水泵基礎知識概論.ppt

水泵基礎知識,上海東浜環(huán)?？萍加邢薰?Benson Chen benson_,水泵的定義及用途,1.1 泵的定義 泵是一種抽送能量液體的機械。就是把原動機的機械能傳送給被抽送的流體，使流體的能量增加，從而使流體實現(xiàn)從低處提升到高處或壓送到用水地點。為生產服務。 1.2 泵的用途 水泵可用于化工和石油生產中；農業(yè)生產中；礦業(yè)和冶金工業(yè)中；電力；國防建設；船舶制造工業(yè)；其它如城市的給排水、紡織工業(yè)、造紙工業(yè)，以及食品工業(yè)，都需要有大量的泵?？傊谌粘Ｉ钪?，到處都需要用泵，到處都有泵在運行。,2. 水泵的分類,2.1 從轉換能量的方式來分 2.1.1 有轉子泵是靠高速旋轉或往復運動的轉子把動力機的機械能量轉變?yōu)樘嵘驂核土黧w的能量，如葉片泵、容積泵 （容積泵又分為往復式和回 轉式兩種）、漩渦泵； 2.1.2 無轉子泵則是靠工作流體（液體或氣體）把工作能量轉換為提升或壓送液體的能量，如水錘泵、射流泵、內燃泵、空氣揚水機等。,2.2 根據(jù)葉輪構造及工作原理分類,2.2.1 離心泵：利用葉輪旋轉產生的離心力將機械能傳送給被抽送的水，增加水的壓能和動能使水沿徑向甩向葉輪出口的水泵稱作離心泵。 2.2.2 軸流泵：由于葉輪旋轉使上下表面具有不同曲率的葉片產生張力，將機械能轉換成水的壓能和動能，使壓力水平行于泵軸壓出水泵出口，這種水泵稱作軸流泵。 2.2.3 混流泵：介于離心泵和軸流泵之間，它是利用離心力和葉片升力共同作用，給水體以壓能和動能，使壓力水從葉輪的傾斜方向壓出去。,2.3 根據(jù)泵的結構分類,2.3.1 吸入方式：分為單吸式和雙吸式兩種。雙吸式由雙向進水，在結構上單吸式比雙吸式簡單。對于口徑在300mm以上，流量大的泵，從消除軸向不平衡力和吸入性能來看，雙吸式比單吸式優(yōu)越。通常只有離心泵有雙吸式結構型式。 2.3.2 葉輪的級數(shù)：泵軸上只有一個葉輪的稱作單級泵；泵軸上有兩個或兩個以上葉輪的水泵稱作多級泵。 2.3.3 泵軸的方向：泵軸為水平方向的為臥式泵，泵軸為垂直方向的稱作立式泵，泵軸為傾斜方向的稱為斜式泵。,2.4 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100650米水柱之間； 高壓泵：壓力高于650米水柱。,離心泵是靠葉輪旋轉產生的離心力來抽水的，當動力機通過水泵軸帶動葉輪高速旋轉時產生離心力。葉輪中的水在離心力的作用下甩向泵殼，于是葉輪中心壓力降低，其壓力低于進水管內的壓力，水就在這個壓力差的作用下通過吸水管由進水池流入葉輪。同時在泵殼的作用下，葉輪旋轉使水流產生的動能大部分變成壓力能，并平穩(wěn)地引向出水管道。水泵葉輪不停的旋轉，就可以連續(xù)不斷的將水抽送至高處或遠處。,3 離心泵的工作原理與結構,圖3-1 離心泵裝置簡圖 1葉輪；2泵殼；3泵軸；4吸入管； 5底閥；6壓出管；7出口閥,3.2 離心泵的結構,離心泵的基本構造,1底閥 2壓水室 3葉輪 4蝸殼 5閘閥 6接頭 7壓水管 8止回閥 9壓力表,圖3-2離心泵工作狀態(tài)示意圖,葉輪又叫工作輪或轉輪，是水泵的重要部件。水泵依靠旋轉的葉輪把動力機的機械能傳遞給所抽送的水體，使水的壓能和動能增加。離心泵的葉輪一般分為封閉式、半封閉式和開敞式三種。常用的葉輪大多數(shù)都是封閉式的，即在葉輪的兩側有封閉的輪盤，中間有6-12個扭曲型葉片，葉片與蓋板內壁構成許多彎道稱為葉槽。葉輪用鍵和正反扣螺母固定在泵軸的中間位置。用正反扣螺母的目的在于軸轉動時，螺母不會自行脫落，而是越轉越緊。水流由軸向吸入葉輪。離心泵的葉輪形狀、尺寸，所用材料和加工工藝等對水泵的性能有決定性的影響。 