泵的基本知识

泵的基本知识第一章泵的定义和选型第二章离心泵的工作原理、结构和性能参数第三章泵的汽蚀第四章泵的检验与试验第五章泵的运行特性与维护第一章泵的定义和选型第一节泵的定义泵是一种将能量传递给被抽送的液体，使其能量增加，从而达到抽送液体目的的机器。

能量传递的形式有：（1）原动机泵的机械能传递给它所抽送的液体，使液体的机械能（液体的位能、压能及动能）增加，从而使被抽送液体克服管路中的阻力，从低能量（位能及压能较低）的液源经过管路流向高能量（位能及压能较高）液体的地方。

这种形式比较常见。

（2）泵把液流A的能量传递给液流B，当这两股液流流过泵的时候，液流A的能量减小，液流B的能量增大，两股液流混在一起流出泵，达到抽送液流B的目的。

这种泵称为射流泵。

（3）泵把一股液流中的能量集中到部分液流中，使这部分液流的能量增大，以达到抽送部分液流的目的。

第二节泵的选型一、泵的类型单吸泵、双吸泵单级泵、多级泵蜗壳式泵、分段式泵离心泵立式泵、卧式泵屏蔽泵、磁力驱动泵高速泵叶片式泵单级泵、多级泵旋涡泵离心旋涡泵混流泵泵轴流泵柱塞（活塞）泵、隔膜泵电动泵往复泵计量泵容积式泵蒸汽泵转子泵——齿轮泵、螺杆泵、罗茨泵、滑片泵其它类型泵——喷射泵、空气升液泵、电磁泵二、化工装置对泵的要求（1）必须满足流量、扬程、压力、温度、汽蚀余量等工艺参数的要求。

（2）必须满足介质特性的要求：①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，如屏蔽泵、磁力驱动泵、隔膜泵等。

②对输送腐蚀性介质的泵，要求过流部件采用耐腐蚀材料。

③对输送含固体颗粒介质的泵，要求过流部件采用耐腐蚀材料，必要时轴封应采用清洁液体冲洗。

（3）必须满足现场的安装要求。

①对安装在有腐蚀性气体存在场合的泵，要求采取防大气腐蚀的措施。

②对安装在室外环境温度低于-20℃以下的泵，要求考虑泵的冷脆现象，采用耐低温材料。

③对于安装在爆炸区域的泵，应根据爆炸区域等级，采用防爆电机。

（4）对于要求每年一次大检修的工厂，泵的连续运转周期一般不应小于8000小时。

为适应3年一次大检修的要求，API610（第八版）规定石油、重化学和气体工业用泵的连续运转同期至少为3年。

（5）泵的设计寿命一般至少为15年。

API610（第八版）规定石油、重化学和气体工业用离心泵的设计寿命至少为20年。

（6）泵的设计、制造、检验应符合有关标准、规范的规定，常用的标准和规范见下表。

（7）泵厂应保证在电源电压、频率变化范围内的性能。

我国供电电压、频率的变化范围为：电压 380V±10%，6000V+5%、-7%频率 50Hz±0.5%（8）确定了的型号和制造厂时，应综合考虑泵的性能、能耗、可靠性、价格和制造规范等因素。

第二章离心泵的工作原理、结构和性能参数离心泵具有性能范围广泛、流量均匀、结构简单、运转可靠和维修方便等诸多优点，因此离心泵在工业生产中应用最为广泛。

除了在高压小流量或计量时常用往复式泵，液体含气时常用旋涡泵和容积式泵，高粘度介质常用转子泵外，其余场合，绝大多数使用离心泵。

据统计，在化工生产（包括石油化工）装置中，离心泵的使用量占泵总量的70%-80%。

第一节离心泵的工作原理离心泵主要由叶轮、轴、泵壳、轴封及密封环等组成。

一般离心泵启动前泵壳内要灌满液体，当原动机带动泵轴和叶轮旋转时，液体一方面随叶轮作圆周运动，一方面在离心力的作用下自叶轮中心向外周抛出，液体从叶轮获得了压力能和速度能。

