化工常用泵.docx

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化工常用泵

化工常用泵

1 、概述 

     泵是对流体加压和输送的机器，它将原动机的机械能或其他能量转变为液体的能量（势能和动能） 

一 化工用泵的分类 

1 按泵的工作原理和结构分类：

2 叶轮式泵：

它是依靠旋转的叶轮对液体的动力作用，将能量连续传递给液体，使液体的速度能和压力能增加，随后通过压力室将大部分速度能转换为压力能,叶轮式泵包括离心泵、混流泵、轴流泵、旋涡泵、高速切线泵。

3 容积式泵：

它是依靠工作室容积周期性变化，将能量传递给液体，使液体的压力增加，达到输送液体的目的。

它可分为往复泵和转子泵。

4 其他类型泵：

包括依靠电磁力输送电导体流体的电磁泵；依靠流体流动的能量输送液体的喷射泵、空气扬水泵以及依靠水流本身的位差能来输送液体的水击泵等。

 按用途分类：

 工艺流程泵：

包括进料泵、回流泵、循环泵、塔（釜）底泵、产品泵、冲洗泵、排污泵等。

 公用工程泵：

包括锅炉用泵、凉水塔泵（冷却水泵、循环泵）、水源用深水泵、排污用排污泵、消防用泵、卫生用泵等。

 辅助用途泵：

包括润滑油泵、密封油泵等。

 管路输送泵：

包括输油管线用泵、装卸用泵等。

  按使用条件分类：

 大流量泵与微流量泵：

流量分别300m3/h。

 高温泵与低温泵：

高温高达500℃，低温低至－253℃。

 高压泵与低压泵：

高压高达200MPa，低压低至真空度为～。

  高速泵与低速泵：

高速高达24000r/min，低速低至5～10r/min。

  高黏度泵：

黏度达数万泊（1P= .s）  精确计量泵：

流量的计量精度达±%。

 表示泵工作性能的主要参数：

 流量：

单位时间内通过排出口输送的液体量，称为泵的流量。

可以用体积流量qv来表示，也可以用质量流量qm来表示。

 体积流量的常用单位是m3/s、m3/h、或L/s， 质量流量的常用单位是kg/s或t/h。

质量流量与体积流量的关系，用下式表示为           qm=ρqv 

 式中ρ—流体的密度，kg/m3

。

质量流量qm的单位为kg/s。

 扬程（压头）扬程是指单位质量的液体，通过泵以后所获得的能量增值，即流体从泵进口断面到泵出口断面所获得的能量增加值，用符号H来表示，它的单位用m（液柱）或N来表示。

       压头是指从泵的进口到出口处液体压力增加的数值，称为泵的压头，它的单泵的样本或铭牌上给出的扬程，是用20℃的水试验而得出的扬程数值。

泵的升扬高度，是指泵输送流体的垂直高度，所以应与泵的扬程有所区别。

泵的扬程，可按下式进行计算  

              H=Z＋（P表＋P真/ρg）＋（V2－V1/2g） 

          式中：

Z—泵出口压力表盒入口真空表的垂直距离，m;    

