94泵的基础知识

泵的基础SSDMarketing2006/02SSDMarketing2概述泵是一种将原动机的机械能转变为被输送流体的动能和势能的机械。泵在各行各业的应用十分广泛，包括机械制造，市政给排水，暖通空调，化工，制药，冶金，造纸等几乎所有场合。在普通的机械中，泵处在第二位，在数量上仅少于电机，泵和风机的耗电量约占我国电力消费量的40％。在泵和风机的应用中，如果泵和风机工作中如果对泵使用不当，会带来过多的电力损耗，在经济上造成损失。风机和泵的起动和调速装置的选型要谨慎，如果选型不当，会造成不能起动，或不能运转到额定转速，或影响泵和驱动装置的使用寿命。SSDMarketing3工作示意图输出口电机吸入口传动轴介质部分泵驱动部分启动或调速装置SSDMarketing4泵的基本参数流量（Q）单位时间内由泵所输送的流体体积.扬程(H)即压头,单位质量的流体通过泵之后所获得的有效能量.也就是泵所输送的单位质量的流体从泵进口到出口的能量增值.单位:mH2O功率(P)分为输入功率,输出功率。输入功率即由原动机传到泵轴上的功率,也称轴功率；输出功率又称有效功率,表示单位时间内流体从泵中所得的实际能量,它等于重量流量与扬程的乘积.效率(ŋ)用来表示输入的轴功率P被流体利用的程度,即有效功率Pe与轴功率P之比来表示.转速(n)指泵的叶轮每分钟的转数.单位:r/minSSDMarketing5泵的分类叶片式由叶轮高速旋转完成压送液体的过程的.按流体在泵内的运动轨迹可将其分为---离心泵,轴流泵,混流泵容积式靠泵体工作室容积改变来完成对水的输送和提升,特点是高扬程,低流量。按工作方式可将其分为---往复泵,转子泵其他类型泵应用于一些特定场合应用的特殊泵.如喷射泵等SSDMarketing6泵的分类示意图泵叶片式容积式其他离心泵轴流泵混流泵往复泵转子泵喷射泵活（柱）塞泵隔膜泵螺杆泵齿轮泵罗茨泵SSDMarketing7水力系统示意图源pi,Vi目标pf,Vf管道泵液体流动方向水罐1（送出液体）水罐2（接纳液体）zizfQ=流量压头损失图示:(i表示”初始”)液位:zi压力:pi流速:Vi图示:(f表示”最终”)•液位:zf•压力:pf•流速:VfSSDMarketing8水力系统的四个任务一定流量时的位置提升,从zi到zf.一定流量时的压力提升,从pi到pf.一定流量时的速度提升,从Vi到Vf.一定流量时所克服的管道压头损失HJ*HEIGHT:HMTzzppgVVgHjFIFIFIIF().2222SQjHIFS，阻力系数，长度，直径已定的管道的沿程摩擦阻力与局部阻力之和的系数根据能量守恒SSDMarketing9管道特性曲线从曲线H=f(Q)可看出,流量的不同决定于压头的不同下图表示：不同流量时，水泵将水提升至一定高度，管道中每单位质量液体所需消耗的能量（压力）值HEIGHT(PRESSUER)*HEIGHT:HMTzzppgVVgHjFIFIFIIF().222HjIFVVgFI222ppgFI.()zzFI系统流量QmaxQ2Q1压头损失速度增量压力增量位移增量=密度g=重力加速度SSDMarketing10压头损失与下列因素有关与管道长度成比例与管道本身有关,如堵塞等与管道截面变化有关，如弯头，阀门等与流体速度的平方成比例与管道材质有关：粗糙度，等与介质自身特性参数有关：粘度，等SSDMarketing11离心泵分类与结构性能参数－特性曲线泵的灌注泵的运行工况点控制方式并联水锤SSDMarketing12离心泵的分类按形状分为卧式，立式按叶轮数量分为单级，多级立式卧式潜水泵SSDMarketing13结构离心泵的工作区较宽，能用在广泛的场合。离心泵由密封在壳体内一组旋转叶片组成,这些叶片的作用是通过离心力把能量传给液体.