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1第一章：机泵第一节泵的类型和主要性能参数一、泵的类型泵是一种输送液体的机器。泵在生产、生活、科学研究、试验各个领域用途非常广泛，种类繁多，为了更好的了解、使用、管理、维护好各类机泵。炼油化工生产过程中液体输送种类很多，其腐蚀性、黏性、易燃易爆性、毒性各不相同，温度、压力、流量等差别很大，有的还带有颗粒，为了适应这些工况，专业厂家设计和制定了不同形式和结构的泵，可按以下方式分类。（一）依据泵向被送液体传递能量的方式分类1.动力式泵：泵连续地将能量传递给被送液体,使其速度(动能)和压力能(位能)均增大(主要是速度增大),然后再将其速度降低,使大部分动能转换为压力能,被送液体以升高后的压力实现输送。2.容积式泵：泵在周期性的改变泵腔容积的过程中,以作用和位移的周期性变化将能量传递给被送液体,使其压力直接升高到所需的压力值后实现输送。（二）以能量传递方式分类离心泵混流泵轴流泵旋涡泵部分流泵气(汽)体喷射泵液体喷射泵活塞泵柱塞泵隔膜（套）泵泵容积式泵叶片泵挤压泵齿轮泵螺杆泵罗茨泵旋转活塞泵滑片泵曲杆泵（单螺杆泵、蛇泵）挠性转子泵蠕动泵射流泵动力式泵往复泵转子泵扬液器酸蛋（三）依据泵的用途分类1.水泵输送的液体为水,如:供水泵、排水泵、灌溉泵、消防泵、污水泵等。2.工业泵输送各种工业生产所需的液体物料(也包括工艺用水),如:化学工业用泵、石油工业用泵、热电站用泵、矿山用泵、建筑用泵、船舶用泵、航空用泵、航天用泵、核工业用泵、食品工业用泵、造纸工业用2泵等。二、主要性能参数（一）流量：单位时间由泵排出的液体量,可用体积或质量计量。以体积计量时,常用单位:33m/h,L/h,m/s,L/s,以质量计量时,常用单位为:t/h,kg/h,kg/s。质量流量和体积流量的换算关系为：MvQQ=ρ式中VQ——泵的体积流量;MQ——泵的质量流量;ρ——被送液体的密度,3kg/m。按照炼油化工生产工艺的需要和对制造厂的要求,炼油化工用泵的流量有以下几种表示方法。1.正常操作流量：在炼油化工生产正常操作工况下,达到其规模产量时,所需要的流量。2.最大需要流量和最小需要流量：当炼油化工生产工况发生变化时,所需的泵流量的最大值和最小值。3.泵的额定流量：由泵制造厂确定并保证达到的流量。此流量应等于或大于正常操作流量,并充分考虑最大、最小流量而确定。一般情况下,泵的额定流量大于正常操作流量,甚至等于最大需要流量。4.最大允许流量：制造厂根据泵的性能,在结构强度和驱动机功率允许范围内而确定的泵流量的最大值。此流量值一般应大于最大需要流量。5.最小允许流量：制造厂根据泵的性能,在保证泵能连续、稳定的排出液体,且泵的温度、振动和噪声均在允许范围内而确定的泵流量的最小值。此流量值一般应小于最小需要流量。标牌上标明的流量是该泵在设计点时的流量，在此流量时泵的效率最高。（二）排出压力排出压力是指被送液体经过泵后,所具有的总压力能(单位:MPa)。它是泵能否完成输送液体任务的重要标志,对于炼油化工用泵其排出压力可能影响到炼油化工生产能否正常进行。因此,炼油化工用泵的排出压力是根据炼油化工工艺的需要确定的。根据炼油化工生产工艺的需要和对制造厂的要求,排出压力主要有以下几种表示方法。1.正常操作压力：炼油化工生产在正常工况下操作时,所需的泵排出压力。2.最大需要排出压力：炼油化工生产工况发生变化时,可能出现的工况所需的泵排出压力。3.额定排出压力：制造厂规定的、并保证达到的排出压力。额定排出压力应等于或大于正常操作压力。对于叶片式泵应为最大流量时的排出压力。4.最大允许排出压力：制造厂根据泵的性能、结构强度、原动机功率等确定的泵的最大允许排出压力值。最大允许排出压力值应大于或等于最大需要排出压力，但应低于泵承压件的最大允许工作压力。（三）压力差(扬程)是指单位体积的液体经由泵得到的有效能量(单位MPa),是被送液体经过泵后获得的能量增加量。