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  • 水泵的工作原理和常見類型有哪些

    2019-12-07 15:18:37 澤霖工程 179

    水泵的工作原理:

    葉輪安裝在泵殼內,并緊固在泵軸上,泵軸由電機直接帶動。泵殼中央有液體吸管。液體經底閥和吸入管進入泵內。泵殼上的液體排出口與排出管連接。

    在泵啟動前,泵殼內灌滿被輸送的液體;啟動后,葉輪由軸帶動高速轉動,葉片間的液體也必須隨著轉動。在離心力的作用下,液體從葉輪中心被拋向外緣并獲得能量,以高速離開葉輪外緣進入蝸形泵殼。在蝸殼中,液體由于流道的逐漸擴大而減速,又將部分動能轉變為靜壓能,最后以較高的壓力流入排出管道,送至需要場所。液體由葉輪中心流向外緣時,在葉輪中心形成了一定的真空,由于貯槽液面上方的壓力大于泵入口處的壓力,液體便被連續壓入葉輪中。可見,只要葉輪不斷地轉動,液體便會不斷地被吸入和排出。

    直線泵工作原理不同與其它任何泵,是采用磁懸浮原理和螺旋環流體力學結構實現流質推進,即取消軸,取消軸連接,取消軸密封結構。啟動后電流轉化為磁場,磁場力驅動螺旋環運轉,即螺旋環提升流質前進。

    性能參數

    主要有流量和揚程,此外還有軸功率、轉速和必需汽蝕余量。流量是指單位時間內通過泵出口輸出的液體量,一般采用體積流量;揚程是單位重量輸送液體從泵入口至出口的能量增量 ,對于容積式泵,能量增量主要體在壓力能增加上,所以通常以壓力增量代替揚程來表示。泵的效率不是一個獨立性能參數,它可以由別的性能參數例如流量、揚程和軸功率按公式計算求得。反之,已知流量、揚程和效率,也可求出軸功率。

    泵的各個性能參數之間存在著一定的相互依賴變化關系,可以通過對泵進行試驗,分別測得和算出參數值,并畫成曲線來表示,這些曲線稱為泵的特性曲線。每一臺泵都有特定的特性曲線,由泵制造廠提供。通常在工廠給出的特性曲線上還標明推薦使用的性能區段,稱為該泵的工作范圍。

    泵的實際工作點由泵的曲線與泵的裝置特性曲線的交點來確定。選擇和使用泵,應使泵的工作點落在工作范圍內,以保證運轉經濟性和安全。此外,同一臺泵輸送粘度不同的液體時,其特性曲線也會改變。通常,泵制造廠所給的特性曲線大多是指輸送清潔冷水時的特性曲線。對于動力式泵,隨著液體粘度增大,揚程和效率降低,軸功率增大,所以工業上有時將粘度大的液體加熱使粘性變小,以提高輸送效率。

    泵浦

    水泵的常見類型:

    水和型

    水的提升對于人類生活和生產都十分重要。古代就已有各種提水器具,例如埃及的鏈泵(公元前17世紀),中國的桔槔(公元前17世紀)、轆轤(公元前11世紀)和水車(公元1世紀)。比較著名的還有公元前三世紀,阿基米德發明的螺旋桿,可以平穩連續地將水提至幾米高處,其原理仍為現代螺桿泵所利用。

    公元前200年左右,古希臘工匠克特西比烏斯發明的滅火泵是一種最原始的活塞泵,已具備典型活塞泵的主要元件,但活塞泵只是在出現了蒸汽機之后才得到迅速發展。

    1840-1850年,美國沃辛頓發明泵缸和蒸汽缸對置的,蒸汽直接作用的活塞泵,標志著現代活塞泵的形成。1851-1875年,帶有導葉的多級離心泵相繼發明,使發展高揚程離心泵成為可能。19世紀是活塞泵發展的高潮時期,當時已用于水壓機等多種機械中。然而隨著需水量的劇增,從20世紀20年代起,低速的、流量受到很大限制的活塞泵逐漸被高速的離心泵和回轉泵所代替。但是在高壓小流量領域往復泵仍占有主要地位,尤其是隔膜泵、柱塞泵獨具優點,應用日益增多。

