水泵运行基础知识课件

水泵运行基础知识培训能源动力分厂2011.2.241泵的分类及用途2离心泵的典型结构与工作原理3工作原理及泵的一般构成4离心泵的吸入特性一汽蚀5离心泵的性能及调节6相似理论的应用7泵的主要零部件8泵的选用9水泵的常见运行故障10设备的日常点检水泵运行基础知识1泵的分类及用途1.1.1泵的定义1.1.2泵的分类1.1.3适用范围1.1泵的定义

泵是国民经济中应用最广泛、最普遍的通用机械，除了水利、电力、农业和矿山等大量采用外，尤以石油化工生产用量最多。而且由于化工生产中原料、半成品和最终产品中很多是具有不同物性的液体，如腐蚀性、固液两相流、高温或低温等，要求有大量的具有一定特点的化工用泵来满足工艺上的要求。这方面的技术发展产品开发一直是十分活跃的。1.2泵的分类叶片式泵(透平式泵)：离心泵轴流泵混流泵旋涡泵容积式泵往复泵：活塞泵柱塞泵隔膜泵回转泵：齿轮泵螺杆泵滑片泵其他类型泵：喷射泵水锤泵真空泵另外，按压力分为低压泵（低于2MPa）中压泵（2-6MPa）高压泵（高于6MPa）1.2泵的分类（1）叶片式水泵：它对液体的压送是靠表有叶片的叶轮高度旋转而完成的。（2）容积式水泵：它对液体的压送是靠泵体工作室容积的改变来完成的。（3）其它类型水泵：其中有依靠液体流动的能量来输送液体的，带有依靠其它作用来输送液体

1.3适用范围2离心泵的典型结构与工作原理2.2.1离心泵的典型结构2.2.2离心泵的分类2.2.3离心泵的命名方式2.2离心泵的分类可按使用目的、介质种类、结构型式等进行分类。这里主要介绍按结构型式作如下分类：(1)按流体吸入叶轮的方式：单吸式泵双吸式泵(2)按级数分类：单级泵多级泵(3)按泵体形式分类：蜗壳泵筒形泵(4)按主轴安放情况分类：卧式泵立式泵斜式泵常见叶片式水泵的型号举例DG46-30×5型号意义为：卧式、单吸多级分段式锅炉给水泵，设计工作点流量为46立方米每小时，设计工作点单级扬程为30米，级数为5级。LHB8.5-40型号的意义为：半调节立式混流泵，设计工作点流量为8.5立方米每秒，比转数约等于400。注：水泵的比转数是由最佳工况下的转速、流量和扬程组成的一个有因次的相似特征数。3工作原理及基本方程式3.3.1离心泵的性能参数3.3.2离心泵的工作过程3.3.3基本方程式3.3.4泵的一般构成3.1离心泵的性能参数流量扬程转速气蚀余量有效功率容积效率水力效率机械效率总效率流量Q:指泵在单位时间里循环输出液体的体积

。单位是m³/s，用表示质量，单位是kg/s。式中为液体的密度，常温清水泵流量的测定：涡轮流量计、电磁流量计、超声波流量计、水堰、文吐里管。3.1离心泵的性能参数汽蚀余量:泵必需汽蚀余量NPSHr泵所要求的在泵进口处,单位重量液体所具有的超过汽化压力的富余能量(单位m),其数值由实验确定.泵效率η:它是表示泵的性能好坏及动力利用的程度，是指泵的有效功率和轴功率的比值，以η表示其百分数。其它参数有允许吸上真空高度和比转数等。3.2离心泵的工作过程3.4泵的一般构成

在这里主要介绍的是离心泵，其它水泵的构造与此差不多。离心泵主要由叶轮、泵体、泵盖、密封环、轴封装置，托加极平衡装置等组成。3.4泵的一般构成

（1）叶轮轮有闭式、开式和半开式三种类型，按吸入方式又可分为单吸式叶轮和双吸式叶轮，其主要作用是使液体获得能量。3.4泵的一般构成

（3）密封环主要作用是防止泵体之间的液体漏损，并起承受磨擦的作用，延长叶轮和泵体的使用寿命。（4）轴封装置主要作用是防止泵体内的高压液体漏出和防止空气进入泵体内，有填料密封，机械密封等几种。3.4泵的一般构成

