泵的基本知識

1、泵的基本知識第一章 泵的定義和選型第二章 離心泵的工作原理、結構和性能參數(shù)第三章 泵的汽蝕第四章 泵的檢驗與試驗第五章 泵的運行特性與維護第一章 泵的定義和選型第一節(jié) 泵的定義泵是一種將能量傳遞給被抽送的液體，使其能量增加，從而達到抽送液體目的的機器。能量傳遞的形式有：（1）原動機泵的機械能傳遞給它所抽送的液體，使液體的機械能（液體的位能、壓能及動能）增加，從而使被抽送液體克服管路中的阻力，從低能量（位能及壓能較低）的液源經(jīng)過管路流向高能量（位能及壓能較高）液體的地方。這種形式比較常見。（2）泵把液流A的能量傳遞給液流B，當這兩股液流流過泵的時候，液流A的能量減小，液流B的能量增大，兩股液流混

2、在一起流出泵，達到抽送液流B的目的。這種泵稱為射流泵。（3）泵把一股液流中的能量集中到部分液流中，使這部分液流的能量增大，以達到抽送部分液流的目的。第二節(jié) 泵的選型 一、泵的類型 單吸泵、雙吸泵 單級泵、多級泵蝸殼式泵、分段式泵 離心泵 立式泵、臥式泵 屏蔽泵、磁力驅(qū)動泵高速泵 葉片式泵 單級泵、多級泵 旋渦泵離心旋渦泵 混流泵 泵 軸流泵 柱塞（活塞）泵、隔膜泵電動泵往復泵 計量泵容積式泵 蒸汽泵轉子泵齒輪泵、螺桿泵、羅茨泵、滑片泵其它類型泵噴射泵、空氣升液泵、電磁泵二、化工裝置對泵的要求（1）必須滿足流量、揚程、壓力、溫度、汽蝕余量等工藝參數(shù)的要求。（2）必須滿足介質(zhì)特性的要求：對輸送易燃

3、、易爆、有毒或貴重介質(zhì)的泵，要求軸封可靠或采用無泄漏泵，如屏蔽泵、磁力驅(qū)動泵、隔膜泵等。對輸送腐蝕性介質(zhì)的泵，要求過流部件采用耐腐蝕材料。對輸送含固體顆粒介質(zhì)的泵，要求過流部件采用耐腐蝕材料，必要時軸封應采用清潔液體沖洗。（3）必須滿足現(xiàn)場的安裝要求。 對安裝在有腐蝕性氣體存在場合的泵，要求采取防大氣腐蝕的措施。對安裝在室外環(huán)境溫度低于-20以下的泵，要求考慮泵的冷脆現(xiàn)象，采用耐低溫材料。對于安裝在爆炸區(qū)域的泵，應根據(jù)爆炸區(qū)域等級，采用防爆電機。 （4）對于要求每年一次大檢修的工廠，泵的連續(xù)運轉周期一般不應小于8000小時。為適應3年一次大檢修的要求，API610（第八版）規(guī)定石油、重化學和氣

4、體工業(yè)用泵的連續(xù)運轉同期至少為3年。 （5）泵的設計壽命一般至少為15年。API610（第八版）規(guī)定石油、重化學和氣體工業(yè)用離心泵的設計壽命至少為20年。 （6）泵的設計、制造、檢驗應符合有關標準、規(guī)范的規(guī)定，常用的標準和規(guī)范見下表。 （7）泵廠應保證在電源電壓、頻率變化范圍內(nèi)的性能。我國供電電壓、頻率的變化范圍為： 電壓 380V±10%，6000V+5%、-7% 頻率 50Hz±0.5% （8）確定了的型號和制造廠時，應綜合考慮泵的性能、能耗、可靠性、價格和制造規(guī)范等因素。 第二章 離心泵的工作原理、結構和性能參數(shù)離心泵具有性能范圍廣泛、流量均勻、結構簡單、運轉可靠和維

