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泵的工作原理汽蚀性能提高的措施综述《资讯》

发布时间:2020-08-17 11:57:59 阅读: 来源:气泡袋厂家

2018-03-11 22:54:47来源:阿莲

泵是输送流体或使流体增压的机械,它将原动机的机械能或其他外部能量传送给液体,使液体能量增加。液体的能量包括位能,压力能和速度能,所以通过泵的转换,泵输送液体增加的能量为:几何位置抬高或压力增大或速度提高。无论是飞机、火箭、坦克、潜艇、还是钻井、采矿、火车、船舶,或者是日常的生活,到处都需要用泵,到处都有泵在运行,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。接下来贤集网小编就要为大家介绍一下泵的工作原理、汽蚀性能提高的措施、密封结构、保养方法、布置方式、主要性能参数、选型依据、选型过程。

泵的工作原理

一、齿轮泵

齿轮泵不同于常见的叶轮泵,它是采用两个齿轮互相开合产生的压力来输送液体。齿轮泵的两个齿轮分开时会产生低压,液体吸入,由壳壁送到另一侧。另一侧两齿轮互相合拢,形成高压将液体排出。

二、多级离心泵

多级离心泵是将具有同样功能的两个以上的离心泵串联形成,输出水压很大。常见为立式结构,也有卧式结构,多级离心泵运行平稳、振动小、寿命长。多级离心泵也是依靠叶轮的旋转获取离心力,待气体密度达到机械真空泵的工作范围而被抽出,从而获得高真空。多级泵是靠容积的变化来实现吸气压缩和排气的。

三、单机离心泵

单机离心泵工作时,叶轮的高速旋转产生了离心力,液体在离心力的作用下产生高速,高速液体经过逐渐扩大的泵壳通道,产生压力。

四、螺杆泵

螺杆泵时容积转子泵,它是依靠由螺杆和衬套形成的密封腔的容积变化来吸入和排出液体的。一个螺杆转动,带动另一个螺杆,液体被拦截在啮合室内,沿杆轴方向推进,然后被挤向中央排出。

五、往复泵旁路调节

往复泵依靠活塞、柱塞或隔膜在泵缸内往复运动使缸内工作容积交替增大和缩小来输送液体或使之增压的容积式泵。当泵提供的流量大于管路需求流量时,要求一部分回流到往复泵进口,可通过改变旁路阀门的开度,来调节出口回流到进口处的流量。

六、气动隔膜泵

气动隔膜泵采用压缩空气为动力源,对于各种腐蚀性液体,带颗粒的液体,高粘度、易挥发、易燃、剧毒的液体,均能予以抽光吸尽。气动隔膜泵工作时为了使活柱不与腐蚀性料液直接接触,将气缸腔体与液料用隔膜分开,实质也是往复泵的原理。

七、往复泵

往复泵工作时活塞右移,腔内压力降低,将上活门压下,下活门顶起,液体吸入;活塞左移,腔内压力增高,将上活门顶起,下活门压下,液体排出。

八、双动往复泵

双动往复泵工作时活塞右移,左下吸液,右上排液,活塞左移,右下吸液,左上排液,活塞往复一次,有两次吸、排液,流量更加均匀。

九、水环式真空泵

水环式真空泵的叶轮与泵壳成偏心,泵壳内充一定量的水,叶轮旋转使水形成水环,相邻叶片(如图中红色叶片)旋转时,与水环形成的空间(气室)变大即进气,空气(气室)逐渐变小,即空气被压缩,多组相邻叶片,即多组往复压缩。结构紧凑、工作平衡可靠和流量均匀,所以化工生产中多用来输送或抽吸易燃、易爆和有腐蚀性的气体,水环式真空泵由于叶轮搅拌液体,损失能量大,故其效率很低。

十、旋涡泵

旋涡泵就是靠旋转叶轮对液体的作用力,在液体运动方向上给液体以冲量来传递动能以实现输送液体。旋涡泵的叶片凹槽中的液体,被离心力甩向流道,一次增压;流道中液体又因槽中液体被甩出形成低压,再次进入凹槽,再次增压;多次的凹槽一流道一凹槽的漩涡运动,从而获得较高压头。

十一、叶片泵

叶片泵转子旋转时,叶片在离心力和压力油的作用下,尖部紧贴在定子内表面上,这样两个叶片与转子和定子内表面所构成的工作容积,先由小到大吸油后再由大到小排油,叶片旋转一周时,完成一次吸油与排油。

