泵的基础知识

1、 泵的基础泵的基础SSD Marketing2006/02SSD Marketing2概述概述q 泵是一种将原动机的机械能转变为被输送流体的动能和势能的机械。q 泵在各行各业的应用十分广泛，包括机械制造，市政给排水，暖通空调，化工，制药，冶金，造纸等几乎所有场合。q 在普通的机械中， 泵处在第二位，在数量上仅少于电机，泵和风机的耗电量约占我国电力消费量的40。q 在泵和风机的应用中，如果泵和风机工作中如果对泵使用不当，会带来过多的电力损耗，在经济上造成损失。q 风机和泵的起动和调速装置的选型要谨慎，如果选型不当，会造成不能起动，或 不能运转到额定转速，或影响泵和驱动装置的使用寿命。SSD Ma

2、rketing3工作示意图工作示意图输出口电机吸入口传动轴介质部分介质部分泵驱动部分驱动部分启动或调速装置SSD Marketing4泵的基本参数泵的基本参数n 流量（Q）单位时间内由泵所输送的流体体积.n 扬程(H)即压头,单位质量的流体通过泵之后所获得的有效能量.也就是泵所输送的单位质量的流体从泵进口到出口的能量增值.单位:mH2On 功率(P)分为输入功率,输出功率。输入功率即由原动机传到泵轴上的功率,也称轴功率；输出功率又称有效功率,表示单位时间内流体从泵中所得的实际能量,它等于重量流量与扬程的乘积.n 效率()用来表示输入的轴功率P被流体利用的程度,即有效功率Pe与轴功率P之比来表示

3、.n 转速(n)指泵的叶轮每分钟的转数.单位:r/minSSD Marketing5泵的分类泵的分类q 叶片式由叶轮高速旋转完成压送液体的过程的.按流体在泵内的运动轨迹可将其分为-离心泵,轴流泵,混流泵q 容积式靠泵体工作室容积改变来完成对水的输送和提升,特点是高扬程,低流量。按工作方式可将其分为-往复泵,转子泵q 其他类型泵应用于一些特定场合应用的特殊泵.如喷射泵等SSD Marketing6泵的分类示意图泵的分类示意图泵泵叶片式叶片式容积式容积式其他其他离心泵离心泵轴流泵轴流泵混流泵混流泵往复泵往复泵转子泵转子泵喷射泵喷射泵活（柱）塞泵活（柱）塞泵隔膜泵隔膜泵螺杆泵螺杆泵齿轮泵齿轮泵罗茨泵

4、罗茨泵SSD Marketing7水力系统示意图水力系统示意图源源pi, Vi目标目标pf, Vf管道泵液体流动方向 水罐1（送出液体） 水罐2（接纳液体） zi zfQ = 流量压头损失图示: (i表示”初始”) 液位: zi 压力: pi 流速: Vi图示: (f表示”最终”) 液位: zf 压力: pf 流速: VfSSD Marketing8水力系统的四个任务水力系统的四个任务q 一定流量时的位置提升,从 zi 到 zf.q 一定流量时的压力提升,从 pi 到 pf.q 一定流量时的速度提升,从 Vi 到 Vf.q 一定流量时所克服的管道压头损失 HJ* HEIGHT:HMTzzppg

5、VVgH jFIFIFIIF(). 2222SQjHIFS，阻力系数，长度，直径已定的管道的沿程摩擦阻力与局部阻力之和的系数根据能量守恒SSD Marketing9管道特性曲线管道特性曲线从曲线 H = f (Q)可看出, 流量的不同决定于压头的不同下图表示：不同流量时，水泵将水提升至一定高度，管道中每单位质量液体所需消耗的能量（压力）值HEIGHT(PRESSUER)* HEIGHT:HMTzzppgVVgH jFIFIFIIF(). 222H jIFVVgFI222ppgFI.()zzFI系统流量流量QmaxQ2Q1压头损失速度增量压力增量位移增量 = 密度g = 重力加速度SSD Mar

