1、環(huán)保設(shè)備教案模塊一泵與風(fēng)機(jī)的選型與維護(hù)任務(wù)1泵與風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)學(xué)時(shí)4學(xué)時(shí)項(xiàng)目1泵基礎(chǔ)知識(shí)學(xué)時(shí)2學(xué)時(shí)教學(xué)內(nèi)容泵的功用、泵的分類 離心泵 軸流泵 螺桿泵教學(xué)重點(diǎn)離心泵的性能特點(diǎn)教學(xué)難點(diǎn)離心泵的工作過程螺桿泵的性能特點(diǎn)參考資料給水排水設(shè)計(jì)手冊(cè) 第一冊(cè) 建筑工業(yè)出版社流體力學(xué)泵與風(fēng)機(jī) 電力工業(yè)出版社室外排水設(shè)計(jì)規(guī)范 中國(guó)計(jì)劃出版社環(huán)保設(shè)計(jì)基礎(chǔ) 中國(guó)礦業(yè)出版社網(wǎng)易土木 一、泵的定義泵是一種用于轉(zhuǎn)換能量的通用機(jī)械 ，它把動(dòng)力機(jī)的機(jī)械能或其它能源形式的能量傳遞給所抽送的流體，使流體的能量增加，從而把流體從低處抽提到高處，或從一處輸送到另一處。用于抽水的泵稱為水泵，水泵是一種用于轉(zhuǎn)換能量的水力機(jī)械。它把動(dòng)力機(jī)的

2、機(jī)械能或其它能源形式的能量傳遞給所抽送的水流，使水流的能量增加，從而把水流從低處抽提到高處，或從一處輸送到另一處。二、泵的分類及其工作原理泵的種類很多，按工作原理和構(gòu)造可分為以下類型。（一）有轉(zhuǎn)子泵利用高速旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子來(lái)工作的泵。1. 葉片泵 利用裝有葉片的葉輪的高速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的力來(lái)工作的泵。離心泵 利用裝有葉片的葉輪的高速旋轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生的離心力來(lái)工作的泵。單級(jí)單吸式離心泵 只裝有一個(gè)葉輪，每個(gè)葉輪只有一個(gè)進(jìn)口。雙吸式離心泵 只裝有一個(gè)葉輪，葉輪有兩個(gè)進(jìn)口。多級(jí)式離心泵 裝有多個(gè)葉輪，每個(gè)葉輪只有一個(gè)進(jìn)口。自吸式離心泵 能夠自動(dòng)吸水，無(wú)需抽氣充水設(shè)備的單級(jí)單吸式離心泵。軸流泵 利用裝有葉片的葉輪的高速

3、旋轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生的升力來(lái)工作的泵。固定式軸流泵 葉片與葉輪澆鑄成一個(gè)整體，葉片的安裝角無(wú)法調(diào)節(jié)。全調(diào)節(jié)軸流泵 可以在不停機(jī)的情況下，利用機(jī)械的或液壓的方式調(diào)節(jié)葉片的安裝角。半調(diào)節(jié)軸流泵 必須在停機(jī)的情況下，采用手動(dòng)的方式調(diào)節(jié)葉片的安裝角。混流泵 利用裝有葉片的葉輪的高速旋轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生的離心力和升力的雙重作用來(lái)工作的泵。蝸殼式混流泵 主要利用離心力來(lái)工作的混流泵。導(dǎo)葉式混流泵 主要利用升力來(lái)工作的混流泵。2. 容積泵 利用工作室容積的周期性變化來(lái)工作的泵。往復(fù)式容積泵 利用柱塞在泵缸內(nèi)的周期性往復(fù)運(yùn)動(dòng)來(lái)工作的泵。回轉(zhuǎn)式容積泵 利用轉(zhuǎn)子做周期性的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)來(lái)工作的泵。3. 其它泵 除了葉片泵和容積泵以外的其它

4、有轉(zhuǎn)子泵。長(zhǎng)軸井泵 利用一個(gè)很長(zhǎng)的軸來(lái)傳遞動(dòng)力并抽提井水的泵。潛水電泵 將水泵與電動(dòng)機(jī)組裝成一個(gè)密封的整體來(lái)抽水的機(jī)組。水輪泵 利用水輪機(jī)直接帶動(dòng)水泵的機(jī)組。污水泵 專門用于抽提污水的泵。泥漿泵 專門用于抽提泥漿的泵。砼泵 專門用于抽提砼的泵。(二)無(wú)轉(zhuǎn)子泵 利用工作流體或電磁力來(lái)工作的泵。1.射流泵 利用射流的附帶效應(yīng)來(lái)工作的泵。2.水錘泵 利用水錘的壓力變化來(lái)工作的泵。3.氣升泵 利用空氣與水充分混摻使水的容重減小來(lái)工作的泵。也叫做空氣揚(yáng)水機(jī)。4.電磁泵 利用電磁力來(lái)工作的三、離心泵離心泵在水處理、大氣污染治理中被廣泛使用。離心泵具有以下優(yōu)點(diǎn)：(1) 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作容易，便于調(diào)節(jié)和自控。(

