〔大学论文〕离心泵的日常使用与维护(含word文档) .pdf
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1、1 第一章第一章 绪论绪论 泵,在给水排水及农业工程、固体颗粒液体输送工程、石油及化学工业、 航 空航天和航海工程、能源工程和车辆工和等国民经济各个部门都有广泛的应用, 是连接管道和储罐的输送动力,随着工业生产的发展,产品输送的管道化日益重 要。由于应用场合、性能参数、输送介质和使用要求的不同,故离心泵的品种及 规格繁多,结构形式多种多样。 中国泵行业是在新中国成立以后发展起来的,特别是改革开放以来,泵行业 得到了快速发展。除少数的特殊泵类产品外,现有的产品品种和数量基本能满足 国民经济各部门的需要。泵行业主要产品有各类离心泵、混流泵、轴流泵、旋涡 泵、回转式容积泵、往复式容积泵和水环真空泵等
2、。在这些泵类产品中,按台数 计算,离心泵约占 70%,回转式容积泵和往复式容积泵约占 18%。随着各行业尤 其是流程工业的快速发展,中国的泵行业也经历了高速的发展。同时,水处理行 业、石化行业、石油天然气行业、电力行业继续保持较高的景气度。 虽然我国的泵业发展已有了长足的进步,但还是存在诸多问题,主要是市场 秩序混乱; 产品结构不完整, 低端市场产品供过大于求; 企业技术水平相对较低, 自主研发自主创新能力不强。 这些问题在一定程度上阻碍了我国泵业市场的健康 发展。随着越来越多的跨国泵生产企业进入中国,泵业市场竞争的国际化日益加 深,国内泵业企业在技术、管理等方面将面临越来越大的挑战。从美国、
3、德国等 发达国家的泵行业发展过程来看, 中国的泵业市场势必要经历一场由外资 (合资) 企业主导的整合。 这一轮整合必将淘汰一部分缺乏技术能力和市场竞争力的中小 型企业。这无疑有助于提高中国泵业市场的集中度,调整市场秩序。这也将使中 国的泵业市场更具生机,并积极参与到全球泵业市场的竞争中。 根据全球及中国泵产业发展的阶段性特征,综合国家统计局、商务部、工信 部、行业协会等权威部门发布的统计信息和统计数据,糅合各类年鉴信息数据、 各类财经媒体信息数据、 各类商用数据库信息数据, 依靠强大的研究和调查团队, 对泵产业投资状况和投资前景,在独立、公正、公开的原则指引下,撰写了 2011-2015 年中
4、国泵产业市场运行与投资前景分析报告 ,较为系统、全面地 分析了泵产业的投资状况和投资趋势, 能够为企事业单位深入细致地认知泵产业 的投资提供具有价值和指导意义的成果。 本文主要对离心泵的基本构造、工作原理、操作方法、现场安装、日常维护 及常见故障等加以论述并提出解决办法。 2 第二章第二章泵的概述泵的概述 2.12.1 泵的定义泵的定义 泵是用来输送液体并增加液体能量的一种机器。 2 2.2.2 泵的分类泵的分类 泵的用途很广,所以泵的种类繁多,对他们的分类方法也各不相同。 按泵的工作原理分类 (1)容积泵是依靠泵内工作容积的大小做周期性的变化来输送液体的机 器。此类泵又可分为往复泵和转子泵。
5、属于往复泵的有活塞式往复泵、柱塞式往 复泵和隔膜式往复泵等;属于转子泵的有齿轮泵、螺杆泵和滑板泵等。 (2)叶片泵是依靠泵内做高速旋转的叶轮将能量传递给液体,从而实现 液体输送的机器。此类泵可按叶轮结构的不同分为离心泵、轴流泵、混流泵及旋 涡泵等。 (3)其它类型除容积泵和叶片泵以外的特殊泵。这类泵有流体动力作用 泵、电磁泵等。 2 2.3.3 泵的主要应用范围及领域泵的主要应用范围及领域 根据泵的流量和扬程的适用范围。离心泵主要适用于大、中流量和中等压力 的场合;往复泵主要适用于小流量和高压力的场合;转子泵和旋涡泵则适用于小 流量和高压力的场合。 其中离心泵具有适用范围广、 结构简单及运转可
