流體輸送技術(shù)課件任務(wù)五認識離心泵及離心泵的操作

液體輸送機械氣體輸送機械（1）為流體提供動力，以滿足輸送要求（2）為工藝過程創(chuàng)造必要的壓力條件流體輸送機械分類流體輸送機械為流體補加機械能的機器流體輸送機械的作用離心式旋轉(zhuǎn)式往復(fù)式流體作用式按輸送流體分按作用原理分通風(fēng)機鼓風(fēng)機壓縮機真空泵氣體輸送機械分類當(dāng)前第1頁\共有72頁\編于星期四\2點流體輸送機械的類型離心式往復(fù)式旋轉(zhuǎn)式流體作用式液體輸送機械離心泵旋渦泵往復(fù)泵隔膜泵計量泵柱塞泵齒輪泵螺桿泵軸流泵噴射泵氣體輸送機械離心通風(fēng)機離心鼓風(fēng)機離心壓縮機往復(fù)壓縮機往復(fù)真空泵隔膜壓縮機羅茨通風(fēng)機液環(huán)壓縮機水環(huán)真空泵蒸汽噴射泵水噴射泵分類當(dāng)前第2頁\共有72頁\編于星期四\2點（1）結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，便于調(diào)節(jié)和自控；（2）流量均勻，效率較高；（3）流量和揚程的適用范圍較廣；（4）能用于輸送腐蝕性或含有懸浮物的液體。離心泵特點當(dāng)前第3頁\共有72頁\編于星期四\2點當(dāng)前第4頁\共有72頁\編于星期四\2點當(dāng)前第5頁\共有72頁\編于星期四\2點5.1離心泵開停車操作開停車操作要點：1．灌泵。打開泵的入口閥及密封液閥，檢查泵體內(nèi)是否已充滿液體。2．預(yù)熱。輸送高溫液體的熱油泵和水泵啟動時需預(yù)熱。預(yù)熱時應(yīng)使泵各部分均勻受熱，并邊預(yù)熱邊盤車。3．盤車。用手使泵軸繞運轉(zhuǎn)方向轉(zhuǎn)動，每次以180°為宜，不得反轉(zhuǎn)。目的是檢查潤滑情況，密封情況，是否卡軸，是否堵塞或凍結(jié)等。4．關(guān)閉出口閥，啟動電機。注意，關(guān)閉出口閥運轉(zhuǎn)的時間應(yīng)盡可能短，以免泵內(nèi)液體因摩擦發(fā)熱，發(fā)生氣蝕現(xiàn)象。對于耐腐蝕泵，為了減少腐蝕，常采用先打開出口閥的辦法啟動。當(dāng)前第6頁\共有72頁\編于星期四\2點5.1離心泵開停車操作開停車操作要點：5．調(diào)節(jié)流量。緩慢打開出口閥門，調(diào)節(jié)到指定流量。6．停泵前，為防止出口管路中的高壓流體向泵體內(nèi)倒灌，以致對設(shè)備造成破壞，需先關(guān)閉出口閥后方可停機。7．兩泵切換。在生產(chǎn)過程中經(jīng)常遇到兩臺泵切換的操作，應(yīng)先起動備用泵，慢慢打開其出口閥，然后緩慢關(guān)閉原運行泵的出口閥，在這過程中要保持與中央控制室的聯(lián)系，維持離心泵輸出流量的穩(wěn)定，避免因流量波動造成系統(tǒng)停車。當(dāng)前第7頁\共有72頁\編于星期四\2點5.2離心泵的的結(jié)構(gòu)及類型一、離心泵的結(jié)構(gòu)

當(dāng)前第8頁\共有72頁\編于星期四\2點底閥、濾網(wǎng)、吸入管路、離心泵、排出管路、調(diào)節(jié)閥離心泵主要部件：外殼、葉輪、軸封