5、2) 流量均勻，效率較高。(3) 流量和壓頭的適用范圍較廣。 (4) 適用于輸送腐蝕性或含有懸浮物的液體。一）離心泵的工作原理與結(jié)構(gòu)1 主要部件：1） 葉輪：是離心泵的關(guān)鍵部件，葉輪通常由612片葉片組成，沿旋轉(zhuǎn)方向后 彎。 按結(jié)構(gòu)可分為三種類型：開式 半閉式 閉式其中，閉式葉輪指葉輪前后兩側(cè)均有蓋板，半閉式葉輪只有后蓋板。2） 泵殼：離心泵的泵殼通常為蝸牛形，稱為蝸殼。由于液體在蝸殼中流動(dòng)時(shí)流道漸寬，所以動(dòng)能降低，轉(zhuǎn)化為靜壓能，所以說(shuō)泵殼不僅是匯集由葉輪流出的液體的部件，而且又是一個(gè)能量轉(zhuǎn)化裝置。（即降低流動(dòng)阻力損失又提高流體靜壓能）泵殼與葉輪間通常裝有固定不動(dòng)而帶有葉片的導(dǎo)輪，使液體由葉輪

6、眼漸緩?fù)ǖ乐饾u流入泵堀，從而減少能量損失。3） 軸封裝置： 泵殼與泵軸間必須保持密封。泵軸的尺寸和材料應(yīng)能保證傳遞驅(qū)動(dòng)機(jī)的全部功率,軸承一般采用標(biāo)準(zhǔn)的滾珠軸承、滾柱軸承或滑動(dòng)軸承，必要時(shí)設(shè)推力軸承。 填料密封（填料函，盤根紗），不能壓得太緊，應(yīng)起潤(rùn)滑作用；不能輸送酸、堿及易燃易爆液體。 機(jī)械密封外殼為軟材料（靜環(huán)），轉(zhuǎn)軸為合金硬材料（動(dòng)環(huán)：密封性好，效率高，可輸送各種液體，但價(jià)格高），兩者靠彈力吻合。2工作原理(1) 排液過程：液體自吸入口吸入后，在高速旋轉(zhuǎn)的葉片上獲得能量，在離心作用下飛向泵殼內(nèi)，因殼內(nèi)流道逐漸擴(kuò)大而使液體減速，部分動(dòng)能轉(zhuǎn)換成靜壓能。于是，具有較高靜壓能的液體從泵的排除口排出

7、。(2) 吸液過程：當(dāng)液體自葉輪中心甩向四周后，在葉輪中心產(chǎn)生低壓區(qū)。此時(shí)外界作用于貯槽液面的壓強(qiáng)大于泵吸入口處的壓強(qiáng)，這樣就將液體壓入吸入管內(nèi)。所以說(shuō)，只要葉輪不斷地旋轉(zhuǎn)，液體便連續(xù)地被吸入和排出。由此可見，離心泵之所以能輸送液體，主要是依靠高速旋轉(zhuǎn)的葉輪，液體在離心力作用下獲得能量以提高壓強(qiáng)。 3“氣縛”現(xiàn)象： 若離心泵啟動(dòng)時(shí)，泵內(nèi)有氣體存在，由于氣體主要是空氣密度很低，旋轉(zhuǎn)后產(chǎn)生的離心力小，因而葉輪中心不能形成足夠的低壓區(qū)，導(dǎo)致不能吸液，這樣現(xiàn)象稱為氣縛現(xiàn)象。 措施： 泵啟動(dòng)前必須先灌滿液體。 管路必須密閉良好。二）主要性能參數(shù)離心泵的主要性能有流量、壓頭、軸功率、效率和氣蝕余量等。1.

8、 流量Q：指離心泵在單位時(shí)間內(nèi)排送到管路系統(tǒng)的液體體積（泵結(jié)構(gòu)，尺寸，轉(zhuǎn)速）2. 揚(yáng)程（壓頭）H；離心泵的壓頭又稱揚(yáng)程，指離心泵對(duì)單位重量液體所能提供的有效能量，單位為液柱 由于泵內(nèi)流動(dòng)情況復(fù)雜，目前還不能從理論上導(dǎo)出揚(yáng)程的計(jì)算式，一般采用實(shí)驗(yàn)測(cè)定。應(yīng)注意揚(yáng)程與升揚(yáng)高度不是同一概念，在特定的管路中，離心泵的揚(yáng)程等于單位重量的流體所需提供的有效壓頭。 H=（泵結(jié)構(gòu)，尺寸，轉(zhuǎn)速，流量）含義：+=+其中：揚(yáng)程3. 效率100% 水力損失：環(huán)流、沖擊造成流動(dòng)阻力損失 容積損失：泄漏造成的損失。 機(jī)械損失：各零件部件間的摩擦損失=·· 一般小型泵：為5070% ,大型泵：可高達(dá)90%