（5）平衡装置主要作用是防止泵的转动部份发生轴向串动，从而减少磨损，振动和发热现象。（6）轴承座在座内安装轴承，主要是支承轴的作用。（7）联轴器主要作用是连接泵轴和电机轴，使泵轴转动。

4离心泵的吸入特性一汽蚀4.4.1气蚀发生的机理及危害4.4.2气蚀余量及气蚀判别式4.4.3提高离心机抗气蚀性能德措施（1）气蚀发生的机理（2）气蚀发生的危害汽蚀是水力机械的特有现象，它带来许多严重的后果。a．汽蚀使过流部件被剥蚀破坏；b．汽蚀使泵的性能下降；c．汽蚀使泵产生噪音和振动。4.2气蚀余量及气蚀判别式有效汽蚀余量是指液流自吸液罐(池)经吸入管路到达泵的吸入口后，Pv高出汽化压力所富余的那部分能量头，用表示4.3提高离心机抗气蚀性能的措施(1)提高离心泵本身抗汽蚀的性能①改进泵的吸入口至叶轮叶片入口附近的结构设计。②采用前置诱导轮，如图所示。③采用双吸式叶轮。④设计工况采用稍大的正冲角。⑤采用抗汽蚀的材料。4.3提高离心机抗气蚀性能的措施(2)提高进液装置汽蚀余量的措施①增加泵前储液罐中液面上的压力，如图所示②减小泵前吸上装置的安装高度。③将吸上装置改为倒罐装置，如图所示④减小泵前管路上的流动损失叶轮结构改进图前置诱导轮②采用前置诱导轮，如图所示，使液流在前置诱导轮中提前接受诱导叶片做功，以提高液流的压力。吸入装置倒罐装置5离心泵的性能及调节5.1离心泵的工作原理5.2离心泵的运行特性5.3离心泵运行工况的调节5.4离心泵的启动及运行5.5其它泵的性能5.1离心泵的工作原理离心泵通过离心力将能量传递给液体，或者说离心泵是靠离心力工作的。

离心泵有蜗牛状的蜗壳，蜗壳内装有一个有叶片的轮子，称为叶轮，叶轮可由电动机带着转动。

5.1离心泵的工作原理在电动机带动下，当工作叶轮充满了水而旋转时，叶片间的水在离心力的作用下，从叶轮中心甩向周围，从出水口流出，同时，在叶轮的进口处便产生真空，此时，介于大气压力的作用，池中的水又经吸水管，被吸入叶轮，如此不断循环运转，水便源源不断地被泵抽送运出。5.2离心泵的运行特性（1）泵的性能关系（2）泵的特性曲线(3)离心泵的性能特点（1）泵的性能关系a、流量与扬程的关系；Q与H或反比关系。b、流量与轴功率的关系Q大N也大c、流量与效率的关系泵在开始时，效率随Q增加而提高，当效率出现最高值后，便随Q的增加而降低，在效率最高值的附近称为高效区。（2）泵的特性曲线

泵在工作时，当泵转数为某一定值，用来表示Q、H、N和允许吸上真空高度等之间相互关系的曲线为泵的性能曲线。泵的性能关系由于工作要求不同，往往在工作中经常会碰到二台以上水泵同时工作的情况，有的是属于串联，有的是属于并联形式的。泵的性能关系a、水泵的串联：水泵串联的特点是提高输水压力（即扬程）。为了达到供水压力的要求，一台水泵不能满足时，则需要串联一台或八台水泵同时工作，在此情况下，水泵输出的总压力提高了，而输水量保持不变

。泵的性能关系b、水泵的并联水泵并联的特点是增加输水流量。为了达到供水量的要求，留一强水泵的输出水量不能满足要求时，则需要并联一台或n台水泵同时工作，在此情况下，水泵输出的总水量增加了，而压力保持不变。(3)离心泵的性能特点

