離心泵、自吸泵、蠕動(dòng)泵、計(jì)量泵等常用泵的選型

1、離心泵、自吸泵、蠕動(dòng)泵、計(jì)量泵等常用泵的選型泵的分類及形式葉片式泵離心泵容積式泵泵往復(fù)泵柱塞泵、隔膜泵等轉(zhuǎn)子泵齒輪泵、螺桿泵等旋渦泵 混流泵 軸流泵 單吸泵、雙吸泵單級(jí)泵、多級(jí)泵渦殼泵、節(jié)段泵立式泵、臥式泵 屏蔽泵、磁力驅(qū) 動(dòng)泵其他類型泵射流泵、水錘泵等葉片式泵：通過葉輪中葉片傳遞功率。容積式泵：通過改變液體體積引起壓力變化而達(dá)到輸送的目的。 泵的分類及形式n離心泵-葉片式泵n自吸泵-葉片式泵n蠕動(dòng)泵-容積式泵n計(jì)量泵-容積式泵n凸輪泵-容積式泵n真空泵-視具體形式而定離心泵自吸泵凸輪泵真空泵軟管泵計(jì)量泵離心泵主要零部件n葉輪 泵的心臟，由前蓋板、后蓋板、葉片、輪轂組成；葉輪外徑與揚(yáng)程有密切的

2、關(guān)系；葉輪出口寬度與流量有密切的關(guān)系。n泵體 作用：收集從葉輪出口流出的液體；將液體的速度能（動(dòng)能）大部分轉(zhuǎn)換為壓能；將液體導(dǎo)向到排出管路中。n泵蓋：與泵體共同構(gòu)成泵腔，泵腔是承壓場(chǎng)所。n軸封 泵的密封有靜密封和動(dòng)密封，動(dòng)密封主要指軸封，軸封主要是機(jī)械密封和填料密封離心泵主要零部件n軸 作用：傳遞扭矩（能量）、支撐葉輪。 泵與電機(jī)同軸，也可單獨(dú)分成不同的軸。共軸是指電機(jī)軸伸延長，葉輪 直接安裝壓軸的延伸部件上，軸的支撐仍由電機(jī)上軸承完成。n軸承 作用：支撐轉(zhuǎn)子部分（包括軸、葉輪、軸套等一切隨電機(jī)軸旋轉(zhuǎn)的零件）的重量和液體對(duì)葉輪產(chǎn)生徑向力和軸向力。 軸承：分滾動(dòng)軸承和滑動(dòng)軸承。n過流部件與介質(zhì)接

3、觸的零部件。離心泵工藝參數(shù)n流量Q（m3/s、m3/h ）單位時(shí)間內(nèi)泵所輸送液體的數(shù)量工程中可選1.1-1.15倍的泵額定流量n揚(yáng)程 H（m、MPa）指單位重量的液體通過泵所增加的能量工程中可選1.05-1.1倍的泵額定揚(yáng)程n轉(zhuǎn)速 n （rpm）泵轉(zhuǎn)子每分鐘轉(zhuǎn)過的圈數(shù)。離心泵剖面圖葉輪葉輪泵體泵體泵蓋泵蓋軸封軸封軸軸電機(jī)電機(jī)離心泵工藝參數(shù)n效率 泵有效功率與軸功率的比值。是衡量消耗的能量究竟發(fā)揮了多大效果的一個(gè)百分?jǐn)?shù)。n汽蝕余量NPSH （m）為保證泵不汽蝕，泵葉輪進(jìn)口處單位重量的液體所必須具有的超過汽化壓力的富余能量n功率 有效功率單位時(shí)間內(nèi)液體從泵中獲取的能量 軸功率單位時(shí)間內(nèi)原動(dòng)機(jī)傳給泵