十二、蒸汽喷射泵

蒸汽喷射泵工作时蒸汽进入喷嘴后,高速喷出,产生低压,将气体吸入并在混合室混合,经扩大管后,动能转变为压强能,如果吸入的气体来自容器,容器减压,即可称作喷射真空泵。

十三、轴流管道泵

轴流泵叶轮装有2~7个叶片,在圆管形泵壳内旋转,叶轮上部的泵壳上装有固定导叶,用以消除液体的旋转运动,使之变为轴向运动,并把旋转运动的动能转变为压力能。

十四、自吸泵

自吸泵的工作原理是:水泵启动前先在泵壳内灌满水(或泵壳内自身存有水),启动后叶轮高速旋转使叶轮槽道中的水流向涡壳,这时入口形成真空,使进水逆止门打开,吸入管内的空气进入泵内,并经叶轮槽道到达外缘。

十五、活塞泵

活塞泵靠活塞往复运动,使得泵腔工作容积周期变化,实现吸入和排出液体。由泵缸、活塞、进出水阀门、进出水管、连杆和传动装置组成。靠动力带动活塞在泵缸内作往复运动。当活塞向上运动时,进水阀开启,水进入泵缸,同时活塞上的水阀关闭,活塞上部的水随活塞向上提升;当活塞向下运动时,进水阀关闭,活塞上的阀门开启,同时使泵缸下腔的水压入上腔,并升入出水管,如此反复进水和提升,使水不断从出水管排出。

十六、罗茨真空泵

罗茨真空泵是指泵内装有两个相反方向同步旋转的叶形转子,转子间、转子与泵壳内壁间有细小间隙而互不接触的一种变容真空泵,罗茨泵的工作原理与罗茨鼓风机相似,由于转子的不断旋转,被抽气体从进气口吸入到转子与泵壳之间的空间v0内,再经排气口排出。

十七、旋片式真空泵

旋片泵主要由泵体、转子、旋片、端盖、弹簧等组成。在旋片泵的腔内偏心地安装一个转子,转子外圆与泵腔内表面相切(二者有很小的间隙),转子槽内装有带弹簧的二个旋片,旋转时,靠离心力和弹簧的张力使旋片顶端与泵腔的内壁保持接触,转子旋转带动旋片沿泵腔内壁滑动。

十八、泥浆泵

泥浆泵,是指在钻探过程中向钻孔里输送泥浆或水等冲洗液的机械。它是将地表冲洗介质──清水﹑泥浆或聚合物冲洗液在一定的压力下,经过高压软管﹑水龙头及钻杆柱中心孔直送钻头的底端,以达到冷却钻头、将切削下来的岩屑清除并输送到地表的目的。

十九、气气增压泵

气气增压泵以压缩空气为动力,将低压气体压力升高后连续输出,最终输出压力可升高至动力源压力的两倍甚至数十倍,是无污染的气体增压装置。

二十、气液增压泵

气液增压泵由单向阀控制的高压柱塞不断的将液体排出,增压泵的出口压力大小与空气驱动压力有关。当驱动部分和输出液体部分之间的压力达到平衡时,增压泵会停止运行,不再消耗空气,当输出压力下降或空气驱动压力增加时,增压泵会自动启动运行,直到再次达到压力平衡后自动停止。

泵汽蚀性能提高的措施

一、提高泵本身的抗汽蚀性能:

1、增大叶轮进口直径D0;

2、增大叶轮叶片进口宽度b1;

3、增大叶轮盖板进口部分曲率半径;

4、叶片进口边适当向吸入方向延伸;

5、增大叶片进口角;

6、尽量使叶片进口厚度薄;

7、增加叶片的光洁度;

二、防止发生汽蚀的措施:

1、减少几何吸上高度Hg(或增加几何倒灌高度);

2、减少吸入损失hc(可增大管径、减少管路长度、弯头等);

3、选泵时,注意泵最大流量的NPSHR,应使装置的NPSHA大于泵的NPSHR;

4、在同样的转速和流量下,采用双吸泵(减小进口流速);

5、泵汽蚀时,把流量调小或降速运行;

6、泵吸水池对泵汽蚀有重要影响;

7、对于在苛刻条件下运行的泵,为避免汽蚀破坏,可使用抗汽蚀材料如斜流泵的叶轮用0Cr13Ni4Mo,叶轮室用Ni—Cr不锈钢。

泵的密封结构

1、填料密封:

其密封原理就是用填料压盖将填料压入填料箱的填料函中,使泵轴或轴套的外表面与填料内表面接触来阻断泵内液体沿轴向外部渗漏,填料密封结构简单、更换方便,但填料与轴或轴套直接摩擦,填料压得越紧,摩擦力就越大,消耗的功率也越大,且易烧盘根:若盘根压得过松,则泵内流体易泄漏。而且,对于输送含固体物料的泵,填料被磨损或松动会导致料浆泄漏,造成泵轴磨损、污染轴承。所以填料密封只应用在对运行环境和渗漏量要求不高的场合。

2、机械密封(又称端山密封):

是指由两个圆环组成的密封元件,在其垂直轴线的光洁而平直的表面上相互贴合,并作相对转动面构成的密封装置。相比于填料密封,机械密封的结构可靠性、安全性、使用寿命、检修周期、功率损耗等方面都有改善。机械密封的结构比填料密封复杂,加工精度(垂直度、端面跳动等)要求较高,并需要一定的安装技术。目前,机械密封的种类很丰富,用户可以根据泵运行环境的特点要求特殊设计,以达到良好的密封效果。

3、动力密封:

一般是指应用在固液泵中的副叶轮密封,或副叶片一副叶轮联合动力密封。副叶片一副叶轮联合动力密封亦称泵的流体动密封系统,通常由位于泵叶轮盖板(包括前、后盖板)外侧面上的副叶片(亦称附叶片)、副叶轮、阻旋片和停车密封等组成。在泵轴的驱动下,副叶片及副叶轮内的液体受到离心力作用,产生的水压力阻挡来自主叶轮出口的高压流体,设计时,须使泵轴与泵壳的间隙处的流体压力接近泵的外部压力,动力密封一般应该与机械密封或填料密封联合使用,以保证泵停止运转时密封装置仍能有效阻挡液体的渗漏。

泵的保养方法

1、经常加脂,电动油桶泵为高速运转,润滑脂易于挥发,故必须使轴承处的润滑能保持清洁,并注意添换。

2、成纤维、注意保存电动抽油泵应放于干燥,清洁和没有腐蚀性气体的环境中。

3、泵注意绝缘电阻,长期搁置不用的或在潮湿环境中使用的电动抽液泵,使用前必须用500伏兆欧表测量绕组的绝缘电阻。如绕组与电机壳间绝缘电阻小于7兆欧时,必须对绕组进行干燥处理。

4、泵经常检查维修,电动油桶泵应经常检查,维修,须检查电源线:内接线,插头,开关是否良好,绝缘电阻是否正常,刷尾座是事松动,换向器与电刷接触良好,电枢绕级扩定子绕组是否是有适中断路现象,轴承及转动零件是否的损坏等等。

5、保存好每零件和调换相同零件,在拆检泵时,应保存好每个零件,要特别注意隔爆零件的隔爆面不能使其损伤拉毛包括绝缘衬垫及套管,如有损坏,必须调换上新的相同零件,不得采用低于原材料性能的代用材料或原有规格不符的零件,装配时应将所有零件按原先位置装好,不能遗漏。

泵的布置方式

1、露天布置一般将泵集中布置在管廊下方或侧面,也可以布置杂被抽吸设备附近,主要优点是通风良好,操作和维修方便,若泵布置杂管廊下方时,泵出口中心线应对齐,距管廊柱中心线0.6m。

2、半露天布置半露天布置的泵适用于多雨地区,一般在管廊下方布置泵,在管道上部设顶棚。或将泵布置在框架的下层地面上,以框架平台做为顶棚,根据泵的布置要求,将泵布置成单排、双排或多排。

3、室内布置室内布置的泵适用于寒冷或多风沙地区,以及工艺有特殊要求的场合。

泵的主要性能参数

1、流量与扬程

泵在单位时间内输送的流体量称为流量,泵的流量一般指体积流量,用q表示。单位重力作用下的液体通过泵后所获得的能量增加值,称为扬程,用H表示,单位为m。在选型时,流量与扬程是由设计人员根据工艺计算结果给出的核心参数,是一个固定值。对于水泵自身性能而言,流量与扬程往往是一个区间内的对应关系,是一个范围。在选型时,两者互相影响,理想的选型是工艺参数需要的固定值落在水泵性能曲线的最高效率点,在有偏差时,要综合评估偏差可能带来的不利影响,权衡后确定选型结果。