6、靠等优点, 从而得到广泛应用。 泵在国民经济的各个部门中得到了广泛应用,如农业的灌溉和排涝;城市的 给排水;机械工业中机器的润滑和冷却;热电厂的供水和灰渣的排除;原子能发 电站中输送具有放射性液体等都需要泵。正是这样,所以把泵列为通用机械, 它 是机械工业中的一类主要产品。 3 第三章第三章 泵的性能参数和特性曲线泵的性能参数和特性曲线 3.13.1 泵的性能参数泵的性能参数 泵的性能参数主要有流量、扬程、转速功率、效率和允许上的真空高度及允 许汽蚀余量。 举例 (离心泵的各项参数) 1、流量 离心泵的流量是指单位时间内泵所排出的液体量, 流量又分为体积流量和质 量流量。体积用 Q 表示,单位
7、为 l/s、m3/s 或 m3/h 等。质量单位用 G 表示,单 位为 kg/s 或 t/h。离心泵的流量与泵的结构、尺寸和转速有关。 2、扬程 单位质量的液体,从泵进口到泵出口的能量值称为泵的扬程,及单位质量的 液体通过泵所获得的有效能量。扬程常用符号 h 表示,单位 J/kg。 在实际生产中,习惯将单位重量的液体,通过泵后所获得的能量成为扬程, 符号 H 表示,其单位为 m,即用高度来表示。应当注意,不要把泵的扬程与液体 的升扬高度等同起来,因为泵的扬程不仅要用来提高液的位高,而且还要用来克 服液体在输送过程中的流动阻力, 以及提高输送液体的静压能和保证液体具有一 定的流速。 3、转速 离
8、心泵的转速是指泵轴每分钟的转数,用符号 n 表示,单位 r/min。 4、功率和效率 (1)功率是指单位时间内所做的功,有以下几种表达方式。 有效功率单位时间内泵对输送液体所做的功, 用 Ne 表示, 计算公式为: Ne=QHpg/1000 KW b轴功率单位时间内原动机传递到泵主轴上的功率,用 N 表示,单位为 W,即 J/s。 (2)效率是衡量离心泵工作经济性的指标,用符号表示。由于离心泵 在工作时泵内存在各种损失, 所以泵不可能将驱动机输入的功率全部转为液体的 有效功率。其定义式为:=Ne/N, 值越大,则泵的经济性越好。 5、允许吸上真空高度及允许汽蚀余量 允许吸上真空高度Hs及允许汽
9、蚀余量h也是离心泵很重要的性能参 4 数,表示离心泵抗汽蚀性能的指标,单位与扬程相同。 3.23.2 泵的性能曲线泵的性能曲线 例如离心泵扬程 H、轴功率 N 及效率均随流量 Q 而变,它们之间的关系可 用泵的特性曲线或离心泵工作性能曲线表示。 在离心泵出厂前由泵的制造厂测定 出 HQ、NQ、Q 等曲线,列入产品样本或说明书中,供使用部门选泵和操 作时参考。各种型号的离心泵都有其本身独有的特性曲线,且不受管路特性的影 响。但它们都具有一些共同的规律: (1)N-Q 曲线是合理选择原动机功率和正常启动离心泵的依据。通常应 按 所需流量变化范围中最大值,再加上适当的安全裕量来确定原动机的功率,应确
10、 保泵在功耗最小的条件下启动,以降低启动电流,保护电机。一般当 Q=0 时, 离 心泵的功率最小,因此启动泵时,应关闭出口调节阀门,待泵正常运转后,在调 节到所需流量。 (2)-Q 曲线是检验泵工作经济性的依据,泵应尽可能在高校区工作。在 实际工程中将泵的最高效率点成为最佳效率点, 与改点相对应的工况称为最佳工 况点,一般是离心泵的设计工况点,为了扩大泵的使用范围,通常规定对应于最 高效率点 7%的工况范围为高效工作区。因此,离心泵样本上所给出的是高效工 作区内的个性曲线。 (3)h曲线是检查泵是否发生汽蚀的依据,应全面考虑泵的安装高度、 入口阻力损失等,防止泵发生汽蚀。 由于离心泵的性能曲线