4、的功率 配套功率與泵匹配的原動(dòng)機(jī)的功率 離心泵性能曲線特點(diǎn)HNH-QN-Q-QQn通過出口節(jié)流或調(diào)速調(diào)節(jié)流量n出口閥關(guān)閥啟動(dòng)n需自灌n輸送低粘度的介質(zhì)，流量和揚(yáng)程范圍廣離心泵的相似理論n相似條件 幾何相似、運(yùn)動(dòng)相似、動(dòng)力相似n相似定律 Q2/Q1=(n2/n1)*(D2/D1)2 H2/H1=(n2/n1)2*(D2/D1)2 P2/P1=(n2/n1)3*(D2/D1)5*(2/1) Q: 流量 H: 揚(yáng)程 n: 轉(zhuǎn)速 D: 葉輪直徑 :介質(zhì)密度離心泵比例定律和切割定律n比例定律 同一臺(tái)泵，當(dāng)葉輪直徑不變，改變轉(zhuǎn)速則： Q2/Q1=(n2/n1) H2/H1=(n2/n1)2 P2/P1=(

5、n2/n1)3n切割定律 同一臺(tái)泵，當(dāng)轉(zhuǎn)速不變，葉輪外徑切割時(shí)則： Q2/Q1=(D2/D1) H2/H1=(D2/D1)2 P2/P1=(D2/D1)3離心泵比例定律和切割定律n比轉(zhuǎn)數(shù)nns=3.65*n*(Q)0.5 / (H)0.75 n- 泵的轉(zhuǎn)速 r/min Q-流量 m3/s H- 揚(yáng)程 mn葉輪外圓允許切割量比轉(zhuǎn)數(shù)ns6060120120200200300300350350允許切割量20%15%11%9%7%0%效率下降每切割10%下降1%每切割4%下降1%離心泵所需電機(jī)功率P估算n泵軸功率Pa計(jì)算:nPa=H*Q*/（102*）KWH-泵的額定揚(yáng)程，mQ-泵的額定流量，m3/s

6、-介質(zhì)密度，kg/m3-泵額定工況下效率，一般取6580%離心泵所需電機(jī)功率P估算nP=K*Pa/t KWK-離心泵功率余量系數(shù)t-泵傳動(dòng)裝置效率泵的軸功率 Pa/KW電動(dòng)機(jī)汽輪機(jī)151.251.115551.101.1直連傳動(dòng)平皮帶傳動(dòng)三角皮帶傳動(dòng)齒輪傳動(dòng)蝸桿傳動(dòng)1.00.950.920.90.970.70.9離心泵的汽蝕n汽蝕現(xiàn)象n液體在一定溫度下，由于泵內(nèi)的壓力小于該溫度下液體的飽和蒸汽壓（汽化壓力），而產(chǎn)生汽泡，并隨液體進(jìn)入高壓區(qū)，汽泡破裂，產(chǎn)生水力沖擊。n汽蝕的危害 產(chǎn)生強(qiáng)烈振動(dòng)（汽蝕共振現(xiàn)象） 過流部件剝蝕 泵性能下降 汽蝕曲線n汽蝕余量NPSH（凈正入口壓頭）nNPSHa：裝置汽

7、蝕余量 由泵裝置確認(rèn)的汽蝕余量，也稱有效汽蝕余量或可用汽蝕余量。nNPSHr：泵的必需汽蝕余量 泵自身測(cè)試出的汽蝕余量nNPSHa需大于NPSHr（差值為安全裕量S，S1m）才能保正不發(fā)生汽蝕NPSHNPSHa-QNPSHr-QQ汽蝕界限NPSHa 計(jì)算nP1-泵吸入口壓力，PanPv-液體在該溫度下的飽和蒸汽壓，PanHv1-吸入管道阻力損失，m自吸泵主要零部件自吸泵的原理n所謂自吸泵，就是在啟動(dòng)前不需灌水（安裝后第一次啟動(dòng)仍然需灌水），經(jīng)過短時(shí)間運(yùn)轉(zhuǎn)，靠泵本身的作用，即可以把水吸上來，投入正常工作 。n氣液混合式自吸泵的工作過程：由于自吸泵泵體的特殊結(jié)構(gòu)，水泵停轉(zhuǎn)后，泵體內(nèi)存有一定量的水，