5、修方便等諸多優(yōu)點，因此離心泵在工業(yè)生產(chǎn)中應用最為廣泛。除了在高壓小流量或計量時常用往復式泵，液體含氣時常用旋渦泵和容積式泵，高粘度介質(zhì)常用轉子泵外，其余場合，絕大多數(shù)使用離心泵。據(jù)統(tǒng)計，在化工生產(chǎn)（包括石油化工）裝置中，離心泵的使用量占泵總量的70%-80%。第一節(jié) 離心泵的工作原理離心泵主要由葉輪、軸、泵殼、軸封及密封環(huán)等組成。一般離心泵啟動前泵殼內(nèi)要灌滿液體，當原動機帶動泵軸和葉輪旋轉時，液體一方面隨葉輪作圓周運動，一方面在離心力的作用下自葉輪中心向外周拋出，液體從葉輪獲得了壓力能和速度能。當液體流經(jīng)蝸殼到排液口時，部分速度能將轉變?yōu)殪o壓力能。在液體自葉輪拋出時，葉輪中心部分造成低壓區(qū)，與

6、吸入液面的壓力形成力差，于是液體不斷地被吸入，并以一定的壓力排出。第二節(jié) 離心泵的主要零部件1、泵殼泵殼有軸向剖分式和徑向剖分式兩種。大多數(shù)單級泵的殼體都是蝸殼式的，多級泵徑向部分殼體一般為環(huán)形殼體或圓形殼體。一般蝸殼式泵殼內(nèi)腔呈螺旋型液道，用以收集從葉輪中甩出的液體，并引向擴散管至泵出口。泵殼承受全部的工作壓力和液體的熱負荷。2、葉輪葉輪是唯一的作功部件，泵通過葉輪對液體作功。葉輪型式有閉式、開式、半開式三種。閉式葉輪由葉片、前蓋板、后蓋板組成。半開式葉輪由葉片和后蓋板組成。開式葉輪只有葉片，無前后蓋板。閉式葉輪效率較高，開式葉輪效率較低。3、密封環(huán)密封環(huán)的作用是防止泵的內(nèi)泄漏和外泄漏，由耐

7、磨材料制成的密封環(huán)，鑲于葉輪前后蓋板和泵殼上，磨損后可以更換。4、軸和軸承泵軸一端固定葉輪，一端裝聯(lián)由器。根據(jù)泵的大小，軸承可選用滾動軸承和滑動軸承。5、軸封軸封一般有機械密封和填料密封兩種。一般泵均設計成既能裝填料密封，又能裝機械密封。第三節(jié) 離心泵的性能參數(shù)1、流量Q泵的流量是指泵在單位時間內(nèi)由泵出口排出液體的體積量。以Q表示，單位是m3/h或m3/s。2、揚程H泵的揚程是指單位重量的液體通過泵后獲得的能量，以H表示，單位是m，即排出液體的液柱高度。3、轉速n泵的轉速指泵沒單位時間內(nèi)的轉數(shù)，以n表示，單位是r/min。4、功率和效率Pu=pgQH1000KW1、有效功率Pu 泵的有效功率是

8、指單位時間內(nèi)泵輸送出的液體獲得的有效能量，也稱輸出功率。式中Q泵的流量，m3/sH泵的揚程，mP介質(zhì)密度，kg/m3g重力加速度，g=9.81s2=2、軸功率Pa 泵的軸功率是指單位時間內(nèi)由原動機傳到泵軸上的功，也稱輸入功率，單位是W或KW。pu3、效率 泵效率是泵的有效功率與軸功率之比，即pa第四節(jié) 離心泵的特性曲線泵的特性由線反映在恒定轉速下的各項性能參數(shù)。國內(nèi)泵廠提供的典型的特性曲線一般包括H-Q線、N-Q線、-Q線和NPSHr-Q線。第五節(jié) 離心泵的分類一、按離心泵的結構分類分類方式類 型特 點圖 例按吸入方式單吸泵液體從一側流入葉輪，存在軸向力雙吸泵液體從兩側流入葉輪，不存在軸向力，