離心泵裝置：當(dāng)前第9頁\共有72頁\編于星期四\2點1、葉輪作用：

把原動機的能量傳遞給液體，提高液體的動能和靜壓能。形式：

葉輪由6～12片葉片組成。分類：按葉片兩側(cè)有無蓋板:敞式、半蔽式、蔽式。按吸液方式：單吸式、雙吸式。平衡孔作用：減少軸向推力。當(dāng)前第10頁\共有72頁\編于星期四\2點葉輪的類型閉式葉輪：適用于輸送清潔液體敞式和半閉式葉輪：流道不易堵塞，適用于輸送含有固體顆粒的液體懸浮液，效率低。當(dāng)前第11頁\共有72頁\編于星期四\2點(a)后蓋板平衡孔單吸式雙吸式單吸式：結(jié)構(gòu)簡單，液體從葉輪一側(cè)被吸入。雙吸式：吸液能力大，基本上消除軸向推力。單吸式與雙吸式葉輪當(dāng)前第12頁\共有72頁\編于星期四\2點2、泵殼作用：將葉輪封閉在一定的空間，以便由葉輪的作用吸入和壓出液體。泵殼多做成蝸殼形，故又稱蝸殼。由于流道截面積逐漸擴大，故從葉輪四周甩出的高速液體逐漸降低流速，使部分動能有效地轉(zhuǎn)換為靜壓能。泵殼不僅匯集由葉輪甩出的液體，同時又是一個能量轉(zhuǎn)換裝置。導(dǎo)輪的作用：減少液體直接沖擊泵殼，使泵內(nèi)液體能量轉(zhuǎn)換效率增高

離心泵結(jié)構(gòu)示意圖當(dāng)前第13頁\共有72頁\編于星期四\2點3、軸封裝置作用防止泵殼內(nèi)液體沿軸漏出或外界空氣漏入泵殼內(nèi)。形式

填料密封和機械密封。

填料一般用浸油或涂有石墨的石棉繩。機械密封是靠裝在軸上的動環(huán)與固定在泵殼上的靜環(huán)之間端面作相對運動而達到密封的目的。

當(dāng)前第14頁\共有72頁\編于星期四\2點二、離心泵類型按葉輪吸入方式：單吸泵與雙吸泵；按葉輪數(shù)目：單級泵與多級泵；按安裝形式：臥式泵和立式泵；按被輸送液體性質(zhì)：清水泵、耐腐蝕泵、油泵和雜質(zhì)泵等。當(dāng)前第15頁\共有72頁\編于星期四\2點1.清水泵輸送清水或粘度與水接近、無腐蝕以及無固體顆粒的液體。類型：IS型（單級單吸懸臂式離心泵）、D型（多級泵）、Sh型（雙吸泵）IS型泵型號表示：IS吸入口徑—排出口徑—葉輪直徑（mm）例：IS50—32—200當(dāng)前第16頁\共有72頁\編于星期四\2點當(dāng)前第17頁\共有72頁\編于星期四\2點多級泵（D）：

適用于揚程較高而流量不大時型號：吸入口徑D—每一級揚程×級數(shù)100D45×4當(dāng)前第18頁\共有72頁\編于星期四\2點雙吸泵（Sh、S）：

適用于流量較大而揚程不高時型號：吸入口徑—S—揚程100S90A當(dāng)前第19頁\共有72頁\編于星期四\2點2.耐腐蝕泵（F）輸送酸、堿等腐蝕性液體特點：(1)與液體接觸部件用耐腐蝕材料制成。(2)密封要求高。型號表示：

吸入口徑(mm)F材料代號-公稱揚程(m)葉輪切割序號例：25FB-16A當(dāng)前第20頁\共有72頁\編于星期四\2點當(dāng)前第21頁\共有72頁\編于星期四\2點3.油泵(Y)

輸送石油產(chǎn)品等低沸點料液特點：物料易燃、易爆，泵密封完善型號表示：吸入口徑(mm)Y公稱揚程(m)葉輪切割序號例：50Y60A當(dāng)前第22頁\共有72頁\編于星期四\2點當(dāng)前第23頁\共有72頁\編于星期四\2點4.雜質(zhì)泵（P）輸送懸浮及稠厚的漿液等分類：污水泵（PW）、砂泵（PS）、泥漿泵（PN）等。要求：不易被堵塞、耐磨、易拆洗。特點：葉輪流道寬，葉片數(shù)目少，常采用半閉式或開式葉輪。當(dāng)前第24頁\共有72頁\編于星期四\2點當(dāng)前第25頁\共有72頁\編于星期四\2點5.3離心泵的工作原理

