离心泵、自吸泵、蠕动泵、计量泵等常用泵的选型

1、离心泵、自吸泵、蠕动泵、计量泵等常用泵的选型泵的分类及形式叶片式泵离心泵容积式泵泵往复泵柱塞泵、隔膜泵等转子泵齿轮泵、螺杆泵等旋涡泵 混流泵 轴流泵 单吸泵、双吸泵单级泵、多级泵涡壳泵、节段泵立式泵、卧式泵 屏蔽泵、磁力驱 动泵其他类型泵射流泵、水锤泵等叶片式泵：通过叶轮中叶片传递功率。容积式泵：通过改变液体体积引起压力变化而达到输送的目的。 泵的分类及形式n离心泵-叶片式泵n自吸泵-叶片式泵n蠕动泵-容积式泵n计量泵-容积式泵n凸轮泵-容积式泵n真空泵-视具体形式而定离心泵自吸泵凸轮泵真空泵软管泵计量泵离心泵主要零部件n叶轮 泵的心脏，由前盖板、后盖板、叶片、轮毂组成；叶轮外径与扬程有密切的

2、关系；叶轮出口宽度与流量有密切的关系。n泵体 作用：收集从叶轮出口流出的液体；将液体的速度能（动能）大部分转换为压能；将液体导向到排出管路中。n泵盖：与泵体共同构成泵腔，泵腔是承压场所。n轴封 泵的密封有静密封和动密封，动密封主要指轴封，轴封主要是机械密封和填料密封离心泵主要零部件n轴 作用：传递扭矩（能量）、支撑叶轮。 泵与电机同轴，也可单独分成不同的轴。共轴是指电机轴伸延长，叶轮 直接安装压轴的延伸部件上，轴的支撑仍由电机上轴承完成。n轴承 作用：支撑转子部分（包括轴、叶轮、轴套等一切随电机轴旋转的零件）的重量和液体对叶轮产生径向力和轴向力。 轴承：分滚动轴承和滑动轴承。n过流部件与介质接

3、触的零部件。离心泵工艺参数n流量Q（m3/s、m3/h ）单位时间内泵所输送液体的数量工程中可选1.1-1.15倍的泵额定流量n扬程 H（m、MPa）指单位重量的液体通过泵所增加的能量工程中可选1.05-1.1倍的泵额定扬程n转速 n （rpm）泵转子每分钟转过的圈数。离心泵剖面图叶轮叶轮泵体泵体泵盖泵盖轴封轴封轴轴电机电机离心泵工艺参数n效率 泵有效功率与轴功率的比值。是衡量消耗的能量究竟发挥了多大效果的一个百分数。n汽蚀余量NPSH （m）为保证泵不汽蚀，泵叶轮进口处单位重量的液体所必须具有的超过汽化压力的富余能量n功率 有效功率单位时间内液体从泵中获取的能量 轴功率单位时间内原动机传给泵

4、的功率 配套功率与泵匹配的原动机的功率 离心泵性能曲线特点HNH-QN-Q-QQn通过出口节流或调速调节流量n出口阀关阀启动n需自灌n输送低粘度的介质，流量和扬程范围广离心泵的相似理论n相似条件 几何相似、运动相似、动力相似n相似定律 Q2/Q1=(n2/n1)*(D2/D1)2 H2/H1=(n2/n1)2*(D2/D1)2 P2/P1=(n2/n1)3*(D2/D1)5*(2/1) Q: 流量 H: 扬程 n: 转速 D: 叶轮直径 :介质密度离心泵比例定律和切割定律n比例定律 同一台泵，当叶轮直径不变，改变转速则： Q2/Q1=(n2/n1) H2/H1=(n2/n1)2 P2/P1=(

5、n2/n1)3n切割定律 同一台泵，当转速不变，叶轮外径切割时则： Q2/Q1=(D2/D1) H2/H1=(D2/D1)2 P2/P1=(D2/D1)3离心泵比例定律和切割定律n比转数nns=3.65*n*(Q)0.5 / (H)0.75 n- 泵的转速 r/min Q-流量 m3/s H- 扬程 mn叶轮外圆允许切割量比转数ns6060120120200200300300350350允许切割量20%15%11%9%7%0%效率下降每切割10%下降1%每切割4%下降1%离心泵所需电机功率P估算n泵轴功率Pa计算:nPa=H*Q*/（102*）KWH-泵的额定扬程，mQ-泵的额定流量，m3/s