2、 轴功率与效率

泵在运行时原动机传递到泵转轴上的功率称为轴功率,用P表示,单位为kw。单位时间内通过泵的流体所获得的功率称为有效功率,用Pe表示。泵的效率为有效功率与轴功率之比,即η=Pe/P。泵的效率与泵本身的设计水平、机械加工水平等有关,效率的高低直接影响能耗,同时泵有各自的高效率区间,选型时需要落在这个区间,以降低能耗。

3、转速

泵轴每分钟的转数,称为转速,用n表示,单位为r/min。转速一般与电机的标准转速对应,可通过变频器对电机转速进行调整,水泵性能曲线也对应变化。在实际流量扬程变化时,通过变频来调节可以达到很好的节能效果。

4、汽蚀与汽蚀余量

汽蚀指水泵运行中,因为某些原因使得泵内局部压力降低到水的汽化压力时,水会产生汽化而形成气液流,到达高压区后气泡受到挤压破灭重新凝结成水,在这个过程中会产生很高的水锤压力,使材料收到侵蚀和破坏。汽蚀现象主要是针对叶片泵而言,是在泵的选型设计中必须避免的现象。汽蚀的产生与泵的性能有关,也与泵的吸口装置的设计有关。

泵的选型依据

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。

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,以便进行系统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。

泵的选型过程

一、确认使用条件

在泵的选型时,首先需要确认使用的基本条件,包括:

1、输送介质的物理化学性能

影响泵的性能、材料和结构,包括:介质特性(如腐蚀性、磨蚀性、毒性等)、固体颗粒含量及颗粒大小、密度、黏度、汽化压力等。

2、选型参数

流量、扬程、温度、装置汽蚀余量、操作状态。

3、现场条件

泵的安装位置、环境温度、相对湿度、大气压力、大气腐蚀状况及危险区域划分等级等。

二、选择泵的类型

水处理中根据用途的不同需要选择对应的合适类型:

1、进水的提升

在废水的进水中杂质往往较多,一般选择抗堵塞的离心泵。中小规模水量时,最常用的为潜污泵。在方便设置泵房时,可采用干式无堵塞排污泵;在大型规模项目,一般采用干式安装的大型污水泵,以方便检修;在工业废水处理项目中,进水缠绕物杂质少时,经常根据需求选用自吸泵等。进水提水泵在允许时,建议尽量选择质量优秀的产品,可以大大减少日常运行维护中的麻烦,保证系统的正常运转。

2、中间提升及尾水排放

中间提升及尾水排放时,废水中的杂质特别是缠绕性杂质非常少,在水泵的选型上范围大很多,基本常规的输送污水的泵都能使用,在尾水水质较好时,排放和回用泵可考虑选择清水泵,泵的效率一般较污水泵高,成本也较低。

3、有自吸需求

有自吸需求时可选用自吸泵、转子泵。根据需求可配套真空泵。

4、污泥的输送

①初沉污泥:污泥悬浮物浓度高、杂物较多,一般采用螺杆泵,需要时配套破碎机;

②二沉池污泥及污泥回流:污泥含水率高,特性与水类似,一般选用潜污泵、混流泵或轴流泵,内回流需要扬程低,可选用穿墙泵;

③化学污泥:根据污泥情况可选择无堵塞排污泵、螺杆泵;

④浓缩后污泥:一般选择螺杆泵,也可选择隔膜泵;

⑤脱水后污泥:脱水后污泥的管道输送需要扬程高,可选择柱塞泵。

5、药剂投加

小流量的药剂投加一般选择计量泵,PAM的投加可选择螺杆泵;大流量的药剂投加可选择耐腐蚀泵等。

三、确定泵的型号

在类型确定后,再根据泵的性能曲线选择合适的型号:

1、查系列型谱图,选择泵的额定工作点落在泵的高效工作区内,校核泵的汽蚀余量是否符合要求;

2、校核泵的材质、密封等是否能满足输送介质要求;

3、校核安装检修条件是否满足单体设计的要求。

以上是贤集网小编为大家介绍的泵的工作原理、汽蚀性能提高的措施、密封结构、保养方法、布置方式、主要性能参数、选型依据、选型过程。伴随着国际先进泵体研究的发展和新材质泵体的应用,国内科研机构借鉴西方发达国家对泵体研究的发展思路,国内少数企业机构开始研制无机非金属材料如陶瓷、玻璃钢、石墨和碳素制品以及合成有机高分子材料如塑料、玻璃纤维或碳纤维增强的工程塑料等。这些国内的泵类的发展趋势迎合了国际趋势,并且很快在国内取得了良好的使用效果。

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