一、工作原理

(1)排液原理啟動前，灌泵；葉輪旋轉(zhuǎn)(產(chǎn)生離心力，使液體獲得能量）→流體流入渦殼(動能→靜壓能)→流向輸出管路。

(2)吸液原理

液體自葉輪中心甩向外緣→葉輪中心形成低壓區(qū)→貯槽液面與泵入口形成壓差→液體吸入泵內(nèi)。

離心泵結(jié)構(gòu)示意圖說明：離心泵無自吸能力，啟動前必須將泵體內(nèi)充滿液體。當(dāng)前第26頁\共有72頁\編于星期四\2點返回當(dāng)前第27頁\共有72頁\編于星期四\2點二、氣縛現(xiàn)象：

當(dāng)前第28頁\共有72頁\編于星期四\2點氣縛現(xiàn)象：

由于泵內(nèi)存有空氣，雖啟動離心泵但不能輸送液體的現(xiàn)象。產(chǎn)生原因：

空氣密度小，產(chǎn)生的離心力小，在葉輪中心形成的低壓不足以將貯槽內(nèi)的液體吸入泵內(nèi)。造成后果：

不能送液。預(yù)防措施：

（1）啟動前灌泵（2）在吸入管路安裝止逆閥（底閥）（3）軸封嚴(yán)密（4）實現(xiàn)液體自灌當(dāng)前第29頁\共有72頁\編于星期四\2點5.4離心泵的性能及測定當(dāng)前第30頁\共有72頁\編于星期四\2點一、離心泵的主要性能參數(shù)流量Q：單位時間內(nèi)從泵內(nèi)排出的液體體積，m3/s，揚程H：1N流體在通過離心泵時所獲得的能量，單位m軸功率P：離心泵從原動機械中所獲得的能量，單位w效率η：反映離心泵能量利用的參數(shù)當(dāng)前第31頁\共有72頁\編于星期四\2點二、離心泵的H、P、η測定412351-壓力表2-真空表3-流量計4-泵5-貯槽1122當(dāng)前第32頁\共有72頁\編于星期四\2點說明：（a）由廠家提供

標(biāo)準(zhǔn)測定條件：常壓、20℃清水為工質(zhì)；（b）曲線與葉輪轉(zhuǎn)速有關(guān)，故圖中應(yīng)標(biāo)明轉(zhuǎn)數(shù)。離心泵典型的特性曲線三、離心泵的特性曲線當(dāng)前第33頁\共有72頁\編于星期四\2點離心泵關(guān)出口閥啟動目的：防止電機過載，燒壞。（e）η-qV曲線

設(shè)計點：最高效率點，對應(yīng)的參數(shù)值稱為最佳工況參數(shù)

高效區(qū)范圍：

（c）H-qV曲線選泵時常用，qV↑，H↓；（d）P-qV曲線選用離心泵，盡可能在高效區(qū)內(nèi)工作。離心泵典型的特性曲線當(dāng)前第34頁\共有72頁\編于星期四\2點四、影響離心泵性能的主要因素1．密度密度對流量、揚程和效率沒有影響，但對軸功率有影響2．粘度粘度增加，流量、揚程和效率均下降，但軸功率增加。當(dāng)液體的運動粘度大于2.0×10-6m2/s時，離心泵的性能必須校正。當(dāng)前第35頁\共有72頁\編于星期四\2點四、影響離心泵性能的主要因素3．轉(zhuǎn)速當(dāng)效率變化不大時，轉(zhuǎn)速變化引起流量、壓頭和功率的變化符合比例定律，4．葉輪在轉(zhuǎn)速相同時，葉輪直徑的變化也將導(dǎo)致離心泵性能的改變。如果葉輪切削率不大于20%，符合切割定律當(dāng)前第36頁\共有72頁\編于星期四\2點

