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1、,煤化工设备知识培训 2010年7月7日,1,目录,流体输送机械 沉降 干燥设备 蒸发设备 传热设备 塔设备 萃取设备,2,流体的输送,流体输送机械 输送液体的机械称为泵 输送气体的机械称为风机或压缩机,3,泵,按泵作用于液体原理分类 1、叶片式泵（动力式泵）由泵内叶片在旋转时产生的离心力作用将液体连续的吸入并压出。叶片式泵包括离心泵、混流泵、轴流泵、部分流泵及旋涡泵。 2、容积式泵(正排量泵） 包括往复式泵和容积式泵。它们分别由泵内活塞作往复运动或转子作旋转运动而产生挤压作用将液体吸入并压出。前者排液过程是间歇的。常见的往复式泵有各种型式活塞泵、柱塞泵及隔膜泵等。常见回转式泵有外啮合齿轮泵、
2、内啮合齿轮泵、螺杆泵、回转径向柱塞泵、回转轴向柱塞泵、滑片泵罗茨泵及液环泵等。 3、其它类型泵 包括利用流体静压或流体流体动能来输送液体的流体动力泵。如喷射泵、空气升液器、水锤泵等。另外还有利用电磁力输送液体的电磁泵。 按泵的用途分类按泵的用途可分为 进料泵、回流泵、塔底泵、循环泵、产品泵、注入泵、排污泵、燃料油泵、润滑油泵和封液泵等。 按所适用的介质分类 分为清水泵、污水泵、泥浆泵、砂泵、灰渣泵、耐酸泵、碱泵、冷油泵、热油泵、低温泵等。,4,泵,泵的基本参数 流量Q（m3/h），扬程H（m），转速n(r/min),功率（轴功率和配用功率）P（kW），效率（%），汽蚀余量（NPSH）r (m)
3、 , 进出口径（mm），叶轮直径D（mm）,泵重量W（kg） 流量V:液体在泵出口截面的流量 扬程He：每牛顿重量液体在泵出口截面具有的总机械能与在泵进口界面具有的总机械能的差值 有效功率Ne：由流量及扬程算得的液体流过泵体所得的功率 轴功率Na：外界输入泵的功率 泵的功率：有效功率与轴功率之比 离心泵 工作原理：被输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，叶轮的叶片带动被输送液体与叶轮一起旋转，在离心力的作用下，被输送液体由叶轮中心向叶轮边缘流动，其速度逐渐增大，在流出叶轮的瞬间其速度最大，然后进入蜗室，被输送液体速度逐步降低，将大部分动能转换为压力能，再经压力管进一步
4、降低速度，被输送液体的压力继续升高，达到需要的压力后将液体压入泵的排出管路。当液体由叶轮中心流向叶轮边缘后，叶轮中心呈现低压状态，利用压差液体被吸入泵内。如此叶轮连续旋转完成液体输送。,5,泵,原理图,当泵壳内存有空气，因空气的密度比液体的密度小得多而产生较小的离心力。从而，贮槽液面上方与泵吸入口处之压力差不足以将贮槽内液体压入泵内，即离心泵无自吸能力，使离心泵不能输送液体，此种现象称为“气缚现象”。,6,泵,离心泵的种类 一、按工作叶轮数目来分类 1、单级泵：即在泵轴上只有一个叶轮。 2、多级泵.：即在泵轴上有两个或两个以上的叶轮，这时泵的总扬程为n个叶轮产生的扬程之和。 二、按工作压力来分
5、类 1、低压泵：压力低于100米水柱； 2、中压泵：压力在100650米水柱之间； 3、高压泵：压力高于650米水柱。 三、按叶轮进水方式来分类 1、单侧进水式泵：又叫单吸泵，即叶轮上只有一个进水口； 2、双侧进水式泵：又叫双吸泵，即叶轮两侧都有一个进水口。它的流量比单吸式泵大一倍，可以近似看作是二个单吸泵叶轮背靠背地放在了一起。 四、按泵壳结合缝形式来分类 1、水平中开式泵：即在通过轴心线的水平面上开有结合缝。 2、垂直结合面泵：即结合面与轴心线相垂直。 五、按泵轴位置来分类 1、卧式泵：泵轴位于水平位置。 2、立式泵：泵轴位于垂直位置。,7,泵,离心泵的结构,8,泵,叶轮 叶轮的作用是将原