此能量增加量与泵吸入压力之和,为泵的排出压力。泵吸入压力为被送液体的状态所决定,因此，压力差是泵能否达到3要求的排出压力,完成输送液体的主要因素。压力差p表示为:21Δp=pp式中Δp—泵的压力差,MPa;1p—泵的吸入压力,MPa;2p—泵的排出压力,MPa。叶片式泵以扬程H：表示被送液体经过泵后的能量增加量,扬程为单位质量的液体经过泵后获得的有效能量,单位为m。叶片泵以扬程表示被送液体经过泵后的能量增加量;主要是叶片泵计算的需要。实际上炼油化工厂生产操作是测定泵的吸入和排出压力来判断和确定泵的运行工况,叶片泵的性能试验也是测定吸入和排出压力,计算其压力差再换为泵的扬程。叶片式的扬程为：22212121p-pu-uH=++z-zρg2g式中1u——泵吸入口液体流速，m/s；2u——泵排出口液体流速，m/s；1z——泵吸入口压力表基准面至泵基准面的垂直距离，m；2z——泵排出口压力表基准面至泵基准面的垂直距离，m；g——重力加速度；ρ——被送液体的密度,3kg/m。除非进行泵性能试验,一般可应用下式进行换算。2p-pH=ρg扬程是叶片泵的关键性能参数。因为扬程直接影响叶片泵的排出压力,这一特点对炼油化工用泵非常重要。标牌上标明的杨程是该泵在设计流量下的杨程值。杨程于液体升高高度不同，升高高度只是杨程中的一部分。根据炼油化工工艺需要和对制造厂的要求,对泵的扬程提出以下要求。1.正常操作扬程：炼油化工生产正常工况下,泵的排出压力和吸入压力所确定的泵扬程。2.最大需要扬程：炼油化工生产工况发生变化,可能需要的最大排出压力(吸入压力未变)时泵的扬程。化工用叶片泵的扬程应为化工生产中需要的最大流量下的扬程。3.额定扬程：是额定叶轮直径、额定转速、额定吸入和排出压力下叶片泵的扬程。是由泵制造厂确定并保证达到的扬程,且此扬程值应等于或大于正常操作扬程。一般取其值等于最大需要扬程。4.关闭扬程：叶片泵流量为零时的扬程。为叶片泵的最大极限扬程,一般以此扬程下的排出压力确定泵体等承压件的最大允许工作压力。泵的压力差(扬程)是泵的关键特性参数,泵制造厂应随泵提供以泵流量为自变量的流量-压差(扬程)曲线。（四）吸入压力指进入泵的被送液体的压力,在炼油化工生产中是炼油由化工生产工况决定的。泵吸入压力值必须大于被送液体在泵送温度下的饱和蒸气压,低于饱和蒸气压泵将产生汽蚀。对于叶片式泵,因其压力差(扬程)决定于泵的叶轮直径和转速,当吸入压力变化时,叶片泵的排出压力随之发生变化。因此叶片泵的吸入压力不能超过其最大允许吸入压力值,以避免泵的排出压力超过允许最大排出压力,而引起泵超压损坏。4对于容积泵,由于其排出压力决定于泵排出端系统的压力,当泵吸入压力变化时,容积式泵的压力差随之变化,所需功率也随之变化,因此,容积式泵的吸入压力不能太低,以避免因泵压力差过大而超载。泵的铭牌上都标有泵的额定吸入压力值,以控制泵的吸入压力。（五）汽蚀余量为防止泵发生汽蚀,在其吸入液体具有的能量(压力)值的基础上,再增加的附加能量(压力)值。称此附加能量为汽蚀余量。在炼油化工生产装置中,多采用增加泵吸入端液体的标高,即利用液柱的静压力作为附加能量(压力),单位以米液柱计。在实际应用中有必需汽蚀余量NPSHr和有效汽蚀余量NPSHA。表示泵安装后,实际得到的汽蚀余量,此值系由泵的安装条件决定的,与泵本身无关。NPSHA值必须大于NPSHR。一般为NPSHA≥NPSHR+0.5m。（六）介质温度是指被输送液体的温度。炼油化工生产中液体物料的温度,低温可达负200℃,高温可达500℃。因此,介质温度对炼油化工用泵的影响较一般泵类更为突出,是炼油化工用泵的重要参数之一。炼油化工用泵的质量流量与体积流量的换算,压差与扬程的换算,泵制造厂都以常温清水进行性能试验的结果。泵输送实际物料时,泵的性能换算、汽蚀余量的计算等,必然要涉及介质的密度、黏度、饱和蒸气压等物性参数，这些参数均随温度变化而变化,只有以准确的温度下的数值进行计算,才能得到正确的结果。