泵的基礎(chǔ)知識(shí)電子版本

泵的基礎(chǔ)(jīchǔ)SSDMarketing2006/02第一頁(yè)，共48頁(yè)。概述(ɡàishù)泵是一種將原動(dòng)機(jī)的機(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)楸惠斔土黧w的動(dòng)能和勢(shì)能的機(jī)械。泵在各行各業(yè)的應(yīng)用十分廣泛，包括機(jī)械制造，市政(shìzhèng)給排水，暖通空調(diào)，化工，制藥，冶金，造紙等幾乎所有場(chǎng)合。在普通的機(jī)械中，泵處在第二位，在數(shù)量上僅少于電機(jī)，泵和風(fēng)機(jī)的耗電量約占我國(guó)電力消費(fèi)量的40％。在泵和風(fēng)機(jī)的應(yīng)用中，如果泵和風(fēng)機(jī)工作中如果對(duì)泵使用不當(dāng)，會(huì)帶來(lái)過(guò)多的電力損耗，在經(jīng)濟(jì)上造成損失。風(fēng)機(jī)和泵的起動(dòng)和調(diào)速裝置的選型要謹(jǐn)慎，如果選型不當(dāng)，會(huì)造成不能起動(dòng)，或不能運(yùn)轉(zhuǎn)到額定轉(zhuǎn)速，或影響泵和驅(qū)動(dòng)裝置的使用壽命。第二頁(yè)，共48頁(yè)。工作(gōngzuò)示意圖輸出(shūchū)口電機(jī)(diànjī)吸入口傳動(dòng)軸介質(zhì)部分泵驅(qū)動(dòng)部分啟動(dòng)或調(diào)速裝置第三頁(yè)，共48頁(yè)。泵的基本參數(shù)流量（Q）單位時(shí)間內(nèi)由泵所輸送的流體體積.揚(yáng)程(H)即壓頭,單位質(zhì)量的流體通過(guò)泵之后所獲得的有效能量.也就是泵所輸送的單位質(zhì)量的流體從泵進(jìn)口到出口的能量增值.單位:mH2O功率(P)分為輸入功率,輸出功率。輸入功率即由原動(dòng)機(jī)傳到泵軸上的功率,也稱軸功率；輸出功率又稱有效功率,表示單位時(shí)間內(nèi)流體從泵中所得的實(shí)際能量,它等于(děngyú)重量流量與揚(yáng)程的乘積.效率(?)用來(lái)表示輸入的軸功率P被流體利用的程度,即有效功率Pe與軸功率P之比來(lái)表示.轉(zhuǎn)速(n)指泵的葉輪每分鐘的轉(zhuǎn)數(shù).單位:r/min第四頁(yè)，共48頁(yè)。泵的分類(fēnlèi)葉片式

由葉輪高速旋轉(zhuǎn)完成壓送液體的過(guò)程的.按流體在泵內(nèi)的運(yùn)動(dòng)軌跡可將其分為---離心泵,軸流泵,混流泵容積式

靠泵體工作室容積改變來(lái)完成對(duì)水的輸送和提升,特點(diǎn)是高揚(yáng)程,低流量(liúliàng)。按工作方式可將其分為---往復(fù)泵,轉(zhuǎn)子泵其他類型泵

應(yīng)用于一些特定場(chǎng)合應(yīng)用的特殊泵.如噴射泵等第五頁(yè)，共48頁(yè)。泵的分類(fēnlèi)示意圖泵葉片(yèpiàn)式容積(róngjī)式其他離心泵軸流泵混流泵往復(fù)泵轉(zhuǎn)子泵噴射泵活（柱）塞泵隔膜泵螺桿泵齒輪泵羅茨泵第六頁(yè)，共48頁(yè)。水力(shuǐlì)系統(tǒng)示意圖源pi,Vi目標(biāo)(mùbiāo)pf,Vf管道(guǎndào)泵液體流動(dòng)方向

