泵的基礎知識電子版本

泵的基礎(jīchǔ)SSDMarketing2006/02第一頁，共48頁。概述(ɡàishù)泵是一種將原動機的機械能轉變?yōu)楸惠斔土黧w的動能和勢能的機械。泵在各行各業(yè)的應用十分廣泛，包括機械制造，市政(shìzhèng)給排水，暖通空調，化工，制藥，冶金，造紙等幾乎所有場合。在普通的機械中，泵處在第二位，在數量上僅少于電機，泵和風機的耗電量約占我國電力消費量的40％。在泵和風機的應用中，如果泵和風機工作中如果對泵使用不當，會帶來過多的電力損耗，在經濟上造成損失。風機和泵的起動和調速裝置的選型要謹慎，如果選型不當，會造成不能起動，或不能運轉到額定轉速，或影響泵和驅動裝置的使用壽命。第二頁，共48頁。工作(gōngzuò)示意圖輸出(shūchū)口電機(diànjī)吸入口傳動軸介質部分泵驅動部分啟動或調速裝置第三頁，共48頁。泵的基本參數流量（Q）單位時間內由泵所輸送的流體體積.揚程(H)即壓頭,單位質量的流體通過泵之后所獲得的有效能量.也就是泵所輸送的單位質量的流體從泵進口到出口的能量增值.單位:mH2O功率(P)分為輸入功率,輸出功率。輸入功率即由原動機傳到泵軸上的功率,也稱軸功率；輸出功率又稱有效功率,表示單位時間內流體從泵中所得的實際能量,它等于(děngyú)重量流量與揚程的乘積.效率(?)用來表示輸入的軸功率P被流體利用的程度,即有效功率Pe與軸功率P之比來表示.轉速(n)指泵的葉輪每分鐘的轉數.單位:r/min第四頁，共48頁。泵的分類(fēnlèi)葉片式

由葉輪高速旋轉完成壓送液體的過程的.按流體在泵內的運動軌跡可將其分為---離心泵,軸流泵,混流泵容積式

靠泵體工作室容積改變來完成對水的輸送和提升,特點是高揚程,低流量(liúliàng)。按工作方式可將其分為---往復泵,轉子泵其他類型泵

應用于一些特定場合應用的特殊泵.如噴射泵等第五頁，共48頁。泵的分類(fēnlèi)示意圖泵葉片(yèpiàn)式容積(róngjī)式其他離心泵軸流泵混流泵往復泵轉子泵噴射泵活（柱）塞泵隔膜泵螺桿泵齒輪泵羅茨泵第六頁，共48頁。水力(shuǐlì)系統(tǒng)示意圖源pi,Vi目標(mùbiāo)pf,Vf管道(guǎndào)泵液體流動方向

水罐1（送出液體）

水罐2（接納液體）zizfQ=流量壓頭損失圖示:(i表示”初始”)液位:zi

壓力:pi

流速:Vi圖示:(f表示”最終”)液位:zf

壓力:pf

流速:Vf第七頁，共48頁。水力系統(tǒng)(xìtǒng)的四個任務一定(yīdìng)流量時的位置提升,從zi到zf.一定(yīdìng)流量時的壓力提升,從pi到pf.一定(yīdìng)流量時的速度提升,從Vi到Vf.一定(yīdìng)流量時所克服的管道壓頭損失HJ*HEIGHT:S，阻力系數，長度(chángdù)，直徑已定的管道的沿程摩擦阻力與局部阻力之和的系數根據能量守恒第八頁，共48頁。管道特性(tèxìng)曲線從曲線H=f(Q)可看出,流量的不同決定于壓頭的不同下圖表示：不同流量時，水泵將水提升至一定高度，管道中每單位質量液體所需消耗的能量(néngliàng)（壓力）值HEIGHT(PRESSUER)*HEIGHT:系統(tǒng)(xìtǒng)流量QmaxQ2Q1壓頭損失速度增量壓力增量位移增量=密度g=重力加速度第九頁，共48頁。壓頭損失與下列(xiàliè)因素有關與管道(guǎndào)長度成比例與管道(guǎndào)本身有關,如堵塞等與管道(guǎndào)截面變化有關，如彎頭，閥門等與流體速度的平方成比例與管道(guǎndào)材質有關：粗糙度，等與介質自身特性參數有關：粘度，等第十頁，共48頁。離心泵分類與結構性能參數－特性曲線泵的灌注泵的運行工況點控制方式并聯(lián)(bìnglián)水錘第十一頁，共48頁。離心泵的分類(fēnlèi)按形狀分為臥式，立式按葉輪(yèlún)數量分為單級，多級立式(lìshì)臥式潛水泵第十二頁，共48頁。結構(jiégòu)離心泵的工作區(qū)較寬，能用在廣泛的場合。離心泵由密封在殼體內一組旋轉葉片組成,這些葉片的作用是通過離心力把能量(néngliàng)傳給液體.離心泵主要由兩部分:(1)包括葉輪和軸在內的旋轉部分;(2)由殼體,殼蓋和軸承組成的靜止部件蝸殼(wōké)吸入口出口葉輪出口吸入口葉輪第十三頁，共48頁。離心泵的特性(tèxìng)曲線第十四頁，共48頁。從泵的特性曲線(qūxiàn)可以看出每一個流量Q都對應一定的揚程H,軸功率P,效率?