9、泵的流量幾乎比單吸泵增加一倍按級數(shù)單級泵泵軸上只有一個葉輪多級泵同一根泵軸上裝兩個或多個葉輪，液體依次流過每級葉輪，級數(shù)越式，揚程越高拉泵軸方位臥式泵軸水平放置立式泵軸垂直于水平面按殼體型式分段式泵殼體按與軸垂直的平面剖分，節(jié)段與節(jié)段之間用長螺栓連接中開式泵殼體在通過軸心線上的平面上剖分蝸殼泵裝有螺旋形壓水室的離心泵，如常用的端吸式懸臂離心泵透平式泵裝有導葉式壓水室的離心泵特殊結構潛水泵泵和電動機制成一體浸入水中液下泵泵體浸入液體中管道泵泵作為管路一部分，安裝時無需改變管路屏蔽泵葉輪與電動機轉子聯(lián)為一體，并在同一個密封殼體內(nèi)，不需采用密封結構，屬于無泄漏泵特殊結構磁力泵除進、出口外，泵體全封閉

10、，泵與電動機的聯(lián)接采用磁鋼互吸而驅(qū)動自吸式泵泵起動時無需灌液高速泵由增速箱使泵軸轉速增加，一般轉速可達1000r/min以上，也稱部分流泵或切線增加壓泵立式筒型泵進出口管在上部同一高度上，在內(nèi)、外兩層殼體，內(nèi)殼體由轉子、導葉等組成，外殼體為進口導流通道，液體從下部吸入二、按工作介質(zhì)分類的離心泵類型水泵：1、清水泵：最常用的離心泵，采用鑄鐵泵，填料密封2、鍋爐給水泵：A、泵的壓力較高，要求保證法蘭連接的緊密性；B、應防止泵進口處產(chǎn)生汽蝕，過流部件應采用抗腐蝕性和抗電化學腐蝕的材料；C、防止溫度變化引起不均勻變形。3、熱水循環(huán)泵A、吸入壓力高、溫度高，要求泵的強度可靠；B、填料函處于高壓、高溫下，

11、應考慮減壓和降溫；C、如采用端吸式懸臂泵時，由于軸向推力大，要求軸承可靠4、凝結水泵A、對泵的汽蝕性要求高，常采用加誘導輪或加大葉輪入口直徑和寬度的方法改善泵的汽蝕性能B、泵運轉易發(fā)生汽蝕，過流部件有時采用耐汽蝕的材料（如硬質(zhì)合金、磷青銅等）3、填料函處于負壓下工作，應防止空氣侵入油泵耐腐蝕泵第三章 泵的汽蝕第一節(jié) 汽蝕現(xiàn)象及其危害1、汽蝕現(xiàn)象液體在一定溫度下，由于某種原因使泵的進口處的壓力低于液體在該溫度下的汽化壓力（即飽和蒸汽壓），液體開始汽化而產(chǎn)生汽泡，并隨液流入高壓區(qū)時，汽泡破裂，周圍液體迅速填充原汽泡空穴，產(chǎn)生水力沖擊。這種汽泡的產(chǎn)生、發(fā)展和破裂現(xiàn)象就稱為汽蝕。2、汽蝕危害性(1)汽

12、泡破裂時，液體質(zhì)點互相沖擊，產(chǎn)生600-25000Hz的噪聲及機組振動，兩者相互激勵使泵產(chǎn)生強烈振動，即汽蝕供振現(xiàn)象；(2)過流部件剝蝕及腐蝕破壞；(3)泵性能突然下降。3、汽蝕發(fā)生的部位和腐蝕破壞的部位汽蝕發(fā)生的部位在葉輪進口處，或是液體高速流動的地方，腐蝕破壞的部位常在葉輪出口或壓水室出口處。第二節(jié) 汽蝕的參數(shù)1、汽蝕余量NPSHspvU2ps泵吸入口處單位質(zhì)量液體超過液體汽化壓力的富余能量（以米液柱計），稱汽蝕余量，其值等于從基準面算起的泵吸入口的總吸入水頭（絕對壓力，以米液柱計）減去該液體的汽化壓力（絕對壓力，以米液柱計），即：g2ggNPSH= + -式中ps從基準面算起的泵吸入口壓

