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1、2.2.3、离心泵的工作点与流量调节 1、管路特性曲线与泵的工作点 1）管路特性曲线 管路特性曲线 流体通过某特定管路时所需的压头与液体流量的关系曲线。 在截面1-1与 2-2 间列柏努利方程式，并以1-1截面为基准水平面，则液体流过管路所需的压头为：式中：上式简化为 而令管路的特性 方程2）离心泵的工作点离心泵的特性曲线与管路的特性曲线的交点M，就是离心泵在管路中的工作点。 在特定管路中输送液体时，管路所需的压头随所输送液体流量qv的平方而变 M点所对应的流量qve和压头He表示离心泵在该特定管路中实际输送的流量和提供的压头。2、离心泵的流量调节1）改变出口阀开度改变管路特性曲线 阀门关小时
2、：管路局部阻力加大，管路特性曲线变陡，工作点 由原来的M点移到M1点，流量由QM降到QM1； 当阀门开大时：管路局部阻力减小，管路特性曲线变得平坦一些，工作点由M移到M2流量加大到QM2。 优点：调节迅速方便，流量可连续变化；缺点：流量阻力加大，要多消耗动力，不经济。 2）改变泵的转速改变泵的特性曲线若把泵的转速提高到n1：则HQ线上移，工作点由M移至M1 ，流量由QM 加大到QM1； 若把泵的转速降至n2：则HQ线下移，工作点移至M2,流量减小到QM2 优点：流量随转速下降而减小，动力消耗也相应降低；缺点：需要变速装置或价格昂贵的变速电动机，难以做到流量连续调节，化工生产中很少采用。 改变n
3、、切割叶径 操作性问题计算 举例例2 某离心泵工作转速为n=2900r.p.m.（转/min），其特 性曲线方程为 。当泵的出口阀全开时，管路特 性曲线方程为 ，式中qV的单位为m3/h，H及He 的单位均为m。求： （1）阀全开时，泵的输水量为多少？ （2）要求所需供水量为上述供水量的75%时：a若采用出口阀调节，则节流损失的压头为多少m水柱？b若采用变速调节，则泵的转速应为多少r.p.m.？ 解：（1）qVqVHHe(2)a. 采用调节出口阀门的方法节流损失泵特性曲线方程管路特性曲线方程b. 采用调节转速的方法qVqV注意：以下解法错误!，因为新旧工作点为非等效率点。泵特性曲线方程管路特性
4、曲线方程新转速下泵的特性曲线方程为： 3、离心泵的并联和串联1）串联组合泵的特性曲线 两台相同型号的离心泵串联组合，在同样的流量下，其提供的压头是单台泵的两倍 。1、串联2）并联组合泵的特性曲线 两台相同型号的离心泵并联，若其各自有相同的吸入管路，则在相同的压头下，并联泵的流量为单泵的两倍。 2、并联3）离心泵组合方式的选择 对于低阻输送管路a，并联组合泵流量的增大幅度大于串联组合泵；对于高阻输送管路b，串联组合泵的流量增大幅度大于并联组合泵。低阻输送管路-并联优于串联；高阻输送管路-串联优于并联。离 心 泵 的 组 合 操 作 举 例例2-4 用两台泵向高位槽送水，单泵的特性曲线方程为H=2
5、5-1106 2，管路特性曲线方程为He10105e2(两式中Q的单位为 m3s，的单位为m)。求：两泵并、串联时的流量及压头。 解：单泵时：H25-106Q210+1105Q2 故：Q3.6910-3m3/s， H11.36m 并联时：H不变， Q2Q，QQ/2 即每台泵流量Q为管中流量Q的1/2。 故：H25-1106(/2)2=10+1105 Q6.5510-3m3s， H14.29m 串联时，H2H， QQ， HH/2， 即每台泵提供的压头仅为管路压头的1/2，故泵特性曲线方程为： H/225-11062 即：H50-21062 由：H 50-21062 1011052 得：Q=4.3