离心泵主要由两部分:(1)包括叶轮和轴在内的旋转部分;(2)由壳体,壳盖和轴承组成的静止部件蜗壳吸入口出口叶轮出口吸入口叶轮SSDMarketing14离心泵的特性曲线SSDMarketing15从泵的特性曲线可以看出每一个流量Q都对应一定的扬程H,轴功率P,效率ŋ泵的最大工作效率不是工作在最大流量上Q-H曲线是一条不规则曲线,水泵工作在效率最高点时,水泵运行最经济.在Q=0时,相应的轴功率并不等于0,功率主要消耗在机械损失上,严重会导致泵的热应力变形。在实际运行中,水泵在零流量时,只允许做短时间的运行.另当Q=0时,泵的轴功率仅为设计值的30%-40%,扬程又是最大,属于轻载启动.在Q-P曲线上的各点纵坐标,表示泵在各不同流量时的轴功率的值,在实际对电机选型的过程应选择比水泵轴功率稍大的功率,以免出现”小马拉大车”现象.SSDMarketing16泵的灌注泵启动时,吸入管和蜗壳必需充满液体,只有这样,在泵运行的过程中泵内才能与外界形成压力差,从而源源不断的抽出液体.为了避免每次启动泵前都需灌入液体,我们可选自吸式泵或者在泵吸入口前的管道上装个阀门流动方向当水压差消失阀门关闭底阀自吸式泵SSDMarketing17工况点工作点提供与消耗的压力平衡压力(米)泵提供的压力高于应用中所需压力(包括压头损失),流量增大泵提供的压力低于应用中所需压力(包括压头损失),流量减小流量m3/hSSDMarketing18流量控制方式直接节流控制改变泵转速SSDMarketing19直接节流控制节流法的控制阀应安装在泵的出口管道上，而不能装在泵的吸入管道上。控制阀一般宜装在检测元件（如孔板）的下游，这样将对保证测量精度有好处。直接节流法的优点是简单易行。但在小流量时总的机械效率较低。一般不宜用在流量低于正常排量的30%的场合。FC压力HmPMIN工作点阀门开度很小工作点阀门开度一半泵的特性曲线工作点阀门全开QMAX流量SSDMarketing20变频转速控制采用这种方法，管道上无需装控制阀，减少了阻力损耗，泵的机械效率得以提高。压力Hm管道系统特性曲线QMAXI流量FC调转速原动机n1n2n3n4达到宽范围的流量调节需要:大的压头损失,小的背压(液体提升的高度).SSDMarketing21能耗比较泵的输出功率表示单位时间内流体从泵中所得到的实际能量，它等于重量流量与扬程的乘积。功率=压力x流量压力阀门开度控制速度控制Hm一半流量流量Hm一半流量流量阀门开度50%管道特性曲线阀门开度100%管道特性曲线SSDMarketing22离心泵的流量,速度,扬程,功率的关系下式表示同一台离心泵，当转速n变化时，其他性能参数将按下述比例关系而变，被称为比例定律。它反映出转速变化时，水泵主要性能变化的规律流量扬程输入功率Q=流量N=速度H=扬程P=功率1212NNQQ21212NNHH31221212121212NNNNxNNHHxQQPaPaSSDMarketing23离心泵变频调速的优势适应客户关于流量和压力的需要减少泵的机械摩擦:轴承等减少工作噪音高效节能更高的工作效率更好的对泵保护完全替代阀门调节完成一些自动控制:联锁,闭环控制容易并可靠的随动控制操作灵活,方便泵站控制中有强大的潜力可更好的适应,调节泵的性能可减少相应工程和运营成本SSDMarketing24离心泵的并联特点增加供水量，输水干管的流量等于并联水泵出水量之和通过开停水泵（台数控制）来调节扬程和流量或者通过某台泵的转速来连续调节扬程和流量，实现节能和恒压供水当其中一台水泵坏了，其他水泵仍继续供水，提高可靠性。主要使用以下场合单台泵满足不了用户需要的大流量使用过程中流量需要大幅度的变化要求有水泵备用以满足不间断供水要求并联SSDMarketing25水锤现象水锤：压力管道中，由于流速的剧烈变化而引起一系列急剧的压力交替升降的水力冲击现象。