性能参数：1-4-3效率：◇效率（η）：有效功率与轴功率之比，反映了泵对动力机利用的情况η=Ne/Na◇泵内的各种损失少，效率就高，所需的轴功率就小，反之则所需轴功率就大，说明这台水泵的制造质量差、配套不合理损失：机械损失、水力损失、容积损失◇效率与泵的大小、类型、制造精密度和所输送介质的性质有关，铭牌上所标示的，是指在额定转速下，可达到的最高效率◇一般小型泵的效率50～70%，大型泵可达90%，油泵、耐腐蚀泵的较清水泵低，杂质泵的更低。选泵效率：±2.5%。第一章：泵的基础知识1-4离心泵的主要性能参数：1-4-4功率：◇功率的单位为：kW轴功率（Na）：原动机传到泵轴上的功率Na=(kg/m3)×Q(m3/h)×H(m)g(m2/s)/3600η◇有效功率（Ne）：泵单位时间传递给液体的有效能量，也称输出功率Ne=(kg/m3)×Q(m3/s)×H(m)/102η对于常温清水Ne=Q(m3/h)×H(m)/367.2◇电机的配套功率（N）N＝K×NaK取1.2（18.5kW）;K取1.15（18.5-55kW）K取1.1（≥55kW）◇NNaNeNa=Ne/η第一章：泵的基础知识*驱动机的功率以以下三种运转工况所需功率的最大值来确定并包括各种机械损失功率（如轴承损失、机械密封损失、外部齿轮箱损失、联轴器损失等）。1、泵参与水运所需功率或介质密度最大者；2、规定的最大操作工况（最大密度介质、最大流量、最高转速、最多叶轮）所需功率；3、如果两台并联泵组，单台泵轴功率应考虑采用功率端点值。当驱动机由电动机和液力回收透平共同承担时，所配电机应能在规定条件下单独启动整个泵组，并能单独驱动泵在规定操作条件下运行。第一章：泵的基础知识1-4离心泵的主要性能参数：1-4-5转速(n)：◇泵轴在单位内的转数，单位为r/min或rpm◇水泵是按一定的转速设计制造和运行使用的，当转速改变时，其它工作参数都随之而发生变化转速是决定水泵性能的一个重要技术指标◇水泵铭牌上所标的转速是指水泵在最高效率时的转速，称之为额定转速◇相应标出的流量、扬程、功率等参数，都是指水泵在额定转速下运行的性能第一章：泵的基础知识1-4离心泵的主要性能参数：1-4-6必须汽蚀余量NPSHr：为使泵不发生汽蚀，叶轮进口处，单位重量液体所必须具备的，超过汽化压力的富余能量装置汽蚀余量NPSHa：水泵装置能够提供给泵的超过汽化压力的富余能量不发生汽蚀的条件NPSHaNPSHr◇减小几何吸上高度hg（泵的安装高度）◇减小吸入管路的水力损失（增大管径、缩短管长、减少弯头、附件等）◇减少在大流量区运行◇降速◇采用双吸叶轮等泵的安装高度hg=Pb-NPSH-Hf-Hv-Hs◇Pb对于不同海拔高度有不同的数值◇Hv对于不同的介质及温度取值不同第一章：泵的基础知识1-4离心泵的主要性能参数：1-4-7扬程公式：α:绝对液流的液流角（绝对速度与圆周之间的夹角）β：相对液流的液流角（相对速度与圆周之间的夹角）V：绝对速度（相对速度与圆周速度的矢量和）U：圆周速度（相切于圆周方向,Cu周向分速度,Cm径向分速度,U=nD/60）W：相对速度（相切于叶片出口方向）Vm：轴面速度（绝对速度或相对速度的轴面投影是轴面速度）第一章：泵的基础知识泵内介质流速不宜超过以下限制：第一章：泵的基础知识介质名称入口管嘴m/s出口管嘴m/s烃类及常温水714热水510腐蚀