离心泵之所以被广泛应用，因为在很多方面具有比较明显的优点：（1）流量范围大，一般常用的在5～20，00米3/时，且流量和压力都较平稳。（2）转速较高，可以与电动机或汽轮机直接连接，传动机构简单紧凑。（3）操作方便可靠，调节和维护容易，并易于实现自动化远距离操作。（4）结构简单紧凑，体积小、重量轻、尤其是另部件少制造方便，占地面积小。(3)离心泵的性能特点

其缺点：（1）一般情况下在启动前需灌泵以排尽泵内积聚空气。（2）液体的粘度大时对泵的性能影响较大，效率降低。（3）在小流量高扬程情况下使用要受到一定限制。

5.3离心泵运行工况的调节（1）改变工况点的三种途径（2）改变泵特性曲线的调节（3）改变装置特性曲线的调节（1）改变工况点的三种途径泵的运行工况点是泵特性曲线和装置特性曲线的交点，改变工况点有三种途径：a．改变泵的特性曲线；b．改变装置的特性曲线；c．同时改变泵和装置的特性曲线。（2）改变泵特性曲线的调节a．转速调节b．切割叶轮外径调节c．改变前置导叶叶片角度调节d．改变半开式叶轮叶片端部间隙调节e．泵的并联或串联调节（3）改变装置特性曲线的调节a.闸阀调节b.液位调节c.旁路分流调节这种调节方法简便，使用最广，但能量损失很大，且泵的扬程曲线愈陡，损失愈严重。5.4离心泵的启动及运行(1)启动前的准备工作a．启动前检查b．充水c．高点排气(2)启动程序(3)适行中的注意事项①润滑油的名称、型号、主要性能和加注数量是否符合技术文件的要求；②轴承润滑系统、密封系统和冷却系统是否完好，轴承的油路、水路是否畅通；③盘动泵的转子1～2转，检查转子是否有摩擦或卡住现象；5.4离心泵的启动及运行④在联轴器附近或皮带防护装置等处，是否有妨碍转动的杂物；⑤泵、轴承座、电动机的基础地脚螺栓是否松动；⑥泵工作系统的阀门或附属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；⑦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。轴流式水泵：当电动机驱动浸在流体中的叶轮旋转时，轮内的流体就相对叶片做绕流运动，叶片会对流体产生一个推力从而对流体做功，使流体的能量增加，并沿轴向流出叶轮，经过导叶等部件压出管路，同时叶轮入口处的流体被吸入，形成连续工作。其特点结构紧凑、外形尺寸小、质量轻的特点，适合于大流量、低压头的场合，如部分电厂中的炉水循环泵。5.5其它泵的性能典型轴流泵结构图1-叶轮2-导流器3-泵壳混流式水泵：这种水泵结合了离心式水泵和轴流式水泵的特点，流体是沿介于轴向和径向之间的圆锥面方向流出叶轮，工作原理是部分利用了叶片推力和惯性离心力的作用。其特点是流量大、压头较高，本厂的循环水泵就是典型的混流式水泵。典型的混流泵结构图容积式水泵：是利用电动机驱动部件（活塞、齿轮等）使工作室的容积发生周期性的改变，依靠压差使流体流动，从而达到输送流体的目的。其特点是结构简单、轻便紧凑、工作可靠，在电厂中常用于流量较小的润滑油系统中（如锅炉送引风机的润滑油泵）。齿轮泵结构图1-主动齿轮2-从动齿轮3-工作室4-入口管5-出口管6-泵壳活塞泵结构图喷射泵：工作原理是高压的流体经喷嘴后成为高速射流进入工作室，工作室内喷管附近的低压流体大量地卷带经扩压管升压后输出，同时又使水池中的流体被吸入工作室，从而形成连续工作过程。喷射泵的工作流体可以是高压蒸汽，也可以是高压水，被输送的流体可以是水、油或空气。电厂中用作输送炉渣的水力喷射器以及凝汽设备中抽气器等。6相似理论的应用10.1泵的相似条件10.2相似定律和比例定律10.3比转数10.4切割定律10.5泵的高效工作范围10.6泵的系列型谱6.1泵的相似条件通常对叶式泵内的流动而言，两泵流动相似应具备几何相似和运动相似，而运动相似仅要求叶轮进口速度三角形相似。6.2相似定律和比例定律保持流动相似的工况称为相似工况。两泵在相似工况下的性能参数符合相似定律表达式。(1)流量关系(2)扬程关系(3)功率关系简化的相似定律表达式比例定律表达式6.3比转数(1)什么是比转数(2)比转数的计算式(3)气蚀比转数(4)比转数的应用比转数是用来判别离心泵工况的相似准数。转速固定的泵，仅有一条扬程流量曲线。为了扩大其工作范围，可采用切割叶轮外径的方法，使工作范围由一条线变成一个面。切割叶轮前后的性能参数变化关系，可近似的由切割定律来表达。式中右上角打撇的参数为切割后的参数，D2为叶轮外径。使用切割定律的切割量不能太大，经验证明，允许的最大相对切割量与比转数有关。6.4切割定律6.5泵的高效工作范围考虑到运行的经济性，要求泵应在较高效率范围内工作。通常规定以最高效率下降Δη为界，中国规定Δη＝5%～8%，一般取Δη＝7%。6.6泵的系列型谱为促进泵的生产、优选品种、扩大批量、降低成本，而又能较好的满足广大用户的各种要求，有必要实现泵的系列化、通用化、标准化。而编制泵的系列型谱，是实现“三化”的一项重要工作。7.泵的主要零部件7.1叶轮7.2轴向力的平衡设施7.3密封装置7.1叶轮（1）对叶轮的要求（2）叶轮的主要结构参数（3）叶轮的结构型式（1）对叶轮的要求叶轮应有足够的强度和钢度；流道形状为符合液体流动规律的流线型，液流速度分布均匀，流道阻力尽可能小，流道表面粗糙度较小；材料应具有较好的耐磨性；叶轮应具有良好的静平衡和动平衡；结构简单，制造工艺性好。离心泵的叶轮一般都是铸造而成。（2）叶轮的主要结构参数a．叶片在叶轮进、出口处的安装角b．叶片数目叶片在叶轮进口处的安装角通常是按设计流量下液体流进叶轮时的相对速度的方向角而定。当时，有利于减小冲击损失。有时为了改善泵的汽蚀性能，一般取冲角，为正冲角。液道出口处的安装角，通常取，以获得较大的反作用度，减少转能损失。7.2轴向力的平衡设施