9、4. 軸功率離心泵的軸功率是指泵軸所需的功率，可用功率表直接測(cè)定,W或KWa) 有效功率是指液體從葉輪獲得的能量。（）b) 軸功率N：電機(jī)傳給泵軸的功率。 =/Nc) N=/=··/=···/ W =··/102KW=··/102KWd) 為防止電機(jī)超負(fù)荷，取（1.11.2）W選電機(jī)。三）離心泵的特性曲線(性能曲線)及其應(yīng)用 上述H與的差異主要由水力學(xué)損失的三個(gè)原因引起,但每種原因引起的壓頭損失難以精確估計(jì),而HQ關(guān)系可由實(shí)驗(yàn)測(cè)定出來(lái).(一).離心泵特性曲線為了了解離心泵的性能,廠方以20清水在轉(zhuǎn)速n下將

10、離心泵的HQ,NQ,Q的關(guān)系,由實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)作圖得到的曲線叫離心泵特征曲線,附于泵說(shuō)明書中,供選泵時(shí)參考(特定型號(hào)特定曲線)1.HQ即揚(yáng)程流量曲線 每個(gè)Q對(duì)應(yīng)一個(gè)H值,且隨著Q,H。 當(dāng)Q=0(關(guān)閉出口調(diào)節(jié)閥),H也只能達(dá)到一個(gè)有限值，有的泵在Q值較小時(shí),曲線呈上升趨勢(shì),后再下降,這個(gè)區(qū)域稱為不穩(wěn)定區(qū)域,一個(gè)H值對(duì)應(yīng)兩個(gè)Q值,一般情況下不應(yīng)在此區(qū)操作.(不穩(wěn)定區(qū)產(chǎn)生的原因:前彎或徑向葉片, Q直線上翹或比較平坦,扣去水力損失后, HQ曲線在Q較小處就會(huì)出現(xiàn)不穩(wěn)定區(qū))2.NQ功率曲線 它表明電機(jī)傳到泵軸上的功率與流量的關(guān)系, Q,N平緩上升,Q=0時(shí)(出口閥關(guān)閉),N最小。所以離心泵開車時(shí)都將出口閥

11、關(guān)閉,零流量下啟動(dòng),目的是為了降低啟動(dòng)功率,保護(hù)電機(jī)。3.Q效率曲線反映了離心泵的總效率與流量間的關(guān)系。曲線上每一點(diǎn)表示泵在某一操作情況下(H,Q一定)的工作效率,圖中可知,開始時(shí)隨著Q, 達(dá)到最大值后, 隨Q而。這說(shuō)明,離心泵在轉(zhuǎn)速一定時(shí)有一最高效率點(diǎn),在此點(diǎn)上操作,泵內(nèi)的壓頭損失最小,泵的設(shè)計(jì)應(yīng)以此為設(shè)計(jì)點(diǎn)(最高效率點(diǎn))。對(duì)應(yīng)于最高效率點(diǎn)下的流量、壓頭和功率標(biāo)在泵的銘牌上，稱為額定值。當(dāng)不能正巧落在設(shè)計(jì)點(diǎn)時(shí),規(guī)定了92%左右范圍內(nèi)為最高效區(qū),對(duì)于選泵和使用,應(yīng)在92%即在高效區(qū)內(nèi)操作最經(jīng)濟(jì)。四）離心泵的氣蝕現(xiàn)象與安裝高度（一）氣蝕現(xiàn)象 離心泵能吸上液體的原因，是在泵葉輪中心附近形成低壓區(qū)（

12、），此處壓強(qiáng)越低，泵的安裝高度可越大，但此處的壓強(qiáng)不能無(wú)限降低。當(dāng)輸送溫度下液體的飽和蒸汽壓時(shí)，液體將在該處氣蝕并產(chǎn)生大量氣泡，氣泡流向高壓區(qū)后迅速凝結(jié)獲破裂，此液體迅速向原氣泡位置沖擊，沖擊作用使泵體震動(dòng)并產(chǎn)生噪音，又因夾雜少量氧氣，使葉片受沖擊被腐蝕，產(chǎn)生葉片表面脫落，呈蜂窩狀甚至穿孔，損壞泵體甚至無(wú)法吸液，這種現(xiàn)象是氣蝕現(xiàn)象。 當(dāng)>時(shí)，氣蝕現(xiàn)象就可避免，所以（）min=，但應(yīng)指出，實(shí)際操作中，不易確定泵內(nèi)最低壓強(qiáng)的位置，而往往以實(shí)測(cè)泵入口的壓強(qiáng)的最低值計(jì)算取為1-1截面，即（P1）min=（）min（二）安裝高度計(jì)算 在泵入口1-1及液面間0-0列Bernullis eq +=（）

