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舰船用水泵设备培训教材江苏万丰船用设备制造有限公司二O一一年四月二十一日中国泵产业市场运行与投资前景分析中国泵行业是在新中国成立以后发展起来的，特别是改革开放以来，泵行业得到了快速发展。除少数的特殊泵类产品外，现有的产品品种和数量基本能满足国民经济各部门的需要。泵行业主要产品有各类离心泵、混流泵、轴流泵、旋涡泵、回转式容积泵、往复式容积泵和水环真空泵等。在这些泵类产品中，按台数计算，离心泵约占70%，回转式容积泵和往复式容积泵约占18%。随着各行业尤其是流程工业的快速发展，中国的泵行业也经历了高速的发展。同时，水处理行业、石化行业、石油天然气行业、电力行业继续保持较高的景气度。虽然我国的泵业发展已有了长足的进步，但还是存在诸多问题，主要是市场秩序混乱；产品结构不完整，低端市场产品供过大于求；企业技术水平相对较低，自主研发自主创新能力不强。这些问题在一定程度上阻碍了我国泵业市场的健康发展。随着越来越多的跨国泵生产企业进入中国，泵业市场竞争的国际化日益加深，国内泵业企业在技术、管理等方面将面临越来越大的挑战。从美国、德国等发达国家的泵行业发展过程来看，中国的泵业市场势必要经历一场由外资（合资）企业主导的整合。这一轮整合必将淘汰一部分缺乏技术能力和市场竞争力的中小型企业。这无疑有助于提高中国泵业市场的集中度，调整市场秩序。这也将使中国的泵业市场更具生机，并积极参与到全球泵业市场的竞争中。第一讲:概述什么是泵？泵是用来输送液体的一种机械。液体机械能有位能、动能和压力能三种形式，它们之间可以相互转换。机械能量较低的液体是不可能自发地到达机械能量较高的位置，况且液体在管路中流动还要克服管路阻力而损失一部分能量。例如，锅炉给水需要显著提高液体的压力能；将压载水驳出舷外，需要提高液体的位能，这些液体的输送都需要用泵来完成。本质上：泵是用来提高液体机械能的设备。主动力装置用泵：有主海水泵，缸套冷却水泵，冷却泵，滑油泵，燃油供给泵等。辅助装置用泵：有副海水泵和淡水泵；辅锅炉装置用的给水泵、燃油泵；制冷装置用的冷却水泵；海水淡化装置用的海水泵、凝水泵，舵机或其它液压甲板机械用的液压泵等。船舶安全及生活设施用泵：有压载泵，舱底泵，消防水泵，日用淡水泵、日用海水泵和热水循环泵，通常还有兼作压载、消防、舱底水泵用的通用泵。特殊船舶专用泵为其特殊营运要求而专门设置的泵，如货油泵、泥浆泵、打捞泵、喷水推进泵、捕鱼泵等。第二讲：泵的分类1、按产生的全压高低分类：P小于2MPa为低压泵；p在2MPa和6MPa之间的为中压泵；p大于6MPa为高压泵；2、按工作原理可分类：①容积式泵靠工作部件的运动造成工作容积周期性地增大和缩小而吸排液体，并靠工作部件的挤压而直接使液体的压力能增加。容积式泵根据运动部件运动方式的不同又分为：往复泵和回转泵两类。根据运动部件结构不同分为活塞泵和柱塞泵；其他还有齿轮泵、螺杆泵、叶片泵和水环泵。②叶轮式泵叶轮式泵是靠叶轮带动液体高速回转从而把机械能传递给所输送的液体。根据泵的叶轮和流道结构特点的不同可分为：1）离心泵2）轴流泵3）混流泵4）旋涡泵。③喷射式泵是靠工作流体产生的高速射流引射流体，然后再通过动量交换而使被引射流体的能量增加。3、泵的其它分类①泵还可以按泵轴位置分为:1)立式泵2)卧式泵②按吸口数目分为:1)单吸泵2)双吸泵③按驱动泵的原动机来分:1)电动泵2)汽轮机泵3)柴油机泵第三讲：泵的工作原理㈠离心泵的工作原理：用原动机带动水泵叶轮转动，叶轮中的叶片对其中的流体做功，迫使它们旋转，旋转的流体在惯性离心力的作用下，从中心向边缘流去，其压力和速度不断提高，最后以很高的流速和压力流出叶轮进入泵壳内。其优点是效率高、性能可靠、流量均匀、容易调节，应用最为广泛。