6、-介质密度，kg/m3-泵额定工况下效率，一般取6580%离心泵所需电机功率P估算nP=K*Pa/t KWK-离心泵功率余量系数t-泵传动装置效率泵的轴功率 Pa/KW电动机汽轮机151.251.115551.101.1直连传动平皮带传动三角皮带传动齿轮传动蜗杆传动1.00.950.920.90.970.70.9离心泵的汽蚀n汽蚀现象n液体在一定温度下，由于泵内的压力小于该温度下液体的饱和蒸汽压（汽化压力），而产生汽泡，并随液体进入高压区，汽泡破裂，产生水力冲击。n汽蚀的危害 产生强烈振动（汽蚀共振现象） 过流部件剥蚀 泵性能下降 汽蚀曲线n汽蚀余量NPSH（净正入口压头）nNPSHa：装置汽

7、蚀余量 由泵装置确认的汽蚀余量，也称有效汽蚀余量或可用汽蚀余量。nNPSHr：泵的必需汽蚀余量 泵自身测试出的汽蚀余量nNPSHa需大于NPSHr（差值为安全裕量S，S1m）才能保正不发生汽蚀NPSHNPSHa-QNPSHr-QQ汽蚀界限NPSHa 计算nP1-泵吸入口压力，PanPv-液体在该温度下的饱和蒸汽压，PanHv1-吸入管道阻力损失，m自吸泵主要零部件自吸泵的原理n所谓自吸泵，就是在启动前不需灌水（安装后第一次启动仍然需灌水），经过短时间运转，靠泵本身的作用，即可以把水吸上来，投入正常工作 。n气液混合式自吸泵的工作过程：由于自吸泵泵体的特殊结构，水泵停转后，泵体内存有一定量的水，

8、泵再次启动后由于叶轮旋转作用，吸入管路的空气和水充分混合，并被排到气水分离室，气水分离室上部的气体溢出，下部的水返回叶轮，重新和吸入管路的剩余空气混合，直到把泵及吸入管内的气体全部排出，完成自吸，并正常抽水。 自吸泵与离心泵的区别n除了自吸泵无需考虑汽蚀裕量之外，其他工艺参数均与离心泵类似。n自吸高度工业级自吸泵最高可达11m，卫生级自吸泵最高4m（具体须与供应商联系）蠕动泵主要原理n蠕动泵又称为软管泵n就象用手指夹挤一根充满流体的软管，随着手指向前滑动管内流体向前移动。蠕动泵也是这个原理只是由滚轮取代了手指。通过对泵的弹性输送软管交替进行挤压和释放来泵送流体。就象用两根手指夹挤软管一样,随着

9、手指的移动,管内形成负压,液体随之流动. 蠕动泵就是在两个转辊子之间的一段泵管形成“枕”形流体。 蠕动泵优点n安装容易，易于操作n适合输送磨蚀性，腐蚀性，高粘度及剪切敏感性流体n适合输送含气泡，高固含量流体n可安全的干运行（软管中没有流体）n完全避免双向污染（流体仅同软管接触）n计量精确，可用于定量添加物料n没有密封圈，阀门，隔膜，同物料接触的转子，定子和活塞等，无泄露，堵塞和磨损n备件少，唯一的消耗部件：新软管=新泵蠕动泵缺点n初期采购成本高n流量有限（目前最大流量80m3/Hr)n脉冲较大（但可选配PD来有效的降低脉冲）n软管材料有限n需要润滑油来进行润滑和冷却n对背压比较敏感-高背压会导

10、致回流（因此在选型时需根据最高压力来确定垫片数量）n软管的损坏无法预知nCIP型泵非常昂贵，但可以通过旁通来实现蠕动泵性能曲线np-Q -排出压力实际流量曲线np-N -排出压力轴功率曲线nQT -理论流量nNote：同样适用于容积式泵蠕动泵工作特点n理论流量QT与管道特性无关，只取决于泵本身，而提供的压力只取决于管道特性，与泵本身无关。当排出压力提高时，泵内泄漏损失加大，因此泵的实际流量随压力的升高而略有下降n泵的轴功率随排出压力的升高而增大，泵的效率也随之提高。但超过额定值后，由于内泄漏量的增大，效率会有所下降。n随着液体黏度增大和含气量的增加，泵的流量下降，效率下降。蠕动泵所需电机功率P