6、动机的机械能直接传给液体，以增加液体的静压能和动能主要增加静压能。叶轮一般有612片后弯叶片。叶轮有开式、半闭式和闭式三种，如图所示。开式叶轮在叶片两侧无盖板，制造简单、清洗方便，适用于输送含有较大量悬浮物的物料，效率较低，输送的液体压力不高；半闭式叶轮在吸入口一侧无盖板，而在另一侧有盖板，适用于输送易沉淀或含有颗粒的物料，效率也较低；闭式叶轮在叶轮在叶片两侧有前后盖板，效率高，适用于输送不含杂质的清洁液体。一般的离心泵叶轮多为此类。叶轮有单吸和双吸两种吸液方式。有一个进水口的是单吸，可以从两面一起进水的为双吸。根据叶轮上叶片上的几何形状，可将叶片分为后弯、径向和前弯三种，由于后弯叶片有利于液
7、体的动能转换为静压能，故而被广泛采用。,9,泵,泵壳 作用是将叶轮封闭在一定的空间，以便由叶轮的作用吸入和压出液体。泵壳多做成蜗壳形，故又称蜗壳。由于流道截面积逐渐扩大，故从叶轮四周甩出的高速液体逐渐降低流速，使部分动能有效地转换为静压能。泵壳不仅汇集由叶轮甩出的液体，同时又是一个能量转换装置,10,泵,轴封装置 有填料密封和机械密封两种 1、填料密封 填料装入填料腔以后，经压盖对它作轴向压缩，当轴与填料有相对运动时，由于填料的塑性，使它产生径向力，并与轴紧密接触。与此同时，填料中浸渍的润滑剂被挤出，在接触面之间形成油膜。由于接触状态并不是特别均匀的，接触部位便出现“边界润滑”状态，称为“轴承
8、效应”；而未接触的凹部形成小油槽，有较厚的油膜，接触部位与非接触部位组成一道不规则的迷宫，起阻止液流泄漏的作用，此称“迷宫效应”。这就是填料密封的机理。显然，良好的密封在于维持“轴承效应”和“迷宫效应”。也就是说，要保持良好的润滑和适当的压紧。若润滑不良，或压得过紧都会使油膜中断，造成填料与轴之间出现干摩擦，最后导致烧轴和出现严重磨损。 为此，需要经常对填料的压紧程度进行调整，以便填料中的润滑剂在运行一段时间流失之后，再挤出一些润滑剂，同时补偿填料因体积变化所造成的压紧力松弛。显然，这样经常挤压填料，最终将使浸渍剂枯竭，所以定期更换填料是必要的。此外，为了维持液膜和带走摩擦热，有意让填料处有少
9、量泄漏也是必要的。,11,泵,2、机械密封 机械密封是靠一对或数对垂直于轴作相对滑动的端面在流体压力和补偿机构的弹力（或磁力）作用下保持贴合并配以辅助密封而达到阻漏的轴封装置。 常用机械密封结构由静止环（静环）1、旋转环（动环）2、弹性元件3、弹簧座4、紧定螺钉5、旋转环辅助密封圈6和静止环辅助密封圈8等元件组成，防转销7固定在压盖9上以防止静止环转动。旋转环和静止环往往还可根据它们是否具有轴向补偿能力而称为补偿环或非补偿还。,12,泵,离心泵的气蚀现象 泵在工作时液体在叶轮的进口处因一定真空压力下会产生汽体，汽化的气泡在液体质点的撞击运动下，对叶轮等金属表面产生剥蚀，从而破坏叶轮等金属，此时
10、真空压力叫汽化压力，汽蚀余量是指在泵吸入口处单位重量液体所具有的超过汽化压力的富余能量。单位用米标注，用（NPSH）r。吸程即为必需汽蚀余量h：即泵允许吸液体的真空度，亦即泵允许的安装高度，单位用米。吸程=标准大气压（10.33米）-汽蚀余量-安全量（0.5米） 标准大气压能压管路真空高度10.33米。产生气蚀的原因： 其吸入压力低于输送温度下液体的气化压力。引起离心泵吸入压力过低的因素如下： 泵吸上的安装高度过高，关注泵的灌注头过低； 泵送液体的温度高于规定温度； 泵吸入管局部阻力过大； 泵的运行工况点偏离额定点过多； 闭式系统中的系统压力下降。,13,泵,离心泵的特性曲线 离心泵的H、 、
11、 N都与离心泵的Q有关，它们之间的关系由确定离心泵压头的实验来测定，实验测出的一组关系曲线：,HQ 、Q 、 NQ 离心泵的特性曲线 注意：特性曲线随转速而变。 各种型号的离心泵都有本身独自的特性曲线，但形状基本相似，具有共同的特点 。 1）HQ曲线：表示泵的压头与流量的关系，离心泵的压头普遍是随流量的增大而下降（流量很小时可能有例外） 2）NQ曲线：表示泵的轴功率与流量的关系，离心泵的轴功率随流量的增加而上升，流量为零时轴功率最小。 离心泵启动时，应关闭出口阀，使启动电流最小，以保护电机。 3）Q曲线：表示泵的效率与流量的关系，随着流量的增大，泵的效率将上升并达到一个最大值，以后流量再增大，