8、泵再次啟動(dòng)后由于葉輪旋轉(zhuǎn)作用，吸入管路的空氣和水充分混合，并被排到氣水分離室，氣水分離室上部的氣體溢出，下部的水返回葉輪，重新和吸入管路的剩余空氣混合，直到把泵及吸入管內(nèi)的氣體全部排出，完成自吸，并正常抽水。 自吸泵與離心泵的區(qū)別n除了自吸泵無需考慮汽蝕裕量之外，其他工藝參數(shù)均與離心泵類似。n自吸高度工業(yè)級(jí)自吸泵最高可達(dá)11m，衛(wèi)生級(jí)自吸泵最高4m（具體須與供應(yīng)商聯(lián)系）蠕動(dòng)泵主要原理n蠕動(dòng)泵又稱為軟管泵n就象用手指夾擠一根充滿流體的軟管，隨著手指向前滑動(dòng)管內(nèi)流體向前移動(dòng)。蠕動(dòng)泵也是這個(gè)原理只是由滾輪取代了手指。通過對(duì)泵的彈性輸送軟管交替進(jìn)行擠壓和釋放來泵送流體。就象用兩根手指夾擠軟管一樣,隨著

9、手指的移動(dòng),管內(nèi)形成負(fù)壓,液體隨之流動(dòng). 蠕動(dòng)泵就是在兩個(gè)轉(zhuǎn)輥?zhàn)又g的一段泵管形成“枕”形流體。 蠕動(dòng)泵優(yōu)點(diǎn)n安裝容易，易于操作n適合輸送磨蝕性，腐蝕性，高粘度及剪切敏感性流體n適合輸送含氣泡，高固含量流體n可安全的干運(yùn)行（軟管中沒有流體）n完全避免雙向污染（流體僅同軟管接觸）n計(jì)量精確，可用于定量添加物料n沒有密封圈，閥門，隔膜，同物料接觸的轉(zhuǎn)子，定子和活塞等，無泄露，堵塞和磨損n備件少，唯一的消耗部件：新軟管=新泵蠕動(dòng)泵缺點(diǎn)n初期采購成本高n流量有限（目前最大流量80m3/Hr)n脈沖較大（但可選配PD來有效的降低脈沖）n軟管材料有限n需要潤滑油來進(jìn)行潤滑和冷卻n對(duì)背壓比較敏感-高背壓會(huì)導(dǎo)

10、致回流（因此在選型時(shí)需根據(jù)最高壓力來確定墊片數(shù)量）n軟管的損壞無法預(yù)知nCIP型泵非常昂貴，但可以通過旁通來實(shí)現(xiàn)蠕動(dòng)泵性能曲線np-Q -排出壓力實(shí)際流量曲線np-N -排出壓力軸功率曲線nQT -理論流量nNote：同樣適用于容積式泵蠕動(dòng)泵工作特點(diǎn)n理論流量QT與管道特性無關(guān)，只取決于泵本身，而提供的壓力只取決于管道特性，與泵本身無關(guān)。當(dāng)排出壓力提高時(shí)，泵內(nèi)泄漏損失加大，因此泵的實(shí)際流量隨壓力的升高而略有下降n泵的軸功率隨排出壓力的升高而增大，泵的效率也隨之提高。但超過額定值后，由于內(nèi)泄漏量的增大，效率會(huì)有所下降。n隨著液體黏度增大和含氣量的增加，泵的流量下降，效率下降。蠕動(dòng)泵所需電機(jī)功率P

11、估算n泵軸功率Pa計(jì)算:nPa=（pd-ps）*105*Q/（102*）KWpd-泵的出口壓力，Mpaps-泵的進(jìn)口壓力， MpaQ-泵的流量，m3/s-泵額定工況下效率，一般取6585%計(jì)量泵的特點(diǎn)l屬于往復(fù)型容積泵l流量幾乎不隨壓力增減而變化l進(jìn)出口均有單向止回閥l停/開車均可全量程精確調(diào)節(jié)流量l通常采用耐腐材料制造l適合長期連續(xù)使用計(jì)量泵P-Q曲線計(jì)量泵典型運(yùn)用過程工藝管路離心泵(L/min)計(jì)量泵 (L/hr)計(jì)量泵的基本結(jié)構(gòu)入口單向止回閥出口單向止回閥柱塞工藝物料計(jì)量泵吸入沖程入口單向閥打開出口單向閥關(guān)閉計(jì)量泵排出沖程入口單向閥關(guān)閉出口單向閥打開介質(zhì)從液力腔排出計(jì)量泵液力端類型q 柱