11、估算n泵轴功率Pa计算:nPa=（pd-ps）*105*Q/（102*）KWpd-泵的出口压力，Mpaps-泵的进口压力， MpaQ-泵的流量，m3/s-泵额定工况下效率，一般取6585%计量泵的特点l属于往复型容积泵l流量几乎不随压力增减而变化l进出口均有单向止回阀l停/开车均可全量程精确调节流量l通常采用耐腐材料制造l适合长期连续使用计量泵P-Q曲线计量泵典型运用过程工艺管路离心泵(L/min)计量泵 (L/hr)计量泵的基本结构入口单向止回阀出口单向止回阀柱塞工艺物料计量泵吸入冲程入口单向阀打开出口单向阀关闭计量泵排出冲程入口单向阀关闭出口单向阀打开介质从液力腔排出计量泵液力端类型q 柱

12、塞泵q 机械隔膜泵q 液压隔膜泵柱塞泵头入口单向止回阀出口单向止回阀柱塞填料排放口填料润滑注入口柱塞泵头n柱塞与工艺物料直接接触n物料不同, 柱塞材质要求不同n适合高温应用，可高达10000Cn适合高出入口压力应用n较好的NPSHr性能，能适用于高粘度物料n存在微量泄漏机械隔膜泵头入口单向止回阀出口单向止回阀柱塞工艺物料隔膜机械隔膜泵头n柱塞直连隔膜驱动物料n可处理各种化学物料n避免了柱塞泵固有的泄漏缺陷n结构简单，低维护率n较好的性价比n适合于低出口压力应用液压隔膜泵头入口单向止回阀出口单向止回阀柱塞工艺物料隔膜液压油液压隔膜泵头n柱塞通过液压油推动隔膜驱动物料n隔膜受力均匀, 寿命较长n可

13、通过内置安全阀释压保护n零泄漏n应用范围最广n低维护率两种泵头隔膜受力比较机械隔膜泵头工艺物料侧工艺物料侧液压隔膜泵头隔膜隔膜计量泵驱动形式三种基本形式： 电机驱动 电磁驱动 空气或天然气驱动凸轮泵的优点n流量平稳，脉冲小n适合于输送高粘度流体 (可达 200,000 cps)n可在较高的温度下运行n金属的凸轮泵可干运行（短时间）n泵头结构紧凑n可选不同类型和方向的出入口n安装容易n可CIP，可选择SIPn转子之间不接触n可逆向运行（但此时单向阀不起作用）n卫生级 符合3A, ASME BPE标准凸轮泵的缺点n转子容易受到破坏n安装不方便n需要轴封n复杂的轴承结构n需要2根传动轴-因此磨损会加

14、倍n需要2组机械密封结构n输送低粘度物料效率不高（会打滑）n仅在高速低粘度的工况下可进行灌装n密封件失效会导致泄露n泵体同流体接触，有双向污染的倾向n不适合输送磨蚀性流体n备件昂贵n减速机的震动可能会导致转子的相互摩擦凸轮泵的工作原理n转子翼在泵壳内的圆周流道中旋转。当转子未啮合时，持续旋转会在吸入端口形成部分真空，使液体吸入泵内。两转子将转子室分隔成几个小空间，并按一定次序运转。液体通过转子顺着容积流动的方向被输送至出料口，当转子在排放端口重新啮合时形成压力，液体从而被排出。泵输出与速度成正比，并且流向可逆转。 凸轮泵的结构图凸轮泵的工艺参数n凸轮泵与蠕动泵，计量泵同属于容积式泵，其工艺参数

15、及曲线等同于蠕动泵及计量泵。n凸轮泵需额外考虑黏度的影响。黏度对于泵的性能影响很大凸轮泵的工艺参数真空泵的分类n液环真空泵n往复式真空泵n旋片式真空泵n定片式真空泵n滑阀式真空泵n余摆线真空泵n干式真空泵n罗茨真空泵n分子真空泵n牵引分子泵n复合式真空泵n水喷射真空泵n气体喷射泵n蒸汽喷射泵n扩散泵液环真空泵n属于粗真空泵 （较低的真空度）。n通常用于抽吸不含固体颗粒，不溶于水，无腐蚀性的气体，若改变结构材料，也可抽吸腐蚀性的气体n优点是：液环泵大部分是铸件，加工要求也不高，成本较低n缺点是：体积较大，重量大，效率低，能耗高 液环真空泵原理n在泵体中装有适量的水作为工作液。当叶轮按图 中指示的