葉輪按吸入口數(shù)量可分為單吸式與雙吸式兩種，雙吸式葉輪。,3.2.1 葉輪,1前蓋板 2后蓋板 3葉片 4葉槽 1吸入口 2輪蓋 3葉片 5吸水口 6輪轂 7泵軸 4輪轂 5軸孔,圖3-3 單吸式葉輪示意圖 圖3-4 雙吸式葉輪示意圖,葉輪原理圖,a）為封閉式葉輪 b）為敞開式葉輪 c）為半開式葉輪,圖3-5 開式、半開式、封閉式葉輪示意圖,開式、半開式、封閉式葉輪原型,泵體分為進水接管，螺旋型壓水室和出水接管，它們與葉輪一起組成了水泵的過水流道。進水接管的作用是把水引向葉輪，其形狀為漸縮的錐形管。殼體形狀如蝸牛，通常稱之為渦殼。出水接管是一個斷面逐漸擴散的錐形管。 泵體根據(jù)使用要求不同可以選用鑄鐵、SS304、SS316、雙相不銹鋼等。,3.2.2 泵體,3.2.3 密封裝置,在離心泵中，為了密封泵軸穿出泵殼的間隙，經常采用的密封型式有填料密封和機械密封。近年來，采用機械密封逐漸增多。, 機械密封的介紹,機械密封是一種用于旋轉流體機械的軸封裝置。（用于離心泵、離心機、反應釜、壓縮機等設備，軸和設備腔體間存在一個圓周間隙，設備介質從中泄漏，因此必須設一道阻漏裝置。因機械密封具有泄漏少、壽命長等優(yōu)點，成為了主要的軸密封方式，又叫端面密封。） 在國家有關標準中的定義：由至少一對垂直于旋轉軸線的端面組成,在流體壓力及補償機構彈力(或磁力)共同作用下，以及輔助密封圈的配合下， 該對端面保持貼合并相對滑動，而構成的防止流體泄漏的裝置。, 機械密封的工作原理, 機械密封的原型,3.2.4 泵軸,泵軸的作用是把動力機的功率傳遞給葉輪，帶動葉輪旋轉。泵軸兩端一般用軸承或軸瓦支承。泵軸的一端裝有聯(lián)軸器，與動力機連接。泵軸是帶動葉輪旋轉的主要部件，必須有足夠的強度（承受扭轉和彎曲變形）。,4. 水泵的性能參數(shù),流量 揚程 轉速n 功率 效率 汽蝕余量NPSH 特性曲線,4.1 流量,流量：又叫出水量、排水量，是指水泵在單位時間內所能抽送的水量 。它可以用體積流量或重量流量來表示。通常用符號Q來表示，單位為m3/h或m3/s或l/s來表示。重量流量通常用符號G來表示，單位為N/h或kg/s。 體積流量與重量流量之間的關系為 Q=G/ 或G= Q； 式中 液體的容重，N/m3 或kN/m3 銘牌上或產品樣本上的流量，是指“額定流量”，水泵在這一流量下運行時效率最高。使用水泵時，應力求水泵的出水量和額定流量相符和接近。,4.2 揚程,揚程又叫“水頭”，是指被抽送的單位重量的液體從水泵進口到出口所增加的能量，通常用符號H來表示，單位為米。 對一臺水泵而言，揚程并不是一個常數(shù)，當轉速不變時，揚程一般隨過泵流量的增大而減小，即泵的揚程大小，只和過泵流量有關，而和管路系統(tǒng)、水池水位變化等外界條件無直接關系。水泵銘牌上的揚程，稱作“額定揚程”，此時所對應的流量為“額定流量”，這時水泵的效率最高。 一般情況下，臥式離心泵的揚程是以泵軸中心線為界，軸線一側是吸水管，把水吸上來，軸線另一側則通過出水管把水壓出去。水泵能把水吸上來的高度，叫做吸水揚程，簡稱吸程，用H吸表示；水泵能把水壓出去的高度，叫做壓水揚程，或稱為出水揚程，用符號H出表示。所以，水泵的揚程，是吸水揚程和壓水揚程之和。即 H= H吸+ H出,4.3 轉速,轉速是指水泵葉輪每分鐘旋轉的次數(shù)，用符號n表示，單位為r/min。水泵銘牌上的轉速，稱為額定轉速。 一般說來，口徑小的泵轉速高，口徑大的泵轉速低。水泵只有在額定轉速下工作時，流量、揚程、功率才能得到保證，轉速改變，流量、揚程、功率也改變。 在條件允許的情況下，也可用改變轉速的方法來調節(jié)水量。,4.4 功率,泵的功率Pa通常指輸入功率，即原動機傳到泵軸上的功率，故又稱軸功率，用Pa表示。 