6、keting10压头损失与下列因素有关压头损失与下列因素有关q 与管道长度成比例与管道长度成比例q 与管道本身有关与管道本身有关, 如堵塞等如堵塞等q 与管道截面变化有关，如弯头，阀门等与管道截面变化有关，如弯头，阀门等q 与流体速度的平方成比例与流体速度的平方成比例q 与管道材质有关：粗糙度，等与管道材质有关：粗糙度，等q 与介质自身特性参数有关：粘度，等与介质自身特性参数有关：粘度，等SSD Marketing11离心泵离心泵q分类与结构q性能参数特性曲线q泵的灌注q泵的运行工况点q控制方式q并联q水锤SSD Marketing12离心泵的分类离心泵的分类q按形状分为卧式，立式q按叶轮数量

7、分为单级，多级立式卧式潜水泵SSD Marketing13结构结构q离心泵的工作区较宽，能用在广泛的场合。q离心泵由密封在壳体内一组旋转叶片组成,这些叶片的作用是通过离心力把能量传给液体.q离心泵主要由两部分:(1)包括叶轮和轴在内的旋转部分;(2)由壳体,壳盖和轴承组成的静止部件蜗壳吸入口出口叶轮出口吸入口叶轮SSD Marketing14离心泵的特性曲线离心泵的特性曲线SSD Marketing15从泵的特性曲线可以看出从泵的特性曲线可以看出q 每一个流量Q都对应一定的扬程H,轴功率P,效率q 泵的最大工作效率不是工作在最大流量上q Q-H曲线是一条不规则曲线,水泵工作在效率最高点时,水泵

8、运行最经济.q 在Q=0时,相应的轴功率并不等于0,功率主要消耗在机械损失上,严重会导致泵的热应力变形。在实际运行中,水泵在零流量时,只允许做短时间的运行.另当Q=0时,泵的轴功率仅为设计值的30%-40%,扬程又是最大,属于轻载启动.q 在Q-P曲线上的各点纵坐标,表示泵在各不同流量时的轴功率的值,在实际对电机选型的过程应选择比水泵轴功率稍大的功率,以免出现”小马拉大车”现象.SSD Marketing16泵的灌注泵的灌注q泵启动时,吸入管和蜗壳必需充满液体,只有这样,在泵运行的过程中泵内才能与外界形成压力差,从而源源不断的抽出液体.q为了避免每次启动泵前都需灌入液体,我们可选自吸式泵或者在

9、泵吸入口前的管道上装个阀门流动方向当水压差消失阀门关闭底阀自吸式泵SSD Marketing17工况点工况点工作点提供与消耗的压力平衡压力(米)泵提供的压力高于应用中所需压力(包括压头损失),流量增大泵提供的压力低于应用中所需压力(包括压头损失),流量减小流量 m3/hSSD Marketing18流量控制方式流量控制方式q直接节流控制直接节流控制q改变泵转速改变泵转速SSD Marketing19直接节流控制直接节流控制q 节流法的控制阀应安装在泵的出口管道上，而不能装在泵的吸入管道上。q 控制阀一般宜装在检测元件（如孔板）的下游，这样将对保证测量精度有好处。q 直接节流法的优点是简单易行。

10、但在小流量时总的机械效率较低。一般不宜用在流量低于正常排量的30%的场合。FC压力HmPMIN工作点阀门开度很小 工作点阀门开度一半泵的特性曲线工作点 阀门全开QMAX流量SSD Marketing20变频转速控制变频转速控制q 采用这种方法，管道上无需装控制阀，减少了阻力损耗，泵的机械效率得以提高。压力Hm管道系统特性曲线QMAXI流量FC调转速原动机n1n2n3n4q 达到宽范围的流量调节需要:大的压头损失,小的背压(液体提升的高度).SSD Marketing21能耗比较能耗比较q泵的输出功率表示单位时间内流体从泵中所得到的实际能量，它等于重量流量与扬程的乘积。 功率 = 压力 x 流量

