泵基础知识与水泵选型

1、泵基础知识,上海泵业有限公司,泵基础知识,2,讲 解 目 录,一 泵的基本知识 二 泵的基本参数 三 泵的选型 四 泵的汽蚀 五 常见及需要注意的问题,泵基础知识,3,泵的定义与历史来源,泵属于流体机械的一种，流体机械是指以流体为工作介质和能量载体的机械设备。 流体机械根据能量传递的方向不同，可分为原动机(水轮机、汽轮机)和工作机（泵、风机、压缩机）。泵属于工作机，即消耗能量的机械。 。 水的提升对于人类生活和生产都十分重要。古代已有各种提水器具，如埃及的链泵（前17世纪）、中国的桔槔（前17世纪）、辘轳（前11世纪）、水车（公元1世纪），以及公元前3世纪古希腊阿基米德发明的螺旋杆等。公元前200年左右，古希腊工匠克特西比乌斯发明了最原始的活塞泵-灭火泵。早在1588年就有了关于4叶片滑片泵的记载， 以后陆续出现了其他各种回转泵。1689年，法国的D.帕潘发明了4叶片叶轮的蜗壳离心泵。1818年 ，美国出现了具有径向直叶片、半开式双吸叶轮和蜗壳的离心泵。18401850年，美国的H.R.沃辛顿发明了泵缸和蒸汽缸对置的蒸汽直接作用的活塞泵，标志着现代活塞泵的形成。18511875年，带有

2、导叶的多级离心泵相继发明，使发展高扬程离心泵成为可能。随后，各种泵相继问世。随着各种先进技术的应用，泵的效率逐步提高，性能范围和应用也日渐扩大。,泵基础知识,4,泵在各个领域中的应用,泵在各个领域中的应用 从泵的性能范围看，巨型泵的流量每小时可达几十万立方米以上，而微型泵的流量每小时则在几十毫升以下；泵的压力可从常压到高19.61Mpa(200kgf/cm2)以上；被输送液体的温度最低达-200摄氏度以下，最高可达800摄氏度以上。泵输送液体的种类繁多，诸如输送水（清水、污水等）、油液、酸碱液、悬浮液、和液态金属等。 在化工和石油部门的生产中，原料、半成品和成品大多是液体，而将原料制成半成品和成品，需要经过复杂的工艺过程，泵在这些过程中起到了输送液体和提供化学反应的压力流量的作用，此外，在很多装置中还用泵来调节温度。 在农业生产中，泵是主要的排灌机械。我国农村幅原广阔，每年农村都需要大量的泵，一般来说农用泵占泵总产量一半以上。 在矿业和冶金工业中，泵也是使用最多的设备。矿井需要用泵排水，在选矿、冶炼和轧制过程中，需用泵来供水先等。 在电力部门，核电站需要核主泵、二级泵、三级泵、热电厂需

3、要大量的锅炉给水泵、冷凝水泵、循环水泵和灰渣泵等。 在国防建设中，飞机襟翼、尾舵和起落架的调节、军舰和坦克炮塔的转动、潜艇的沉浮等都需要用泵。高压和有放射性的液体，有的还要求泵无任何泄漏等。 在船舶制造工业中，每艘远洋轮上所用的泵一般在百台以上，其类型也是各式各样的。其它如城市的给排水、蒸汽机车的用水、机床中的润滑和冷却、纺织工业中输送漂液和染料、造纸工业中输送纸浆，以及食品工业中输送牛奶和糖类食品等，都需要有大量的泵。 总之，无论是飞机、火箭、坦克、潜艇、还是钻井、采矿、火车、船舶，或者是日常的生活，到处都需要用泵，到处都有泵在运行。正是这样，所以把泵列为通用机械，它是机械工业中的一类生要产品。,泵基础知识,5,泵的分类,1）、工作原理可分为又分为叶片式、容积式和其它形式。叶片式泵，依靠旋转的叶轮对液体的动力作用，把能量连续地传递给液体，使液体的动能（为主）和压力能增加，随后通过压出室将动能转换为压力能，又可分为离心泵、轴流泵、部分流泵和旋涡泵等。 容积式泵，依靠包容液体的密封工作空间容积的周期性变化，把能量周期性地传递给液体，使液体的压力增加至将液体强行排出，根据工作元件的运动形式