泵的最大工作效率不是工作在最大流量上Q-H曲線是一條不規(guī)則曲線,水泵工作在效率最高點時,水泵運行最經濟.

在Q=0時,相應的軸功率并不等于0,功率主要消耗在機械損失(sǔnshī)上,嚴重會導致泵的熱應力變形。在實際運行中,水泵在零流量時,只允許做短時間的運行.另當Q=0時,泵的軸功率僅為設計值的30%-40%,揚程又是最大,屬于輕載啟動.

在Q-P曲線上的各點縱坐標,表示泵在各不同流量時的軸功率的值,在實際對電機選型的過程應選擇比水泵軸功率稍大的功率,以免出現”小馬拉大車”現象.

第十五頁，共48頁。泵的灌注(guànzhù)

泵啟動時,吸入管和蝸殼必需充滿液體,只有這樣,在泵運行(yùnxíng)的過程中泵內才能與外界形成壓力差,從而源源不斷的抽出液體.為了避免每次啟動泵前都需灌入液體,我們可選自吸式泵或者在泵吸入口前的管道上裝個閥門流動(liúdòng)方向當水壓差消失閥門關閉底閥自吸式泵第十六頁，共48頁。工況點

工作(gōngzuò)點提供(tígōng)與消耗的壓力平衡壓力(yālì)(米)泵提供的壓力高于應用中所需壓力(包括壓頭損失),流量增大泵提供的壓力低于應用中所需壓力(包括壓頭損失),流量減小流量m3/h第十七頁，共48頁。流量控制(kòngzhì)方式直接節(jié)流控制改變(gǎibiàn)泵轉速第十八頁，共48頁。直接(zhíjiē)節(jié)流控制節(jié)流法的控制閥應安裝在泵的出口管道上，而不能裝在泵的吸入管道上?？刂崎y一般(yībān)宜裝在檢測元件（如孔板）的下游，這樣將對保證測量精度有好處。直接節(jié)流法的優(yōu)點是簡單易行。但在小流量時總的機械效率較低。一般(yībān)不宜用在流量低于正常排量的30%的場合。FC壓力(yālì)HmPMIN工作點閥門開度很小

工作點閥門開度一半泵的特性曲線工作點閥門全開QMAX流量第十九頁，共48頁。變頻(biànpín)轉速控制采用這種方法，管道上無需裝控制閥，減少了阻力損耗，泵的機械效率(jīxièxiàolǜ)得以提高。壓力(yālì)Hm管道系統(tǒng)特性曲線QMAXI流量FC調轉速原動機n1n2n3n4達到寬范圍的流量調節(jié)需要:大的壓頭損失,小的背壓(液體提升的高度).第二十頁，共48頁。能耗(nénɡhào)比較泵的輸出功率表示單位時間內流體從泵中所得到的實際能量，它等于重量流量與揚程(yángchéng)的乘積。功率(gōnglǜ)=壓力x流量壓力閥門開度控制速度控制Hm一半流量流量Hm一半流量流量閥門開度50%管道特性曲線閥門開度100%管道特性曲線第二十一頁，共48頁。離心泵的流量,速度(sùdù),揚程,功率的關系下式表示同一臺離心泵，當轉速(zhuànsù)n變化時，其他性能參數將按下述比例關系而變，被稱為比例定律。它反映出轉速(zhuànsù)變化時，水泵主要性能變化的規(guī)律流量