水罐1（送出液體）

水罐2（接納液體）zizfQ=流量壓頭損失圖示:(i表示”初始”)液位:zi

壓力:pi

流速:Vi圖示:(f表示”最終”)液位:zf

壓力:pf

流速:Vf第七頁(yè)，共48頁(yè)。水力系統(tǒng)(xìtǒng)的四個(gè)任務(wù)一定(yīdìng)流量時(shí)的位置提升,從zi到zf.一定(yīdìng)流量時(shí)的壓力提升,從pi到pf.一定(yīdìng)流量時(shí)的速度提升,從Vi到Vf.一定(yīdìng)流量時(shí)所克服的管道壓頭損失HJ*HEIGHT:S，阻力系數(shù)，長(zhǎng)度(chángdù)，直徑已定的管道的沿程摩擦阻力與局部阻力之和的系數(shù)根據(jù)能量守恒第八頁(yè)，共48頁(yè)。管道特性(tèxìng)曲線從曲線H=f(Q)可看出,流量的不同決定于壓頭的不同下圖表示：不同流量時(shí)，水泵將水提升至一定高度，管道中每單位質(zhì)量液體所需消耗的能量(néngliàng)（壓力）值HEIGHT(PRESSUER)*HEIGHT:系統(tǒng)(xìtǒng)流量QmaxQ2Q1壓頭損失速度增量壓力增量位移增量=密度g=重力加速度第九頁(yè)，共48頁(yè)。壓頭損失與下列(xiàliè)因素有關(guān)與管道(guǎndào)長(zhǎng)度成比例與管道(guǎndào)本身有關(guān),如堵塞等與管道(guǎndào)截面變化有關(guān)，如彎頭，閥門等與流體速度的平方成比例與管道(guǎndào)材質(zhì)有關(guān)：粗糙度，等與介質(zhì)自身特性參數(shù)有關(guān)：粘度，等第十頁(yè)，共48頁(yè)。離心泵分類與結(jié)構(gòu)性能參數(shù)－特性曲線泵的灌注泵的運(yùn)行工況點(diǎn)控制方式并聯(lián)(bìnglián)水錘第十一頁(yè)，共48頁(yè)。離心泵的分類(fēnlèi)按形狀分為臥式，立式按葉輪(yèlún)數(shù)量分為單級(jí)，多級(jí)立式(lìshì)臥式潛水泵第十二頁(yè)，共48頁(yè)。結(jié)構(gòu)(jiégòu)離心泵的工作區(qū)較寬，能用在廣泛的場(chǎng)合。離心泵由密封在殼體內(nèi)一組旋轉(zhuǎn)葉片組成,這些葉片的作用是通過(guò)離心力把能量(néngliàng)傳給液體.離心泵主要由兩部分:(1)包括葉輪和軸在內(nèi)的旋轉(zhuǎn)部分;(2)由殼體,殼蓋和軸承組成的靜止部件蝸殼(wōké)吸入口出口葉輪出口吸入口葉輪第十三頁(yè)，共48頁(yè)。離心泵的特性(tèxìng)曲線第十四頁(yè)，共48頁(yè)。從泵的特性曲線(qūxiàn)可以看出每一個(gè)流量Q都對(duì)應(yīng)一定的揚(yáng)程H,軸功率P,效率?

泵的最大工作效率不是工作在最大流量上Q-H曲線是一條不規(guī)則曲線,水泵工作在效率最高點(diǎn)時(shí),水泵運(yùn)行最經(jīng)濟(jì).

在Q=0時(shí),相應(yīng)的軸功率并不等于0,功率主要消耗在機(jī)械損失(sǔnshī)上,嚴(yán)重會(huì)導(dǎo)致泵的熱應(yīng)力變形。在實(shí)際運(yùn)行中,水泵在零流量時(shí),只允許做短時(shí)間的運(yùn)行.另當(dāng)Q=0時(shí),泵的軸功率僅為設(shè)計(jì)值的30%-40%,揚(yáng)程又是最大,屬于輕載啟動(dòng).

在Q-P曲線上的各點(diǎn)縱坐標(biāo),表示泵在各不同流量時(shí)的軸功率的值,在實(shí)際對(duì)電機(jī)選型的過(guò)程應(yīng)選擇比水泵軸功率稍大的功率,以免出現(xiàn)”小馬拉大車”現(xiàn)象.