6、610-3m3/s， H=11.9m 2.2.4 离心泵的气蚀余量与安装高度 实例实例 某厂为保证全厂的淡水供应，挖了一口12m深的 井，在井边安装了一台水泵，但启动后，却怎么也 打不上水，后来挖了一个台阶，把泵往下放了5m， 泵顺利运转起来。 分析分析 离心泵及工作条件，管路 情况皆确定后，可由工作点确定 流量。工作点的确定，并没有对 安装高度作任何限制。 如图：不同的安装高度可以有 同一的工作点。 1.离心泵的气蚀现象 2.离心泵的抗气蚀性能a.离心泵的气蚀余量b.离心泵的允许吸上真空度 3.离心泵的允许安装（吸上）高度2.2.4离心泵的气蚀现象与安装高度当泵叶片入口附近的最低压强等于或小
7、于输送温度下液 体饱和蒸汽压时，部分液体将在该处汽化并产生的汽泡 ，被液流带入叶轮内压力较高处凝结或破裂。由于凝结 点处产生瞬间真空，造成周围液体高速冲击该点，产生 剧烈的水击。气蚀现象现象：噪声大、泵体振动，流量、压头、效率都明显下降。严重时，泵不 能 正常工作 防止措施：把离心泵安装在恰当的高度位置上，确保泵内压强最低点处的静压 超过工作温度下被输送液体的饱和蒸汽压。原 因离心泵的气蚀余量在泵入口1-1和叶轮入口k-k两截面间列柏努利方程式，可 得 为了避免发生气蚀现象，在离心泵的入口处液体的静 压头p1/g与动压头u12/2g之和必须大于操作温度下的液 体饱和蒸汽压头pv/g某一数值，此
8、数值即为离心泵的实 际气蚀余量（NPSH)，即离心泵的临界气蚀余量（NPSH)c变形可得临界汽蚀余量 在储槽液面0-0和叶轮入口k-k两截面间列柏努利 方程式，可得 可得避免发生汽蚀离心泵的 最大安装高度最大安装高度 Hg,必需汽蚀余量写入泵的样本，它与流量有关为安全计，实际须比（NPSH）r大0.5m以上，因此，实际最大允许安装高度为校核泵能否正常操作：Hg实际Hg否则，可能发生汽蚀现象最大允许安装高度最大允许安装高度HgHg注意：1）离心泵的允许吸上真空度和允许气蚀余量值是与其流量有关的，大流量下h较大而HS较小，因此，必须注意使用最大额定流量值进行计算。2）离心泵安装时，应注意选用较大的
9、吸入管路，减少吸入管路的弯头、阀门等管件，以减少吸入管路的阻力。3）当液体输送温度较高或液体沸点较低时，可能出现允许安装高度为负值的情况，此时，应将离心泵安装于贮槽液面以下，使液体利用位差自流入泵内。1.选直径稍大的吸入管径(d,u)，吸入管 径常大于压出管径2.吸入管尽可能短(泵的位置靠近液源,l)3.吸入管尽量减少弯头,省去不必要的管件4.吸入管不安装调节阀。 ( ，le )5.泵安装在贮罐液面以下,可使液体利用位差 自动罐泵。 液下泵：安装在液体蛀槽内。Hg增大的措施 (安装)2.2. 离心泵的类型与选用 1. 离心泵的类型 实际生产过程中，输送的液体是多种多样的，工艺 流程中所需提供的
10、压头和流量也是千差万别的，为 了适应实际需要，离心泵的种类很多。 分类方式：按被输送液体性质分水泵耐腐蚀泵油泵杂质泵单吸泵双吸泵按吸入方式分单级泵 多级泵按叶轮数目分分1、离心泵的分类1）按照轴上叶轮数目的多少 单级泵 多级泵 轴上只有一个叶轮的离心泵，适用于出口压力不太大的情况；轴上不止一个叶轮的离心泵 ，可以达到较高的压头。离心泵的级数就是指轴上的叶轮数，我国生产的多级离心泵一般为29级。2）按叶轮上吸入口的数目单吸泵 双吸泵 叶轮上只有一个吸入口，适用于输送量不大的情况。叶轮上有两个吸入口，适用于输送量很大的情况。 3）按离心泵的不同用途 水泵 输送清水和物性与水相近、无腐蚀性且杂质很