13、+=0 ；=0 （）=-式中：（）泵的允許安裝高度，m 泵入口處可允許的壓強(qiáng)，注：若貯糟上方與大氣相通，則=即 （）=-設(shè)當(dāng) =時(shí)，=（P1）min =，= 剛發(fā)生氣蝕>時(shí)，>（P1）min <，< 泵能正常工作<時(shí)，<（P1）min >，> 泵可能被損壞 為了確定離心泵的允許安裝高度，不用（P1）min表示，在國(guó)產(chǎn)的離心泵標(biāo)準(zhǔn)中采用兩種指標(biāo)來(lái)表示泵的抗氣蝕性能（即吸上性能）。1離心泵的允許吸上真空度 即為泵入口處的最高真空度=m液柱敞口貯槽時(shí)化成的簡(jiǎn)式（）=- 通式： （）=-+-上式為離心泵允許吸上高度的計(jì)算式，式中越大， =（泵結(jié)構(gòu)n，流量

14、，液體的物性，當(dāng)?shù)卮髿鈮海┳ⅲ?）由于泵說(shuō)明書中提供的是在大氣壓為10m下，以20清水為介質(zhì)測(cè)出，所以當(dāng)輸送其他流體時(shí)，應(yīng)對(duì)值校正。 =+（-10.33）-（-0.24）（見書上P107）2）因隨流量Q而，因此在確定離心泵安裝高度時(shí)應(yīng)使用最大流量下的來(lái)計(jì)算。2氣蝕余量 由于使用離心泵的吸上真空度隨液體性質(zhì)和當(dāng)?shù)卮髿鈮河嘘P(guān)，使用時(shí)不太方便，可采用另一個(gè)抗氣蝕性能參數(shù)允許氣蝕余量 =+- =-=-越小，則。=（泵結(jié)構(gòu)，尺寸，流量，n），離心泵的允許氣蝕余量值也是由廠方通過實(shí)驗(yàn)測(cè)定。由于隨Q而，因此計(jì)算時(shí)也應(yīng)取高流量下的值。五）離心泵的工作點(diǎn)與流量調(diào)節(jié)（一）管路特性曲線如圖所示：在1-1至2-2間列

15、Bernullis eq=×由于流動(dòng)系統(tǒng)操作條件確定后=const=A=A×= A×且 =（，）=（），湍流時(shí)變化不大。 =AB即在特定的管路中輸液時(shí)，管路所需的壓頭隨流量的平方而，將此關(guān)系繪成曲線，稱為管路特性曲線。表示在特定管路系統(tǒng)中，于固定操作條件下，流體流經(jīng)該管路時(shí)所需的壓頭與流量的關(guān)系，此關(guān)系與管路情況有關(guān)，而與泵的性能無(wú)關(guān)。（二）離心泵的工作點(diǎn)將離心泵的特性曲線HQ與其所在管路的特性曲線繪于同一坐標(biāo)圖上，兩線交點(diǎn)A稱為泵在該管路中的工作點(diǎn)。該點(diǎn)對(duì)應(yīng)的壓頭和流量既能滿足管路系統(tǒng)的要求，又是離心泵的正常值，即H=，Q=。即該泵在此管路系統(tǒng)中運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，只能在A

16、點(diǎn)工作。(三) 離心泵的流量調(diào)節(jié) 對(duì)于生產(chǎn)任務(wù)發(fā)生變化或泵在管路中未達(dá)到正常流量時(shí)，都需對(duì)泵進(jìn)行流量調(diào)節(jié)，其實(shí)質(zhì)是改變泵的工作點(diǎn)。由于工作點(diǎn)是泵和管路特性所決定，所以改變其一即可改變工作點(diǎn)。1. 改變管路特性曲線調(diào)節(jié)閥門開度. 閥門關(guān)小局部阻力曲線上揚(yáng)Q,H 閥門開大局部阻力曲線下降Q,H 優(yōu)點(diǎn):方便,迅速 缺點(diǎn):阻力損失大,降低泵效率2. 改變泵的特性曲線 1)改變泵的轉(zhuǎn)速:n 即Q/=n/; H/=（n/）2，依據(jù)是比例定律，如圖所示。2)切割葉輪直徑依據(jù)是切割定律。優(yōu)點(diǎn)：無(wú)能量損失,利用合理缺點(diǎn)：不方便.3. 離心泵的聯(lián)合操作即因生產(chǎn)任務(wù)要求，可以采用兩臺(tái)同型泵的串聯(lián)和并聯(lián)。1) 兩臺(tái)同型泵并聯(lián)