㈡轴流式水泵的工作原理：当原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、低压头的使用环境。㈢混流式水泵的工作原理：此类型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。其特点是流量大、压头较高。㈣容积式水泵的工作原理：利用原动机驱动部件（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。㈤喷射泵的工作原理：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。第四讲：万丰常规水泵的规格型号目前江苏万丰船用设备制造有限公司可整船配套：CLZ系列立式自吸离心泵、CLZ/2系列立式自吸双级双出口离心泵、CLH系列立式离心泵、CLH/2系列立式双级双出口离心泵、CWL系列系列卧式离心泵、CWZ系列卧式自吸离心泵、CQX（W）系列潜水（污）泵、CWY系列柴油机消防泵、CWF系列封水泵、CF系列粉碎泵、CS系列手摇泵、CP系列喷射泵等类型的水泵供应。（DNW系列）(BA、CB系列)(CL系列)(CLZ/2系列)(CLHG系列)(CLH/2系列)(W系列)(CWL系列)(BL系列)(CWY系列)(CQX(W)系列)(CW(L)S系列)(CW(L)S系列)(CWD系列)(CWZ系列)(CIS系列)(CWF系列)(CPT系列)(CPJ系列)（CBL系列）（CLZ系列）（CS系列）（CQX系列）（CQX系列）举例：（CWX系列）CLH100-80-13(Z)型号意义为：船用立式离心泵，吸入口径为100mm，排出口径为80mm，泵的比转速为130，Z表示直联，无Z则说明用联轴节联接。注：水泵的比转数是由最佳工况下的转速、流量和扬程组成的一个有因次的相似特征数。第五讲：水泵的基本技术参数㈠流量Q泵在单位时间内排出的液体体积，亦称为送液能力，单位为m3/h和L/s，1L/s=3.6m3/h。㈡扬程H水泵所输送的单位的流体从进口到出口的能量增值，也就是单位重量的流体通过泵所获得的有效能量。通俗地讲：克服阻力的能力及提升液体的高度称为扬程或压头。常用的单位为：mH2O或m。扬程与泵的结构尺寸、转速、流量等有关。H=P出口-P进口P出口：水泵出口压力P进口：水泵进口压力㈢转速n转速是指泵轴每分钟的回转数，用n表示，单位是r／min。大多数泵由原动机直接传动，二者转速相同。但电动往复泵一般需经过减速，故其泵轴(曲轴)的转速比原动机要低。㈣效率效率=输出功率/输入功率η=pe/p总效率η考虑了泵的全部能量损失，其包括以下三种损失：1)由漏泄及吸入液体中含有气体等造成的流量损失，用容积效率ηv来衡量，即ηv＝Q／Qt2)液体在泵内流动因摩擦、撞击、旋涡等水力损失造成的扬程损失，用水力效率ηh来衡量，即ηh=H／Ht3)由运动部件的机械摩擦所造成的能量损失，用机械效率ηm表示：ηm=p／pt配套功率：指所配原动机的额定输出功率，用pm表示。考虑到泵运转时可能超负荷等情况，泵的配套功率应大于额定轴功率，即pm=kmp式中：K——功率储备系数㈤允许吸上真空度允许吸上真空度：泵工作时所允许的最大吸入真空度,用Hs表示，单位是MPa。泵工作时吸入口处的真空度高到一定程度时，由于液体在泵内的最低压力降到其饱和蒸汽压力pv，液体就可能在泵内汽化，使泵不能正常工作。Hs是泵吸入性能好坏的重要标志，它主要和泵的型式与结构有关，泵内压降小的泵允许吸上真空度就大。大气压力入降低、液体温度增高或泵流量增大，也都会使允许吸上真空度减小。泵铭牌上的Hs是由制造厂在标准大气压(760mmHg)下以常温(20℃)清水在额定工况下进行试验而得出的。按国标规定，试验时逐渐增加泵的吸入真空度，容积式泵以流量比正常工作时下降3％时所对应的吸入真空度为Hs的标定值。