11、压力阀门开度控制速度控制Hm一半流量流量Hm一半流量流量阀门开度50%管道特性曲线阀门开度100%管道特性曲线SSD Marketing22离心泵的流量离心泵的流量, ,速度速度, ,扬程扬程, ,功率的关系功率的关系q 下式表示同一台离心泵，当转速n变化时，其他性能参数将按下述比例关系而变，被称为比例定律。它反映出转速变化时，水泵主要性能变化的规律流量 扬程输入功率Q = 流量N = 速度H = 扬程P = 功率1212NNQQ21212NNHH31221212121212NNNNxNNHHxQQPaPaSSD Marketing23离心泵变频调速的优势离心泵变频调速的优势q 适应客户关于流

12、量和压力的需要q 减少泵的机械摩擦: 轴承等q 减少工作噪音q 高效节能q 更高的工作效率q 更好的对泵保护q 完全替代阀门调节q 完成一些自动控制:联锁,闭环控制q 容易并可靠的随动控制q 操作灵活,方便q 泵站控制中有强大的潜力q 可更好的适应,调节泵的性能q 可减少相应工程和运营成本SSD Marketing24离心泵的并联离心泵的并联q特点增加供水量，输水干管的流量等于并联水泵出水量之和通过开停水泵（台数控制）来调节扬程和流量或者通过某台泵的转速来连续调节扬程和流量，实现节能和恒压供水当其中一台水泵坏了，其他水泵仍继续供水，提高可靠性。q主要使用以下场合单台泵满足不了用户需要的大流量使

13、用过程中流量需要大幅度的变化要求有水泵备用以满足不间断供水要求并联SSD Marketing25水锤现象水锤现象q水锤：水锤：压力管道中，由于流速的剧烈变化而引起一系列急剧的压力交替升降的水力冲击现象。q易产生水锤的情况：易产生水锤的情况：水泵总扬程或工作压力太大输水管道内流速过大输水管道过长，且地形变化大在自动化泵站中阀门关闭过快q防止水锤的方法：防止水锤的方法：增加水锤消除器设空气缸采用缓闭阀取消止回阀变频器，软启动器SSD Marketing26轴流泵轴流泵q 结构q 特性曲线q 应用SSD Marketing27轴流泵结构轴流泵结构q 工作原理：水流通过进水喇叭口吸入叶轮，高速旋转叶片

14、对其增速增压，在通过导叶使回转上升运动变为轴向运动。最后通过出水管排出。q 沿轴的方向流动。q 低扬程，大流量，适于输送清水或物理化学性质类似于清水的液体。SSD Marketing28轴流泵特点轴流泵特点qQ-H曲线为陡降型并存在拐点，一般而言轴流泵的空转扬程即Q=0的扬程为设计的扬程的1.5-2.0倍qQ-P曲线为陡降型，在小流量范围内轴功率较大的原因在于叶片进出口产生回流漩涡。损失能量。一般而言，Q=0时，轴功率为设计轴功率的1.2-1.4倍。轴流泵需开阀启动qQ-n曲线为单驼峰型，高效区很窄，一但运行工况偏离设计工况时，效率下降很快。因此不易节流调节q不适宜用于变频调速，但可以用软起S

15、SD Marketing29容积式泵容积式泵q 往复式泵单作用双作用q 转子泵齿轮泵螺杆泵罗茨泵叶片泵SSD Marketing30容积式泵分类容积式泵分类q通过容积的改变，输送液体q运转时，可以不受排出管线系统压力的制约连续不断地输送液体q往复泵与转子泵共同的结构特点：泵的运动部件与机壳之间的空隙很小，液体不能在缝隙中流动，所以泵的排量大小与管路系统基本无关。运转时，可以不受排出管线系统压力的制约连续不断地输送液体q往复泵流量只取决于单位时间内的往复次数及冲程的大小 q旋转泵流量仅取决于转速q由于这类泵的排量与管路阻力基本无关，故绝不可在出口处安装控制阀来控制流量，一旦出口阀关死，将造成泵损