12、效率便下降。,14,泵,通常把表示主要性能参数之间关系的曲线称为离心泵的性能曲线或特性曲线，实质上，离心泵性能曲线是液体在泵内运动规律的外部表现形式，通过实测求得。特性曲线包括：流量-扬程曲线（Q-H），流量-效率曲线（Q-），流量-功率曲线（Q-N），流量-汽蚀余量曲线（Q-（NPSH）r），性能曲线作用是泵的任意的流量点，都可以在曲线上找出一组与其相对的扬程，功率，效率和汽蚀余量值，这一组参数称为工作状态，简称工况或工况点，离心泵最高效率点的工况称为最佳工况点，最佳工况点一般为设计工况点。一般离心泵的额定参数即设计工况点和最佳工况点相重合或很接近。在实践选效率区间运行，即节能，又能保证泵正
13、常工作，因此了解泵的性能参数相当重 影响离心泵性能的主要因素 流体密度：离心泵的流量和扬程与密度无关；功率随密度增大而增加 转速： 当转速增大时，流量、扬程和功率都增大。可以利用相似率表示：,叶轮直径：,15,泵,离心泵的工作点 工作点：当离心泵安装在管路中，泵所提供的流量与扬程，应与管路所需要的流量与扬程相一致。将管路性能曲线 Hi-Q 与泵的性能曲线 H-Q 绘于一图，两曲线的交点即为工作点。如下图的 M 点。,16,泵,通过改变管路特性曲线来改变泵的工作点。方法是在泵出口管路上装一调节阀，改变阀门开度，将改变管路的局部阻力，从而使管路特性曲线发生变化，导致泵的工作点随之变化。 如阀门关小
14、时，管路的局部阻力加大，管路特性曲线变陡，工作点由M上移至M1点，流量由Q降至Q1。反之，流量增大。 优点：调节流量，简便易行，可连续变化 缺点：关小阀门时增大了流动阻力，额外消耗了部分能量，经济上不够合理。 改变泵的叶轮直径 泵的叶轮直径增加，泵特性曲线上移，工作点随之由M上移至M1，流量由Q增大到Q1。 优点：较经济，无额外能量损失 缺点：流体调节范围有限、不方便，难以做到连续调节，调节不当会降低泵的效率。一般很少采用。,17,泵,离心泵的组合操作,串联 当单台泵达不到压头要求时，采用串联组合。两台完全相同的离心泵串联，从理论上讲，在同样的流量下，其提供的压头应为单泵的两倍。因而依据单泵特
15、性曲线1上一系列坐标点，保持横标(Q)不变，使纵标(H)加倍，绘出两泵串联后的特性曲线2。 串联泵的操作流量和压头由工作点决定，由图知，串联后流量亦有所增加，但压头低于单台泵压头的两倍。,特点：Q并 H单,并联 当单台泵达不到流量要求时，采用并联组合。两台相同的离心泵并联，理论上讲在同样的压头下，其提供的流量应为单泵的两倍。因而依据单泵特性曲线1上一系列点，保持纵标(H)不变，使横标(Q)加倍，绘出两泵并联后的特性曲线2。 并联泵的实际流量和压头由工作点决定，由图知，并联后压头有所增加，但流量低于单泵流量的两倍(实际上三台以上泵的并联不多)。,H串 Q单,18,泵,离心泵组合方式的选择,生产中
16、如何选择组合方式，还与管路特性有关，一般： 1、当单泵压头远达不到要求时，必须采用串联； 2在某些情况下，并串联都可提高流量和压头，这时与管路特性有关。 对低阻型输送管路，并联组合优于串联组合，即并联可获得更高的流量和压头，选并联； 对高阻型输送管路，串联组合优于并联组合，即串联可获得更高的流量和压头，选串联。,19,泵,多级泵,20,泵,双吸泵,21,泵,其他类型的泵 往复泵： 往复泵其构造主要是由泵缸、活塞及单向阀组成,单动泵：活塞一侧装有吸入阀和排出阀 活塞自左向右移动时，排出阀关闭，吸入阀打开，液体进入泵缸，直至活塞移至最右端。 活塞由右向左移动，吸入阀关闭而排出阀开启，将液体以高压排出。活塞移至左端，则排液完毕，完成了一个工作循环，周而复始实现了送液目的。因此往复泵是依靠其工作容积改变对液体进行做功。 在一次工作循环中，吸液和排液各交替进行一次，其液体的输送是不连续的。活塞往复非等速，故流量有起伏。,主要用于小流量，高压强的场合，输送高粘度液体时效果比离心泵好。不能用于腐蚀性流体及有固体粒子的悬浮液的输送。,22,泵,齿轮泵 齿轮