4、又可分为往复泵和回转泵。 其他类型的泵，以其他形式传递能量。如射流泵依靠高速喷射的工作流体将需输送的流体吸入泵后混合，进行动量交换以传递能量；水锤泵利用制动时流动中的部分水被升到一定高度传递能量；电磁泵是使通电的液态金属在电磁力作用下产生流动而实现输送。另外，泵也可按输送液体的性质、驱动方法、结构、用途等进行分类。,泵基础知识,6,2)按工作叶轮数目来分类 单级泵：即在泵轴上只有一个叶轮。（IS、IH系列，AY系列，S系列等） 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。（D、DG系列） 3)按工作压力来分类 低压泵：压力低于100米水柱； 中压泵：压力在100650米水柱之间； 高压泵：压力高于650米水柱。（多级离心泵可达2800m）,泵的操作原理、构造及分类,泵基础知识,7,4)按叶轮进水方式来分类 单侧进水式泵：又叫单吸泵，即叶轮上只有一个进水口； 双侧进水式泵：又叫双吸泵，即叶轮两侧都有一个进水口。它 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。（KDOW系列泵）,单级单吸泵 单级双吸泵,泵的操作原理、构造及分

5、类,泵基础知识,8,5)按泵壳结合缝形式来分类 水平中开式泵：即在通过轴心线的水平面上开有结合缝。 （最常见的水平中开泵是KDOW双吸泵） 垂直结合面泵：即结合面与轴心线相垂直。 （ZA IH CZ系列泵） 6)按泵轴位置来分类 卧式泵：泵轴位于水平位置。 立式泵：泵轴位于垂直位置。,泵的操作原理、构造及分类,泵基础知识,9,7)按叶轮出来的水引向压出室的方式分类 蜗壳泵：水从叶轮出来后，直接进入具有螺旋线形状的泵壳。 （IS系列泵最具代表性） 导叶泵：水从叶轮出来后，进入它外面设置的导叶，之后进 下一级或流入出口管。 （常用于多级泵和轴流泵）,泵的操作原理、构造及分类,泵基础知识,10,一、操作原理 由若干个弯曲的叶片组成的叶轮置于具有蜗壳通道的泵壳之内。叶轮紧固于泵轴上，泵轴与电机相连，可由电机带动旋转。吸入口位于泵壳中央与吸入管路相连，并在吸入管底部装一止逆阀。泵壳的侧边为排出口，与排出管路相连，装有调节阀。 离心泵之所以能输送液体，主要是依靠高速旋转叶轮所产生的离心力，因此称为离心泵。,泵的操作原理、构造,泵基础知识,11,离心泵的工作过程： 开泵前，先在泵内灌满要输送的液体。

6、 开泵后，泵轴带动叶轮一起高速旋转产生离心力。液体在此作用下，从叶轮中心被抛向叶轮外周，压力增高，并以很高的速度流入泵壳。在泵壳中由于流道的不断扩大，液体的流速减慢，使大部分动能转化为压力能。最后液体以较高的静压强从排出口流入排出管道。泵内的液体被抛出后，叶轮的中心形成了真空，在液面压强（大气压）与泵内压力（负压）的压差作用下，液体便经吸入管路进入泵内，填补了被排除液体的位置。 离心泵启动时，如果泵壳内存在空气，由于空气的密度远小于液体的密度，叶轮旋转所产生的离心力很小，叶轮中心处产生的低压不足以造成吸上液体所需要的真空度，这样，离心泵就无法工作。为了使启动前泵内充满液体，在吸入管道底部装一止逆阀。此外，在离心泵的出口管路上也装一调节阀，用于开停车和调节流量。,泵的操作原理、构造及分类,泵基础知识,12,二、基本部件和构造 1）叶轮 将电动机的机械能传给液体,使液体的动能有所提高。 2）泵壳 汇集液体，作导出液体的通道； 使液体的能量发生转换，一部分动能转变为静压能。 3）轴封装置 为了防止高压液体从泵壳内沿轴的四周而漏出，或者外界空气漏入泵壳内。,泵的操作原理、构造及分类,泵基础知识