5.5離心泵流量調(diào)節(jié)（1）管路特性與泵的工作點

管路特性：流體流經(jīng)管路系統(tǒng)時，需要的壓頭和流量之間的關(guān)系。反映管路對泵的要求。離心泵的工作點：泵工作時的qV、H、P、η說明：泵工作點受到泵性能、管路特性制約管路特性--管路特性曲線。泵性能--離心泵特性曲線，當(dāng)前第37頁\共有72頁\編于星期四\2點當(dāng)前第38頁\共有72頁\編于星期四\2點

①管路特性曲線方程

本質(zhì)：機械能衡算方程反映全管路系統(tǒng)的能量需求特性。當(dāng)前第39頁\共有72頁\編于星期四\2點說明：由管路系統(tǒng)本身決定，與泵的特性無關(guān)。當(dāng)前第40頁\共有72頁\編于星期四\2點ab管路特性曲線qVH

②影響管路特性曲線的因素影響B(tài)：影響A：當(dāng)前第41頁\共有72頁\編于星期四\2點③離心泵的工作點

即管路、泵特性曲線交點。

離心泵工作點H-qV曲線He-qVe曲線HHMMdcPqV,MqVη當(dāng)前第42頁\共有72頁\編于星期四\2點（2）離心泵的流量調(diào)節(jié)實質(zhì)：對工作點的調(diào)整；方法：改變泵或管路特性曲線。離心泵工作點H-qV曲線He-qVe曲線HHMMdcPqV,MqVη當(dāng)前第43頁\共有72頁\編于星期四\2點①閥門調(diào)節(jié)方法：改變泵出口閥門開度

實質(zhì)：改變管路特性曲線(閥門上阻力損失變化)，

泵特性曲線不變。節(jié)流，多消耗在閥門上能量:優(yōu)點：迅速方便,連續(xù)調(diào)節(jié)；代價：閥門阻力損失↑；適用：流量調(diào)節(jié)幅度不大，須經(jīng)常調(diào)節(jié)的地方。泵出口閥：兩套(手動閥和自動閥)離心泵節(jié)流調(diào)節(jié)時工作點的變化qV,MqVq‘V,M當(dāng)前第44頁\共有72頁\編于星期四\2點②調(diào)節(jié)離心泵轉(zhuǎn)速或改變?nèi)~輪直徑

實質(zhì)：改變泵特性曲線，管路特性不變。適用：流量變化幅度大的場合。優(yōu)點：不因調(diào)節(jié)流量而損失能量。改變轉(zhuǎn)速時工作點的變化Enn'MM'H-qVHHMH’-qVH’MqV,MqVq’V,M當(dāng)前第45頁\共有72頁\編于星期四\2點(1)并聯(lián)操作

泵型號相同，吸入管路相同，出口閥開度相同。

5.6離心泵的組合操作

組合方式：并聯(lián)和串聯(lián)。

目的：提高泵輸出的流量或壓頭。HqV,1qVqV,并H并BAcbd離心泵的并聯(lián)操作當(dāng)前第46頁\共有72頁\編于星期四\2點當(dāng)前第47頁\共有72頁\編于星期四\2點③并聯(lián)泵的工作點*并聯(lián)泵總流量和總壓頭↑；*

流量增加不到單泵的兩倍；

原因：管路存在阻力損失。④并聯(lián)泵效率等于單泵在qV,單時的工作效率。HqV,1qVqV,并H并BAcbd離心泵的并聯(lián)操作當(dāng)前第48頁\共有72頁\編于星期四\2點

(2)串聯(lián)操作泵型號相同，首尾相連。HqVqV,串H串BAcbd離心泵的串聯(lián)操作c’當(dāng)前第49頁\共有72頁\編于星期四\2點當(dāng)前第50頁\共有72頁\編于星期四\2點③串聯(lián)泵的工作點

*串聯(lián)泵的總流量和總壓頭↑；

*壓頭增加不到單泵的兩倍。④串聯(lián)泵效率等于單泵在qV,單時的工作效率。HqVqV,串H串BAcbd離心泵的串聯(lián)操作c’當(dāng)前第51頁\共有72頁\編于星期四\2點