泵的軸功率Pa應通過測定轉速和扭轉力矩得出，或由測量與泵直接連接的已知效率的電動機（原動機）的輸入功率Pa來確定。已知電動機效率mot泵的軸功率Pa為：Pu = Pa X 泵的有效功率又稱輸出功率，用Pu表示。它是單位時間內從泵中輸送出去的液體在泵中獲得的有效能量。 因為揚程是泵輸出的單位重量液體從泵中獲得的有效能量，所以揚程和質量流量及重力加速度的積，就是單位時間內從泵中輸出液體所獲得的有效能量-泵的有效功率。Pu=QH/1000=gQH,4.5 效率,效率是標志水泵傳遞功率的有效程度，它是水泵有效功率與軸功率的比值。效率是水泵的一項重要技術經濟指標。用符號表示。 因為水泵存在著機械、容積、水力等各種損失，所以水泵的有效功率總是比軸功率小。因此，泵內損失功率越小，泵的效率就越高，相反，泵內損失功率越大，泵的效率就越低。計算功式為=Pu/Pa,4.6 汽蝕余量NPSH,4.6.1 汽蝕定義 4.6.2 產生汽蝕的原因及危害 4.6.3 汽蝕余量,4.6.1 汽蝕的定義,流動著的流體由于局部壓力的降低產生汽泡的現(xiàn)象。泵發(fā)生汽蝕，在汽蝕部位會引起機件的侵蝕，進一步發(fā)展則將造成揚程下降，產生振動噪聲。,4.6.2 產生汽蝕的原因及危害,泵在運轉中，若其過流部分的局部區(qū)域（通常是葉輪葉片進口稍后的某處）因為某種原因，抽送液體的絕對壓力降低到當時溫度下的液體汽化壓力時，液體便在該處開始汽化，產生大量蒸汽，形成氣泡，當含有大量氣泡的液體向前經葉輪內的高壓區(qū)時，氣泡周圍的高壓液體致使氣泡急劇地縮小以至破裂。在氣泡凝結破裂的同時，液體質點以很高的速度填充空穴，在此瞬間產生很強烈的水擊作用，并以很高的沖擊頻率打擊金屬表面沖擊應力可達幾百至幾千個大氣壓，沖擊頻率可達每秒幾萬次，嚴重時會將壁厚擊穿。,4.6.3 汽蝕余量,汽蝕余量是指在泵吸入口處單位重量液體所具有的超過汽化壓力的富余能量。單位用米標注，用NPSH表示。吸程即為必需汽蝕余量h：即泵允許吸液體的真空度，亦即泵允許的安裝高度，單位用米。,4.7 特征曲線,用曲線的形式表示泵性能參數(shù)的之間的關系，稱為泵的性能曲線（也叫特性曲線）。通常用橫坐標表示流量Q，縱坐標揚程H、效率、軸功率P、汽蝕余量NPSH（凈正吸頭）等。,水泵的特征曲線,5. 相似理論的應用,5. 1 比轉數(shù) 5. 2 切割定律 5. 3 泵的系列型譜,5.1 比轉數(shù),設泵的相應尺寸相等（或對同一臺泵）， Q1/Q2=n1/n2 H1/H2=( n1/n2)2 P1/P2=( n1/n2)3 上式中的下標1表示轉速為n1時的參數(shù),2表示轉速為n2時的參數(shù).上式稱為比例定律,表示泵轉速改變時性能參數(shù)之間的關系。在進行泵試驗時，通常用異步電動機作為原動機,轉速隨負荷而變化。試驗完了之后必需把各試驗轉速下的性能換算為額定轉速下的值。這種換算就是按比例定律進行的。,5.2 切割定律,轉速固定的泵，僅有一條揚程流量曲線。為了擴大其工作范圍，可采用切割葉輪外徑的方法，使工作范圍由一條線變成一個面。切割葉輪前后的性能參數(shù)變化關系，可近似的由切割定律來表達。下式中D1為切割后的參數(shù)，D為葉輪外徑。使用切割定律的切割量不能太大，經驗證明，允許的最大相對切割量與比轉數(shù)有關。,5.3 泵的系列型譜,根據(jù)泵的切割定律，為促進泵的生產、優(yōu)選品種、擴大批量、降低成本，而又能較好的滿足廣大用戶的各種要求，有必要實現(xiàn)泵的系列化、通用化、標準化。而編制泵的系列型譜，是實現(xiàn)“三化”的一項重要工作。,某公司樣本,國外品牌水泵的現(xiàn)狀,Xylem(原ITT)，全球銷量第一，尤其是在污水，空調系統(tǒng)領域。污水處理產品線最全，潛