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泵的基本原理和特性

发布日期:2022/11/28 10:19:26 浏览:35

来源时间为:2022-11-26

泵的定义:输送液体或使液体增压的机械通称为泵。泵将原动机的机械能或其他外部能量输送给液体,使液体能量增加。

泵的分类:

按原理分为:速度式泵和容积式泵。速度式泵主要指离心泵。容积式泵又分为往复泵(柱塞泵、隔膜泵)与回转泵(齿轮泵、螺杆泵)。

离心泵:

离心泵主要由叶轮、泵轴、泵壳等组成。叶轮上带有若干个叶片,通常为6~12片,大多不超过9片。叶轮与泵轴固装在一起,动力机通过联轴器带动泵轴旋转,从而带动叶轮一起旋转。主要部件有叶轮、泵壳、轴封装置和轴承。

叶轮有开式、半闭式和闭式三种,如图所示。

开式叶轮在叶片两侧无盖板,制造简单、清洗方便,适用于输送含有较大量悬浮物的物料,效率较低,输送的液体压力不高;半闭式叶轮在吸入口一侧无盖板,而在另一侧有盖板,适用于输送易沉淀或含有颗粒的物料,效率也较低;闭式叶轮在叶轮在叶片两侧有前后盖板,效率高,适用于输送不含杂质的清洁液体。一般的离心泵叶轮多为此类。

离心泵的性能参数:

1、流量:离心泵的流量是指单位时间内排到管路系统的液体体积,一般用Q表示,常用单位为l/s、m3/s或m3/h等。离心泵的流量与泵的结构、尺寸和转速有关。

2、压头(扬程):离心泵的压头是指离心泵对单位重量(1N)液体所提供的有效能量,一般用H表示,单位为m。

3、效率:离心泵在实际运转中,由于存在各种能量损失,致使泵的实际(有效)压头和流量均低于理论值,而输入泵的功率比理论值为高。反映能量损失大小的参数称为效率。η

离心泵的特性曲线:

离心泵压头H、轴功率N、效率η、流量Q。

(1)离心泵的压头一般随流量加大而下降。

(2)离心泵的轴功率在流量为零时为最小,随流量的增大而上升。故在启动离心泵时,应关闭泵出口阀门,以减小启动电流,保护电机。停泵时先关闭出口阀门主要是为了防止高压液体倒流损坏叶轮。暖通南社

(3)额定流量下泵的效率最高。该最高效率点称为泵的设计点,对应的值称为最佳工况参数。离心泵铭牌上标出的性能参数即是最高效率点对应的参数。离心泵一般不大可能恰好在设计点运行,但应尽可能在高效区(在最高效率的92范围内,如图中波折号所示的区域)工作。

离心泵的气缚现象:

气缚:离心泵启动时,如果泵壳内存在空气,由于空气的密度远小于液体的密度,叶轮旋转所产生的离心力很小,叶轮中心处产生的低压不足以造成吸上液体所需要的真空度,这样,离心泵就无法工作,这种现象称作“气缚”。

离心泵的气蚀现象:

气体产生:

如液体P降低到Pv或更低时,液体会汽化产生汽泡。(液体在从泵吸人口流到叶片进口前,会因流速增加和流阻损失而压力进一步下降。)

还有原来溶于液体因P降低而逸出的气体。

气泡破灭:

流到高压区,迅速凝结(气泡压破),气体重新溶入液体造成局部真空,四周液体质点以极大速度冲来,互相撞击,产生局部高达几十MPa的P,引起噪音和振动造成后果:

这时泵的Q、H和效率都将降低,严重时导致吸人中断,气穴破灭区的金属受高频高压液击而发生疲劳破坏,氧气借助汽泡凝结时的放热,对金属有化学腐蚀作用。在上述双重作用下,叶轮外缘的叶片及盖板、蜗壳或导轮等处会产生麻点和蜂窝状的破坏。

如何避免离心泵的气蚀:

尽可能减小吸人管路的阻力。

减小吸上高度或增大流注高度。

控制液体温度不要过高。

在设计时尽量改进叶轮人口处的几何形状。

采用强度和硬度高、韧性和化学稳定性好的抗汽蚀材料来制造叶轮,以及提高通流部分表面的光洁度。

离心泵的优点:

1.流量连续均匀,工作平稳。

Q容易调节,所适用的Q范围很大,常用范围5-20000m3/h。

2.转速高,可与电动机或内燃机直接相连。

结构简单紧凑,尺寸和重量比同样流量的往复泵小得多,造价低。

3.对杂质不敏感,易损件少,管理和维修较方便。暖通南社

无论在陆上或海上,离心泵的数量和使用范围超过了其它类型泵。

离心泵的缺点:

本身没有自吸能力;

为扩大使用范围,在结构上采取特殊措施制造各种自吸式离心泵,在离心泵上附设抽气引水装置。

2.泵的Q随工作扬程而变:H升高,Q减小;达到封闭扬程时,泵即空转而不排液;不宜作滑油泵、燃油泵等要求Q不随H而变场合。

3.扬程由叶轮直径和转速决定的,不适合小Q、高H。

这要求叶轮流道窄长,以致制造困难,效率太低。

离心泵产生的最大排压有限,故不必设安全阀。

船用水泵和货油泵大多用离心泵。压载泵、舱底泵、油船扫舱泵等用具备自吸能力的离心泵。

齿轮泵:

工作原理:

图示方向回转时,齿C退出啮合,其齿间V增大,P降低,液体在吸入液面P作用下,经吸入口流入。随齿轮回转,吸满液体的齿间转过吸入腔,沿壳壁转到排出腔。当重新进入啮合时,齿间的液体即被轮齿挤出。

齿轮泵的特点:

简单构造:一对互相啮合的齿轮主动轮由原动机带动回转,齿顶和端面被泵体和前后端盖包围;由于相啮合齿的分隔,吸入腔和排出腔隔开。

结构特点:泵如果反转,吸排方向相反;啮合紧密,齿顶和端面间隙都小,液体不会大量漏回吸入腔;磨擦面较多,只用来排送有润滑性的油液。

齿轮泵分类:

1.外啮合齿轮泵

2.内啮合齿轮泵

齿轮泵的特点:

1.齿轮泵有自吸能力;

2.理论流量是由工作部件的尺寸和转速决定的,与排出压力无关;

3.额定排出压力与工作部件尺寸、转速无关,主要取决于泵的密封性能和轴承承载能力;

4.流量连续,但流量和压力脉动较大;

5.结构简单,工作可靠,价格低廉;

6.磨擦面较多,适用于排送不含固体颗粒并具有润滑性的油类。

螺杆泵:

螺杆泵的结构和工作原理:

单螺杆泵:

各啮合螺杆之间以及螺杆与缸套间的间隙很小,在泵内形成多个彼此分隔的容腔

转动时,下部容腔V增大,吸入液体,然后封闭。

封闭容腔沿轴向推移,新的吸入容腔又在吸入端形成。

一个接一个的封闭容腔移动,液体就不断被挤出。

双螺杆泵:

三螺杆泵(密封式):

螺杆泵的特点:

1.具有自吸能力;

2.理论流量仅取决于运动部件的尺寸和转速;

3.额定排出压力与运动部件的尺寸和转速无直接关系,主要受密封性能、结构强度和原动机功率的限制;

4.具有回转泵无需泵阀、转速高和结构紧凑的优点。

5.没有困油现象,流量和压力均匀,故工作平稳,噪声和振动较少;

6.对所输送的液体搅动少,水力损失可忽略不计,适于输送不宜搅拌的液体(如供给油水分离器的含油污水);

7.零部件少,相对重量和体积小,磨损轻,维修工作少,使用寿命长。

往复泵:

1.单作用往复泵:

活塞往复一次,吸排液体一次;仅活塞的一端腔室工作,吸排阀各一个。

2.双作用往复泵:活塞往复一次,吸排液体两次;活塞的两端腔室均工作,吸排阀各两个。

往复泵的工作原理和特点:

1.有较强的自吸能力。

自吸能力可由自吸高度和吸上时间来衡量。吸口造成的真空度越大,则自吸高度越大;造成足够真空度的速度越快,则吸上时间越短。

2.理论流量与工作压力无关,只取决于转速、泵缸尺寸和作用数。

3.额定排出压力与泵的尺寸和转速无关,主要取决于泵原动机的功率、轴承的承载能力、泵的强度和密封性能等。

4.流量不均匀,从而会导致排出压力波动。

为了减轻这种弊端,常采用多作用往复泵或设置空气室。

5.转速不宜太快。

若转速过高,泵阀迟滞造成的容积损失就会相对增加;而泵阀撞击更为严重,引起的噪声增大,磨损也将加剧;液流和运动部件的惯性力也将随之增加,而产生有害的影响。由于转速受限,故往复泵较难进入大流量泵的范畴。

6.运送含固体杂质的液体时,泵阀容易磨损和泄漏。

7.结构比较复杂,易损件(活塞环、泵阀、填料等)较多。

油田泵的损坏原因分析:

本文来源于互联网,暖通南社整理编辑。

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