12、塞泵q 機(jī)械隔膜泵q 液壓隔膜泵柱塞泵頭入口單向止回閥出口單向止回閥柱塞填料排放口填料潤滑注入口柱塞泵頭n柱塞與工藝物料直接接觸n物料不同, 柱塞材質(zhì)要求不同n適合高溫應(yīng)用，可高達(dá)10000Cn適合高出入口壓力應(yīng)用n較好的NPSHr性能，能適用于高粘度物料n存在微量泄漏機(jī)械隔膜泵頭入口單向止回閥出口單向止回閥柱塞工藝物料隔膜機(jī)械隔膜泵頭n柱塞直連隔膜驅(qū)動(dòng)物料n可處理各種化學(xué)物料n避免了柱塞泵固有的泄漏缺陷n結(jié)構(gòu)簡單，低維護(hù)率n較好的性價(jià)比n適合于低出口壓力應(yīng)用液壓隔膜泵頭入口單向止回閥出口單向止回閥柱塞工藝物料隔膜液壓油液壓隔膜泵頭n柱塞通過液壓油推動(dòng)隔膜驅(qū)動(dòng)物料n隔膜受力均勻, 壽命較長n可

13、通過內(nèi)置安全閥釋壓保護(hù)n零泄漏n應(yīng)用范圍最廣n低維護(hù)率兩種泵頭隔膜受力比較機(jī)械隔膜泵頭工藝物料側(cè)工藝物料側(cè)液壓隔膜泵頭隔膜隔膜計(jì)量泵驅(qū)動(dòng)形式三種基本形式： 電機(jī)驅(qū)動(dòng) 電磁驅(qū)動(dòng) 空氣或天然氣驅(qū)動(dòng)凸輪泵的優(yōu)點(diǎn)n流量平穩(wěn)，脈沖小n適合于輸送高粘度流體 (可達(dá) 200,000 cps)n可在較高的溫度下運(yùn)行n金屬的凸輪泵可干運(yùn)行（短時(shí)間）n泵頭結(jié)構(gòu)緊湊n可選不同類型和方向的出入口n安裝容易n可CIP，可選擇SIPn轉(zhuǎn)子之間不接觸n可逆向運(yùn)行（但此時(shí)單向閥不起作用）n衛(wèi)生級(jí) 符合3A, ASME BPE標(biāo)準(zhǔn)凸輪泵的缺點(diǎn)n轉(zhuǎn)子容易受到破壞n安裝不方便n需要軸封n復(fù)雜的軸承結(jié)構(gòu)n需要2根傳動(dòng)軸-因此磨損會(huì)加

14、倍n需要2組機(jī)械密封結(jié)構(gòu)n輸送低粘度物料效率不高（會(huì)打滑）n僅在高速低粘度的工況下可進(jìn)行灌裝n密封件失效會(huì)導(dǎo)致泄露n泵體同流體接觸，有雙向污染的傾向n不適合輸送磨蝕性流體n備件昂貴n減速機(jī)的震動(dòng)可能會(huì)導(dǎo)致轉(zhuǎn)子的相互摩擦凸輪泵的工作原理n轉(zhuǎn)子翼在泵殼內(nèi)的圓周流道中旋轉(zhuǎn)。當(dāng)轉(zhuǎn)子未嚙合時(shí)，持續(xù)旋轉(zhuǎn)會(huì)在吸入端口形成部分真空，使液體吸入泵內(nèi)。兩轉(zhuǎn)子將轉(zhuǎn)子室分隔成幾個(gè)小空間，并按一定次序運(yùn)轉(zhuǎn)。液體通過轉(zhuǎn)子順著容積流動(dòng)的方向被輸送至出料口，當(dāng)轉(zhuǎn)子在排放端口重新嚙合時(shí)形成壓力，液體從而被排出。泵輸出與速度成正比，并且流向可逆轉(zhuǎn)。 凸輪泵的結(jié)構(gòu)圖凸輪泵的工藝參數(shù)n凸輪泵與蠕動(dòng)泵，計(jì)量泵同屬于容積式泵，其工藝參數(shù)