第十五頁(yè)，共48頁(yè)。泵的灌注(guànzhù)

泵啟動(dòng)時(shí),吸入管和蝸殼必需充滿液體,只有這樣,在泵運(yùn)行(yùnxíng)的過(guò)程中泵內(nèi)才能與外界形成壓力差,從而源源不斷的抽出液體.為了避免每次啟動(dòng)泵前都需灌入液體,我們可選自吸式泵或者在泵吸入口前的管道上裝個(gè)閥門流動(dòng)(liúdòng)方向當(dāng)水壓差消失閥門關(guān)閉底閥自吸式泵第十六頁(yè)，共48頁(yè)。工況點(diǎn)

工作(gōngzuò)點(diǎn)提供(tígōng)與消耗的壓力平衡壓力(yālì)(米)泵提供的壓力高于應(yīng)用中所需壓力(包括壓頭損失),流量增大泵提供的壓力低于應(yīng)用中所需壓力(包括壓頭損失),流量減小流量m3/h第十七頁(yè)，共48頁(yè)。流量控制(kòngzhì)方式直接節(jié)流控制改變(gǎibiàn)泵轉(zhuǎn)速第十八頁(yè)，共48頁(yè)。直接(zhíjiē)節(jié)流控制節(jié)流法的控制閥應(yīng)安裝在泵的出口管道上，而不能裝在泵的吸入管道上?？刂崎y一般(yībān)宜裝在檢測(cè)元件（如孔板）的下游，這樣將對(duì)保證測(cè)量精度有好處。直接節(jié)流法的優(yōu)點(diǎn)是簡(jiǎn)單易行。但在小流量時(shí)總的機(jī)械效率較低。一般(yībān)不宜用在流量低于正常排量的30%的場(chǎng)合。FC壓力(yālì)HmPMIN工作點(diǎn)閥門開度很小

工作點(diǎn)閥門開度一半泵的特性曲線工作點(diǎn)閥門全開QMAX流量第十九頁(yè)，共48頁(yè)。變頻(biànpín)轉(zhuǎn)速控制采用這種方法，管道上無(wú)需裝控制閥，減少了阻力損耗，泵的機(jī)械效率(jīxièxiàolǜ)得以提高。壓力(yālì)Hm管道系統(tǒng)特性曲線QMAXI流量FC調(diào)轉(zhuǎn)速原動(dòng)機(jī)n1n2n3n4達(dá)到寬范圍的流量調(diào)節(jié)需要:大的壓頭損失,小的背壓(液體提升的高度).第二十頁(yè)，共48頁(yè)。能耗(nénɡhào)比較泵的輸出功率表示單位時(shí)間內(nèi)流體從泵中所得到的實(shí)際能量，它等于重量流量與揚(yáng)程(yángchéng)的乘積。功率(gōnglǜ)=壓力x流量壓力閥門開度控制速度控制Hm一半流量流量Hm一半流量流量閥門開度50%管道特性曲線閥門開度100%管道特性曲線第二十一頁(yè)，共48頁(yè)。離心泵的流量,速度(sùdù),揚(yáng)程,功率的關(guān)系下式表示同一臺(tái)離心泵，當(dāng)轉(zhuǎn)速(zhuànsù)n變化時(shí)，其他性能參數(shù)將按下述比例關(guān)系而變，被稱為比例定律。它反映出轉(zhuǎn)速(zhuànsù)變化時(shí)，水泵主要性能變化的規(guī)律流量

