(課件)離心泵技術(shù)系列課件-05離心泵工作特性及相似定律

1、LOGO泵泵（離心泵的工作特性）（離心泵的工作特性）過程流體機(jī)械過程流體機(jī)械思考題u流體在離心泵葉輪中有哪幾中運(yùn)動速度？這些速流體在離心泵葉輪中有哪幾中運(yùn)動速度？這些速度之間的關(guān)系如何？速度三角形是如何得到的？度之間的關(guān)系如何？速度三角形是如何得到的？速度三角形的形狀和大小和那些因素有關(guān)？速度三角形的形狀和大小和那些因素有關(guān)？u離心泵的主要性能參數(shù)有哪些？這些參數(shù)又有那離心泵的主要性能參數(shù)有哪些？這些參數(shù)又有那些名稱，相互之間存在什么關(guān)系？些名稱，相互之間存在什么關(guān)系？u泵內(nèi)存在哪幾中損失？這些損失的原因分別是什泵內(nèi)存在哪幾中損失？這些損失的原因分別是什么？如何減小這些損失？么？如何減小這些損

2、失？菜單菜單第三節(jié)離心泵的工作特性u離心泵性能及調(diào)節(jié)離心泵性能及調(diào)節(jié)u離心泵啟動與運(yùn)行離心泵啟動與運(yùn)行u相似理論在離心泵中的應(yīng)用相似理論在離心泵中的應(yīng)用u輸送粘性液體性能曲線換算輸送粘性液體性能曲線換算菜單菜單1. 離心泵的性能及調(diào)節(jié)u離心泵的運(yùn)行特性離心泵的運(yùn)行特性n泵的性能曲線n管路特性曲線n泵在不穩(wěn)定工況下工作u離心泵運(yùn)行工況的調(diào)節(jié)離心泵運(yùn)行工況的調(diào)節(jié)菜單菜單1)離心泵的性能曲線是選擇和使用是選擇和使用泵的主要依據(jù)泵的主要依據(jù)，有，有“平坦平坦”和和“駝峰駝峰”狀狀之分，之分，“駝峰駝峰”狀易產(chǎn)生不狀易產(chǎn)生不穩(wěn)定現(xiàn)象。穩(wěn)定現(xiàn)象。H-QH-Q曲線曲線 N-QN-Q曲線曲線效率效率-Q-Q曲

3、線曲線NPSHNPSHr r-Q-Q曲線曲線菜單菜單1)離心泵的性能曲線是合理選擇原動機(jī)是合理選擇原動機(jī)功率和操作起動泵功率和操作起動泵的依據(jù)，按需流量的依據(jù)，按需流量變化范圍中的最大變化范圍中的最大規(guī)律再加上一定的規(guī)律再加上一定的安全余量，選擇原安全余量，選擇原動機(jī)功率。起動泵動機(jī)功率。起動泵應(yīng)關(guān)閉排出管路上應(yīng)關(guān)閉排出管路上的調(diào)節(jié)閥，可以減的調(diào)節(jié)閥，可以減小啟動電流，保護(hù)小啟動電流，保護(hù)電機(jī)電機(jī)H-QH-Q曲線曲線 N-QN-Q曲線曲線效率效率-Q-Q曲線曲線NPSHNPSHr r-Q-Q曲線曲線1)離心泵的性能曲線是檢查泵工作經(jīng)是檢查泵工作經(jīng)濟(jì)性的依據(jù)，盡濟(jì)性的依據(jù)，盡可能在高效區(qū)工可能在

4、高效區(qū)工作。通常效率最作。通常效率最高點為額定點，高點為額定點，也是設(shè)計工況點也是設(shè)計工況點。目前取最高效。目前取最高效率以下率以下5%-8%5%-8%范范圍內(nèi)所對應(yīng)的工圍內(nèi)所對應(yīng)的工況為高效工作區(qū)況為高效工作區(qū)H-QH-Q曲線曲線 N-QN-Q曲線曲線效率效率-Q-Q曲線曲線NPSHNPSHr r-Q-Q曲線曲線1)離心泵的性能曲線是檢查泵工作是是檢查泵工作是否發(fā)生氣蝕的依否發(fā)生氣蝕的依據(jù)。通常是按最據(jù)。通常是按最大流量下的大流量下的NPSHNPSHr r，考慮安全余量，考慮安全余量及吸入裝置的有及吸入裝置的有關(guān)參數(shù)確定泵的關(guān)參數(shù)確定泵的安裝高度安裝高度H-QH-Q曲線曲線 N-QN-Q曲線