16、、机毁的危险容积泵往复泵转子泵活，柱塞泵隔膜泵单转子多转子单作用双作用螺杆叶片齿轮罗茨SSD Marketing31往复泵往复泵q 往复式的容积泵每个行程柱塞或活塞排出一定体积的液体.其主要运动是往复运动,往复泵的基本原理是固定排出等量体积的液体q 如右图,当柱体向下运动,没入的柱体积等于排出的液体体积.即A=Bq 分为单作用，双作用往复泵q 所有的往复泵都有输送液体的部分.一般称之为液力端,包括:排送液体的零件称为柱塞或活塞容纳液体的容器称为液缸吸入止回阀,只允许液体从吸入管道进入液缸排出止回阀,只允许液体从液缸进入排出管道SSD Marketing32往复泵往复泵q 结构: 由液缸，活塞，

17、活塞杆，吸入阀，排出阀组成q 原理：依靠活塞的往复运动（由等速旋转的曲柄机构变换为活塞的往复运动），并依次开启吸入阀和排出阀，从而吸入和排出液体 q 吸液：活塞自左向右运动，工作室容积增大，形成低压，使贮液从吸入阀吸入泵缸内而排出阀因受液体压力作用而关闭，活塞移动到最右端，工作室容积最大，吸液最多。q 排液：当活塞自右向左移动时，缸内液体受挤压而使其压强增大，致使吸入阀关闭，排出阀打开排出液体，活塞移动到最左端，排液完毕，完成一个循环。特点q 往复泵压头与泵的几何尺寸无关，与泵的机械强度，发动机功率，活塞环，轴封，吸入排出阀泄漏等有关 q 往复泵的流量与泵的几何尺寸及活塞往复次数有关，与压头及

18、管路特性无关.SSD Marketing33隔膜泵隔膜泵n隔膜泵是另外一种类型的容积泵,它的特点是将柔性薄膜和止回阀相结合.这类泵应用很广泛,可用来输送很多种不同的液体,包括化学制品,干粉,食物添加剂,浆液,矿渣,废水等.n隔膜泵最大的特点就是它没有密封和填料,这意味着他们可以实现零泄漏.n主要分为三种类型的膜片式泵:(1)机械驱动式,(2)液压驱动式,(3)气动式SSD Marketing34隔膜泵应用隔膜泵应用应用场合应用场合q允许输送液体含有杂质（岩屑），应用在建筑工业，废水q抗腐蚀性，用在化学工业，制药业q可以输送干粉，食品工业SSD Marketing35往复泵流量曲线往复泵流量曲线

19、q 流量具有脉动性q 缸数越多，脉动性越小q 产生的排出压力只是系统要求的函数。与泵的流量无关SSD Marketing36转子泵转子泵q 是一种由壳体及紧密配合的齿轮或凸轮组成的一种输送液体的机械.它们的基本运动是旋转运动而不是往复运动q 典型的有齿轮泵,螺杆泵，罗茨泵，叶片泵齿轮泵罗茨泵SSD Marketing37齿轮泵齿轮泵q 由两个齿轮相互啮合产生泵的输液作用,其特点是一个齿轮驱动另一个齿轮q 两种主要类型是-外啮合齿轮泵,内啮合齿轮泵外啮合齿轮内啮合齿轮SSD Marketing38罗茨泵罗茨泵q 它通过转子间的间隙来输送液体.当转子旋转时,转子一直处于连续的相互接触状态.q 罗茨

20、泵的结构如图所示。在泵腔内，有二个“8”字形的转子相互垂直地安装在一对平行轴上，由传动比为1的一对齿轮带动作彼此反向的同步旋转运动。在转子之间，转子与泵壳内壁之间，保持有一定的间隙，可以实现高转速运行。 SSD Marketing39特性曲线特性曲线q 可用在流量恒定，背压可变场合q 可用在粘度大的液体q 产生的排出压力只是系统要求的函数。与泵的流量无关SSD Marketing40齿轮泵与往复泵的比较齿轮泵与往复泵的比较q 往复泵往往具有更高的压头q 齿轮泵往往具有更高的流量q 根据不同厂家的产品选型P diffbar6050403020100123 4 5 6 8 1050100500齿轮泵往复式泵选泵前还需联系厂家SSD Marketing41关于容积泵的总结关于容积泵的总结q 通过改变容积实现输送液体q 泵的排量大小与管道特性基本无关。q 在一定转速下，流量基本不变q 绝不可在出口处安装控制阀来控制流量，一旦出口