15、及曲線等同于蠕動(dòng)泵及計(jì)量泵。n凸輪泵需額外考慮黏度的影響。黏度對(duì)于泵的性能影響很大凸輪泵的工藝參數(shù)真空泵的分類n液環(huán)真空泵n往復(fù)式真空泵n旋片式真空泵n定片式真空泵n滑閥式真空泵n余擺線真空泵n干式真空泵n羅茨真空泵n分子真空泵n牽引分子泵n復(fù)合式真空泵n水噴射真空泵n氣體噴射泵n蒸汽噴射泵n擴(kuò)散泵液環(huán)真空泵n屬于粗真空泵 （較低的真空度）。n通常用于抽吸不含固體顆粒，不溶于水，無腐蝕性的氣體，若改變結(jié)構(gòu)材料，也可抽吸腐蝕性的氣體n優(yōu)點(diǎn)是：液環(huán)泵大部分是鑄件，加工要求也不高，成本較低n缺點(diǎn)是：體積較大，重量大，效率低，能耗高 液環(huán)真空泵原理n在泵體中裝有適量的水作為工作液。當(dāng)葉輪按圖 中指示的

16、方向順時(shí)針旋轉(zhuǎn)時(shí)，水被葉輪拋向四周 由于離心力的作用，水形成了一個(gè)決定于泵腔 形狀的近似于等厚度的封閉圓環(huán)。水環(huán)的上部分 內(nèi)表面恰好與葉輪輪轂相切，水環(huán)的下部內(nèi)表面剛好與葉片頂端接觸（實(shí)際上葉片在水環(huán)內(nèi)有一定的插入深度）。此時(shí)葉輪輪轂與水環(huán)之間形成一個(gè)月牙形空間，而這一空間又被葉輪分成葉片數(shù)目相等的若干個(gè)小腔。如果以葉輪的上部0為起點(diǎn)，那么葉輪在旋轉(zhuǎn)前180時(shí)小腔的容積由小變大，且與端面上的吸氣口相通，此時(shí)氣體被吸入，當(dāng)吸氣終了時(shí)小腔則與吸氣口隔絕；當(dāng)葉輪繼續(xù)旋轉(zhuǎn)時(shí)，小腔由大變小，使氣體被壓縮；當(dāng)小腔與排氣口相通時(shí)，氣體便被排出泵外。n水環(huán)泵是靠泵腔容積的變化來實(shí)現(xiàn)吸氣、壓縮和排氣的，因此它屬

17、于變?nèi)菔秸婵毡谩?往復(fù)式真空泵n往復(fù)式真空泵是獲得粗真空（極限真空2000Pa左右）的主要設(shè)備之一n利用活塞的往復(fù)運(yùn)動(dòng)而進(jìn)行抽氣的機(jī)械真空泵 n體積小，維修簡單、閥片壽命較長等優(yōu)點(diǎn)，適宜于在較高壓強(qiáng)范圍內(nèi)使用 n不適用于抽除腐蝕性的氣體或者帶有硬顆粒灰粉的氣體。往復(fù)式真空泵原理n泵的主要部件是氣缸1及在其中做往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)的活寨2?；钫尿?qū)動(dòng)是用曲柄連桿機(jī)構(gòu)3來完成的。除上述主要部件外還有排氣閥4和吸氣閥5 n泵運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，在電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)下，通過曲柄連桿機(jī)構(gòu)的作用，使氣缸內(nèi)的活塞做往復(fù)運(yùn)動(dòng)。當(dāng)活塞從左端向右端話動(dòng)時(shí)。由于氣缸的左腔體積不斷增大，氣缸內(nèi)氣體的密度減少，而形成抽氣過程，此時(shí)容器中的氣體經(jīng)

