泵的基础知识课件

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1、泵知识讲座,第一节：泵的用途和分类 第二节：离心泵的典型结构和工作原理 第三节：泵的主要参数及气蚀性能及轴向力 第四节：其他泵概述 第五节：泵的安装,泵的基础知识,1.泵的定义,泵是把机械能转换成液体的能量，用来增压输送液体的机械。泵是国民经济中应用最广泛、最普通的通用机械，除了水利、电力、农业和矿山等大量采用外，尤以石油化工生产中用量最多，而且由于化工生产中原料、半成品和最终产品中很多是具有不同物性的液体，如腐蚀性、固液两相流、高温或低温等，要求有大量的具有一定特点的化工用泵来满足工艺上的要求。这方面的技术发展产品开发一直是十分活跃的。,4,双蜗壳泵体,第一节：泵的用途和分类,2.泵的用途

2、补充能量：将流体从一处输送到另一处 提高压强：给流体加压 造成设备真空：给流体减压,为什么需要泵?,1.从低压区到高压区.,为什么需要泵?,2.从低液位到高液位,为什么需要泵?,3.从位置A到位置B远距离输送液体,泵的分类：按泵的工作原理和结构形式，分为以下几类：,泵,叶片泵（透平泵）,容积式泵,往复泵：活塞泵，柱塞泵，隔膜泵 回转泵：齿轮泵，螺杆泵，滑片泵,离心泵 轴流泵 混流泵 旋涡泵,其他类型泵,3. 泵的分类,喷射泵，水锤泵，真空泵,第一节：泵的用途和分类,第二节：离心泵的典型结构和工作原理,典型结构：,工作原理,第二节：离心泵的典型结构和工作原理,离心泵的典型结构,吸入口 叶轮 吐出

3、口 泵盖 泵轴 密封装置 压盖 轴承 9. 泵体,1,2,3,4,5,6,7,8,Overhung Process Pump,9,离心泵的主要部件,1.吸入室(suction) 离心泵吸入管法兰至叶轮进口前的空间过流部分称为吸入室。其作用为在最小水力损失下，引导液体平稳的进入叶轮，并使叶轮进口处的流速尽可能均匀的分布。 按结构吸入室可分为直锥角吸入室、弯管形吸入室、环形吸入室、半螺旋形吸入室几种： (1)直锥形吸入室这种形式的吸入室水力性能好，结构简单，制造方便。液体在直锥形吸入室内流动，速度逐渐增加，因而速度分布更趋向均匀。直锥形吸入室的锥度约7o8o。这种形式的吸入室广泛应用于单级悬臂式离

4、心水泵上。,离心泵的主要部件,(2)弯管形吸入室，是大型离心泵和大型轴流泵经常采用的形式，这种吸入室在叶轮前都有一段直锥式收缩管，因此，它具有直锥形吸入室的优点。 (3)环形吸入室，吸入室各轴面内的断面形状和尺寸均相同。其优点是结构对称、简单、紧凑，轴向尺寸较小。缺点是存在冲击和旋涡，并且液流速度分布不均匀。环形吸入室主要用于节段式多级泵中。 (4)半螺旋形吸入室，主要用于单级双吸式水泵、水平中开式多级泵、大型的节段式多级泵及某些单级悬臂泵上。半螺旋形吸入室可使液体流动产生旋转运动，绕泵轴转动，致使液体进入叶轮吸入口时速度分布更均匀，但因进口预旋会致使泵的扬程略有降低，其降低值与流量是成正比的

5、。 相比较而言，直锥形吸入室使用最为普遍。,1.吸水室篇,2.叶轮篇,2、叶轮(impeller) 叶轮是将原动机输入的机械能传递给液体，提高液体能量的核心部件。叶轮有开式(openimpeller)、半开式(semi-openimpeller)及闭式叶轮(closedimpeller)三种。开式叶轮没有前盘和后盘而只有叶片，多用于输送含有杂质的液体，如污水泵的叶轮就是采用开式叶轮的。半开式叶轮只设后盘。闭式叶轮既有前盘也有后盘。清水泵的叶轮都是闭式叶轮。离心式泵的叶轮都采用后向叶型。,叶轮应有足够的强度和钢度； 流道形状为符合液体流动规律的流线型，液流速度分布均匀，流道阻力尽可能小，流道表面