当液体流经蜗壳到排液口时，部分速度能将转变为静压力能。

在液体自叶轮抛出时，叶轮中心部分造成低压区，与吸入液面的压力形成力差，于是液体不断地被吸入，并以一定的压力排出。

第二节离心泵的主要零部件1、泵壳泵壳有轴向剖分式和径向剖分式两种。

大多数单级泵的壳体都是蜗壳式的，多级泵径向部分壳体一般为环形壳体或圆形壳体。

一般蜗壳式泵壳内腔呈螺旋型液道，用以收集从叶轮中甩出的液体，并引向扩散管至泵出口。

泵壳承受全部的工作压力和液体的热负荷。

2、叶轮叶轮是唯一的作功部件，泵通过叶轮对液体作功。

叶轮型式有闭式、开式、半开式三种。

闭式叶轮由叶片、前盖板、后盖板组成。

半开式叶轮由叶片和后盖板组成。

开式叶轮只有叶片，无前后盖板。

闭式叶轮效率较高，开式叶轮效率较低。

3、密封环密封环的作用是防止泵的内泄漏和外泄漏，由耐磨材料制成的密封环，镶于叶轮前后盖板和泵壳上，磨损后可以更换。

4、轴和轴承泵轴一端固定叶轮，一端装联由器。

根据泵的大小，轴承可选用滚动轴承和滑动轴承。

5、轴封轴封一般有机械密封和填料密封两种。

一般泵均设计成既能装填料密封，又能装机械密封。

第三节离心泵的性能参数1、流量Q泵的流量是指泵在单位时间内由泵出口排出液体的体积量。

以Q表示，单位是m3/h或m3/s。

2、扬程H泵的扬程是指单位重量的液体通过泵后获得的能量，以H表示，单位是m，即排出液体的液柱高度。

3、转速n泵的转速指泵没单位时间内的转数，以n表示，单位是r/min。

4、功率和效率1、有效功率Pu 泵的有效功率是指单位时间内泵输送出的液体获得的有效能量，也称输出功率。

pgQH式中Q —泵的流量，m 3/s H —泵的扬程，m P —介质密度，kg/m3g —重力加速度，g=9.81s 22、轴功率Pa 泵的轴功率是指单位时间内由原动机传到泵轴上的功，也称输入功率，单位是W 或KW 。

3、效率η 泵效率η是泵的有效功率与轴功率之比，即第四节 离心泵的特性曲线泵的特性由线反映在恒定转速下的各项性能参数。

国内泵厂提供的典型的特性曲线一般包括H-Q 线、N-Q 线、η-Q 线和NPSH r -Q 线。

第五节 离心泵的分类 一、按离心泵的结构分类η= p up a二、按工作介质分类的离心泵类型水泵：1、清水泵：最常用的离心泵，采用铸铁泵，填料密封2、锅炉给水泵：A、泵的压力较高，要求保证法兰连接的紧密性；B、应防止泵进口处产生汽蚀，过流部件应采用抗腐蚀性和抗电化学腐蚀的材料；C、防止温度变化引起不均匀变形。

3、热水循环泵A、吸入压力高、温度高，要求泵的强度可靠；B、填料函处于高压、高温下，应考虑减压和降温；C、如采用端吸式悬臂泵时，由于轴向推力大，要求轴承可靠4、凝结水泵A、对泵的汽蚀性要求高，常采用加诱导轮或加大叶轮入口直径和宽度的方法改善泵的汽蚀性能B、泵运转易发生汽蚀，过流部件有时采用耐汽蚀的材料（如硬质合金、磷青铜等）3、填料函处于负压下工作，应防止空气侵入油泵耐腐蚀泵第三章 泵的汽蚀第一节 汽蚀现象及其危害 1、汽蚀现象液体在一定温度下，由于某种原因使泵的进口处的压力低于液体在该温度下的汽化压力（即饱和蒸汽压），液体开始汽化而产生汽泡，并随液流入高压区时，汽泡破裂，周围液体迅速填充原汽泡空穴，产生水力冲击。

这种汽泡的产生、发展和破裂现象就称为汽蚀。

2、汽蚀危害性(1)汽泡破裂时，液体质点互相冲击，产生600-25000Hz 的噪声及机组振动，两者相互激励使泵产生强烈振动，即汽蚀供振现象；(2)过流部件剥蚀及腐蚀破坏； (3)泵性能突然下降。