    回轉型

    回轉泵的出現與工業上對液體輸送的要求日益多樣化有關。早在1588年就有了關于四葉片滑片泵的記載,以后陸續出現了其他各種回轉泵,但直到19世紀回轉泵仍存在泄漏大、磨損大和效率低等缺點。20世紀初,人們解決了轉子潤滑和密封等問題,并采用高速電動機驅動,適合較高壓力、中小流量和各種粘性液體的回轉泵才得到迅速發展。回轉泵的類型和適宜輸送的液體種類之多為其他各類泵所不及。

    離心型

    利用離心力輸水的想法最早出在列奧納多·達芬奇所作的草圖中。1689年,法國物理學家帕潘發明了四葉片葉輪的蝸殼離心泵。但更接近于現代離心泵的,則是1818年在美國出現的具有徑向直葉片、半開式雙吸葉輪和蝸殼的所謂馬薩諸塞泵。1851~1875年,帶有導葉的多級離心泵相繼被發明,使得發展高揚程離心泵成為可能。

    盡管早在1754年,瑞士數學家歐拉就提出了葉輪式水力機械的基本方程式,奠定了離心泵設計的理論基礎,但直到19世紀末,高速電動機的發明使離心泵獲得理想動力源之后,它的優越性才得以充分發揮。在英國的雷諾和德國的普夫萊德雷爾等許多學者的理論研究和實踐的基礎上,離心泵的效率大大提高,它的性能范圍和使用領域也日益擴大,已成為現代應用最廣、產量最大的泵。

    1.離心泵的選擇及安裝 離心泵應該按照所輸送的液體進行選擇,并校核需要的性能,分析抽吸,排出條件,是間歇運行還是連續運行等。離心泵通常應在或接近制造廠家設計規定的壓力和流量條件下運行。泵安裝時應進行以下復查:

    ①基礎的尺寸,位置,標高應符合設計要求,地腳螺栓必須恰當和正確地固定在混凝土地基中,機器不應有缺件,損壞或銹蝕等情況;

    ②根據泵所輸送介質的特性,必要時應該核對主要零件,軸密封件和墊片的材質;

    ③泵的找平,找正工作應符合設備技術文件的規定,若無規定時,應符合現行國家標準《機械設備安裝工程施工及驗收通用規范》的規定;

    ④所有與泵體連接的管道,管件的安裝以及潤滑油管道的清洗要求應符合相關國家標準的規定。

    2.離心泵的使用 泵的試運轉應符合下列要求:

    ①驅動機的轉向應與泵的轉向相同;

    ②查明管道泵和共軸泵的轉向;

    ③各固定連接部位應無松動,各潤滑部位加注潤滑劑的規格和數量應符合設備技術文件的規定;

    ④有預潤滑要求的部位應按規定進行預潤滑;

    ⑤各指示儀表,安全保護裝置均應靈敏,準確,可靠;

    ⑥盤車應靈活,無異常現象;

    ⑦高溫泵在試運轉前應進行泵體預熱,溫度應均勻上升,每小時溫升不應大于50℃;泵體表面與有工作介質進口的工藝管道的溫差不應大于40℃;

    ⑧設置消除溫升影響的連接裝置,設置旁路連接裝置提供冷卻水源。

    離心泵操作時應注意以下幾點:

    ①禁止無水運行,不要調節吸人口來降低排量,禁止在過低的流量下運行;

    ②監控運行過程,徹底阻止填料箱泄漏,更換填料箱時要用新填料;

    ③確保機械密封有充分沖洗的水流,水冷軸承禁止使用過量水流;

    ④潤滑劑不要使用過多;

    ⑤按推薦的周期進行檢查。建立運行記錄,包括運行小時數,填料的調整和更換,添加潤滑劑及其他維護措施和時間。對離心泵抽吸和排放壓力,流量,輸入功率,洗液和軸承的溫度以及振動情況都應該定期測量記錄。

    ⑥離心泵的主機是依靠大氣壓將低處的水抽到高處的,而大氣壓最多只能支持約10.3m的水柱,所以離心泵的主機離開水面12米無法工作。

    泵浦

    3.離心泵的維護

    3.1、離心泵機械密封失效的分析

    離心泵停機主要是由機械密封的失效造成的。失效的表現大都是泄漏,泄漏原因有以下幾種:

    ①動靜環密封面的泄漏,原因主要有:端面平面度,粗糙度未達到要求,或表面有劃傷;端面間有顆粒物質,造成兩端面不能同樣運行;安裝不到位,方式不正確。

    ②補償環密封圈泄漏,原因主要有:壓蓋變形,預緊力不均勻;安裝不正確;密封圈質量不符合標準;密封圈選型不對。

    實際使用效果表明,密封元件失效最多的部位是動,靜環的端面,離心泵機封動,靜環端面出現龜裂是常見的失效現象,主要原因有:

    ①安裝時密封面間隙過大,沖洗液來不及帶走摩擦副產生的熱量;沖洗液從密封面間隙中漏走,造成端面過熱而損壞。

    ②液體介質汽化膨脹,使兩端面受汽化膨脹力而分開,當兩密封面用力貼合時,破壞潤滑膜從而造成端面表面過熱。

    ③液體介質潤滑性較差,加之操作壓力過載,兩密封面跟蹤轉動不同步。例如高轉速泵轉速為20445r/min,密封面中心直徑為7cm,泵運轉后其線速度高達75 m/s,當有一個密封面滯后不能跟蹤旋轉,瞬時高溫造成密封面損壞。

    ④密封沖洗液孔板或過濾網堵塞,造成水量不足,使機封失效。

    另外,密封面表面滑溝,端面貼合時出現缺口導致密封元件失效,主要原因有:

    ①液體介質不清潔,有微小質硬的顆粒,以很高的速度滑人密封面,將端面表面劃傷而失效。

    ②機泵傳動件同軸度差,泵開啟后每轉一周端面被晃動摩擦一次,動環運行軌跡不同心,造成端面汽化,過熱磨損。

    ③液體介質水力特性的頻繁發生引起泵組振動,造成密封面錯位而失效。

    液體介質對密封元件的腐蝕,應力集中,軟硬材料配合,沖蝕,輔助密封0形環,V形環,凹形環與液體介質不相容,變形等都會造成機械密封表面損壞失效,所以對其損壞形式要綜合分析,找出根本原因,保證機械密封長時間運行。

    3.2、離心泵停止運轉后的要求

    ①離心泵停止運轉后應關閉泵的入口閥門,待泵冷卻后再依次關閉附屬系統的閥門。

    ②高溫泵停車應按設備技術文件的規定執行,停車后應每偏20一30min盤車半圈,直到泵體溫度降至50℃為止。

    ③低溫泵停車時,當無特殊要求時,泵內應經常充滿液體;吸入閥和排出閥應保持常開狀態;采用雙端面機械密封的低溫泵,液位控制器和泵密封腔內的密封液應保持泵的灌漿壓力。

    ④輸送易結晶,易凝固,易沉淀等介質的泵,停泵后應防止堵塞,并及時用清水或其他介質沖洗泵和管道。

    ⑤排出泵內積存的液體,防止銹蝕和凍裂。

    3.3、離心泵的保管

    ①尚未安裝好的泵在未上漆的表面應涂覆一層合適的防銹劑,用油潤滑的軸承應該注滿適當的油液,用脂潤滑的軸承應該僅填充一種潤滑脂,不要使用混合潤滑脂。

    ②短時間泵人干凈液體,沖洗,抽吸管線,排放管線,泵殼和葉輪,并排凈泵殼,抽吸管線和排放管線中的沖洗液。

    ③排凈軸承箱的油,再加注干凈的油,徹底清洗油脂并再填充新油脂。

    ④把吸人口和排放口封起來,把泵貯存在干凈,干燥的地方,保護電機繞組免受潮濕,用防銹液和防蝕液噴射泵殼內部。

    ⑤泵軸每月轉動一次以免凍結,并潤滑軸承。

    容積式

    容積式泵是依靠工作元件在泵缸內作往復或回轉運動,使工作容積交替地增大和縮小,以實現液體的吸入和排出。工作元件作往復運動的容積式泵稱為往復泵,作回轉運動的稱為回轉泵。前者的吸入和排出過程在同一泵缸內交替進行,并由吸入閥和排出閥加以控制;后者則是通過齒輪、螺桿、葉形轉子或滑片等工作元件的旋轉作用,迫使液體從吸入側轉移到排出側。