(1)单级泵轴向力的平衡

a．采用双吸式叶轮b．开平衡孔c．采用平衡叶片d．采用平衡管(2)多级泵轴向力的平衡采用双吸式叶轮不但可以平衡轴向力而且有利于提高泵的吸入能力，多用于大流量的泵。开平衡孔的办法可使叶轮两侧的压力基本上得到平衡，但由于液流通过平衡孔有一定的阻力，所以仍有少部分的轴向力不能完全平衡，并且会使泵的效率降低，其优点是结构简单，多用于小泵上。采用平衡叶片的方法是在叶轮后盖板的背面设有若干径向叶片。当叶轮旋转时，它可以推动液体旋转，使叶轮背面靠叶轮中心部分的液体压力下降，其下降程度与叶片的尺寸及叶片与泵壳的间隙大小有关。其优点是：减小轴向力，减少轴封的负荷；防止悬浮的固体颗粒进入轴封。但对于易于与空气混合而燃烧爆炸的液体，不宜采用此法。接平衡管的方法是将叶轮背面和入口用压力平衡管连通来平衡轴向力。这种方法比开平衡孔方法优越，因它不干扰泵入口液流的流线，效率相对较高。多级泵平衡轴向力主要有用叶轮对称布置或采用专门的平衡轴向力装置。如平衡鼓(或称为卸荷盘)和自动平衡盘。7.3密封装置在离心泵中，为了密封泵轴穿出泵壳的间隙，经常采用的密封型式有填料密封和机械密封。近年来，采用机械密封逐渐增多。(1)填料密封(2)机械密封(1)填料密封在填料密封中常用的填料有：石墨浸棉织物填料，石墨浸石棉填料，金属套包石棉芯子填料。填料密封具有结构简单，成本低等优点。但是填料密封是靠将填料紧压在密封室内使其抱紧泵轴来密封的，因此磨损及摩擦功耗较大，泄露较大，使用寿命短，需要经常拧紧填料压盖，并且更换填料频繁。因此对于密封要求较严格或密封介质压力较高时，一般的填料密封不宜采用。(2)机械密封a．结构及工作原理b．基本型式c．动静环常用材料机械密封又称端面接触密封，它是靠一组研配的密封端面而形成动密封的。内装式与外装式；平衡型与非平衡型；单端面与双端面机械密封；旋转式和静止式机械密封；内向流与外向流式机械密封。