炼油化工用泵的泵体等承压零部件,应根据压力和温度确定其材料和压力试验的压力值。被送液体的腐蚀性也与温度有关,必须按泵在操作温度下的腐蚀性确定泵的材料。泵的结构、安装方式都因温度而异,对高温和低温下使用的泵,都应从结构和安装方式等方面减少和消除温度应力及温度变化(泵运行和停车)对安装精度的影响。泵轴封的结构、选材、是否需要轴封辅助装置等也需考虑泵的温度而确定。（七）转速系为泵的主轴(叶轮轴、转子轴、曲轴)的转速(以每分钟的转数r/min表示)。泵的额定转速是泵在额定的尺寸(如叶片泵叶轮直径、往复泵柱塞直径等)下,达到额定流量和额定压差(扬程)的转速。在应用固定转速的原动机(如电机)直接驱动叶片泵时,泵的额定转速与原动机额定转速相同。当以可调转速的原动机驱动时,必须保证泵在额定转速下,达到额定流量和额定扬程,并要能在其额定转速的105%的转速下长期连续运行,此转速称最大连续转速。可调转速原动机应具有超速自动停车机构,自动停车的转速为泵额定转速120%,因此,要求泵能在其额定转速120%的转速下短期正常运行。在炼油化工生产中采用可调转速的原动机驱动叶片泵,便于通过改变泵的转速来变更泵的工况,以适应炼油化工生产工况的变化。但泵的运行性能必须满足上述的要求。容积式泵的转速较低(往复泵的转速,一般小于200r/min,转子泵的转速,小于1500r/min),因此,一般应用固定转速的原动机。经过减速器减速后,达到泵的工作转速,亦可用调速器(如液力变短器等)或变频调速等方法改变泵的转速,以适应化工生产工况的需要。（八）功率5泵的功率主要决定于泵的流量、压差和黏度等。1.输出功率是指泵达到要求的流量和压差时,在单位时间内对被送液体所作的有效功。泵输出功率ovp为：21ovQp-pP=kW10002.输入功率是指泵传动轴所接受的来自原动机的功率,其数值等于原动机的输出功率,且大于泵输出功率。泵输入功率inP为/inovPP式中η一一泵的效率,%。3.额定输入功率在额定条件(额定流量、额定压差)下,泵正常运行时泵轴所接受的功率。泵以此功率值确定原动机的功率。炼油化工用泵的原动机功率必须具有一定的功率富裕量,其数值因泵型、泵额定功率数值和原动机类型而异。当叶片泵以电机驱动时,电机功率富裕量为10%-25%;当以蒸汽轮机驱动时,蒸汽轮机的功率富裕量为10%。往复式泵以电机驱动时,电机功率富裕量为10%-100%。当泵的额定功率较小时应有较大的原动机功率富裕量。泵的输出功率与输入功率之比为泵的效率η(%),η值为100%ovinPP标牌上标出的功率是指泵达到流量Q及杨程H时，泵从电机获得的轴功率。三、特性和适用范围各类泵的能量传递方式不同，性能各有特点。各类泵的特性比较见下表各类泵的特性比较泵类型动力式(叶轮式)泵容积式泵其他离心泵轴流泵旋涡泵往复泵回转泵射流泵特性曲线形状流量与压力(扬程)的稳定性稳定脉动脉动稳定自吸能力除特殊结构的离心泵(自吸泵)外无自吸能力开式泵能自吸能自吸6启动与调节启动前泵须灌液体并关闭出口阀,一般用出口阀调节启动前泵必须灌液体,全开出口阀,用改变叶片安装角调节出口阀全开下启动,用旁通阀调节出口阀全开下启动,用专门调节机构或旁通阀调节出口阀全开下启动,用改变工作液体的流量和压力调节转速转速范围大,可达很高转速一般转速低转速较高低速转速较高流量与压力(扬程)范围流量、扬程范围较大大流量,低扬程小流量,较高扬程中小流量,压力范围大,可达很高压力流量不大,中压或较高压力流量扬程都不大效率高高较低高较高低第二节离心泵一、工作原理工作原理离心泵由叶轮、蜗室、吸入室、压出室、轴和轴封等组成。离心泵结构示意2－1－11—吸入室；2—叶轮；3—轴；4—轴封；5—蜗室；6—压出室被送液体经吸入室进入泵内,并充满泵腔,原动机驱动轴带动叶轮旋转,叶轮的叶片带动被送液体与叶轮一起旋转,在离心力的作用下,被送液体由叶轮中心向叶轮边缘流动,其速度(动能)逐渐增大,在流出叶轮的瞬间其速度最大,然后进入蜗室,被送液体速度逐步降低,将大部分动能转换为压力能,再经压出