《離心泵的運行原理》課件

離心泵的運行原理能量轉(zhuǎn)換設(shè)備流體動力學(xué)應(yīng)用課程概述定義機械能轉(zhuǎn)換為液體能量的設(shè)備結(jié)構(gòu)泵殼、葉輪、軸、軸承、密封裝置原理利用離心力增加流體能量性能流量、揚程、功率、效率參數(shù)應(yīng)用離心泵的定義能量轉(zhuǎn)換設(shè)備將機械能轉(zhuǎn)換成液體動能和壓力能工作原理利用離心力原理增加液體能量功能作用離心泵的發(fā)展歷史1早期設(shè)計17世紀(jì)丹尼斯·帕平發(fā)明原型2技術(shù)突破19世紀(jì)工業(yè)革命期間實用化3現(xiàn)代演變20世紀(jì)計算機輔助設(shè)計優(yōu)化4未來發(fā)展離心泵的基本結(jié)構(gòu)泵殼容納內(nèi)部部件，引導(dǎo)液體流動葉輪核心部件，提供動能軸傳遞動力，支撐葉輪軸承支撐軸，減少摩擦密封裝置泵殼詳解功能作用引導(dǎo)液體流動收集高壓液體支撐內(nèi)部零件連接進出口管道蝸殼式螺旋形狀逐漸增大的流道減少能量損失適用于大流量環(huán)狀式均勻環(huán)形流道結(jié)構(gòu)簡單制造成本低適用于小流量葉輪詳解開式葉輪無前蓋板和后蓋板適用于含雜質(zhì)液體清洗維護方便半開式葉輪只有后蓋板強度高于開式效率適中閉式葉輪前后都有蓋板效率最高適用于清潔液體軸和軸承軸的功能傳遞電機動力到葉輪支撐旋轉(zhuǎn)部件保持部件同軸度滾動軸承鋼球或滾子結(jié)構(gòu)摩擦系數(shù)小承受徑向和軸向載荷滑動軸承軸直接在軸瓦中滑動運行平穩(wěn)、噪音低適用于高速大型泵密封裝置密封作用防止泵內(nèi)液體泄漏防止空氣進入泵內(nèi)保持泵正常工作填料密封結(jié)構(gòu)簡單成本低易于維護允許少量泄漏機械密封零泄漏或微量泄漏壽命長適用于危險介質(zhì)維護成本高離心泵的工作原理概述能量輸出液體獲得壓力能和動能能量轉(zhuǎn)換葉輪旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生離心力能量輸入電機提供機械能能量轉(zhuǎn)換過程電能電機消耗電能機械能電機軸旋轉(zhuǎn)液體動能葉輪加速液體壓力能液體獲得壓力液體流動路徑入口液體從吸入口進入葉輪液體在葉片間加速泵殼液體在蝸殼中減速增壓出口高壓液體從出口排出離心力作用離心力定義旋轉(zhuǎn)物體產(chǎn)生的向外的慣性力與旋轉(zhuǎn)半徑和角速度平方成正比離心力計算F=mω2rm-質(zhì)量ω-角速度r-半徑在泵中應(yīng)用提供液體加速的動力產(chǎn)生壓力差和流動葉輪旋轉(zhuǎn)過程液體進入軸向進入葉輪中心壓力低，速度低葉片加速在葉片間徑向流動速度增加，壓力增加離開葉輪高速進入泵殼攜帶高動能和壓力能壓力變化過程速度變化過程離心泵的性能參數(shù)流量Q單位時間內(nèi)輸送液體體積單位：m3/h或L/s揚程H泵增加的液體能量高度單位：m功率P泵消耗的機械能單位：kW效率η有效功率與輸入功率比值無量綱流量定義單位時間內(nèi)通過泵的液體體積表示為Q，單位m3/h或L/s測量方法流量計直接測量容積法間接測量影響因素泵轉(zhuǎn)速管路阻力液體黏度揚程定義泵對液體增加的總能量高度計算公式H=(P?-P?)/ρg+(V?2-V?2)/2g+(Z?-Z?)影響因素泵型號、轉(zhuǎn)速、流量單位米(m)水柱測量方法壓力表、真空表測量進出口壓差功率軸功率P?電機傳遞給泵的機械功率測量方法：扭矩計計算公式：P?=2πnT/60n-轉(zhuǎn)速(r/min)，T-扭矩(N·m)水功率P?泵實際傳遞給液體的有效功率計算公式：P?=ρgQHρ-密度，g-重力加速度Q-流量，H-揚程電機功率P電機消耗的電功率測量方法：電功率計計算公式：P=UI(cosφ)U-電壓，I-電流，cosφ-功率因數(shù)效率總效率ηη=P?