11、少的液体的泵, （B型） 耐腐蚀泵 接触液体的部件（叶轮、泵体）用耐腐蚀材料制成。要求：结构简单、零件容易更换、维修方便、密封可靠、用于耐腐蚀泵的材料有：铸铁、高硅铁、各种合金钢、塑料、玻璃等。（F型）油泵 输送石油产品的泵 ，要求密封完善。（Y 型）杂质泵 输送含有固体颗粒的悬浮液、稠厚的浆液等的泵 ，又细分为污水泵、砂泵、泥浆泵等 。要求不易堵塞、易拆卸、耐磨、在构造上是叶轮流道宽、叶片数目少。 清水泵 B型(IS型)：单级单吸式，系列扬程范围898m流量范围：4.5360m3/h, 属常用型。 D型：多级离心泵(一般29级)。系列扬程范围：14351m流量范围：10.8850m3/h适用
12、：压头高，而流量不大的场合。S 型：双吸式离心泵系列扬程范围：9140 m 流量范围：1201250m3/h适用：压头要求不高，流量较大的场合。离心泵的类型与选用(1) 离心泵的类型 按结构分类，用英语或汉语拼音为系列代号。 油泵：Y型要求密封性能好，一般具有冷却措施。流量：6.5500m3/h 压头：60603 m 其它类型泵耐腐蚀泵(F型)：密封性能好(常用机械密封)杂质泵(P型)：不易堵，耐磨，叶轮：敞式或半闭式屏蔽泵：机泵一体，用于输送易燃、易爆液体。液下泵(EY型)：无泄漏问题，化工常用泵。(2) 离心泵的型号命名型号：吸入口直径-泵名-扬程-叶轮4B91A2. 离心泵的选择 根据输
13、送液体性质以及操作条件来选定泵类型。 液体性质：密度、粘度、腐蚀性等 操作条件：压强影响压头温度影响泵的允许吸上高度 计算管路系统所需He、Qe(根据管路条件，利用柏努 利方程求He) 根据He、Qe查泵样本表或产品目录中性能曲线或性 能表，确定规格。注意应使流量和压头比实际需 要多1015余裕量；考虑到生产的变动，按最 大量选取；应使泵在高效区内工作，选好后列出 该泵的性能参数H、Q、N、n、Hs等。 校核轴功率。当输送液体的密度大于水的密度时重 新计算轴功率 定类型 依据：操作条件(温度、压力)、流体的性质。 定规格:根据流量、压头大小，高效a）由管路所需压头、流量，确定泵压头、流量。工程
14、观点：选择时，有一定生产裕度。b）抗汽蚀性能好c）经济性好：泵的操作点应处于高效区内。离心泵的选用原则2、离心泵的选用、安装与操作 1、离心泵的选择 1）确定输送系统的流量和压头：一般情况下液体的输送量是生产任务所规定的，如果流量在一定范围内波动，选泵时按最大流量考虑，然后，根据输送系统管路的安排，用柏努利方程计算出在最大流量下管路所需压头。 2）选择泵的类型与型号：首先根据被输送液体的性质和操作条件确定泵的类型，按已确定的流量和压头从泵样本或产品目录中选出适合的型号。若是没有一个型号的H、Q与所要求的刚好相符，则在邻近型号中选用H和Q都稍大的一个；若有几个型号的H和Q都能满足要求，那么除了考
15、虑那一个型号的H和Q外，还应考虑效率在此条件下是否比较大。 3)核算轴功率:若输送液体的密度大于水的密度时，按 来计算泵的轴功率。 3、离心泵的安装和使用 1）泵的安装高度 为了保证不发生气蚀现象或泵吸不上液体，泵的实际安装高度必须低于理论上计算的最大安装高度，同时，应尽量降低吸入管路的阻力。2）启动前先“灌泵” 这主要是为了防止“气傅”现象的发生，在泵启动前，向泵内灌注液体直至泵壳顶部排气嘴处在打开状态下有液体冒出时为止。3）离心泵应在出口阀门关闭时启动 为了不致启动时电流过大而烧坏电机，泵启动时要将出口阀完全关闭，等电机运转正常后，再逐渐打开出口阀，并调节到所需的流量。4）关泵的步骤 关泵时，一定要先关闭泵的出口阀，再停电机。否则，压出管中的高压液体可能反冲入泵内，造成叶轮高速反转，使叶轮被损坏。5）运转时应定时检查泵的响声、振动、滴露等情况，观察泵出口压力表的读数，以及轴承是否过热等。 操作运行l 启动泵前：灌泵排气（防止气缚），关闭出 口阀（保护电机，启动电流最小） l 启动后：检查是否漏夜 l 停泵前：先关出口阀门。 故障：吸不上水故障：吸不上水 l 启动时没灌满水；底阀漏水 l 叶