揚程輸入功率(gōnglǜ)Q=流量N=速度H=揚程P=功率(gōnglǜ)第二十二頁，共48頁。離心泵變頻(biànpín)調速的優(yōu)勢適應客戶關于流量和壓力的需要減少泵的機械摩擦:軸承等減少工作噪音高效節(jié)能更高的工作效率更好的對泵保護完全替代閥門調節(jié)完成一些自動控制:聯(lián)鎖,閉環(huán)控制容易并可靠的隨動控制操作靈活,方便泵站控制中有強大的潛力可更好的適應,調節(jié)泵的性能可減少相應工程(gōngchéng)和運營成本第二十三頁，共48頁。離心泵的并聯(lián)(bìnglián)特點增加供水量，輸水干管的流量等于并聯(lián)水泵出水量之和通過開停水泵（臺數控制）來調節(jié)揚程和流量或者通過某臺泵的轉速來連續(xù)(liánxù)調節(jié)揚程和流量，實現節(jié)能和恒壓供水當其中一臺水泵壞了，其他水泵仍繼續(xù)供水，提高可靠性。主要使用以下場合單臺泵滿足不了用戶需要的大流量使用過程中流量需要大幅度的變化要求有水泵備用以滿足不間斷供水要求并聯(lián)第二十四頁，共48頁。水錘(shuǐchuí)現象水錘(shuǐchuí)：壓力管道中，由于流速的劇烈變化而引起一系列急劇的壓力交替升降的水力沖擊現象。易產生水錘(shuǐchuí)的情況：水泵總揚程或工作壓力太大輸水管道內流速過大輸水管道過長，且地形變化大在自動化泵站中閥門關閉過快防止水錘(shuǐchuí)的方法：增加水錘(shuǐchuí)消除器設空氣缸采用緩閉閥取消止回閥變頻器，軟啟動器第二十五頁，共48頁。軸流泵結構特性曲線(qūxiàn)應用第二十六頁，共48頁。軸流泵結構(jiégòu)工作原理：水流通過進水喇叭口吸入葉輪，高速旋轉葉片對其增速增壓，在通過導葉使回轉上升運動變?yōu)檩S向運動。最后通過出水管排出。沿軸的方向流動。低揚程，大流量，適于輸送清水或物理化學(wùlǐhuàxué)性質類似于清水的液體。第二十七頁，共48頁。軸流泵特點(tèdiǎn)Q-H曲線為陡降型并存在拐點，一般而言軸流泵的空轉揚程即Q=0的揚程為設計的揚程的1.5-2.0倍Q-P曲線為陡降型，在小流量(liúliàng)范圍內軸功率較大的原因在于葉片進出口產生回流漩渦。損失能量。一般而言，Q=0時，軸功率為設計軸功率的1.2-1.4倍。軸流泵需開閥啟動Q-n曲線為單駝峰型，高效區(qū)很窄，一但運行工況偏離設計工況時，效率下降很快。因此不易節(jié)流調節(jié)不適宜用于變頻調速，但可以用軟起第二十八頁，共48頁。容積(róngjī)式泵往復式泵單作用(zuòyòng)雙作用(zuòyòng)轉子泵齒輪泵螺桿泵羅茨泵葉片泵第二十九頁，共48頁。容積(róngjī)式泵分類通過容積(róngjī)的改變，輸送液體運轉時，可以不受排出管線系統(tǒng)壓力的制約連續(xù)不斷地輸送液體往復泵與轉子泵共同的結構特點：泵的運動部件與機殼之間的空隙很小，液體不能在縫隙中流動，所以泵的排量大小與管路系統(tǒng)基本無關。運轉時，可以不受排出管線系統(tǒng)壓力的制約連續(xù)不斷地輸送液體往復泵流量只取決于單位時間內的往復次數及沖程的大小旋轉泵流量僅取決于轉速由于這類泵的排量與管路阻力基本無關，故絕不可在出口處安裝控制閥來控制流量，一旦出口閥關死，將造成泵損、機毀的危險容積(róngjī)泵往復泵轉子泵活，柱塞泵隔膜泵單轉子多轉子單作用雙作用螺桿葉片齒輪羅茨第三十頁，共48頁。往復泵往復式的容積泵每個行程柱塞或活塞排出一定體積的液體.其主要運動是往復運動,往復泵的基本原理是固定排出等量體積的液體如右圖,當柱體向下運動,沒入的柱體積等于排出的液體體積.即A=B分為－單作用，雙作用往復泵所有的往復泵都有輸送液體的部分(bùfen).一般稱之為液力端,包括:排送液體的零件稱為柱塞或活塞容納液體的容器稱為液缸吸入止回閥,只允許液體從吸入管道進入液缸排出止回閥,只允許液體從液缸進入排出管道第三十一頁，共48頁。往復泵結構:由液缸，活塞(huósāi)，活塞(huósāi)桿，吸入閥，排出閥組成原理：依靠活塞(huósāi)的往復運動（由等速旋轉的曲柄機構變換為活塞(huósāi)的往復運動），并依次開啟吸入閥和排出閥，從而吸入和排出液體吸液：活塞(huósāi)自左向右運動，工作室容積增大，形成低壓，使貯液從吸入閥吸入泵缸內而排出閥因受液體壓力作用而關閉，活塞(huósāi)移動到最右端，工作室容積最大，吸液最多。排液：當活塞(huósāi)自右向左移動時，缸內液體受擠壓而使其壓強增大，致使吸入閥關閉，排出閥打開排出液體，活塞(huósāi)移動到最左端，排液完畢，完成一個循環(huán)。特點往復泵壓頭與泵的幾何尺寸無關，與泵的機械強度，發(fā)動機功率，活塞(huósāi)環(huán)，軸封，吸入排出閥泄漏等有關往復泵的流量與泵的幾何尺寸及活塞(huósāi)往復次數有關，與壓頭及管路特性無關.