7、,13,泵的操作原理、构造及分类,填料密封和机械密封的比较,泵基础知识,14,泵的操作原理、构造及分类,泵基础知识,15,流量,扬程,性能曲线,最大工作压力 (NP),轴功率,相似定律,功率计算公式,泵的基本参数,泵基础知识,16,泵的基本参数,泵基础知识,17,泵的基本参数,泵基础知识,18,泵的基本参数,泵基础知识,19,泵的基本参数,泵基础知识,20,泵的基本参数,泵基础知识,21,泵的基本参数,泵基础知识,22,泵的基本参数,泵基础知识,23,泵的基本参数,泵基础知识,24,泵的基本参数,泵基础知识,25,泵的基本参数,泵基础知识,26,泵的基本参数,泵基础知识,27,泵的基本参数,泵基础知识,28,泵的基本参数,泵基础知识,29,泵的基本参数,泵基础知识,30,泵的基本参数,泵基础知识,31,Q1/Q2 = N1/N2 H1/H2 = (N1/N2)2 P1/P2 = (N1/N2)3,注意：如果叶轮直径改变或水泵转速改变，NPSH将发生变化。,泵的基本参数,泵基础知识,32,流量 200 l/s,扬程37.5m ,选用水泵型号ASP200B ,叶轮直径360mm 转速 14

8、50RPM,效率 87% 工况点轴功率 84.5kW. 如果转速变为1000RPM，根据相似定律此时流量和扬程及功率为多少？ N1 = 1450RPM, N2 = 1000RPM Q1= 200l/s Q2 = Q1 x N2/N1 = 200 x 1000/1450 = 138l/s H1 = 37.5m H2 = H1 x (N2/N1)2 = 37.5 x (1000/1450)2 = 17.8m P1 = 84.5kW P2 = P1 x (N2/N1)3 = 84.5 x (1000/1450)3 = 27.7kW,举例,泵的基本参数,泵基础知识,33,泵的基本参数,泵基础知识,34,泵的基本参数,泵基础知识,35,选型依据 : 我们要选择什么样的泵，需要哪些条件依据 ?,水泵流量。 运行水泵台数及备用水泵台数。 水泵扬程。 水泵吸入口压力。 水泵数量。 NPSHA 供货范围。 供电条件 (频率,电压). 是否配有变频设备。 介质类型 (如：清水or乙二醇？冷冻水？冷却水？河水？海水？ ). 介质温度。,泵 的 选 型,泵基础知识,36,泵 的 选 型,泵基础知识,37,尽可

9、能按照买方要求的参数、型式、材料等选型，其他的解决方法可做为选择。 如果买方对水泵的转速和噪音要求不高，那么综合考虑扬程、流量、NPSH值满足的情况下选择最便宜的和高转速的泵型。 选择的水泵应在高效区范围内工作 。 选型时注意设计扬程与实际运行扬程差异，可以适当微调(下调)设计 扬程值，至我们水泵的高效点，这样更安全。,泵 的 选 型,泵基础知识,38,泵 的 选 型,1、介质的特性：介质名称、密度、粘度、腐蚀性、毒性等。 a. 介质名称：清水、污水、石油等。当介质含气量75%时，最好选用齿轮泵或者螺杆泵。 b. 密度： 离心泵的流量与密度无关； 离心泵的扬程与密度无关； 离心泵的效率不随密度改变； 当密度1000Kg/m3时，电机的功率应该为一般功率与介质相对清水密度比的乘积，以防电机过载超流 。,泵基础知识,39,c. 粘度： 介质的粘度对泵的性能影响很大，粘度过大时，泵的压头（扬程）减小，流量减小，效率下降，泵的轴功率增大。 当粘度增加时，泵的扬程曲线下降，最佳工况的扬程和流量均随之下降，而功率则随之上升，因而效率降低。一般样本上的参数均为输送清水时的性能，当输送粘性介质时应进行换算。 d. 腐蚀性：介质有腐蚀时，采用抗腐蚀性能好的材料。 e. 毒性：考虑密封方式，可采用干气密封等。,泵 的 选 型,泵基础知识,40,泵 的 选 型,2、介质中所含固体的颗粒直径、含量多少。 根据颗粒直径、含量多少，可选择采用单流道、双流道、多 流道形式的叶轮。颗粒含量60%时，考虑采用渣浆泵。 3、介质温度：（） 高温介质需考虑密封材料的选择及材料的热膨胀系数。介质 温度偏低时，考虑采用低温润滑油和低温电机。 4、所需要的流量（Q） a、如果生产工艺中已给出最小、正常、最大流量，应按最大流 量考虑。 b、如果生产工艺中只给出正常流量，应考虑留有一定的余量。 c、如果基本数据只给质量流量，应换算成体积流量。,泵基础知识,41,5、扬程： 水泵的扬程大约为提水高度的1.151.2倍（使用于补水泵只给出系统图需要计算扬程的状况） 。 如遇到只给出最小流量、最大流量及相对应的扬程

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