揚(yáng)程輸入功率(gōnglǜ)Q=流量N=速度H=揚(yáng)程P=功率(gōnglǜ)第二十二頁(yè)，共48頁(yè)。離心泵變頻(biànpín)調(diào)速的優(yōu)勢(shì)適應(yīng)客戶關(guān)于流量和壓力的需要減少泵的機(jī)械摩擦:軸承等減少工作噪音高效節(jié)能更高的工作效率更好的對(duì)泵保護(hù)完全替代閥門調(diào)節(jié)完成一些自動(dòng)控制:聯(lián)鎖,閉環(huán)控制容易并可靠的隨動(dòng)控制操作靈活,方便泵站控制中有強(qiáng)大的潛力可更好的適應(yīng),調(diào)節(jié)泵的性能可減少相應(yīng)工程(gōngchéng)和運(yùn)營(yíng)成本第二十三頁(yè)，共48頁(yè)。離心泵的并聯(lián)(bìnglián)特點(diǎn)增加供水量，輸水干管的流量等于并聯(lián)水泵出水量之和通過(guò)開停水泵（臺(tái)數(shù)控制）來(lái)調(diào)節(jié)揚(yáng)程和流量或者通過(guò)某臺(tái)泵的轉(zhuǎn)速來(lái)連續(xù)(liánxù)調(diào)節(jié)揚(yáng)程和流量，實(shí)現(xiàn)節(jié)能和恒壓供水當(dāng)其中一臺(tái)水泵壞了，其他水泵仍繼續(xù)供水，提高可靠性。主要使用以下場(chǎng)合單臺(tái)泵滿足不了用戶需要的大流量使用過(guò)程中流量需要大幅度的變化要求有水泵備用以滿足不間斷供水要求并聯(lián)第二十四頁(yè)，共48頁(yè)。水錘(shuǐchuí)現(xiàn)象水錘(shuǐchuí)：壓力管道中，由于流速的劇烈變化而引起一系列急劇的壓力交替升降的水力沖擊現(xiàn)象。易產(chǎn)生水錘(shuǐchuí)的情況：水泵總揚(yáng)程或工作壓力太大輸水管道內(nèi)流速過(guò)大輸水管道過(guò)長(zhǎng)，且地形變化大在自動(dòng)化泵站中閥門關(guān)閉過(guò)快防止水錘(shuǐchuí)的方法：增加水錘(shuǐchuí)消除器設(shè)空氣缸采用緩閉閥取消止回閥變頻器，軟啟動(dòng)器第二十五頁(yè)，共48頁(yè)。軸流泵結(jié)構(gòu)特性曲線(qūxiàn)應(yīng)用第二十六頁(yè)，共48頁(yè)。軸流泵結(jié)構(gòu)(jiégòu)工作原理：水流通過(guò)進(jìn)水喇叭口吸入葉輪，高速旋轉(zhuǎn)葉片對(duì)其增速增壓，在通過(guò)導(dǎo)葉使回轉(zhuǎn)上升運(yùn)動(dòng)變?yōu)檩S向運(yùn)動(dòng)。最后通過(guò)出水管排出。沿軸的方向流動(dòng)。低揚(yáng)程，大流量，適于輸送清水或物理化學(xué)(wùlǐhuàxué)性質(zhì)類似于清水的液體。第二十七頁(yè)，共48頁(yè)。軸流泵特點(diǎn)(tèdiǎn)Q-H曲線為陡降型并存在拐點(diǎn)，一般而言軸流泵的空轉(zhuǎn)揚(yáng)程即Q=0的揚(yáng)程為設(shè)計(jì)的揚(yáng)程的1.5-2.0倍Q-P曲線為陡降型，在小流量(liúliàng)范圍內(nèi)軸功率較大的原因在于葉片進(jìn)出口產(chǎn)生回流漩渦。損失能量。一般而言，Q=0時(shí)，軸功率為設(shè)計(jì)軸功率的1.2-1.4倍。軸流泵需開閥啟動(dòng)Q-n曲線為單駝峰型，高效區(qū)很窄，一但運(yùn)行工況偏離設(shè)計(jì)工況時(shí)，效率下降很快。因此不易節(jié)流調(diào)節(jié)不適宜用于變頻調(diào)速，但可以用軟起第二十八頁(yè)，共48頁(yè)。