6、粗糙度较小； 材料应具有较好的耐磨性； 叶轮应具有良好的静平衡和动平衡； 结构简单，制造工艺性好。离心泵的叶轮一般都是铸造而成。,3.泵壳篇,机壳收集来自叶轮的液体，并使部分流体的动能转换为压力能，最后将流体均匀地引向次级叶轮或导向排出口。机壳结构主要有螺旋形和环形两种。螺旋形压水室不仅起收集液体的作用，同时在螺旋形的扩散管中将部分液体动能转换成压能。螺旋形压水室具有制造方便，效率高的特点。它适用于单级单吸、单级双吸离心泵以及多级中开式离心泵。单级离心式泵的机壳大都为螺旋形蜗式机壳。环形压水室如图所示，在节段式多级泵的出水段上采用。环形压水室的流道断面面积是相等的，所以各处流速就不相等。因此，

7、不论在设计工况还是非设计工况时总有冲击损失，故效率低于螺旋形压水室。有些机壳内还设置了固定的导叶，就是所谓的导叶式机壳。 螺旋形机壳环形机壳,4.轴承篇,3、轴和轴承(shaftbearing) 轴是传递扭矩的主要部件。轴径按强度、刚度及临界转速定。中小型泵刚度和临界转速确定多采用水平轴，叶轮滑配在轴上，叶轮间距离用轴套定位。近代大型泵则采用阶梯轴，不等孔径的叶轮用热套法装在轴上，并利用渐开线花键代替过去的短键。此种方法，叶轮与轴之间没有间隙，不致使轴间窜水和冲刷，但拆装困难。轴承一般包括两种形式:滑动轴承(Sleevebearing)和滚动轴承(Ballbearing)。 滑动轴承用油润滑。

8、一种润滑系统包括一个贮油池和一个油环，后者在轴转动时在轴表面形成一个油层使油和油层不直接接触。另一种系统就是利用浸满油的填料包来润滑。大功率的泵通常要用专门的油泵来给轴承送油。 滚动轴承通常用冷冻油润滑，有些电机轴承是密封而不能获得润滑的。滚动轴承通常用于小型泵。较大型泵可能即有滑动轴承又有滚动轴承。而滑动轴承由于运行噪音低而被推荐用于大型泵。,深沟球轴承,圆锥滚子轴承,圆柱滚子轴承,调心滚子轴承,5.密封篇,5、密封装置(sealingdevice) 密封装置主要用来防止压力增加时流体的泄漏。密封装置有很多种类型，用得最多的是填料式密封和机械式密封。 填料密封是将一些松软的填料用一定压力压紧

9、在轴上达到密封目的。填料在使用一段时间后会损坏，所以需要定期检查和置换。这种密封形式使用中有小的泄漏是正常且有益的。 填料密封填料密封原理 而机械密封装置有两个硬质且光滑的表面，一个静态一个旋转。这种密封装置可以达到很好的密封要求，但他们不能用于含杂质流体输送系统，因为其光滑表面会被破环而失去密封作用。这种密封装置在液体循环系统中非常普遍，因为他不需要维护运行很多年。 传统的平垫密封装置,填料密封,机械密封,第二节：离心泵的典型结构和工作原理,轴封装置 常用的填料密封和机械密封,填料密封,由填料函壳、软填料 和填料压盖构成，软填 料为浸油或涂石墨的石 棉绳，将其放入填料函 与泵轴之间，将压盖压

10、 紧迫使它产生变形达到 密封。,工作原理： 动环靠密封腔中液体的压力和压紧元件的压力，使其端面贴合在静环的端面上，形成微小的轴向间隙而达到密封的 目的,联轴器,第二节：离心泵的典型结构和工作原理,刚性联轴器,链条联轴器,凸缘联轴器,挠性柱销联轴器,万向联轴器,弹性柱销联轴器,梅花联轴器,膜片联轴器,离心泵的性能参数之间的关系,泵的各个性能参数之间存在着一定的相互依赖变化关系，可以通过对泵进行试验，分别测得和算出参数值，并画成曲线来表示，这些曲线称为泵的特性曲线。每一台泵都有特定的特性曲线，由泵制造厂提供。通常在工厂给出的特性曲线上还标明推荐使用的性能区段，称为该泵的工作范围。 泵的实际工作点由

11、泵的曲线与泵的装置特性曲线的交点来确定。选择和使用泵，应使泵的工作点落在工作范围内，以保证运转经济性和安全。此外，同一台泵输送粘度不同的液体时，其特性曲线也会改变。通常，泵制造厂所给的特性曲线大多是指输送清洁冷水时的特性曲线。对于动力式泵，随着液体粘度增大，扬程和效率降低，轴功率增大，所以工业上有时将粘度大的液体加热使粘性变小，以提高输送效率。,第三节:泵各主要参数的计算 公式,第三节:泵各主要参数的计算 公式,第三节：泵各主要参数的计算 公式,第三节：泵的主要参数及气蚀性能,1.泵的主要参数,第三节：泵的主要参数及气蚀性能,比转数,（1）什么是比转数（2）比转数的计算式（3）气蚀比转数（4）

