离心泵的工作特性

1、LOGO 泵泵 （离心泵的工作特性）（离心泵的工作特性） 过程流体机械过程流体机械 思考题 u流体在离心泵叶轮中有哪几中运动速度？这些速流体在离心泵叶轮中有哪几中运动速度？这些速 度之间的关系如何？速度三角形是如何得到的？度之间的关系如何？速度三角形是如何得到的？ 速度三角形的形状和大小和那些因素有关？速度三角形的形状和大小和那些因素有关？ u离心泵的主要性能参数有哪些？这些参数又有那离心泵的主要性能参数有哪些？这些参数又有那 些名称，相互之间存在什么关系？些名称，相互之间存在什么关系？ u泵内存在哪几中损失？这些损失的原因分别是什泵内存在哪几中损失？这些损失的原因分别是什 么？如何减小这些损

2、失？么？如何减小这些损失？ 菜单菜单 第三节离心泵的工作特性 u离心泵性能及调节离心泵性能及调节 u离心泵启动与运行离心泵启动与运行 u相似理论在离心泵中的应用相似理论在离心泵中的应用 u输送粘性液体性能曲线换算输送粘性液体性能曲线换算 菜单菜单 1. 离心泵的性能及调节 u离心泵的运行特性离心泵的运行特性 n泵的性能曲线 n管路特性曲线 n泵在不稳定工况下工作 u离心泵运行工况的调节离心泵运行工况的调节 菜单菜单 1)离心泵的性能曲线 是选择和使用是选择和使用 泵的主要依据泵的主要依据 ，有，有“平坦平坦” 和和“驼峰驼峰”状状 之分，之分，“驼峰驼峰 ”状易产生不状易产生不 稳定现象。稳定

3、现象。 H-QH-Q曲线曲线 N-QN-Q曲线曲线 效率效率-Q-Q曲线曲线 NPSHNPSHr r-Q-Q曲线曲线 菜单菜单 1)离心泵的性能曲线 是合理选择原动机是合理选择原动机 功率和操作起动泵功率和操作起动泵 的依据，按需流量的依据，按需流量 变化范围中的最大变化范围中的最大 规律再加上一定的规律再加上一定的 安全余量，选择原安全余量，选择原 动机功率。起动泵动机功率。起动泵 应关闭排出管路上应关闭排出管路上 的调节阀，可以减的调节阀，可以减 小启动电流，保护小启动电流，保护 电机电机 H-QH-Q曲线曲线 N-QN-Q曲线曲线 效率效率-Q-Q曲线曲线 NPSHNPSHr r-Q-Q

4、曲线曲线 1)离心泵的性能曲线 是检查泵工作经是检查泵工作经 济性的依据，尽济性的依据，尽 可能在高效区工可能在高效区工 作。通常效率最作。通常效率最 高点为额定点，高点为额定点， 也是设计工况点也是设计工况点 。目前取最高效。目前取最高效 率以下率以下5%-8%5%-8%范范 围内所对应的工围内所对应的工 况为高效工作区况为高效工作区 H-QH-Q曲线曲线 N-QN-Q曲线曲线 效率效率-Q-Q曲线曲线 NPSHNPSHr r-Q-Q曲线曲线 1)离心泵的性能曲线 是检查泵工作是是检查泵工作是 否发生气蚀的依否发生气蚀的依 据。通常是按最据。通常是按最 大流量下的大流量下的NPSHNPSHr

5、 r ，考虑安全余量，考虑安全余量 及吸入装置的有及吸入装置的有 关参数确定泵的关参数确定泵的 安装高度安装高度 H-QH-Q曲线曲线 N-QN-Q曲线曲线 效率效率-Q-Q曲线曲线 NPSHNPSHr r-Q-Q曲线曲线 菜单菜单 2)管路的特性曲线 菜单菜单 uH=HH=Hst st+BV +BV2 2 3) 泵在不稳定工况下工作 菜单菜单 1.2离心泵运行工况的调节 u改变泵特性曲线的调节改变泵特性曲线的调节 n转速调节 n切割叶轮外径调节 n泵的串联或并联调节 u改变装置特性曲线的调节改变装置特性曲线的调节 n闸阀调节 n液位调节 n旁路分流调节 菜单菜单 u改变泵特性曲线的调节改变泵

6、特性曲线的调节 a.转速调节转速调节 b.切割叶轮外径调节切割叶轮外径调节 c.改变前置导叶叶片角度的调节改变前置导叶叶片角度的调节 d.改变半开式叶轮叶片端部间隙的调节改变半开式叶轮叶片端部间隙的调节 e.泵的串联或并联调节泵的串联或并联调节 改变装置特性曲线的调节 a.闸阀调节闸阀调节 b.液位调节液位调节 c.旁路分流调节旁路分流调节 u改变管路特性曲线的调节改变管路特性曲线的调节 2 离心泵的启动与运行 u启动前的准备工作启动前的准备工作 n启动前检查 n润滑油的名称、型号、主要功能和加注数量是否符合技术文件 规定的要求； n轴承润滑系统、密封系统和冷却系统是否完好，轴承的油路、 水路

