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如何选泵?浅谈泵的选型原则、依据和具体操作方式

来源: 发表时间:2020-10-28
如何选泵?浅谈泵的选型原则、依据和具体操作方式
      设计院在设计装置设备时,要确定泵的用途和性能并选择崩型。这种选择首先得从选择泵的种类和形式开始,那么以什么原则来选泵呢?依据又是什么?
    一、了解泵选型原则
    1、使所选泵的型式和性能符合装置流量、扬程、压力、温度、汽蚀流量、吸程等工艺参数的要求。
     2、必须满足介质特性的要求。
    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。
    3、机械方面可靠性高、噪声低、振动小。
    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。
    5、离心泵具有转速高、体积小、重量轻、效率高、流量大、结构简单、输液无脉动、性能平稳、容易操作和维修方便等特点。
    因此除以下情况外,应尽可能选用离心泵:
    a、有计量要求时,选用计量泵
    b、扬程要求很高,流量很小且无合适小流量高扬程离心泵可选用时,可选用往复泵,如汽蚀要求不高时也可选用旋涡泵.
    c、扬程很低,流量很大时,可选用轴流泵和混流泵。
    d、介质粘度较大(大于650~1000mm2/s)时,可考虑选用转子泵或往复泵(齿轮泵、.螺杆泵)
    e、介质含气量75%,流量较小且粘度小于37.4mm2/s时,可选用旋涡泵。
    f、对启动频繁或灌泵不便的场合,应选用具有自吸性能的泵,如自吸式离心泵、自吸式旋涡泵、气动(电动)隔膜泵。

    二、知道泵选型的基本依据
    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。
    
   三、选泵的具体操作
 根据泵选型原则和选型基本条件,具体操作如下:
    1、根据装置的布置、地形条件、水位条件、运转条件,确定选择卧式、立式和其它型式(管道式、潜水式、液下式、无堵塞式、自吸式、齿轮式等)的泵。
    2、根据液体介质性质,确定清水泵,热水泵还是油泵、化工泵或耐腐蚀泵或杂质泵,或者采用无堵塞泵。
   安装在爆炸区域的泵,应根据爆炸区域等级,采用相应的防爆电动机。
    3、根据流量大小,确定选单吸泵还是双吸泵;根据扬程高低,选单级泵还是多级泵,高转速泵还是低转速泵(空调泵)、多级泵效率比单级泵低,如选单级泵和多级泵同样都能用时,首先选用单级泵。
    4、确定泵的具体型号
   确定选用什么系列的泵后,就可按最大流量,(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),取放大5%—10%余量后的扬程这两个性能的主要参数,在型谱图或者系列特性曲线上确定具体型号。操作如下:
   利用泵特性曲线,在横坐标上找到所需流量值,在纵坐标上找到所需扬程值,从两值分别向上和向右引垂线或水平线,两线交点正好落在特性曲线上,则该泵就是要选的泵,但是这种理想情况一般很少,通常会碰上下列两种情况:
     第一种:交点在特性曲线上方,这说明流量满足要求,但扬程不够,此时,若扬程相差不多,或相差5%左右,仍可选用,若扬程相差很多,则选扬程较大的泵。或设法减小管路阻力损失。
     第二种:交点在特性曲线下方,在泵特性曲线扇状梯形范围内,就初步定下此型号,然后根据扬程相差多少,来决定是否切割叶轮直径,
      若扬程相差很小,就不切割,若扬程相差很大,就按所需Q、H、,根据其ns和切割公式,切割叶轮直径,若交点不落在扇状梯形范围内,应选扬程较小的泵。选泵时,有时须考虑生产工艺要求,选用不同形状Q-H特性曲线。
   5、泵型号确定后,对水泵或输送介质的物理化学介质近似水的泵,需再到有关产品目录或样本上,根据该型号性能表或性能曲线进行校改,看正常工作点是否落在该泵优先工作区?有效NPSH是否大于(NPSH)。也可反过来以NPSH校改几何安装高度?
   6、对于输送粘度大于20mm2/s的液体泵(或密度大于1000kg/m3),一定要把以水实验泵特性曲线换算成该粘度(或者该密度下)的性能曲线,特别要对吸入性能和输入功率进行认真计算或较核。
   7、确定泵的台数和备用率:
   对正常运转的泵,一般只用一台,因为一台大泵与并联工作的两台小泵相当,(指扬程、流量相同),大泵效率高于小泵,故从节能角度讲宁可选一台大泵,而不用两台小泵,但遇有下列情况时,可考虑两台泵并联合作:
   流量很大,一台泵达不到此流量。
   对于需要有50%的备用率大型泵,可改两台较小的泵工作,两台备用(共三台)
   对某些大型泵,可选用70%流量要求的泵并联操作,不用备用泵,在一台泵检修时,另一台泵仍然承担 生产上70%的输送。
   对需24小时连续不停运转的泵,应备用三台泵,一台运转,一台备用,一台维修。
   8、一般情况下,客户可提交其“选泵的基本条件”,由我司给予选型或者推荐更好的泵产品。如果设计院在设计装置设备时,对泵的型号已经确定,按设计院要求配置。
     9、确定泵的台数和备用率:
    对正常运转的泵,一般只用一台,因为一台大泵与并联工作的两台小泵相当,(指扬程、流量相同),大泵效率高于小泵,故从节能角度讲宁可选一台大泵,而不用两台小泵,但遇有下列情况时,可考虑两台泵并联合作:
    流量很大,一台泵达不到此流量。
    对于需要有50%的备用率大型泵,可改两台较小的泵工作,两台备用(共三抬)
    对某些大型泵,可选用70%流量要求的泵并联操作,不用备用泵,在一台泵检修时,另一抬泵仍然承担生产上70%的输送。
    对需24小时连续不停运转的泵,应备用三台泵,运转,一台备用,一台维修。