16、方向顺时针旋转时，水被叶轮抛向四周 由于离心力的作用，水形成了一个决定于泵腔 形状的近似于等厚度的封闭圆环。水环的上部分 内表面恰好与叶轮轮毂相切，水环的下部内表面刚好与叶片顶端接触（实际上叶片在水环内有一定的插入深度）。此时叶轮轮毂与水环之间形成一个月牙形空间，而这一空间又被叶轮分成叶片数目相等的若干个小腔。如果以叶轮的上部0为起点，那么叶轮在旋转前180时小腔的容积由小变大，且与端面上的吸气口相通，此时气体被吸入，当吸气终了时小腔则与吸气口隔绝；当叶轮继续旋转时，小腔由大变小，使气体被压缩；当小腔与排气口相通时，气体便被排出泵外。n水环泵是靠泵腔容积的变化来实现吸气、压缩和排气的，因此它属

17、于变容式真空泵。 往复式真空泵n往复式真空泵是获得粗真空（极限真空2000Pa左右）的主要设备之一n利用活塞的往复运动而进行抽气的机械真空泵 n体积小，维修简单、阀片寿命较长等优点，适宜于在较高压强范围内使用 n不适用于抽除腐蚀性的气体或者带有硬颗粒灰粉的气体。往复式真空泵原理n泵的主要部件是气缸1及在其中做往复直线运动的活寨2。活寨的驱动是用曲柄连杆机构3来完成的。除上述主要部件外还有排气阀4和吸气阀5 n泵运转时，在电动机的驱动下，通过曲柄连杆机构的作用，使气缸内的活塞做往复运动。当活塞从左端向右端话动时。由于气缸的左腔体积不断增大，气缸内气体的密度减少，而形成抽气过程，此时容器中的气体经

18、过吸气阀5进入泵体左腔。当活塞达到最右位置时，气缸内就完全充满了气体。接着活塞从右端向左端运动，此时吸气阀5关闭。气缸内的气体随着活塞从右向左运动而逐渐被压缩，当气缸内气体的压强达到或稍大于一个大气压时，排气阀4被打开，将气体排到大气中，完成一个工作循环。当活塞再自左向右运动时，又吸进一部分气体，重复前一循环，如此反复下去，直到被抽容内的气体压力达到要求时为止。 旋片式真空泵n可以用来直接获得真空度在103托（400Pa）以下的真空作业，以及配合其它真空作业之用n在不低于5的室温及不高于90%的相对温度的环境内使用 n不适用于抽除含氧过高的、有毒的、有爆炸性的浸蚀黑色金属的和对真空油起化学作用

19、的各种气体，也不可做为压缩机和输送泵使用 旋片式真空泵的原理n旋片泵主要由定子、转子、旋片、定盖、弹簧等零件组成。其结构是利用偏心地装在定子腔内的转子（转子的外圆与定子的内表面相切两者之间的间隙非常小）和转子槽内滑动的借助弹簧张力和离心力紧贴在定子内壁的两块旋片，当转子旋转时，始终沿定子的内壁滑动。n旋片泵工作原理图 1-泵体;2-旋片;3-转子;4-弹簧;5-排气阀 旋片式真空泵的原理n两个旋片把转子、定子内腔和定盖所围成的月牙型空间分隔成A、B、C三个部分，当转子按图示方向旋转时，与吸气口相通的空间A的容积不断地增大，A空间的压强不断的降低，当A空间内的压强低于被抽容器内的压强，根据气体压

20、强平衡的原理，被抽的气体不断地被抽进吸气腔A，此时正处于吸气过程。B腔的空间的容积正逐渐减小，压力不断地增大，此时正处于压缩过程。而与排气口相通的空间C的容积进一步地减小，C空间的压强进一步的升高，当气体的压强大于排气压强时，被压缩的气体推开排气阀，被抽的气体不断地穿过油箱内的油层而排至大气中，在泵的连续运转过程中，不断地进行着吸气、压缩、排气过程，从而达到连续抽气的目的。n排气阀浸在油里以防止大气流入泵中，油通过泵体上的间隙、油孔及排气阀进入泵腔，使泵腔内所有运动的表面被油覆盖，形成了吸气腔与排气腔的密封，同时油还充满了一切有害空间，以消除它们对极限真空的影响。真空泵的工艺参数n真空度n一般有下述几种表示方法：（1）以绝对压力P表示，单位为KPa，Torr（2）以相对压力Pv表示，单位为KPa，mmHg。Pv（KPa）=101.32-P（Kpa）Pv（mmHg）=760-P(Torr)1Torr=1mmHg=133.3Pa真空泵的工艺参数n抽气速率 Sn抽气速率S指单位时间内，真空泵吸入口在吸入状态下的气体体积量（指吸下压力和温度下的体积流量），单位是m3/h。真空泵的抽气速率和吸入压力有关，吸入压力愈低，抽气速率愈小，直至极限真空时，抽气速率为零。真空泵的工艺参数n极限真空-指真空