12、比转数的应用 比转数用来判别离心泵工况的相似准数。,比转数,1.离心泵的比转速，也是我国习惯采用的表达式.铭牌上标注的比转速是计算值取整后的整数. 在欧美国家，习惯用Ns=nQ0.5/H0.75来表达，只是单位不同，计算值不同，本质上没有区别，其换算关系见表21所示.比转速的物理意义还可以这样理解：在一系列相似叶片泵中，当介质为水时，取出一台H=1m、N=lhp、Q=0.075m3/s的泵作为标准泵，这台泵所具有的转速就等于该系列泵的比转速. 比转速是由相似定律导出的一个综合性参数，是工况的函数，对同一台水泵来说，不同的工况就有不同的比转速.为了对不同类型的泵进行比较，采用最佳工况的比转速来代

13、表这台泵.几何相似的泵，在各自最高效率点处的工况相似，故Ns应相等.对双吸泵，取流量的1/2；对多级泵，取单级扬程代入上式计算. 2.比转速与性能的关系 比转速与泵的性能曲线是密切相关的，从公式中可以看出，在流量和转速不变，吸人口尺寸大体相等的情况下，比转速低则扬程高.随着转速的增加，日一Q性能曲线由平坦到陡降，最后出现“阶梯”状，见表所示.因为低比转速的泵具有较大的叶片出口安装角，H一Q曲线较平坦，但这时液流进入压出室时速度增大，变工况后产生的冲击损失较大，故易出现驼峰曲线.所以比转速较大，H一Q曲线越陡. 从表中还可以看出，ns由小变大，n一Q性能曲线先是急剧上升，然后是下降的，最后也出现

14、阶梯状；n一Q性能曲线先是较平坦高效区较宽，然后上升和下降都越来越急剧，高效区也越来越窄.,气蚀比转数,气蚀比转数是衡量泵汽蚀性能的一个性能参数，其概念和泵比转速类似，但它局限在泵吸人性能，它是与叶轮吸人部位设计优劣相联系的综合性参数，所以，它既可作为与汽蚀相似的准数，以其数值的大小来表明抗汽蚀性能的好坏，又可作为比较泵的汽蚀性能和选择模型泵的依据.按照API610定义，汽蚀比转速或吸人比转速是对几何形状相似的泵而言的，是联系流量、必须汽蚀余量、NPSHr和转速之间关系的指标.按泵装最大直径叶轮、以最佳效率点的泵性能计算汽蚀比转速.也是衡量一台泵对内部回流的敏感程度的评估标尺.式中n泵转速，r

15、/min；qv泵流量，对双吸泵取流量之半，m3/s；h必需汽蚀余量或必需净正吸人压头，m. 对抗汽蚀性能高的泵C=10001600 对兼顾效率和抗汽蚀性能的泵C=8001000抗汽蚀性能不作要求，主要考虑提高效率泵C=600800,几种泵的性能曲线汇总,离心泵的性能参数曲线,泵的高效工作范围,考虑到运行的经济性，要求泵应在较高效率范围内工作。通常规定以最高效率下降为界，中国规定 5%8%，一般取7%。,38,泵的运行范围,39,偏离BEP点泵的运行,40,偏离BEP点泵的运行情况,水泵的系列型谱图,离心泵的综合性能图：把一种或多种泵型不同规格的一系列泵的QH性能曲线工作范围段综合绘入一张对数坐

16、标图内，即成为水泵的综合性能曲线图（水泵的系列型谱图）。 这不仅扩大该泵的适用范围，而且在选用水泵使需要的工作点落在该区域内，则所选定的水泵型号是经济合理的。 图为 BA 型泵的综合性能图 图中每个注有型号和转速的四边形，代表一种泵在其叶轮外径允许车削范围内的Q 一H ，用单线者表示叶轮外径未经车削，图中有三条线者，则表示该泵还有两种叶轮外径的规格,泵的综合性能图,某种泵的综合性能图,影响离心泵特性曲线的因素,切割定律,转速固定的泵，仅有一条扬程流量曲线。为了扩大其工作范围，可采用切割叶轮外径的办法，使工作范围由一条线变成一个面，切割叶轮前后的性能参数变化关系，可近似的由切割定律来表达。,使用切割定律的切割量不能太大，经验证明，允许的最大相对切割量与比转数有关。,Q1、H1、Pa1-叶轮直径为D1时的流量、扬程、轴功率；Q2、H2、Pa2-叶轮直径为D2时的流量、扬程、轴功率,同一台泵，当转速不变时，将叶轮外径稍加切割，可以认为泵的效率几乎不变。 当用叶轮切割办法改变泵性能时，需要对前面的相似定律进行休整。实验表明，如果按相似定律计算的直径切割