    四、泵的分类依据 
    泵的种类繁多,按工作原理可分为:①动力式泵,又叫叶轮式泵或叶片式泵,依靠旋转的叶轮对液体的动力作用,把能量连续地传递给液体,使液体的动能(为主)和压力能增加,随后通过压出室将动能转换为压力能,又可分为离心泵、轴流泵、部分流泵和旋涡泵等。②容积式泵,依靠包容液体的密封工作空间容积的周期性变化,把能量周期性地传递给液体,使液体的压力增加至将液体强行排出,根据工作元件的运动形式又可分为往复泵和回转泵。③其他类型的泵,以其他形式传递能量。如射流泵依靠高速喷射的工作流体将需输送的流体吸入泵后混合,进行动量交换以传递能量;水锤泵利用制动时流动中的部分水被升到一定高度传递能量;电磁泵是使通电的液态金属在电磁力作用下产生流动而实现输送。另外,泵也可按输送液体的性质、驱动方法、结构、用途等进行分类。
    五、泵在各个领域中的应用 
    从泵的性能范围看,巨型泵的流量每小时可达几十万立方米以上,而微型泵的流量每小时则在几十毫升以下;泵的压力可从常压到高达19.61Mpa(200kgf/cm2)以上;被输送液体的温度最低达-200摄氏度以下,最高可达800摄氏度以上。泵输送液体的种类繁多,诸如输送水(清水、污水等)、油液、酸碱液、悬浮液、和液态金属等。
    在化工和石油部门的生产中,原料、半成品和成品大多是液体,而将原料制成半成品和成品,需要经过复杂的工艺过程,泵在这些过程中起到了输送液体和提供化学反应的压力流量的作用,此外,在很多装置中还用泵来调节温度。    
    在农业生产中,泵是主要的排灌机械。我国农村幅原广阔,每年农村都需要大量的泵,一般来说农用泵占泵总产量一半以上。  
    在矿业和冶金工业中,泵也是使用最多的设备。矿井需要用泵排水,在选矿、冶炼和轧制过程中,需用泵来供水先等。   
    在电力部门,核电站需要核主泵、二级泵、三级泵、热电厂需要大量的锅炉给水泵、冷凝水泵、循环水泵和灰渣泵等。   
    在国防建设中,飞机襟翼、尾舵和起落架的调节、军舰和坦克炮塔的转动、潜艇的沉浮等都需要用泵。高压和有放射性的液体,有的还要求泵无任何泄漏等。   
    在船舶制造工业中,每艘远洋轮上所用的泵一般在百台以上,其类型也是各式各样的。其它如城市的给排水、蒸汽机车的用水、机床中的润滑和冷却、纺织工业中输送漂液和染料、造纸工业中输送纸浆,以及食品工业中输送牛奶和糖类食品等,都需要有大量的泵。   
    总之,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生要产品。

    六、泵的基本参数
    表征泵主要性能的基本参数有以下几个:
    1、流量Q
   流量是泵在单位时间内输送出去的液体量(体积或质量)。
    体积流量用Q表示,单位是:m3/s,m3/h,l/s等。
    质量流量用Qm表示,单位是:t/h,kg/s等。
    质量流量和体积流量的关系为:
                             Qm=ρQ
    式中 ρ——液体的密度(kg/m3,t/m3),常温清水ρ=1000kg/m3。
    2、扬程H
    扬程是泵所抽送的单位重量液体从泵进口处(泵进口法兰)到泵出口处(泵出口法兰)能量的增值。也就是一牛顿液体通过泵获得的有效能量。其单位是N·m/N=m,即泵抽送液体的液柱高度,习惯简称为米。
 3、转速n
    转速是泵轴单位时间的转数,用符号n表示,单位是r/min。
   4、汽蚀余量NPSH
    汽蚀余量又叫净正吸头,是表示汽蚀性能的主要参数。汽蚀余量国内曾用Δh表示。
    5、功率和效率
    泵的功率通常是指输入功率,即原动机传支泵轴上的功率,故又称为轴功率,用P表示;
    泵的有效功率又称输出功率,用Pe表示。它是单位时间内从泵中输送出去的液体在泵中获得的有效能量。
    因为扬程是指泵输出的单位重液体从泵中所获得的有效能量,所以,扬程和质量流量及重力加速度的乘积,就是单位时间内从泵中输出的液体所获得的有效能量——即泵的有效功率:
                       Pe=ρgQH(W)=γQH(W)
    式中 ρ——泵输送液体的密度(kg/m3);
         γ——泵输送液体的重度(N/m3);
         Q——泵的流量(m3/s);
         H——泵的扬程(m);
         g——重力加速度(m/s2)。
    轴功率P和有效功率Pe之差为泵内的损失功率,其大小用泵的效率来计量。泵的效率为有效功率和轴功率之比,用η表示。

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