7、是否畅通； n盘动泵的转子12转，检查转子是否有摩擦或卡住现象； n在联轴器附近或皮带防护装置处，是否有妨碍转动的杂物； n泵、轴承座、电动机的基础地脚螺栓是否松动； n泵工作系统的阀门或辅助装置均应处于泵运转时负荷最小的位 置，应关闭出口调节阀； n点动泵，看其叶轮转向是否与设计转向一致，若不一致，必需 使叶轮完全停止转动后，调整电动机接线后，方可再启动。 菜单菜单 n充水 水泵在启动以前，泵壳和吸水管内必须先充满水，这 是因为有空气存在的情况下，泵吸入口的真空无法形成 和保持。 n暖泵 输送高温液体的泵，如电厂的锅炉给水泵，在启动前 必须先暖泵。这是因为给水泵在启动时，高温给水流过 泵内，

8、使泵体温度从常温很快上升到100200，这会 引起泵内外和各部件之间的温差，若没有足够长的传热 时间和适当控制温升的措施，会使泵各处膨胀不均，造 成泵体各部分变形、磨损、振动等。 菜单菜单 u启动程序启动程序 n离心泵泵腔和吸水管内全部充满水并无空气，出口阀关 闭。给水泵暖泵完毕。 n对于强制润滑的泵，启动油泵向各轴承供油。 n启动冷却水泵或打开冷却水阀。 n合闸启动，启动后泵空转时间不允许超过24min，使 转速达到额定值后，逐渐打开离心泵的出口阀，增加流 量，并达到要求的负荷。 菜单菜单 u运行中的注意事项运行中的注意事项 n泵制造厂对轴承的温度有规定滚动轴承的温升一般不超 过40，表面温

9、度不超过70，否则就说明滚动轴承内 部出现毛病，应停机检查。如果继续运行，可能引起事 故。对于滑动轴承的温度规定，应参阅有关泵的技术文 件，处理方法与滚动轴承一样。 n泵转子的不平衡，结构刚度或旋转轴的同心度差，都会 引起泵产生振动。因此在泵运转时，用测振器在轴承上 检查振幅是否符合规定。 n为了保证泵的正常运转，叶轮的径向跳动和端面跳动不 能超过规定的数值，否则会影响转子不平衡，产生振动。 菜单菜单 3 相似理论在泵中的应用 u离心泵相似理论离心泵相似理论 u相似理论在离心泵中的应用相似理论在离心泵中的应用 u改变叶轮外径对泵性能的影响改变叶轮外径对泵性能的影响 菜单菜单 3.1离心泵相似理

10、论 u相似条件相似条件 n几何相似 几何相似是指模型泵和实物泵对应点的几何尺寸成比 例，比值相等，各对应角相等（包括叶片数z、叶片安 装角和阻塞系数都相等）。即 式中，DM、Dsh 模型泵与实物泵的任一线性尺寸； i1 缩放比例。 1 1 1 2 2 1 1 i D D b b D D D D sh M sh M sh M sh M shAMA11 shAMA22 shM zz shM 菜单菜单 n运动相似 又称流动相似，它是指模型泵和实物泵各对应点的速 度方向相同，大小成比例，比值相等，对应角相等。即 流体在各对应点的速度三角形相似，即 式中， nM、nsh 模型泵与实物泵的转速； i1 速

11、度相似常数。 c sh M sh M sh M sh M i u u c c c c 2 2 1 1 2 2 1 1 sh M shsh MM n n i nD nD 1 shAMA22 shAMA11 菜单菜单 n动力相似 动力相似是指模型泵和实物泵相对应的各种同名力的 方向相同，大小成比例，比值相等。流体在泵中流动主 要受到以下四种力的作用：惯性力、粘性力、压力、重 力。即 式中，I流体的惯性力； F流体的粘性力； P流体的压力； G流体的重力。 sh M sh M sh M sh M G G P P F F I I 菜单菜单 u相似定律相似定律 n流量相似定律 已知泵的流量 两台泵工况相

12、似时，其流量之比值为 由式 ，由式， 代入上式得 上式为流量相似定律，它说明几何相似的泵，在相似 的工况下运行时，其流量与几何尺寸的三次方、转速的 一次方、容积效率的一次方成正比。 vrvr cbDcFQ 222222 VMMMrMM Vshshshrshsh M sh cbD cbD Q Q 2222 2222 shsh MM sh M nD nD c c shM VMM Vshsh M sh M sh n n D D Q Q 3 )( 菜单菜单 n扬程相似定律 已知泵的扬程 两台泵工况相似时，其扬程之比值为 将式 的关系代入上式，得 上式为扬程相似定律，它说明几何相似的泵，在相似 工况下运