(3)兩種組合方式的比較及選擇

①截距A

>He單max

應(yīng)采用串聯(lián)操作原因：并聯(lián)泵壓頭不夠大。

②串、并聯(lián)都滿足時，應(yīng)根據(jù)管路特性選擇對于低阻管路(B較小)，宜采用并聯(lián)操作；對于高阻管路(B較大)，宜采用串聯(lián)操作；離心泵組合方式的選擇HqVab22’11’當(dāng)前第52頁\共有72頁\編于星期四\2點5.7離心泵的選用一、離心泵類型按葉輪吸入方式：單吸泵與雙吸泵；按葉輪數(shù)目：單級泵與多級泵；按安裝形式：臥式泵和立式泵；按被輸送液體性質(zhì)：清水泵、耐腐蝕泵、油泵和雜質(zhì)泵等。當(dāng)前第53頁\共有72頁\編于星期四\2點清水泵多級泵（D）雙吸泵（Sh）單級單吸式泵（IS）當(dāng)前第54頁\共有72頁\編于星期四\2點耐腐蝕泵（F）油泵(Y)

雜質(zhì)泵（P）當(dāng)前第55頁\共有72頁\編于星期四\2點二、離心泵的選擇1.確定泵的類型：根據(jù)被輸送液體的性質(zhì)及操作條件，確定泵的類型2.確定泵的型號：根據(jù)所需流量和揚程確定泵的型號（1）流量由生產(chǎn)任務(wù)(qve）來定，若流量變化，取最大值。（2）根據(jù)管路條件等列伯努利方程，確定需要的揚程（He）。（3）根據(jù)qv≥qve，H≥He選型號，若符合條件的泵有多個，應(yīng)選取效率最高、最經(jīng)濟的一個。當(dāng)前第56頁\共有72頁\編于星期四\2點3.列出泵的主要性能參數(shù)列出qv、H、P、、△h等，供使用時參考4.校核軸功率當(dāng)液體密度大于水的密度時，校核軸功率5.確定泵的安裝高度

當(dāng)前第57頁\共有72頁\編于星期四\2點5.8離心泵的安裝1．汽蝕現(xiàn)象

泵內(nèi)液體汽化，汽泡形成和破裂的過程中使葉輪材料受到損壞的現(xiàn)象稱為汽蝕現(xiàn)象。一、離心泵的汽蝕現(xiàn)象

1100z

吸入管段:無外加機械能，液體靠吸入液面與吸入口間的壓差吸入離心泵。P減小。p葉輪≤pv，使液體汽化，發(fā)生氣蝕當(dāng)前第58頁\共有72頁\編于星期四\2點2．產(chǎn)生原因p葉輪≤pv，使液體汽化3．危害（1）葉輪遭到剝蝕；

（2）產(chǎn)生噪音和振動；

（3）流量不穩(wěn)定，顯著下降，嚴(yán)重時不能送液。

工程上規(guī)定，當(dāng)泵的揚程下降3％時，認為進入了氣蝕狀態(tài)。

4．預(yù)防措施

p入口≥pv即p入口↑或pv↓

（1）pv↓T↓操作穩(wěn)定（2）p入口↑Hg↓∑hf↓

當(dāng)前第59頁\共有72頁\編于星期四\2點5.衡量泵抗汽蝕能力的參數(shù)汽蝕余量、吸上真空高度允許氣蝕余量Δh:泵吸入口處動壓頭與靜壓頭之和比被輸送液體的飽和蒸汽壓頭高出的最小數(shù)值，稱為允許氣蝕余量。