P表—泵出口管上压力表的表压值，Pa；  

P真—泵入口管上真空表的真空度，Pa；                 

ρ—被输送液体的密度，kg/m3；                 

g—重力加速度，g=s；                 

V1—吸入管内液体的流速，m/s；                

 V2—排出管内液体的流速，m/s； 

 功率：

泵的功率，分为有效功率、轴功率和原动机功率。

          有效功率：

是指单位时间内通过泵的流体所获得的功率，即泵的输出功率，用符号Ne表示，单位为kW。

泵输送液体时单位时间对液体所做的功，可按下式计算 

                          Ne=Hqρ/102           

式中：

H—泵的扬程，m（液柱）；                  

q—泵的流量，m3/s；                  

ρ—液体的密度，kg/m3； 

  Ne—泵的有效功率，Kw（Ne=qHρgW） 

           轴功率：

即原动机传到泵轴上的功率，用符号N表示，单位为kW。

           轴功率与有效功率之差，是泵内的损失功率。

由于原动机轴与泵轴的连接存在机械损失，所以，原动机功率通常要比轴功率大。

 效率：

效率是指泵的有效功率与轴功率之比值，用公式表示泵效率η为                         

η= Ne/N³100%

   式中：

 η—泵的效率 

                  Ne—泵的有效功率，Kw；                    N—泵的轴功率，Kw。

 转速：

转速是指泵轴每分钟的转数，用符号n表示，单位为r/min。

对于同一台泵来说，当转速固定时，将产生一定的流量、扬程（压头），并对应着一定的轴功率；当转速改变时，流量、扬程及轴功率都将随之而改变。

 化工生产对泵的特殊要求：

 应能适应化工工艺条件：

化工用泵除起着输送物料的作用外，还要提供化学反应所需的必要压力以及向系 统提供一定的物料量，以取得物料化学反应的平衡。

所以，要求泵的流量和扬程要相对稳定。

  耐腐蚀：

化工用泵所输送的介质，多数具有腐蚀性，这就要求泵的材料要选择适当。

 耐高温或深冷：

化工用泵所处理的高温介质，大体分为流液（指化工产品加工过程和输送过程的液体）和载热液（指运载热量的媒介液体）。

化工用泵处理的高温介质的温度可达900℃，而输送的低温介质的温度可近-200℃。

作为输送高温与低温介质的化工用泵，其所用材料必须在正常室温、现场温度和输送温度条件下都具有足够的强度和稳定性，同时泵的所有零件都应能承受热的冲击和由此而产生的不同热膨胀或冷脆性的威胁 

 耐磨损：

化工用泵由于输送的高速液流中含有悬浮固体颗粒而受到磨损，这种磨损破坏又将使介质的腐蚀加速。

  运行可靠：

       化工用泵的运行可靠性包括长周期运行不出故障和运行中各种参数平稳。

 无泄漏或少泄漏：

       化工用泵输送的液体介质多为易燃、易爆、有毒有害，甚至还有放射性，它们的渗漏不仅易造成火灾，而且影响环境，危害人体健康。

  能输送临界状态的液体：

       处于临界状态的液体，当温度升高或压力降低时，往往会发生气化，液体在泵内的

气化，极易产生气蚀破坏，要求泵应具有较高的抗气蚀性能；同时，液体的气化还可引起泵内动静部分的摩擦咬合，这就要求相关间隙要合理地取大些。

2 叶轮式泵 

 离心泵 

 离心泵的工作原理：

       离心泵主要是借蜗壳内叶轮离心力所产生的动能转变成静压能来压送液体。

当离心泵充满液体时，由于叶轮的高速旋转，叶道内的液体在叶片的的作用下随同叶轮作圆周旋转；在离心力的作用下，液体沿叶道不断从中心流向四周，并进入蜗壳中，然后通过排出管排出；当液体从中心高速流向四周时，在叶轮的中心部位便形成低压（真空），在大气压力的作用下，液体便从吸入管进入泵内以补充被排除的液体；叶轮不断地旋转，离心泵便连续不断地吸入和排除液体。