容積(róngjī)式泵往復(fù)式泵單作用(zuòyòng)雙作用(zuòyòng)轉(zhuǎn)子泵齒輪泵螺桿泵羅茨泵葉片泵第二十九頁(yè)，共48頁(yè)。容積(róngjī)式泵分類通過(guò)容積(róngjī)的改變，輸送液體運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，可以不受排出管線系統(tǒng)壓力的制約連續(xù)不斷地輸送液體往復(fù)泵與轉(zhuǎn)子泵共同的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：泵的運(yùn)動(dòng)部件與機(jī)殼之間的空隙很小，液體不能在縫隙中流動(dòng)，所以泵的排量大小與管路系統(tǒng)基本無(wú)關(guān)。運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，可以不受排出管線系統(tǒng)壓力的制約連續(xù)不斷地輸送液體往復(fù)泵流量只取決于單位時(shí)間內(nèi)的往復(fù)次數(shù)及沖程的大小旋轉(zhuǎn)泵流量?jī)H取決于轉(zhuǎn)速由于這類泵的排量與管路阻力基本無(wú)關(guān)，故絕不可在出口處安裝控制閥來(lái)控制流量，一旦出口閥關(guān)死，將造成泵損、機(jī)毀的危險(xiǎn)容積(róngjī)泵往復(fù)泵轉(zhuǎn)子泵活，柱塞泵隔膜泵單轉(zhuǎn)子多轉(zhuǎn)子單作用雙作用螺桿葉片齒輪羅茨第三十頁(yè)，共48頁(yè)。往復(fù)泵往復(fù)式的容積泵每個(gè)行程柱塞或活塞排出一定體積的液體.其主要運(yùn)動(dòng)是往復(fù)運(yùn)動(dòng),往復(fù)泵的基本原理是固定排出等量體積的液體如右圖,當(dāng)柱體向下運(yùn)動(dòng),沒(méi)入的柱體積等于排出的液體體積.即A=B分為－單作用，雙作用往復(fù)泵所有的往復(fù)泵都有輸送液體的部分(bùfen).一般稱之為液力端,包括:排送液體的零件稱為柱塞或活塞容納液體的容器稱為液缸吸入止回閥,只允許液體從吸入管道進(jìn)入液缸排出止回閥,只允許液體從液缸進(jìn)入排出管道第三十一頁(yè)，共48頁(yè)。往復(fù)泵結(jié)構(gòu):由液缸，活塞(huósāi)，活塞(huósāi)桿，吸入閥，排出閥組成原理：依靠活塞(huósāi)的往復(fù)運(yùn)動(dòng)（由等速旋轉(zhuǎn)的曲柄機(jī)構(gòu)變換為活塞(huósāi)的往復(fù)運(yùn)動(dòng)），并依次開啟吸入閥和排出閥，從而吸入和排出液體吸液：活塞(huósāi)自左向右運(yùn)動(dòng)，工作室容積增大，形成低壓，使貯液從吸入閥吸入泵缸內(nèi)而排出閥因受液體壓力作用而關(guān)閉，活塞(huósāi)移動(dòng)到最右端，工作室容積最大，吸液最多。排液：當(dāng)活塞(huósāi)自右向左移動(dòng)時(shí)，缸內(nèi)液體受擠壓而使其壓強(qiáng)增大，致使吸入閥關(guān)閉，排出閥打開排出液體，活塞(huósāi)移動(dòng)到最左端，排液完畢，完成一個(gè)循環(huán)。特點(diǎn)往復(fù)泵壓頭與泵的幾何尺寸無(wú)關(guān)，與泵的機(jī)械強(qiáng)度，發(fā)動(dòng)機(jī)功率，活塞(huósāi)環(huán)，軸封，吸入排出閥泄漏等有關(guān)往復(fù)泵的流量與泵的幾何尺寸及活塞(huósāi)往復(fù)次數(shù)有關(guān)，與壓頭及管路特性無(wú)關(guān).