13、行时，其扬程与几何尺寸的平方、转速的平方、 水力效率的一次方成正比。 h u hT g cu HH 22 bMMuM hshshush M sh cu cu H H 22 22 shsh MM sh M nD nD c c hM hsh M sh M sh M sh n n D D H H 22 )()( 菜单菜单 n功率相似定律 已知泵的功率 两台泵工况相似时，其功率之比值为 将流量相似定律和扬程相似定律代入上式得 上式为功率相似定律，它说明几何相似的泵，在相似 的工况下运行时，其功率与几何尺寸的五次方、转速的 三次方、流体密度的一次方、机械效率的一次方成正比。 hVm a gQHgQH P

14、 hshvshmshMMM hMVMmMshshsh aM ash HQ HQ P P msh mM M sh M sh M sh aM ash n n D D P P 35 )()( 菜单菜单 u比转速比转速 式中各量的单位与国际上使用的式中各量的单位与国际上使用的 的单位相同，但这的单位相同，但这 是一种有量纲的比转数，而且前面乘以是一种有量纲的比转数，而且前面乘以3.653.65。 式中，式中，Q Q泵的流量，泵的流量，m3/sm3/s； H H泵的扬程，泵的扬程，m m； n n泵的转速，泵的转速，r/minr/min； n ns s比转数，比转数， 。 4 3 65. 3 H Qn

15、ns * s n 4 3 2 )( s m 菜单菜单 3.2相似理论在离心泵中的应用 u相似方法设计泵相似方法设计泵 将实物泵设计成模型泵，便于进行模型试验，或按照将实物泵设计成模型泵，便于进行模型试验，或按照 选定的高效模型泵设计实物泵。设计步骤为：选定的高效模型泵设计实物泵。设计步骤为： n按给定的参数（Q、H、n）计算所设计泵的ns。 n选择性能良好的模型泵，此模型泵与所设计泵的ns应相等或相近。 n按设计泵和模型泵的参数Q、H、n计算所方比例i1。 n按照Dsh=DM/i1计算设计泵的各尺寸。算得的i1是不同的，一般选用 其中较大的值。 n有了设计泵的各尺寸，即可绘制设计图，并根据模型

16、泵的性能曲线 换算成设计泵的性能曲线。 3 1 1 )(i M sh sh M sh M n n Q Q D D M sh sh M sh M n n H H D D 2 1 1 )(i 菜单菜单 u换算不同转速下泵的性能曲线换算不同转速下泵的性能曲线 3 2 1 2 1 2 2 1 2 1 2 1 2 1 n n P P n n H H n n Q Q a a 比例定律：比例定律： M sh M sh M sh aM ash M sh M sh M sh M sh M sh M sh n n D D P P n n D D H H n n D D Q Q 35 22 3 1 2 2 n n

17、QQ 2 1 2 2 n n HH 3 1 2 12 n n PP aa 菜单菜单 u作相似状态曲线和通用特性曲线作相似状态曲线和通用特性曲线 菜单菜单 3.3改变叶轮外径对泵性能的影响 u切割定律切割定律 4 2 2 2 2 2 2 22 22 2 2 2 22 2 2 222 2 2 2 22 22 )( ;)( ;)( D D gQH HgQ P P D D c c H H D D cD cD cbD cbD cF cF Q Q a a r r r r r r 低比转数泵 菜单菜单 3 2 2 2 2 2 2 2 22 22 )( ;)( ; D D P P D D H H D D cF

18、 cF Q Q a a r r 高比转数泵高比转数泵 u切割状态曲线及切割高效工区切割状态曲线及切割高效工区 菜单菜单 4 输送粘性液体式离心泵性能曲线的换算 u被输送液体的粘度对离心泵性能的影响被输送液体的粘度对离心泵性能的影响 离心泵输送粘液时，由于液体粘度比水大，泵离心泵输送粘液时，由于液体粘度比水大，泵 流道内液体流动情况改变，各处的液体流速和压流道内液体流动情况改变，各处的液体流速和压 力重新分配，使泵的流量和扬程降低，并使泵的力重新分配，使泵的流量和扬程降低，并使泵的 效率剧烈下降，轴功率也有所变化。效率剧烈下降，轴功率也有所变化。 菜单菜单 u输送粘性液体时离心泵的性能曲线输送粘性液体时离心泵的性能曲线 ,K , , HKH QKQ H Q 菜单菜单 思考题 u什么是离心泵的性能曲线？说明每条曲线所表示的意义和什么是离心泵的性能曲线？说明每条曲线所表示的意义和 特点。特点。 u什么是泵的相似定律、比例定律和切割定律？什么是泵的相似定律