  液体被叶轮带动旋转而获得能量，通过蜗壳的作用，将其中一部分能量由动能转变为势能（压头），所以离心泵既能输送液体同时又可提高液体的压头（扬程）。

 离心泵在启动前，必须预先将泵壳内充满液体，并将泵内的空气排净。

当泵中存有气体时，叶轮吸入口无法形成足够的真空度，液体就不足以被吸入泵内火流量较小。

为保证预先灌入的液体不致漏掉，在离心泵的吸入管进口端都装有单向底阀，但在液位高于泵入口或当被输送的液体液面压力足以使液体压入泵时，也可不安装底阀。

 离心泵的分类：

 按吸入方式分类 

 单吸泵：

装单吸叶轮。

  双吸泵：

装双吸叶轮。

 按叶轮的数量分类 

 单级泵：

装有一个叶轮。

 多级泵：

在同一根轴上装两个以上的叶轮。

  按泵体的结构形式分类 

 透平泵：

装设有导向叶片，通过降低液体的流出速度来提高压力。

  蜗壳式泵：

无导向叶片，叶轮排出侧具有带蜗室的壳体。

  双蜗壳泵：

叶轮排出侧具有双蜗室的壳体。

  筒式泵：

内壳体外装有圆筒状的耐压壳体。

 双壳泵：

指筒式泵之外的双层壳体泵 

 按产生的压力分类 

 低压泵：

总水头压力＜2MPa。

  中压泵：

总水头压力为2～6MPa。

 高压泵：

总水头压

 气蚀余量及吸上真空高度 

 气蚀及气蚀余量：

       当离心泵的安装高度超过允许高度时，泵就吸不进液体，而吸入的是这种液体的蒸汽。

泵出厂时，是以水为介质进行气蚀试验的。

而温度和压力的改变，将使水和汽可以相互转化。

如水在压力作用下，水的沸点是100℃。

当水面上的压力改变为60kPa时，水的沸点为℃；当水面的压力为时，水的沸点仅为℃，即在这个压力下，水在℃时就开始气化而沸腾了。

若将水的温度保持不变，逐渐降低液面上绝对压力，当该压力降低到某一数值时，水将会发生气化，这个压力，我们称其为水在该温度下的饱和蒸汽压（气化压力Pv） 离心泵运转时，叶轮中心入口形成的负压（真空）一旦等于或低于饱和蒸汽压时，被输送的液体就要大量气化。

气化发生后，大量的蒸汽及溶解在水中的气体将逸出，并形成许多蒸汽与气体混合的小气泡；当气泡随同水流从低压区流向高压区时，气泡在高压作用下迅速凝结而破裂；在气泡破裂的瞬间，将产生局部空穴，这些空穴周围的液体便以极高的流速流向这些空穴的空间，形成强大的液体质点相互撞击的局部冲击力；由于气泡中的气体和蒸汽来不及瞬间全部溶解和凝结，在冲击力的作用下又分成小气泡，又被高压水压缩、凝结，如此多次反复，流道表面形成疲劳而逐渐遭到破坏；冲击力形成的局部压力数百乃至上千兆帕，冲击频率可达每秒数万次；气泡形成时还将析出一些活泼气体（如氧气），它们借助于气泡凝结时放出的热量，使局部温度可达到200～300℃从而促使金属的化学腐蚀，加速了金属表面的破坏。

这种在机械冲击和化学腐蚀共同作用下，加快金属叶轮（流道）剥蚀的综合现象，称为气蚀。

气蚀将使叶轮的金属材料遭到严重破坏，在叶轮入口的低压区金属表面出现斑点或

沟槽等点蚀；长时间气蚀，可使点蚀发展到表面出现海绵状空洞，甚至将壁面蚀穿（如叶片和前后的盖板处）。

气蚀还会使泵运转中出现异常噪声和振动，并使泵的流量、扬程和效率明显下降，严重时可能出现断流和抽空。

     要想使液体连续不断地被吸入，离心泵入口处的液流所具有的压头除了要高于液体的气化压头（Pv/ρg）外，还必须有一定的富余压头，这个富余压头通称为有效气蚀余量；而液体从泵入口到叶轮最低压力点处所降低的能量（压头）通称为泵必须的最小气蚀余量。