3、汽蚀发生的部位和腐蚀破坏的部位汽蚀发生的部位在叶轮进口处，或是液体高速流动的地方，腐蚀破坏的部位常在叶轮出口或压水室出口处。

第二节 汽蚀的参数1、汽蚀余量NPSH泵吸入口处单位质量液体超过液体汽化压力的富余能量（以米液柱计），称汽蚀余量，其值等于从基准面算起的泵吸入口的总吸入水头（绝对压力，以米液柱计）减去该液体的汽化压力（绝对压力，以米液柱计），即：NPSH= + -式中p s —从基准面算起的泵吸入口压力，pa;p v —液体在该温度下的汽化压力，Pa; u s —泵吸入口平均流速，m/s; ρ—液体密度，kg/m2 基准面按以下两种原则取定位置：（1）、ISO 标准，GB 标准规定 基准面为通过叶轮叶片进口的外端所描绘的圆绘的圆的中心的水平面。

对于多级泵以第一级叶轮为基准，对于立式双吸泵以上部叶片为基准。

（2）、API 标准规定 对卧式泵，其基准面是泵轴中心线；对立式管道泵，其基准面是泵吸入口中心线，对其它立式泵，其基准面是基础的顶面。

2、装置汽蚀余量NPSHap s U 2 ρg 2g p vρgs由泵装置系统（以液体在额定流量和正常泵送温度下为准）确定的气蚀余量，称装置汽蚀余量，也称为有效汽蚀余量或可用汽蚀余量（以米液柱计），其大小由吸液管路系统的参数和管路中流量所决定，而与泵的结构无关。

3、必需汽蚀余量NPSHr由泵厂根据试验（通常用20℃的清水在额定流量下测定）确定的汽蚀余量，称泵的必需汽蚀余量（以米液柱计）。

必需汽蚀余量在吸入法兰处测定并换到基准面。

在比较NPSHa 和NPSHr 值时应注意基准面是否一致，如不一致应换算至同一基准面。

4、吸上真空度H吸上真空度H 。

是从泵基准面算起的泵吸入口的真空度（以米液柱计），也称吸上真空高度。

国内老式样本以吸上真空度反映泵的汽蚀性能，现该指标已淘汰。

H s 与NPSHr 值的换算按下式：NPSHr=10-H 5、泵的安装高度s泵的安装高度s 也称泵的吸液高度，是指泵的基准面至吸入液面之间的高度差。

6、汽蚀曲线NPSHa 和NPSHr 均随流量的变化而变化。

一般NPSHr 随流量的增加而增大，而NPSHa 则随流量的增加而减小。

泵厂提供的泵性能曲级上一般应有NPSHr-Q 曲线。

7、离心泵的NPSHa 安全裕量S为确保不发生汽蚀，离心泵的NPSHa 必需有一个安全裕量S ，满足NPSHa-N PSHr≥S。

对于一般的离心泵，S 取0.6-1.0m 。

但是对于一些特殊用途或条件下使用的离心泵，S 值需按表2-19取定。

8、汽蚀比转数C汽蚀比转数是泵在最佳工况下泵的吸入特性参数：式中n —泵的转速，r/minQ —泵的额定流量，m 3/s(双吸为1/2Q)NPSHr5.62n√QC =第三节防止汽蚀产生的方法第四章泵的检验与试验API610标准规定第五章故障分析与处理工业泵运行中的故障分为腐蚀和磨损、机械故障、性能故障和轴封故障四类。

这四类故障往往相互影响，难以分开，如叶轮的腐蚀和磨损会引起性能故障和机械故障，轴封的损坏也会引起性能故障和机械故障。

1、腐蚀和磨损腐蚀的主要原因是选材不当，发生腐蚀故障时应从介质和材料两方面入手解决。

磨损常发生在输送浆液时，主要原因是介质中含有固体颗粒。

对输送浆液的泵，除泵的过流部件应采用耐磨材料外，轴封应采用清洁液体冲洗以免杂质侵入，并在泵内采取冲洗设施以免流道堵塞。

此外，对于易损件在磨损量一定时应予现换。

2、机械故障振动和噪声是主要的机械故障。

振动的主要原因是轴承损坏，或出现汽蚀和装配不良，如泵与原动机不同轴、基础刚度不够或基础下沉、配管蹩劲等。

3、性能故障性能故障主要指流量、扬程不足，泵汽蚀和驱动机超载等意外事故。