    容積式泵在一定轉速或往復次數下的流量是一定的,幾乎不隨壓力而改變;往復泵的流量和壓力有較大脈動,需要采取相應的消減脈動措施;回轉泵一般無脈動或只有小的脈動;具有自吸能力,泵啟動后即能抽除管路中的空氣吸入液體;啟動泵時必須將排出管路閥門完全打開;往復泵適用于高壓力和小流量;回轉泵適用于中小流量和較高壓力;往復泵適宜輸送清潔的液體或氣液混合物。總的來說,容積泵的效率高于動力式泵。

    動力式

    靠快速旋轉的葉輪對液體的作用力,將機械能傳遞給液體,使其動能和壓力能增加,然后再通過泵缸,將大部分動能轉換為壓力能而實現輸送。動力式泵又稱葉輪式泵或葉片式泵。有些動力式泵有主葉輪和副葉輪同時使用,離心泵是最常見的動力式泵。

    動力式泵在一定轉速下產生的揚程有一限定值,揚程隨流量而改變;工作穩定,輸送連續,流量和壓力無脈動;一般無自吸能力,需要將泵先灌滿液體或將管路抽成真空后才能開始工作 ;適用性能范圍廣;適宜輸送粘度很小的清潔液體。

    污水型

    葉輪、壓水室、是污水泵的兩大核心部件。葉輪的結構分為四大類:葉片式(開式、閉式)、旋流式、流道式、(包括單流道和雙流道)螺旋離心式四種。其性能的優劣,也就代表泵性能的優劣,污水泵的抗堵塞性能,效率的高低,以及汽蝕性能,抗磨蝕性能主要是由葉輪和壓水室兩大部件來保證。

    隔膜式

    隔膜泵又稱控制泵,是執行器的主要類型,通過接受調制單元輸出的控制信號,借助動力操作去改變流體流量。隔膜泵一般由執行機構和閥門組成。采用壓縮空氣為動力源,對于各種腐蝕性液體、帶顆粒的液體、高粘度、易揮發、易燃、劇毒的液體,均能予以抽光吸盡。

    一、隔膜泵概述

    氣動隔膜泵其有四種材質:塑料、鋁合金、鑄鐵、不銹鋼。電動隔膜泵其有四種材質:塑料、鋁合金、鑄鐵、不銹鋼。隔膜泵根據不同液體介質分別采用丁腈橡膠、氯丁橡膠、氟橡膠、聚偏氟乙烯、聚四六乙烯。以滿足需要。安置在各種特殊場合,用來抽送種常規泵不能抽吸的介質。

    二、隔膜泵類別

    隔膜泵按其所配執行機構使用的動力,可以分為氣動、電動、液動三種,即以壓縮空氣為動力源的氣動隔膜泵,以電為動力源的電動隔膜泵,以液體介質(如油等)壓力為動力的電液動隔膜泵。

    隔膜泵在過程控制中的作用是接受調節器或計算機的控制信號,改變被調介質的流量,使被調參數維持在所要求的范圍內,從而達到生產過程的自動化。如果把自動調節系統與人工調節過程相比較,檢測單元是人的眼睛,調節控制單元是人的大腦,那么執行單元—隔膜泵就是人的手和腳。要實現對工藝過程某一參數如溫度、壓力、流量、液位等的調節控制,都離不開隔膜泵。因此正確選擇隔膜泵在過程自動化中具有重要意義。

    其他類型

    其他類型的泵是指以另外的方式傳遞能量的一類泵。例如射流泵是依靠高速噴射出的工作流體 ,將需要輸送的流體吸入泵內,并通過兩種流體混合進行動量交換來傳遞能量;水錘泵是利用流動中的水被突然制動時產生的能量,使其中的一部分水壓升到一定高度;電磁泵是使通電的液態金屬在電磁力作用下 ,產生流動而實現輸送;氣體升液泵通過導管將壓縮空氣或其他壓縮氣體送至液體的最底層處,使之形成較液體輕的氣液混合流體,再借管外液體的壓力將混合流體壓升上來。


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