5、曲線效率效率-Q-Q曲線曲線NPSHNPSHr r-Q-Q曲線曲線菜單菜單2)管路的特性曲線菜單菜單uH=HH=Hstst+BV+BV2 23) 泵在不穩(wěn)定工況下工作菜單菜單1.2離心泵運(yùn)行工況的調(diào)節(jié)u改變泵特性曲線的調(diào)節(jié)改變泵特性曲線的調(diào)節(jié)n轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)n切割葉輪外徑調(diào)節(jié)n泵的串聯(lián)或并聯(lián)調(diào)節(jié)u改變裝置特性曲線的調(diào)節(jié)改變裝置特性曲線的調(diào)節(jié)n閘閥調(diào)節(jié)n液位調(diào)節(jié)n旁路分流調(diào)節(jié)菜單菜單u改變泵特性曲線的調(diào)節(jié)改變泵特性曲線的調(diào)節(jié)a.轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)b.切割葉輪外徑調(diào)節(jié)切割葉輪外徑調(diào)節(jié)c.改變前置導(dǎo)葉葉片角度的調(diào)節(jié)改變前置導(dǎo)葉葉片角度的調(diào)節(jié)d.改變半開式葉輪葉片端部間隙的調(diào)節(jié)改變半開式葉輪葉片端部間隙的調(diào)節(jié)

6、e.泵的串聯(lián)或并聯(lián)調(diào)節(jié)泵的串聯(lián)或并聯(lián)調(diào)節(jié)改變裝置特性曲線的調(diào)節(jié)a.閘閥調(diào)節(jié)閘閥調(diào)節(jié)b.液位調(diào)節(jié)液位調(diào)節(jié)c.旁路分流調(diào)節(jié)旁路分流調(diào)節(jié)u改變管路特性曲線的調(diào)節(jié)改變管路特性曲線的調(diào)節(jié)2 離心泵的啟動與運(yùn)行u啟動前的準(zhǔn)備工作啟動前的準(zhǔn)備工作n啟動前檢查n潤滑油的名稱、型號、主要功能和加注數(shù)量是否符合技術(shù)文件規(guī)定的要求；n軸承潤滑系統(tǒng)、密封系統(tǒng)和冷卻系統(tǒng)是否完好，軸承的油路、水路是否暢通；n盤動泵的轉(zhuǎn)子12轉(zhuǎn)，檢查轉(zhuǎn)子是否有摩擦或卡住現(xiàn)象；n在聯(lián)軸器附近或皮帶防護(hù)裝置處，是否有妨礙轉(zhuǎn)動的雜物；n泵、軸承座、電動機(jī)的基礎(chǔ)地腳螺栓是否松動；n泵工作系統(tǒng)的閥門或輔助裝置均應(yīng)處于泵運(yùn)轉(zhuǎn)時負(fù)荷最小的位置，應(yīng)關(guān)閉出

7、口調(diào)節(jié)閥；n點動泵，看其葉輪轉(zhuǎn)向是否與設(shè)計轉(zhuǎn)向一致，若不一致，必需使葉輪完全停止轉(zhuǎn)動后，調(diào)整電動機(jī)接線后，方可再啟動。菜單菜單n充水水泵在啟動以前，泵殼和吸水管內(nèi)必須先充滿水，這是因為有空氣存在的情況下，泵吸入口的真空無法形成和保持。n暖泵輸送高溫液體的泵，如電廠的鍋爐給水泵，在啟動前必須先暖泵。這是因為給水泵在啟動時，高溫給水流過泵內(nèi)，使泵體溫度從常溫很快上升到100200，這會引起泵內(nèi)外和各部件之間的溫差，若沒有足夠長的傳熱時間和適當(dāng)控制溫升的措施，會使泵各處膨脹不均，造成泵體各部分變形、磨損、振動等。菜單菜單u啟動程序啟動程序n離心泵泵腔和吸水管內(nèi)全部充滿水并無空氣，出口閥關(guān)閉。給水泵暖