易产生水锤的情况：水泵总扬程或工作压力太大输水管道内流速过大输水管道过长，且地形变化大在自动化泵站中阀门关闭过快防止水锤的方法：增加水锤消除器设空气缸采用缓闭阀取消止回阀变频器，软启动器SSDMarketing26轴流泵结构特性曲线应用SSDMarketing27轴流泵结构工作原理：水流通过进水喇叭口吸入叶轮，高速旋转叶片对其增速增压，在通过导叶使回转上升运动变为轴向运动。最后通过出水管排出。沿轴的方向流动。低扬程，大流量，适于输送清水或物理化学性质类似于清水的液体。SSDMarketing28轴流泵特点Q-H曲线为陡降型并存在拐点，一般而言轴流泵的空转扬程即Q=0的扬程为设计的扬程的1.5-2.0倍Q-P曲线为陡降型，在小流量范围内轴功率较大的原因在于叶片进出口产生回流漩涡。损失能量。一般而言，Q=0时，轴功率为设计轴功率的1.2-1.4倍。轴流泵需开阀启动Q-n曲线为单驼峰型，高效区很窄，一但运行工况偏离设计工况时，效率下降很快。因此不易节流调节不适宜用于变频调速，但可以用软起SSDMarketing29容积式泵往复式泵单作用双作用转子泵齿轮泵螺杆泵罗茨泵叶片泵SSDMarketing30容积式泵分类通过容积的改变，输送液体运转时，可以不受排出管线系统压力的制约连续不断地输送液体往复泵与转子泵共同的结构特点：泵的运动部件与机壳之间的空隙很小，液体不能在缝隙中流动，所以泵的排量大小与管路系统基本无关。运转时，可以不受排出管线系统压力的制约连续不断地输送液体往复泵流量只取决于单位时间内的往复次数及冲程的大小旋转泵流量仅取决于转速由于这类泵的排量与管路阻力基本无关，故绝不可在出口处安装控制阀来控制流量，一旦出口阀关死，将造成泵损、机毁的危险容积泵往复泵转子泵活，柱塞泵隔膜泵单转子多转子单作用双作用螺杆叶片齿轮罗茨SSDMarketing31往复泵往复式的容积泵每个行程柱塞或活塞排出一定体积的液体.其主要运动是往复运动,往复泵的基本原理是固定排出等量体积的液体如右图,当柱体向下运动,没入的柱体积等于排出的液体体积.即A=B分为－单作用，双作用往复泵所有的往复泵都有输送液体的部分.一般称之为液力端,包括:排送液体的零件称为柱塞或活塞容纳液体的容器称为液缸吸入止回阀,只允许液体从吸入管道进入液缸排出止回阀,只允许液体从液缸进入排出管道SSDMarketing32往复泵结构:由液缸，活塞，活塞杆，吸入阀，排出阀组成原理：依靠活塞的往复运动（由等速旋转的曲柄机构变换为活塞的往复运动），并依次开启吸入阀和排出阀，从而吸入和排出液体吸液：活塞自左向右运动，工作室容积增大，形成低压，使贮液从吸入阀吸入泵缸内而排出阀因受液体压力作用而关闭，活塞移动到最右端，工作室容积最大，吸液最多。排液：当活塞自右向左移动时，缸内液体受挤压而使其压强增大，致使吸入阀关闭，排出阀打开排出液体，活塞移动到最左端，排液完毕，完成一个循环。特点往复泵压头与泵的几何尺寸无关，与泵的机械强度，发动机功率，活塞环，轴封，吸入排出阀泄漏等有关往复泵的流量与泵的几何尺寸及活塞往复次数有关，与压头及管路特性无关.SSDMarketing33隔膜泵隔膜泵是另外一种类型的容积泵,它的特点是将柔性薄膜和止回阀相结合.这类泵应用很广泛,可用来输送很多种不同的液体,包括化学制品,干粉,食物添加剂,浆液,矿渣,废水等.隔膜泵最大的特点就是它没有密封和填料,这意味着他们可以实现零泄漏.主要分为三种类型的膜片式泵:(1)机械驱动式,(2)液压驱动式,(3)气动式SSDMarketing34隔膜泵应用应用场合允许输送液体含有杂质（岩屑），应用在建筑工业，废水抗腐蚀性，用在化学工业，制药业可以输送干粉，食品工业SSDMarketing35往复泵流量曲线流量具有脉动性缸数越多，脉动性越小产生的排出压力只是系统要求的函数