显然，要想使泵能正常操作，必须让有效气蚀余量大于泵必需的最小气蚀余量。

离心泵的最小气蚀余量（又称必需气蚀余量）△hmin值可用下式求出                        

△hmin=Psmin－Pv/ρg＋υ2s/2g

式中：

△hmin—泵的最小气蚀余量，m（液柱）； 

 Psmin—泵体进口处最小吸入压力（绝对压力，一般均由气蚀试验测出）。

Pa； 

Pv—输送温度下液体的饱和蒸汽压（绝）Pa； 

ρ—水的密度，kg/m3； 

υs—吸入侧管内流体流速m/s； 

g—重力加速度m/s2。

      为保证泵运转时不发生气蚀，应使泵所需要的气蚀余量比泵的最小气蚀余量要大，此余量一般为～，即泵需要的允许气蚀余量△h为                     

 △h=△hmin＋（～）m 

 吸入真空高度：

泵轴中心线至如入池液面的垂直高度，称几何安装高度H。

当增加泵的几何安装高度时，会在更小的流量下发生气蚀，从而导致泵的性能达不到设计要求。

显然，正确地确定泵的几何安装高度，是保证泵在设计工况下工作时不发生气蚀的重要条件。

  允许吸上真空高度是泵性能的一项指标，用符号[Hs]表示，它与泵的几何安装高有关（几何安装高度也是根据这一数值计算确定的）。

泵在发生断裂工况时的Hs称为最大吸上真空高度或临界吸上真空高度，用符号Hsmax表示，它是根据试验确定的。

因此，为保证泵不发生气蚀，允许吸上真空高度通常取为 

                         [Hs]= Hsmax－（～）m            允许几何安装高度[Hg]为 

                         [Hg]= [Hs]－υ2s/2g－hw            式中：

υ2— 泵吸入口平均速度，m/s；                  Hw — 吸入管路中流动损失，m。

        由上式可知，离心泵的流量增加时，流速必然增大；流速增大，则速度头和阻力损失增大，离心泵的允许吸上真空高度[Hs]则必然下降。

当确定离心泵的允许安装高度[Hg]时，应按离心泵运转时可能出现的最大流量所对应[Hs]来进行计算，才能保证在大流量时泵不发生气蚀。

        一般泵样本所给出的[Hs]值，是在大气压力为³103Pa、水温为20℃时标准

状态下的数值。

实际使用条件若与标准条件不同时，则应将样本给出的[Hs]值换算成实际使用条件下的[Hs]′值，其公式为 

                    [Hs]′=[Hs]－＋Hamd＋－Hv 

           式中：

[Hs]′—泵使用地点的允许吸上真空高度，m；                  [Hs] —泵样本中给出的允许吸上真空高度，m；                  Hamd —泵使用地点的大气压头，m； 

                  Hv — 泵所输送液体温度下的饱和蒸汽压头，m；                  —标准大气压头，m； 

                  —20℃时水的饱和蒸汽压头，m。

        因每台泵的使用地点、使用水温和吸入管路的布置都有差异，所以泵出厂时只能

给出[Hs]值，而[Hg]值只能根据实际情况进行计算加以确定。

 离心泵的型号：

      部分离心泵的基本型式及其代号，如表1所示。

除表上所述基本型号表示泵的名称

外还有一系列补充型号表示该泵的性能参数或结构特点。

离心泵因用途和要求的不同，其型号的编制方法也不一样，现举例说明如下。

表1 离心泵的基本型式及其代号 

泵 的 型 式 

型式代号 泵 的 型 式 

形式代号 单级单吸离心泵 单级双吸离心泵 

分段式多级离心泵 分段式多级离心泵（首级为双吸） 分段式多级锅炉给水泵 卧式圆筒形双壳体多级离心泵 中开式多级离心泵 多级前置泵（离心泵） 热水循环泵 

IS,IB S,Sh 

D DS DG YG DK DQ R 

卧式凝结水泵 立式凝结水泵 

立式筒袋型离心凝结水泵 卧式疏水泵 单级离心油泵 

筒式离心油泵 

单级单吸卧式离心灰渣泵 长轴离心深井泵 

单级单吸耐腐蚀离心泵 

NB NL LDTN NW Y YT PH JC IH 

 单级单吸离心泵型号说明：

           IS 80-65-160