对动静环的主要性能要求：有良好的耐磨性和较高的硬度，导热性好，有较高的热稳定性和化学稳定性，有较大的弹性模数和较好的抗冲击性。动静环常用的材料：硬质合金，铸铁，石墨及陶瓷等。8泵的选用8.1泵的选用原则及分类8.2选用方法及步骤8.1泵的选用原则及分类（1）选用原则（2）各种泵的使用范围（3）选用分类（1）选用原则根据所输送的流体性质选择不同用途、不同类型的泵。流量、扬程必须满足工作中所需要的最大负荷。从节能观点选泵，一方面要尽可能选用效率高的泵，另一方面必须使泵的运行工作点长期位于高效区之内。为防止发生汽蚀，要求泵的必须汽蚀余量NPSHa小于装置汽蚀余量NPSHa。按输送工质的特殊要求选泵。所选择的泵应具有结构简单、易于操作与维修、体积小、重量轻、设备投资少等特点。当符合用户要求的泵有两种以上的规格时，应以综合指标高者为最终选定的泵型号。（2）各种泵的使用范围（3）选用分类a．按性能要求选用在泵的运行过程中，扬程变化大的，选用扬程曲线斜率大的混流泵、轴流泵较适宜；流量变化大的宜选用扬程曲线平缓、压力变化小的离心泵。如果考虑吸水性能，则流量相同、转速相同的条件下，双吸泵较为优越。选用立式泵，并把叶轮部位置于水下，对防止汽蚀是有利的。b．按工作介质选用粘性介质输送含气液体的输送低温液化气的输送含固体颗粒液体的输送不允许泄漏液体的输送腐蚀性介质的输送8.2选用方法及步骤(1)泵的两种实际选择方法(2)泵的选择步骤a．利用“泵型谱”选择b．利用“泵性能表”选择将所需要的流量qv和扬程H画到该型式的系列型谱图上，看其交点M落在哪个切割工作区四边形中，即可读出该四边形内所标注的离心泵型号。如果交点M不是恰好落在四边形的上边线上，则选用该泵后，可应用切割叶轮直径或降低工作转速的方法改变泵的性能曲线，使其通过M点。这就应从泵样本或系列性能表中查出该泵的泵性能曲线，以便换算。如果交点M并不落在任一个工作区的四边形中，这说明没有一台泵能满足工作要求。在这种情况下，可适当改变泵的台数或改变泵所需要的流量和扬程(如用排出阀调节)等来满足要求。(1)泵的两种实际选择方法收集原始数据：针对选型要求，搜集过程生产中所输送介质、流量和所需的扬程参数以及泵前泵后设备的有关参数的原始依据。泵参数的选择及计算：根据原始数据和实际需要，留出合理的裕量，合理确定运行参数，作为选择泵的计算依据。选型：按照工作要求和运行参数，采用合理的选择方法，选出均能满足适用要求的几种型式，然后进行全面的比较，最后确定一种型式。核算：型式选定后，进行有关校核计算，验证所选的泵是否满足使用要求。如所要求的工况点是否落在高效工作区，NPSH是