8、泵完畢。n對于強(qiáng)制潤滑的泵，啟動油泵向各軸承供油。n啟動冷卻水泵或打開冷卻水閥。n合閘啟動，啟動后泵空轉(zhuǎn)時間不允許超過24min，使轉(zhuǎn)速達(dá)到額定值后，逐漸打開離心泵的出口閥，增加流量，并達(dá)到要求的負(fù)荷。菜單菜單u運(yùn)行中的注意事項運(yùn)行中的注意事項n泵制造廠對軸承的溫度有規(guī)定滾動軸承的溫升一般不超過40，表面溫度不超過70，否則就說明滾動軸承內(nèi)部出現(xiàn)毛病，應(yīng)停機(jī)檢查。如果繼續(xù)運(yùn)行，可能引起事故。對于滑動軸承的溫度規(guī)定，應(yīng)參閱有關(guān)泵的技術(shù)文件，處理方法與滾動軸承一樣。n泵轉(zhuǎn)子的不平衡，結(jié)構(gòu)剛度或旋轉(zhuǎn)軸的同心度差，都會引起泵產(chǎn)生振動。因此在泵運(yùn)轉(zhuǎn)時，用測振器在軸承上檢查振幅是否符合規(guī)定。n為了保證泵的

9、正常運(yùn)轉(zhuǎn)，葉輪的徑向跳動和端面跳動不能超過規(guī)定的數(shù)值，否則會影響轉(zhuǎn)子不平衡，產(chǎn)生振動。菜單菜單3 相似理論在泵中的應(yīng)用u離心泵相似理論離心泵相似理論u相似理論在離心泵中的應(yīng)用相似理論在離心泵中的應(yīng)用u改變?nèi)~輪外徑對泵性能的影響改變?nèi)~輪外徑對泵性能的影響菜單菜單3.1離心泵相似理論u相似條件相似條件n幾何相似幾何相似是指模型泵和實物泵對應(yīng)點的幾何尺寸成比例，比值相等，各對應(yīng)角相等（包括葉片數(shù)z、葉片安裝角和阻塞系數(shù)都相等）。即 式中，DM、Dsh 模型泵與實物泵的任一線性尺寸； i1 縮放比例。1112211iDDbbDDDDshMshMshMshMshAMA11shAMA22shMzzshM菜

10、單菜單n運(yùn)動相似又稱流動相似，它是指模型泵和實物泵各對應(yīng)點的速度方向相同，大小成比例，比值相等，對應(yīng)角相等。即流體在各對應(yīng)點的速度三角形相似，即 式中， nM、nsh 模型泵與實物泵的轉(zhuǎn)速； i1 速度相似常數(shù)。cshMshMshMshMiuucccc22112211shMshshMMnninDnD1shAMA22shAMA11菜單菜單n動力相似動力相似是指模型泵和實物泵相對應(yīng)的各種同名力的方向相同，大小成比例，比值相等。流體在泵中流動主要受到以下四種力的作用：慣性力、粘性力、壓力、重力。即 式中，I流體的慣性力；F流體的粘性力；P流體的壓力；G流體的重力。shMshMshMshMGGPPFF

11、II菜單菜單u相似定律相似定律n流量相似定律已知泵的流量 兩臺泵工況相似時，其流量之比值為由式 ，由式，代入上式得上式為流量相似定律，它說明幾何相似的泵，在相似的工況下運(yùn)行時，其流量與幾何尺寸的三次方、轉(zhuǎn)速的一次方、容積效率的一次方成正比。 vrvrcbDcFQ222222VMMMrMMVshshshrshshMshcbDcbDQQ22222222shshMMshMnDnDccshMVMMVshshMshMshnnDDQQ3)(菜單菜單n揚(yáng)程相似定律 已知泵的揚(yáng)程 兩臺泵工況相似時，其揚(yáng)程之比值為將式 的關(guān)系代入上式，得上式為揚(yáng)程相似定律，它說明幾何相似的泵，在相似工況下運(yùn)行時，其揚(yáng)程與幾何尺

12、寸的平方、轉(zhuǎn)速的平方、水力效率的一次方成正比。 huhTgcuHH22bMMuMhshshushMshcucuHH2222shshMMshMnDnDcchMhshMshMshMshnnDDHH22)()(菜單菜單n功率相似定律 已知泵的功率 兩臺泵工況相似時，其功率之比值為 將流量相似定律和揚(yáng)程相似定律代入上式得 上式為功率相似定律，它說明幾何相似的泵，在相似的工況下運(yùn)行時，其功率與幾何尺寸的五次方、轉(zhuǎn)速的三次方、流體密度的一次方、機(jī)械效率的一次方成正比。hVmagQHgQHPhshvshmshMMMhMVMmMshshshaMashHQHQPPmshmMMshMshMshaMashnnDDP

