泵的基础知识电子版本

泵的基础(jīchǔ)SSDMarketing2006/02第一页，共48页。概述(ɡàishù)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。泵在各行各业的应用十分广泛，包括机械制造，市政(shìzhèng)给排水，暖通空调，化工，制药，冶金，造纸等几乎所有场合。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％。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。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。第二页，共48页。工作(gōngzuò)示意图输出(shūchū)口电机(diànjī)吸入口传动轴介质部分泵驱动部分启动或调速装置第三页，共48页。泵的基本参数流量（Q）单位时间内由泵所输送的流体体积.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:mH2O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(děngyú)重量流量与扬程的乘积.效率(ŋ)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.转速(n)指泵的叶轮每分钟的转数.单位:r/min第四页，共48页。泵的分类(fēnlèi)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(liúliàng)。按工作方式可将其分为---往复泵,转子泵其他类型泵

应用于一些特定场合应用的特殊泵.如喷射泵等第五页，共48页。泵的分类(fēnlèi)示意图泵叶片(yèpiàn)式容积(róngjī)式其他离心泵轴流泵混流泵往复泵转子泵喷射泵活（柱）塞泵隔膜泵螺杆泵齿轮泵罗茨泵第六页，共48页。水力(shuǐlì)系统示意图源pi,Vi目标(mùbiāo)pf,Vf管道(guǎndào)泵液体流动方向

水罐1（送出液体）

水罐2（接纳液体）zizfQ=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:Vf第七页，共48页。水力系统(xìtǒng)的四个任务一定(yīdìng)流量时的位置提升,从zi到zf.一定(yīdìng)流量时的压力提升,从pi到pf.一定(yīdìng)流量时的速度提升,从Vi到Vf.一定(yīdìng)流量时所克服的管道压头损失HJ*HEIGHT:S，阻力系数，长度(chángdù)，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第八页，共48页。管道特性(tèxìng)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(néngliàng)（压力）值HEIGHT(PRESSUER)*HEIGHT:系统(xìtǒng)流量QmaxQ2Q1压头损失速度增量压力增量位移增量=密度g=重力加速度第九页，共48页。压头损失与下列(xiàliè)因素有关与管道(guǎndào)长度成比例与管道(guǎndào)本身有关,如堵塞等与管道(guǎndào)截面变化有关，如弯头，阀门等与流体速度的平方成比例与管道(guǎndào)材质有关：粗糙度，等与介质自身特性参数有关：粘度，等第十页，共48页。离心泵分类与结构性能参数－特性曲线泵的灌注泵的运行工况点控制方式并联(bìnglián)水锤第十一页，共48页。离心泵的分类(fēnlèi)按形状分为卧式，立式按叶轮(yèlún)数量分为单级，多级立式(lìshì)卧式潜水泵第十二页，共48页。结构(jiégòu)离心泵的工作区较宽，能用在广泛的场合。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(néngliàng)传给液体.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(wōké)吸入口出口叶轮出口吸入口叶轮第十三页，共48页。离心泵的特性(tèxìng)曲线第十四页，共48页。从泵的特性曲线(qūxiàn)可以看出每一个流量Q都对应一定的扬程H,轴功率P,效率ŋ

泵的最大工作效率不是工作在最大流量上Q-H曲线是一条不规则曲线,水泵工作在效率最高点时,水泵运行最经济.

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(sǔnshī)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.

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.

第十五页，共48页。泵的灌注(guànzhù)

泵启动时,吸入管和蜗壳必需充满液体,只有这样,在泵运行(yùnxíng)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.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泵吸入口前的管道上装个阀门流动(liúdòng)方向当水压差消失阀门关闭底阀自吸式泵第十六页，共48页。工况点

工作(gōngzuò)点提供(tígōng)与消耗的压力平衡压力(yālì)(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/h第十七页，共48页。流量控制(kòngzhì)方式直接节流控制改变(gǎibiàn)泵转速第十八页，共48页。直接(zhíjiē)节流控制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。控制阀一般(yībān)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。直接节流法的优点是简单易行。但在小流量时总的机械效率较低。一般(yībān)不宜用在流量低于正常排量的30%的场合。FC压力(yālì)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流量第十九页，共48页。变频(biànpín)转速控制采用这种方法，管道上无需装控制阀，减少了阻力损耗，泵的机械效率(jīxièxiàolǜ)得以提高。压力(yālì)Hm管道系统特性曲线QMAXI流量FC调转速原动机n1n2n3n4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).第二十页，共48页。能耗(nénɡhào)比较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(yángchéng)的乘积。功率(gōnglǜ)=压力x流量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%管道特性曲线第二十一页，共48页。离心泵的流量,速度(sùdù),扬程,功率的关系下式表示同一台离心泵，当转速(zhuànsù)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(zhuànsù)变化时，水泵主要性能变化的规律流量