18、過吸氣閥5進(jìn)入泵體左腔。當(dāng)活塞達(dá)到最右位置時(shí)，氣缸內(nèi)就完全充滿了氣體。接著活塞從右端向左端運(yùn)動(dòng)，此時(shí)吸氣閥5關(guān)閉。氣缸內(nèi)的氣體隨著活塞從右向左運(yùn)動(dòng)而逐漸被壓縮，當(dāng)氣缸內(nèi)氣體的壓強(qiáng)達(dá)到或稍大于一個(gè)大氣壓時(shí)，排氣閥4被打開，將氣體排到大氣中，完成一個(gè)工作循環(huán)。當(dāng)活塞再自左向右運(yùn)動(dòng)時(shí)，又吸進(jìn)一部分氣體，重復(fù)前一循環(huán)，如此反復(fù)下去，直到被抽容內(nèi)的氣體壓力達(dá)到要求時(shí)為止。 旋片式真空泵n可以用來直接獲得真空度在103托（400Pa）以下的真空作業(yè)，以及配合其它真空作業(yè)之用n在不低于5的室溫及不高于90%的相對(duì)溫度的環(huán)境內(nèi)使用 n不適用于抽除含氧過高的、有毒的、有爆炸性的浸蝕黑色金屬的和對(duì)真空油起化學(xué)作用

19、的各種氣體，也不可做為壓縮機(jī)和輸送泵使用 旋片式真空泵的原理n旋片泵主要由定子、轉(zhuǎn)子、旋片、定蓋、彈簧等零件組成。其結(jié)構(gòu)是利用偏心地裝在定子腔內(nèi)的轉(zhuǎn)子（轉(zhuǎn)子的外圓與定子的內(nèi)表面相切兩者之間的間隙非常?。┖娃D(zhuǎn)子槽內(nèi)滑動(dòng)的借助彈簧張力和離心力緊貼在定子內(nèi)壁的兩塊旋片，當(dāng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)，始終沿定子的內(nèi)壁滑動(dòng)。n旋片泵工作原理圖 1-泵體;2-旋片;3-轉(zhuǎn)子;4-彈簧;5-排氣閥 旋片式真空泵的原理n兩個(gè)旋片把轉(zhuǎn)子、定子內(nèi)腔和定蓋所圍成的月牙型空間分隔成A、B、C三個(gè)部分，當(dāng)轉(zhuǎn)子按圖示方向旋轉(zhuǎn)時(shí)，與吸氣口相通的空間A的容積不斷地增大，A空間的壓強(qiáng)不斷的降低，當(dāng)A空間內(nèi)的壓強(qiáng)低于被抽容器內(nèi)的壓強(qiáng)，根據(jù)氣體壓

20、強(qiáng)平衡的原理，被抽的氣體不斷地被抽進(jìn)吸氣腔A，此時(shí)正處于吸氣過程。B腔的空間的容積正逐漸減小，壓力不斷地增大，此時(shí)正處于壓縮過程。而與排氣口相通的空間C的容積進(jìn)一步地減小，C空間的壓強(qiáng)進(jìn)一步的升高，當(dāng)氣體的壓強(qiáng)大于排氣壓強(qiáng)時(shí)，被壓縮的氣體推開排氣閥，被抽的氣體不斷地穿過油箱內(nèi)的油層而排至大氣中，在泵的連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，不斷地進(jìn)行著吸氣、壓縮、排氣過程，從而達(dá)到連續(xù)抽氣的目的。n排氣閥浸在油里以防止大氣流入泵中，油通過泵體上的間隙、油孔及排氣閥進(jìn)入泵腔，使泵腔內(nèi)所有運(yùn)動(dòng)的表面被油覆蓋，形成了吸氣腔與排氣腔的密封，同時(shí)油還充滿了一切有害空間，以消除它們對(duì)極限真空的影響。真空泵的工藝參數(shù)n真空度n一般有下述幾種表示方法：（1）以絕對(duì)壓力P表示，單位為KPa，Torr（2）以相對(duì)壓力Pv表示，單位為KPa，mmHg。Pv（KPa）=101.32-P（Kpa）Pv（mmHg）=760-P(Torr)1Torr=1mmHg=133.3Pa真空泵的工藝參數(shù)n抽氣速率 Sn抽氣速率S指單位時(shí)間內(nèi)，真空泵吸入口在吸入狀態(tài)下的氣體體積量（指吸下壓力和溫度下的體積流量），單位是m3/h。真空泵的抽氣速率和吸入壓力有關(guān)，吸入壓力愈低，抽氣速率愈小，直至極限真空時(shí)，抽氣速率為零。真空泵的工藝參數(shù)n極限真空-指真空