13、力，pa;pv液體在該溫度下的汽化壓力，Pa;us泵吸入口平均流速，m/s;液體密度，kg/m2基準面按以下兩種原則取定位置：（1）、ISO標準，GB標準規(guī)定 基準面為通過葉輪葉片進口的外端所描繪的圓繪的圓的中心的水平面。對于多級泵以第一級葉輪為基準，對于立式雙吸泵以上部葉片為基準。（2）、API標準規(guī)定 對臥式泵，其基準面是泵軸中心線；對立式管道泵，其基準面是泵吸入口中心線，對其它立式泵，其基準面是基礎的頂面。2、裝置汽蝕余量NPSHa由泵裝置系統(tǒng)（以液體在額定流量和正常泵送溫度下為準）確定的氣蝕余量，稱裝置汽蝕余量，也稱為有效汽蝕余量或可用汽蝕余量（以米液柱計），其大小由吸液管路系統(tǒng)的參數(shù)

14、和管路中流量所決定，而與泵的結構無關。3、必需汽蝕余量NPSHr由泵廠根據(jù)試驗（通常用20的清水在額定流量下測定）確定的汽蝕余量，稱泵的必需汽蝕余量（以米液柱計）。必需汽蝕余量在吸入法蘭處測定并換到基準面。在比較NPSHa和NPSHr值時應注意基準面是否一致，如不一致應換算至同一基準面。4、吸上真空度H吸上真空度H。是從泵基準面算起的泵吸入口的真空度（以米液柱計），也稱吸上真空高度。國內(nèi)老式樣本以吸上真空度反映泵的汽蝕性能，現(xiàn)該指標已淘汰。Hs與NPSHr值的換算按下式：NPSHr=10-H5、泵的安裝高度s泵的安裝高度s也稱泵的吸液高度，是指泵的基準面至吸入液面之間的高度差。6、汽蝕曲線NP

15、SHa和NPSHr均隨流量的變化而變化。一般NPSHr隨流量的增加而增大，而NPSHa則隨流量的增加而減小。泵廠提供的泵性能曲級上一般應有NPSHr-Q曲線。7、離心泵的NPSHa安全裕量S 為確保不發(fā)生汽蝕，離心泵的NPSHa必需有一個安全裕量S，滿足NPSHa-NPSHrS。對于一般的離心泵，S取0.6-1.0m。但是對于一些特殊用途或條件下使用的離心泵，S值需按表2-19取定。 8、汽蝕比轉數(shù)C汽蝕比轉數(shù)是泵在最佳工況下泵的吸入特性參數(shù)：C=5.62nQ NPSHr式中n泵的轉速，r/minQ泵的額定流量，m3/s(雙吸為1/2Q)第三節(jié) 防止汽蝕產(chǎn)生的方法方 法優(yōu) 點缺 點備 注買方采

16、取的方法1、降低泵的安裝高度（提取高液面位置或降低泵的安裝位置），必要時采用倒灌方式可選用效率較高，維修方便的泵增加安裝費用此法最好且方便，建議盡可能采用2、減小吸入管路的阻力，如加大管徑、減少管路附件、底閥、彎管、閘閥等可改進吸入條件，節(jié)約能耗增加投資費用（指管徑放大）3、增加一臺升壓泵可降低主泵價格，提高主泵效率增加設備和管路維修量增大4、降低泵送液體溫度，以降低氣化壓力可選用效率較高，維修方便的泵需增加冷卻系統(tǒng)5、避免在進口管路采用閥節(jié)流避免局部阻力損失6、在流量、揚程相同情況下，采用雙吸泵，其NPSHr值小有時也可考慮采用賣方采取的方法1、提高流道表面光潔度，對流道進行打磨和清理方法簡