而叶轮式泵则以扬程或效率下降规定值为临界状态，再留一定余量，以必需汽蚀余量Dhr的形式标示。水泵的允许吸上真空度常用水柱高度(m)来表示，称为允许吸上真空高度，用[Hs]表示。㈥功率有效功率指泵实际输出的液体在单位时间内实际所增加的能量，用pe表示。它可由泵在单位时间内输送多少牛顿重的液体乘以每牛顿液体经过泵后增加的能量而求出，即pe=ρgQH=(pd-ps)QW输入功率（轴功率）指原动机传给泵轴的功率，用P表示。第六讲：汽蚀余量汽蚀余量是指泵入口处液体所具有的总水头与液体汽化时的压力头之差，用h表示。汽蚀余量又有有效汽蚀余量ha和必需汽蚀余量hr之分。ha—指泵工作时实际所具有的汽蚀余量，取决于泵的吸入条件和液体的P，而与泵无关。它表示液体在泵进口处水头超出Pv的富裕能量式中:z-泵吸入口位置头；Ps-泵吸入口绝对压力，Pa；Vs—泵吸入口流速，m／s。hr为必需汽蚀余量-指泵为避免汽蚀所必需的汽蚀余量，它取决于泵进口部分的几何形状以及泵的转速和流量，反映了液体进泵后压力进一步降低的程度，而与泵的吸入条件及所吸液体的Pv值无关。hr越小，表明泵的汽蚀性能越好。hr随Q的增大而增大，因为Q增大时，液体进泵后的压降也增加的缘故。hr用汽蚀试验来确定，在试验中逐步增大吸入真空度。hr和Hs都是由同样的汽蚀实验得出的用以表示泵吸入性能好坏的性能参数，其性质一样，只是表示方式不同而已。在ha接近hr,但尚未降到很低时，汽泡虽已产生但不多，泵的性能参数没有显著变化，这种汽蚀实际已经发生但尚未明显影响到泵性能的情况称为“潜伏汽蚀”。长期处在潜伏汽蚀工况下工作部件也会受到破坏。当泵的有效汽蚀ha降到低于hr时，汽泡已发展到一定程度，它会使叶道间的通流截面明显减小，汽泡破灭时的液压冲击也要消耗能量，故泵的流量、扬程和效率都将明显降低，同时产生噪声和振动，这时测得的流量和扬程出现脉动，泵在不稳定汽蚀工况下工作时部件容易受到破坏。当hr进一步降低，液流在叶片进口处出现脱流，形成汽水两相区。由于含汽量增加，汽泡破灭时所引起的液压冲击就会明显减轻，Q和H脉动消失。这时降低管路阻力只能减小H，使两相区的长度增加，而Q几乎不再增大,在特性曲线上表现为近似一条下垂线，称为“断裂工况”，曲线上开始陡降的那一点K称断裂点。在断裂工况线上工作时振动和噪声并不强烈，部件的汽蚀破坏也不明显，这种工况也称为“稳定汽蚀”。ns不同的泵受汽蚀影响的情况不同，汽蚀特性曲线也有差异：1.中、低ns的离心泵叶片流道比较窄长，发生汽蚀后汽泡很快就会布满流道，使扬程、效率急剧下降，其特性曲线具有明显的断裂点。2.其中低ns的泵发生汽蚀后很快就会造成断流，难以出现稳定汽蚀的工况。3.高ns的离心泵和混流泵或叶轮进口直径大的高汽蚀性能离心泵，叶片间的流道短而宽，所以汽泡发生后不会迅即布满流道，从而使特性曲线在达到断裂点之前有较长的一段扬程和效率逐渐下降的部分。一、离心泵的汽蚀现象及其危害液体在从泵吸入口流到叶片进口前，还会因流速增加和流阻损失而压力进一步下降。当Q小于设计Q时，液流在进口的wl撞击叶片正面，最低压力在叶片进口处靠近前盖板的叶片背面上。如图K2处。泵Q超过设计Q时，w1撞击叶片背面，最低压力部位在叶片进口靠近前盖板的叶片正面上，如图K1处。1）气体产生：如液体P降低到Pv或更低时，液体会汽化产生汽泡，还有原来溶于液体现因P降低而逸出的气体。2）气泡破灭：流到高压区，迅速凝结，气体重新溶入液体，造成局部真空，四周液体质点以极大速度冲来，互相撞击，产生局部高达几十MPa的P，引起噪音和振动。3）造成后果这时泵的Q、H和效率都将降低，严重时导致吸入中断。气穴破灭区的金属受高频高压液击而发生疲劳破坏。氧气借助汽泡凝结时的放热，对金属有化学腐蚀作用。在上述双重作用下，叶轮外缘的叶片及盖板、蜗壳或导轮等处会产生麻点和蜂窝状的破坏。二、防止汽蚀的