扬程输入功率(gōnglǜ)Q=流量N=速度H=扬程P=功率(gōnglǜ)第二十二页，共48页。离心泵变频(biànpín)调速的优势适应客户关于流量和压力的需要减少泵的机械摩擦:轴承等减少工作噪音高效节能更高的工作效率更好的对泵保护完全替代阀门调节完成一些自动控制:联锁,闭环控制容易并可靠的随动控制操作灵活,方便泵站控制中有强大的潜力可更好的适应,调节泵的性能可减少相应工程(gōngchéng)和运营成本第二十三页，共48页。离心泵的并联(bìnglián)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(liánxù)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。主要使用以下场合单台泵满足不了用户需要的大流量使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第二十四页，共48页。水锤(shuǐchuí)现象水锤(shuǐchuí)：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。易产生水锤(shuǐchuí)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防止水锤(shuǐchuí)的方法：增加水锤(shuǐchuí)消除器设空气缸采用缓闭阀取消止回阀变频器，软启动器第二十五页，共48页。轴流泵结构特性曲线(qūxiàn)应用第二十六页，共48页。轴流泵结构(jiégòu)工作原理：水流通过进水喇叭口吸入叶轮，高速旋转叶片对其增速增压，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。沿轴的方向流动。低扬程，大流量，适于输送清水或物理化学(wùlǐhuàxué)性质类似于清水的液体。第二十七页，共48页。轴流泵特点(tèdiǎn)Q-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Q-P曲线为陡降型，在小流量(liúliàng)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Q-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。因此不易节流调节不适宜用于变频调速，但可以用软起第二十八页，共48页。容积(róngjī)式泵往复式泵单作用(zuòyòng)双作用(zuòyòng)转子泵齿轮泵螺杆泵罗茨泵叶片泵第二十九页，共48页。容积(róngjī)式泵分类通过容积(róngjī)的改变，输送液体运转时，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旋转泵流量仅取决于转速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、机毁的危险容积(róngjī)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第三十页，共48页。往复泵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=B分为－单作用，双作用往复泵所有的往复泵都有输送液体的部分(bùfen).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第三十一页，共48页。往复泵结构:由液缸，活塞(huósāi)，活塞(huósāi)杆，吸入阀，排出阀组成原理：依靠活塞(huósāi)的往复运动（由等速旋转的曲柄机构变换为活塞(huósāi)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吸液：活塞(huósāi)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(huósāi)移动到最右端，工作室容积最大，吸液最多。排液：当活塞(huósāi)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(huósāi)移动到最左端，排液完毕，完成一个循环。特点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(huósāi)环，轴封，吸入排出阀泄漏等有关往复泵的流量与泵的几何尺寸及活塞(huósāi)往复次数有关，与压头及管路特性无关.

第三十二页，共48页。隔膜泵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.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.主要分为(fēnwéi)三种类型的膜片式泵:(1)机械驱动式,(2)液压驱动式,(3)气动式第三十三页，共48页。隔膜泵应用(yìngyòng)应用场合允许输送液体含有杂质（岩屑），应用在建筑工业，废水抗腐蚀性，用在化学工业，制药业可以(kěyǐ)输送干粉，食品工业第三十四页，共48页。往复泵流量(liúliàng)曲线流量具有脉动性缸数越多，脉动性越小产生的排出压力只是系统(xìtǒng)要求的函数。与泵的流量无关第三十五页，共48页。转子泵是一种由壳体及紧密配合的齿轮或凸轮组成的一种输送(shūsònɡ)液体的机械.它们的基本运动是旋转运动而不是往复运动典型的有—齿轮泵,螺杆泵，罗茨泵，叶片泵齿轮泵罗茨泵第三十六页，共48页。齿轮泵由两个齿轮相互啮合产生泵的输液作用,其特点(tèdiǎn)是一个齿轮驱动另一个齿轮两种主要类型是---外啮合齿轮泵,内啮合齿轮泵外啮合(nièhé)齿轮内啮合(nièhé)齿轮第三十七页，共48页。罗茨泵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(zhuàngtài).罗茨泵的结构如图所示。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。第三十八页，共48页。特性(tèxìng)曲线可用在流量恒定，背压可变场合可用在粘度大的液体产生的排出压力只是系统要求的函数(hánshù)。与泵的流量无关第三十九页，共48页。齿轮泵与往复泵的比较(bǐjiào)往复泵往往具有(jùyǒu)更高的压头齿轮泵往往具有(jùyǒu)更高的流量根据不同厂家的产品选型Pdiffbar605040302010012345681050100500齿轮泵往复式泵选泵前还需联系(liánxì)厂家第四十页，共48页。关于容积(róngjī)泵的总结通过改变容积实现输送液体泵的排量大小与管道特性基本无关。在一定转速下，流量基本不变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、机毁的危险可输送粘度较大的液体往复泵流量只取决于单位时间(shíjiān