17、單加工成本上升經(jīng)常采用2、加大葉輪進口處直長，以降低進口流速方法簡單回流的可能性增大，不利于穩(wěn)定運轉一般很少采用3、降低泵的轉速簡單易行同樣的流量、揚程下，低速泵價格高、效率低一般較少采用4、在泵進口增加誘導輪簡單易行泵的最大工作范圍有所縮小經(jīng)常采用5、對葉片可調(diào)的混流泵、軸流泵，可采用調(diào)節(jié)葉片安裝角度的方法經(jīng)常采用6、過流部件采用耐汽蝕的材料，如硬質(zhì)合金、磷青銅、18-8、Cr-Ni鋼等泵的結構、性能曲線均不變材料成本上升較少采用第四章 泵的檢驗與試驗API610標 準 規(guī) 定一、檢驗項目項目內(nèi) 容檢驗方法規(guī)定有觀察、目睹和非目睹三種檢驗方式，用戶可以任意選定其中一種1、觀察試驗 在試驗（或

18、檢查）之前，制造廠需事先通知用戶具體試驗日期，該日期是指制造廠在安排生產(chǎn)計劃時已排定的時間。用戶如果未按指定時間到達現(xiàn)場，制造廠可以不等候用戶代表，照常進行試驗，并可進行計劃中的下一道工序的工作。2、目睹試驗 這種試驗（或檢查）是制造廠在生產(chǎn)計劃中排定的，且必須要有用戶人員到場一起參加試驗或檢查。對于泵的機械運轉試驗和水力性能試驗，制造廠通常在用戶代表到達現(xiàn)場之前需要先進行一次試驗，待試驗合格后，再邀請用戶代表到場后再進行下一次重復前次的試驗。3、非目睹試驗 指用戶代表可以不在現(xiàn)場的情況下，制造廠自行試驗或檢查(1)賣方應將下列資料至少保留5年，以備用戶代表查詢；a、材料證書，如鋼廠的試驗報告

19、（材料成分、力學試驗結果）b、材料清單上各項采購技術規(guī)范c證明已經(jīng)達到技術規(guī)范要求的試驗資料d試驗結果和檢查結果的書面資料e裝配后的維護和運轉間隙。（2）材料檢驗用戶可規(guī)定對焊縫或材料需進行檢驗的項目：X射線照相、超聲波探傷、磁粉探傷或著色滲透探傷檢驗a、對一于焊縫、鑄鋼和鍛件的檢驗·X射線照相 需符合ASTME94和E142規(guī)定的檢驗方法。焊接件的驗收標準需符合ASME規(guī)范第篇，第I分篇的UW-52的要求，對鑄件的驗收標準需符合ASME規(guī)范第篇，第I分篇附錄7的要求·超聲波探傷 需符合ASME規(guī)范第篇、第5條規(guī)定的檢驗方法。驗收標準為：焊接件ASME第篇，第I分篇、附錄1

20、2鑄件ASM規(guī)范，第篇，第I分篇、附錄7·磁粉探傷 對于濕粉或干粉探傷需符合ASTME709規(guī)定的檢驗方法。驗收標準為：焊接件 ASME規(guī)范第、第I分篇，附錄6鑄件 需與ASTME125中標準照相圖片相比較，對每種缺陷不應超過下列規(guī)定：種類 缺陷 最大嚴重程度 線性斷裂 1 冷縮 2 夾渣 2 冷鐵和型心撐 1 疏松度 1 焊 縫 1·著色滲透探傷 需符合ASME規(guī)范第篇，第6條規(guī)定的檢驗方法。驗收標準炎：焊接件 ASME規(guī)范第篇、第I分篇附錄8鑄 件 ASME規(guī)范第篇、第I分篇附錄7b、對于鑄鐵件的檢查需符合上述的磁粉探傷、著色探傷的各項要求3、機械檢驗如果用戶要求，制造