13、P35)()(菜單菜單u比轉(zhuǎn)速比轉(zhuǎn)速式中各量的單位與國際上使用的式中各量的單位與國際上使用的 的單位相同，但這的單位相同，但這是一種有量綱的比轉(zhuǎn)數(shù)，而且前面乘以是一種有量綱的比轉(zhuǎn)數(shù)，而且前面乘以3.653.65。式中，式中，Q Q泵的流量，泵的流量，m3/sm3/s；H H泵的揚(yáng)程，泵的揚(yáng)程，m m；n n泵的轉(zhuǎn)速，泵的轉(zhuǎn)速，r/minr/min；n ns s比轉(zhuǎn)數(shù)，比轉(zhuǎn)數(shù)， 。 4365. 3HQnns*sn432)(sm菜單菜單3.2相似理論在離心泵中的應(yīng)用u相似方法設(shè)計泵相似方法設(shè)計泵將實物泵設(shè)計成模型泵，便于進(jìn)行模型試驗，或按照將實物泵設(shè)計成模型泵，便于進(jìn)行模型試驗，或按照選定的高效模

14、型泵設(shè)計實物泵。設(shè)計步驟為：選定的高效模型泵設(shè)計實物泵。設(shè)計步驟為：n按給定的參數(shù)（Q、H、n）計算所設(shè)計泵的ns。n選擇性能良好的模型泵，此模型泵與所設(shè)計泵的ns應(yīng)相等或相近。n按設(shè)計泵和模型泵的參數(shù)Q、H、n計算所方比例i1。n按照Dsh=DM/i1計算設(shè)計泵的各尺寸。算得的i1是不同的，一般選用其中較大的值。n有了設(shè)計泵的各尺寸，即可繪制設(shè)計圖，并根據(jù)模型泵的性能曲線換算成設(shè)計泵的性能曲線。311)(iMshshMshMnnQQDDMshshMshMnnHHDD211)(i菜單菜單u換算不同轉(zhuǎn)速下泵的性能曲線換算不同轉(zhuǎn)速下泵的性能曲線32121221212121nnPPnnHHnnQQa

15、a比例定律：比例定律： MshMshMshaMashMshMshMshMshMshMshnnDDPPnnDDHHnnDDQQ35223122nnQQ 2122nnHH31212nnPPaa菜單菜單u作相似狀態(tài)曲線和通用特性曲線作相似狀態(tài)曲線和通用特性曲線菜單菜單3.3改變?nèi)~輪外徑對泵性能的影響u切割定律切割定律4222222222222222222222222222)(;)(;)(DDgQHHgQPPDDccHHDDcDcDcbDcbDcFcFQQaarrrrrr低比轉(zhuǎn)數(shù)泵 菜單菜單322222222222)(;)(;DDPPDDHHDDcFcFQQaarr高比轉(zhuǎn)數(shù)泵高比轉(zhuǎn)數(shù)泵 u切割狀態(tài)曲線

16、及切割高效工區(qū)切割狀態(tài)曲線及切割高效工區(qū)菜單菜單4 輸送粘性液體式離心泵性能曲線的換算 u被輸送液體的粘度對離心泵性能的影響被輸送液體的粘度對離心泵性能的影響離心泵輸送粘液時，由于液體粘度比水大，泵離心泵輸送粘液時，由于液體粘度比水大，泵流道內(nèi)液體流動情況改變，各處的液體流速和壓流道內(nèi)液體流動情況改變，各處的液體流速和壓力重新分配，使泵的流量和揚(yáng)程降低，并使泵的力重新分配，使泵的流量和揚(yáng)程降低，并使泵的效率劇烈下降，軸功率也有所變化。效率劇烈下降，軸功率也有所變化。 菜單菜單u輸送粘性液體時離心泵的性能曲線輸送粘性液體時離心泵的性能曲線,K,HKHQKQHQ菜單菜單思考題u什么是離心泵的性能曲線？說明每條曲線所表示的意義和什么是離心泵的性能曲線？說明每條曲線所表示的意義和特點。特點。u什么是泵的相似定律、比例定律和切割定律？什么是泵的相似定律、比例定律和切割定律？u什么是比轉(zhuǎn)數(shù)？為什么可用比轉(zhuǎn)數(shù)對泵進(jìn)行分