當(dāng)前第60頁\共有72頁\編于星期四\2點*Δh為泵抗汽蝕能力的參數(shù)*Δh

↓，則泵抗汽蝕能力↑。*Δh

=f(泵結(jié)構(gòu)、流體種類、流量)流量↑，則Δh

↑，泵抗汽蝕能力↓*由廠家提供，泵樣本中給出，工程上常用。實驗條件：常壓，200C的清水校正：

含汽蝕余量的離心泵特性曲線H~qVΔh~qVP~qVη~qVHqV當(dāng)前第61頁\共有72頁\編于星期四\2點（4）防止產(chǎn)生汽蝕的辦法①儲槽上方壓力p0：②液體飽和蒸汽壓pS：③泵吸入管段阻力∑hf,0-1:方法：應(yīng)盡可能減小泵吸入管段阻力當(dāng)前第62頁\共有72頁\編于星期四\2點問題：安裝高度能否為負值？

答：可以。例如，精餾塔裙座高8-10m。

當(dāng)前第63頁\共有72頁\編于星期四\2點練習(xí)1.自來水公司擬將經(jīng)沉淀處理后的河水引入蓄水池，最大輸水量為60m3/h，蓄水池最高水位高出河水面15m，泵吸入口處高出水面2m；管路總壓頭損失為9m，吸入管路壓頭損失為1.92m，溫度為25℃，大氣壓98KPa。試選擇一臺合適的離心泵并核算其安裝高度。當(dāng)前第64頁\共有72頁\編于星期四\2點解:(1)確定泵的類型由于輸送清水，故選用IS型清水泵。(2)確定泵的型號：

qve＝60m3/h在河水面及蓄水池水面間列柏努利方程Z1＝0m，Z2＝15m，P1＝P2＝0Pa(表壓)，u1＝u2＝0m/s，Hf＝9m，代入解得:He＝24m當(dāng)前第65頁\共有72頁\編于星期四\2點由qve、He值查附錄二十一中離心泵的特性數(shù)據(jù)，可選IS80-65-160或IS100-80-125型清水泵，性能參數(shù)如下：型號流量m3/s揚程m效率%軸功率Kw允許氣蝕余量△h(m)IS80-65-1606029726.593.0IS100-80-1256024675.804.0由于IS80-65-160型離心泵在滿足生產(chǎn)任務(wù)的前提下效率更高，所以選其更合適。當(dāng)前第66頁\共有72頁\編于星期四\2點（3）校核安裝高度實際安裝高度為2.0m，計算允許安裝高度已知：Po=98Kpa；△h=3.0m，Hf,0-1=1.92m，由附錄查得25℃水的飽和蒸氣壓為3.17Kpa，密度為997Kg/cm3;則：

安裝高度可以。當(dāng)前第67頁\共有72頁\編于星期四\2點(一)離心泵的安裝要點

1．應(yīng)盡量將泵安裝在靠近水源，干燥明亮的場所，以便于檢修；2．應(yīng)有堅實的基礎(chǔ)，以避免振動。通常用混凝土地基，地腳螺栓連接；3．泵軸與電機轉(zhuǎn)軸應(yīng)嚴(yán)格保持水平，以確保運轉(zhuǎn)正常，提高壽命；4．安裝高度要嚴(yán)格控制，以免發(fā)生氣蝕現(xiàn)象；5．在吸入管徑大于泵的吸入口徑時，變徑聯(lián)接處要避免存氣，以免發(fā)生氣縛現(xiàn)象。

小結(jié)當(dāng)前第68頁\共有72頁\編于星期四\2點（二）離心泵的日常維護1．運行過程中的檢查檢查被抽出液罐的液面，防止物料抽空；檢查泵的出口壓力或流量指示是否穩(wěn)定；檢查端面密封液的流量是否正常；檢查泵體有無泄漏；檢查泵體及軸承系統(tǒng)有無異常聲及振動；檢查泵軸的潤滑油是否充滿完好。2．離心泵的維護（1）檢查泵進口閥前的過濾器，看濾網(wǎng)是否破損，如有破損應(yīng)及時更換，以免焊渣等顆粒進入泵體；定時清洗濾網(wǎng)。（2）泵殼及葉輪進行解體、清洗重新組裝。調(diào)整好葉輪與泵殼的間隙。葉輪有損壞及腐蝕情況的應(yīng)分析原因并進行及時處理。

當(dāng)前第69頁\共有72頁\編于星期四\2點