21、廠可以向用戶提供該設備和所有管路及附件的清潔程度，零件、焊縫或熱影響區(qū)的硬度在允許范圍內(nèi)規(guī)定試驗水壓試驗1、承受內(nèi)壓的零件需采用1.5倍最大允許工作壓力進行水壓試驗2、軸承、填料箱、支架的冷卻室，油冷卻器和密封器的冷卻通常采用0.79MPa壓力進行水壓試驗3、雙層殼體泵、臥式多級泵和其它特殊設計泵可以分段，每段按適當?shù)膲毫M行試驗4、對于輸送高溫介質(zhì)的泵，試驗壓力需乘以室溫下材料的許用應力除以運轉溫度下的材料許用應用，做為水壓試驗的壓力。5、對于奧氏體不銹鋼制的泵類設備，水壓試驗和液體含氯量不允許超過50ppm6、水壓試驗時間不少于30min，大型和重型鑄件可以要求更長的試驗時間7、如果泵的使

22、用條件或材料符合下列任何一項者，買方可以規(guī)定水壓試驗的液體需加入濕潤劑，以減少表面張力a、泵送介質(zhì)在泵送溫度下相對密度小于0.7b泵送溫度高于260c泵殼是從新模型或修改模型鑄出的d泵殼由鑄造性能差的材料制成水力性能試驗1、泵在額定轉速和額定流量下運轉時，其性能允差如下：工況額定點，%關死點，%額定揚程允差0-152m-2+5+10-10153-305m-2+3+8-8305m-2+2+5-5額定功率允差+4額定效率允差-0.52、泵的水力性能試驗至少有5個點的試驗數(shù)據(jù)，通常為關死點、最小連續(xù)穩(wěn)定流量點、最小流量與額定流量之間的中間點、額定流量點、110%額定流量點。除非雙方商定，否則試驗轉速

23、誤差應在額定轉速的3%以內(nèi)、規(guī)定試驗運轉試驗泵在水力性能試驗其間應達到下列要求1、軸承溫度在規(guī)定的運轉和環(huán)境溫度為43的條件下，軸承箱用強制潤滑的油溫溫升不高于28，軸承出口油溫不高于17。如果入口油溫高于49，設計時需特殊考慮。軸承箱用油環(huán)潤滑或飛濺潤滑的油溫需低于82泵在上述軸承溫度極限范圍內(nèi)，應能保證正常運轉2、振動泵在額定轉速和（90%-110%）額定流量作水力性能試驗時測定振動值。買方還可以規(guī)定增加其它流量點下的振動測定值作為驗收指標。對于裝有滾動軸承的泵，在軸承室上垂直于軸測得未濾波振動值不應超過下圖所示的速度值或位移值，取其中較大值。對于裝有滑動軸承的泵，在軸上測得未濾波振動值不

24、應超過下圖b所示速度值或位移值，取其中較大值對于采用剛性聯(lián)軸器的立式泵，需在電動機的上軸承室測出振動值。對于采用彈性聯(lián)軸器的立式泵，其振動值需在泵上軸承室測得轉速n1800r/min時，裝有滾動軸承或裝有滑動軸承的泵，振動允許值分別見圖轉速n1800r/min時，裝滾動軸承的泵，允許振動速度按式（1）計算。裝有滑動軸承的泵，允許振動速度按式（2）計算=n/2000 (1)=(n/6400)0.7 (2)式中峰值振動速度，in/sn轉速，r/min自選試驗汽蝕余量試驗必需汽蝕余量允差：+0%，應以揚程（多級泵為第一級揚程）下跌3%作為性能判斷標志；對于多級泵，用總揚程除以離心泵葉輪級數(shù)，即得近似的第一級揚程。必需汽蝕余量（NPSHr）試驗