11、是以清水为介质,在常温下测定出来的,所以当离心 泵输送介质的性质、温度与水、常温相差较大时,必须进行立新笨的性能曲线换 Q NQ HQ N H Q 图 1 5 算。 第四章第四章 泵的选型泵的选型 4.14.1 泵的选型原则泵的选型原则 1、满足生产工艺提出的流量、扬程及输送流体性质的要求。 2、泵的工作范围广,即 工况变化时仍能在高效区工作。 3、必须满足介质特殊的要求。 对输送易燃、易爆有毒或贵重介质的泵,要求轴封可靠或采用无泄漏泵, 如 磁力驱动泵、隔膜泵、屏蔽泵 对输送腐蚀性介质的泵,要求对流部件采用耐腐蚀性材料,如 AFB 不锈钢耐 腐蚀泵,CQF 工程塑料磁力驱动泵。 对输送含固体
12、颗粒介质的泵,要求对流部件采用耐磨材料,必要时轴封用采 用清洁液体冲洗。 4、经济上要综合考虑到设备费、运转费、维修费和管理费的总成本最低。 4.24.2 泵选型的基本依据泵选型的基本依据 泵选型依据,应根据工艺流程,给排水要求,从五个方面加以考虑,既液体 输送量、装置扬程、液体性质、管路布置以及操作运转条件等。 1、流量是选泵的重要性能数据之一,它直接关系到整个装置的的生产能力 和输送能力。如设计院工艺设计中能算出泵正常、最小、最大三种流量。选择泵 时,以最大流量为依据,兼顾正常流量,在没有最大流量时,通常可取正常流量 的 1.1 倍作为最大流量。 2、 装置系统所需的扬程是选泵的又一重要性
13、能数据, 一般要用放大 5%10% 余量后扬程来选型。 3、液体性质,包括液体介质名称,物理性质,化学性质和其它性质,物理 性质有温度 c 密度 d,粘度 u,介质中固体颗粒直径和气体的含量等,这涉及到 系统的扬程,有效气蚀余量计算和合适泵的类型:化学性质,主要指液体介质的 化学腐蚀性和毒性,是选用泵材料和选用那一种轴封型式的重要依据。 6 4、 装置系统的管路布置条件指的是送液高度送液距离送液走向,吸如侧最 低液面,排出侧最高液面等一些数据和管道规格及其长度、材料、管件规格、 数 量等,以便进行系梳扬程计算和汽蚀余量的校核。 5、 操作条件的内容很多,如液体的操作 T 饱和蒸汽力 P、吸入侧
14、压力 PS (绝对) 、排出侧容器压力 PZ、海拔高度、环境温度操作是间隙的还是连续的、 泵的位置是固定的还是可移的。 4.34.3 选泵的步骤与方法选泵的步骤与方法 根据泵选型原则和选型基本条件,具体操作如下: 1、列出基础数据 根据工艺条件,详细列出数据,包括介质物理性质(密度、黏度、饱和蒸汽 压、腐蚀性等) 、操作条件(操作温度、泵进出口两侧设备内的压力、处理量等) 以及泵所在位置情况,如环境温度、海拔高度、装置要求、进排出口设备内液面 至泵中心线距离和一定的管路等。 2、估算泵的流量和扬程 当工艺设计中给出正常流量、最小流量和最大流量时,选泵时可直接采用最 大流量;若只给出装置的正常流
15、量,则采用适当的安全系数估算泵的流量。当工 艺设计中给出所需扬程值,可直接采用;若没有给出扬程值而需要估算时,一般 先绘出泵装置的立面流程图,表明离心泵在流程中的位置、标高、距离、管线长 度及管件数等,计算流动损失。必要时再留出余量,最后确定泵需提供的扬程。 3、选择泵的类型 根据被输送介质的特性,确定选择泵的类型,当输送介质腐蚀性较强时, 则 应从耐腐蚀泵的系列产品中选取;当被输送介质为石油产品,则应选用油泵。 还 应注意在选择泵时,应当与台数同时考虑。 4、选择泵的型号 当选择泵的类型后, 将流量 Q 和扬程 H 值标绘在该类型泵的系列性能曲线型 谱上, 交点 P 落在切割工作区四边形中,