第三十二頁，共48頁。隔膜泵隔膜泵是另外一種類型的容積泵,它的特點是將柔性薄膜和止回閥相結合.這類泵應用很廣泛,可用來輸送很多種不同的液體,包括化學制品,干粉,食物添加劑,漿液,礦渣,廢水等.隔膜泵最大的特點就是它沒有密封和填料,這意味著他們可以實現零泄漏.主要分為(fēnwéi)三種類型的膜片式泵:(1)機械驅動式,(2)液壓驅動式,(3)氣動式第三十三頁，共48頁。隔膜泵應用(yìngyòng)應用場合允許輸送液體含有雜質（巖屑），應用在建筑工業(yè)，廢水抗腐蝕性，用在化學工業(yè)，制藥業(yè)可以(kěyǐ)輸送干粉，食品工業(yè)第三十四頁，共48頁。往復泵流量(liúliàng)曲線流量具有脈動性缸數越多，脈動性越小產生的排出壓力只是系統(tǒng)(xìtǒng)要求的函數。與泵的流量無關第三十五頁，共48頁。轉子泵是一種由殼體及緊密配合的齒輪或凸輪組成的一種輸送(shūsònɡ)液體的機械.它們的基本運動是旋轉運動而不是往復運動典型的有—齒輪泵,螺桿泵，羅茨泵，葉片泵齒輪泵羅茨泵第三十六頁，共48頁。齒輪泵由兩個齒輪相互嚙合產生泵的輸液作用,其特點(tèdiǎn)是一個齒輪驅動另一個齒輪兩種主要類型是---外嚙合齒輪泵,內嚙合齒輪泵外嚙合(nièhé)齒輪內嚙合(nièhé)齒輪第三十七頁，共48頁。羅茨泵它通過轉子間的間隙來輸送液體.當轉子旋轉時,轉子一直處于連續(xù)的相互接觸狀態(tài)(zhuàngtài).羅茨泵的結構如圖所示。在泵腔內，有二個“8”字形的轉子相互垂直地安裝在一對平行軸上，由傳動比為1的一對齒輪帶動作彼此反向的同步旋轉運動。在轉子之間，轉子與泵殼內壁之間，保持有一定的間隙，可以實現高轉速運行。第三十八頁，共48頁。特性(tèxìng)曲線可用在流量恒定，背壓可變場合可用在粘度大的液體產生的排出壓力只是系統(tǒng)要求的函數(hánshù)。與泵的流量無關第三十九頁，共48頁。齒輪泵與往復泵的比較(bǐjiào)往復泵往往具有(jùyǒu)更高的壓頭齒輪泵往往具有(jùyǒu)更高的流量根據不同廠家的產品選型Pdiffbar605040302010012345681050100500齒輪泵往復式泵選泵前還需聯(lián)系(liánxì)廠家第四十頁，共48頁。關于容積(róngjī)泵的總結通過改變容積實現輸送液體泵的排量大小與管道特性基本無關。在一定轉速下，流量基本不變絕不可在出口處安裝控制閥來控制流量，一旦出口閥關死，將造成泵損、機毀的危險可輸送粘度較大的液體往復泵流量只取決于單位時間(shíjiān