第三十二頁(yè)，共48頁(yè)。隔膜泵隔膜泵是另外一種類型的容積泵,它的特點(diǎn)是將柔性薄膜和止回閥相結(jié)合.這類泵應(yīng)用很廣泛,可用來(lái)輸送很多種不同的液體,包括化學(xué)制品,干粉,食物添加劑,漿液,礦渣,廢水等.隔膜泵最大的特點(diǎn)就是它沒(méi)有密封和填料,這意味著他們可以實(shí)現(xiàn)零泄漏.主要分為(fēnwéi)三種類型的膜片式泵:(1)機(jī)械驅(qū)動(dòng)式,(2)液壓驅(qū)動(dòng)式,(3)氣動(dòng)式第三十三頁(yè)，共48頁(yè)。隔膜泵應(yīng)用(yìngyòng)應(yīng)用場(chǎng)合允許輸送液體含有雜質(zhì)（巖屑），應(yīng)用在建筑工業(yè)，廢水抗腐蝕性，用在化學(xué)工業(yè)，制藥業(yè)可以(kěyǐ)輸送干粉，食品工業(yè)第三十四頁(yè)，共48頁(yè)。往復(fù)泵流量(liúliàng)曲線流量具有脈動(dòng)性缸數(shù)越多，脈動(dòng)性越小產(chǎn)生的排出壓力只是系統(tǒng)(xìtǒng)要求的函數(shù)。與泵的流量無(wú)關(guān)第三十五頁(yè)，共48頁(yè)。轉(zhuǎn)子泵是一種由殼體及緊密配合的齒輪或凸輪組成的一種輸送(shūsònɡ)液體的機(jī)械.它們的基本運(yùn)動(dòng)是旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)而不是往復(fù)運(yùn)動(dòng)典型的有—齒輪泵,螺桿泵，羅茨泵，葉片泵齒輪泵羅茨泵第三十六頁(yè)，共48頁(yè)。齒輪泵由兩個(gè)齒輪相互嚙合產(chǎn)生泵的輸液作用,其特點(diǎn)(tèdiǎn)是一個(gè)齒輪驅(qū)動(dòng)另一個(gè)齒輪兩種主要類型是---外嚙合齒輪泵,內(nèi)嚙合齒輪泵外嚙合(nièhé)齒輪內(nèi)嚙合(nièhé)齒輪第三十七頁(yè)，共48頁(yè)。羅茨泵它通過(guò)轉(zhuǎn)子間的間隙來(lái)輸送液體.當(dāng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí),轉(zhuǎn)子一直處于連續(xù)的相互接觸狀態(tài)(zhuàngtài).羅茨泵的結(jié)構(gòu)如圖所示。在泵腔內(nèi)，有二個(gè)“8”字形的轉(zhuǎn)子相互垂直地安裝在一對(duì)平行軸上，由傳動(dòng)比為1的一對(duì)齒輪帶動(dòng)作彼此反向的同步旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。在轉(zhuǎn)子之間，轉(zhuǎn)子與泵殼內(nèi)壁之間，保持有一定的間隙，可以實(shí)現(xiàn)高轉(zhuǎn)速運(yùn)行。第三十八頁(yè)，共48頁(yè)。特性(tèxìng)曲線可用在流量恒定，背壓可變場(chǎng)合可用在粘度大的液體產(chǎn)生的排出壓力只是系統(tǒng)要求的函數(shù)(hánshù)。與泵的流量無(wú)關(guān)第三十九頁(yè)，共48頁(yè)。齒輪泵與往復(fù)泵的比較(bǐjiào)往復(fù)泵往往具有(jùyǒu)更高的壓頭齒輪泵往往具有(jùyǒu)更高的流量根據(jù)不同廠家的產(chǎn)品選型Pdiffbar605040302010012345681050100500齒輪泵往復(fù)式泵選泵前還需聯(lián)系(liánxì)廠家第四十頁(yè)，共48頁(yè)。關(guān)于容積(róngjī)泵的總結(jié)通過(guò)改變?nèi)莘e實(shí)現(xiàn)輸送液體泵的排量大小與管道特性基本無(wú)關(guān)。在一定轉(zhuǎn)速下，流量基本不變絕不可在出口處安裝控制閥來(lái)控制流量，一旦出口閥關(guān)死，將造成泵損、機(jī)毀的危險(xiǎn)可輸送粘度較大的液體往復(fù)泵流量只取決于單位時(shí)間(shíjiān