16、 即可读出该四边形上注明离心泵的型号。 如果交点 P 不是恰好落在四边形的上、下边上,则选用该泵后,可以应用改变叶 轮直径或工作转速的方法,以改变泵的性能曲线,使其通过交点 P。这时,应从 泵样本或系列性能规格表中查出该泵输送水的特性,以便换算。假如交点 P 并不 落在任何一个工作区四边形中,而在某四边形附近,这说明没有一台泵能满足工 作点参数,并使其处在效率较高的工作范围内工作。在这种情况下,可适当改变 台数或泵的工作条件来满足要求。 7 5、核算泵的性能 在实际生产过程中,为了保证泵的正常运转,防止发生汽蚀,应根据流程图 的布置, 计算出最差条件下泵入口的实际吸上真空高度 Hs 或装置的汽
17、蚀余量h 与该泵允许值相比较。或根据泵的允许吸上真空高度Hs或泵的允许汽蚀余量 h计算出泵允许几何安装高度Hs与工艺流程图中拟定的安装高度相比较。 若不能满足时,就必须另选其他泵或变更泵的位置,或采取其他措施。 6、计算泵的轴功率和驱动机功率 根据泵所输送介质的工作点参数(Q、H、) ,利用=Ne/N 可求出泵的轴 功率, 选用驱动机功率时应考虑 10%15%储备功率, 则驱动机功率 Nd= (1.11.15) Ne。目前很多类型的泵已做到与电机配套,只需进行校核即可。 选配驱动机时应先考虑现场可利用的动力来源,在条件许可的情况下,尽可 能采用电动机。 第五章第五章 泵类型的简介泵类型的简介
18、在石油、化工生产中,虽然离心泵的应用广泛,但在一些特殊场合下仍需要 一些其他形式的泵来满足不同工艺条件的需要。 5.15.1 磁力泵磁力泵 磁力泵(磁力驱动泵)主要由泵头、磁力传动器(磁缸) 、电动机、连接底 板等几部分零件组成。磁力泵磁力传动器由外磁转子、内磁转子及不导磁的隔离 套组成当电动机带动外磁转子旋转时,磁场能穿透空气隙和非磁性物质,带动与 叶轮相连的内磁转子作同步旋转,实现动力的无接触同步传递,将容易泄露的动 密封结构转化为零泄漏的静密封结构。由于泵轴、内磁转子被泵体、隔离套完全 封闭,从而彻底解决了“跑、冒、滴、漏”问题,消除了炼油化工等行业易燃、 易爆、有毒、有害介质通过泵密封
19、泄漏的安全隐患。 5.25.2 水环真空泵水环真空泵 水环真空泵(简称水环泵)是一种粗真空泵,它所能获得的极限真空为 20004000Pa,串联大气喷射器可达 270670Pa。水环泵也可用作压缩机,称为 水环式压缩机,是属于低压的压缩机,其压力范围为 12105Pa 表压力。水环 泵最初用作自吸水泵,而后逐渐用于石油、化工、机械、矿山、轻工、医药及食 品等许多工业部门。在工业生产的许多工艺过程中,如真空过滤、真空引水、 真 空送料、 真空蒸发、 真空浓缩、 真空回潮和真空脱气等, 水环泵得到广泛的应用。 8 由于真空应用技术的飞跃发展,水环泵在粗真空获得方面一直被人们所重视。 由 于水环泵中
20、气体压缩是等温的, 故可抽除易燃、 易爆的气体, 此外还可抽除含尘、 含水的气体,因此,水环泵应用日益增多。 5.35.3 容积式泵容积式泵 容积式泵是依靠工作元件在泵缸内作往复或回转运动, 使工作容积交替地增 大和缩小,以实现液体的吸入和排出。工作元件作往复运动的容积式泵称为往复 泵,作回转运动的称为回转泵。前者的吸入和排出过程在同一泵缸内交替进行, 并由吸入阀和排出阀加以控制;后者则是通过齿轮、螺杆、叶形转子或滑片等工 作元件的旋转作用,迫使液体从吸入侧转移到排出侧。 容积式泵在一定转速或往复次数下的流量是一定的,几乎不随压力而改变; 往复泵的流量和压力有较大脉动,需要采取相应的消减脉动措
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