/P=ρgQH/P水力效率ηh液體在泵內(nèi)流動的能量損失容積效率ηv內(nèi)部泄漏造成的損失機械效率ηm軸承、密封等摩擦損失性能曲線流量Q(m3/h)揚程H(m)功率P(kW)效率η(%)最佳工作點定義泵效率最高的工作點設(shè)計工況點(BEP)確定方法性能曲線中效率最高點一般在額定流量80%-110%范圍重要性能耗最低振動、噪音最小使用壽命最長汽蝕現(xiàn)象汽蝕定義液體局部壓力低于蒸汽壓形成氣泡氣泡破裂產(chǎn)生沖擊波損傷設(shè)備2產(chǎn)生原因入口壓力過低吸入高度過高流速過高危害腐蝕葉輪和泵體產(chǎn)生振動和噪音降低效率和壽命空化與NPSHNPSH定義凈正吸入頭泵入口處液體總能量高于蒸汽壓的余量用于評估泵吸入條件要求NPSH(NPSHr)泵正常工作所需最小NPSH由制造商提供與流量和轉(zhuǎn)速有關(guān)有效NPSH(NPSHa)系統(tǒng)實際提供的NPSH由安裝條件決定必須大于NPSHr離心泵的分類按結(jié)構(gòu)分類單級/多級單吸/雙吸臥式/立式1按用途分類清水泵污水泵化工泵消防泵2按工作介質(zhì)分類水泵油泵酸堿泵漿液泵3單級泵和多級泵單級泵只有一個葉輪結(jié)構(gòu)簡單維護方便揚程較低適用于低揚程場合多級泵兩個或多個葉輪串聯(lián)結(jié)構(gòu)復(fù)雜維護難度大揚程高適用于高揚程場合單吸泵和雙吸泵單吸泵液體從一側(cè)進入葉輪結(jié)構(gòu)簡單軸向力大需要平衡裝置適用于中小流量雙吸泵液體從兩側(cè)同時進入葉輪軸向力自然平衡汽蝕性能好結(jié)構(gòu)較復(fù)雜適用于大流量立式泵和臥式泵臥式泵軸水平安裝占地面積大維護方便基礎(chǔ)要求高適用于地面安裝立式泵軸垂直安裝占地面積小自灌引水能力強軸承負荷大適用于深井和有限空間離心泵的選型確定工況參數(shù)流量、揚程、介質(zhì)特性溫度、壓力、環(huán)境條件計算系統(tǒng)特性曲線靜揚程計算管道損失計算選擇泵型號匹配泵特性曲線與系統(tǒng)曲線工作點接近最佳效率點確認其他參數(shù)材質(zhì)、密封型式、驅(qū)動方式NPSH校核、效率核算離心泵的安裝基礎(chǔ)要求堅固穩(wěn)定平整水平隔振措施預(yù)留地腳螺栓孔管道連接獨立支撐管道避免應(yīng)力傳遞入口直管段≥5D出口直管段≥3D電機對中徑向誤差<0.1mm角向誤差<0.1mm使用對中工具熱膨脹補償離心泵的啟動步驟啟動前檢查電機連接正確軸能自由轉(zhuǎn)動閥門狀態(tài)正確灌水排氣打開排氣閥從灌水孔注水確保泵內(nèi)充滿液體啟動順序關(guān)閉出口閥啟動電機觀察電流和壓力緩慢打開出口閥運行檢查檢查流量和壓力觀察振動和噪音檢查密封是否泄漏離心泵的運行調(diào)節(jié)閥門調(diào)節(jié)法調(diào)節(jié)出口閥開度簡單經(jīng)濟能量損失大適用于偶爾調(diào)節(jié)變速調(diào)節(jié)法改變泵轉(zhuǎn)速節(jié)能效果好投資成本高適用于頻繁調(diào)節(jié)旁通調(diào)節(jié)法部分流量回流維持最小流量能耗較高適用于保護泵離心泵的并聯(lián)運行原理共用吸入和排出管道相同揚程下流量疊加Q并=Q?+Q?+...+Qn優(yōu)點增加系統(tǒng)流量提高可靠性方便維修輪換靈活適應(yīng)負荷變化注意事項特性曲線應(yīng)相近單獨安裝止回閥避免工作在低效率區(qū)防止閑置泵倒轉(zhuǎn)離心泵的串聯(lián)運行原理一個泵出口連接另一個泵入口相同流量下?lián)P程疊加H串=H?+H?+...+Hn應(yīng)用場景高揚程需求長距離輸送高層建筑供水礦井排水運行要點流量應(yīng)相同第一級泵NPSH充足后級泵承受高入口壓力全部同時啟停離心泵的維護保養(yǎng)日常檢查壓力、流量、溫度振動、噪音、泄漏電流、電壓監(jiān)測定期維護緊固件檢查軸承檢查更換密封件檢查更換葉輪磨損檢查潤滑系統(tǒng)維護定期加注潤滑油檢查油質(zhì)和油位按時更換潤滑脂潤滑點標(biāo)識管理常見故障及處理流量不足葉輪堵塞、磨損，閥門未全開，NPSH不足揚程不足轉(zhuǎn)速低，葉輪損壞，氣蝕，反轉(zhuǎn)功率過大流量過大，液體密度高，機械摩擦振動和噪音氣蝕，不平衡，軸不對中，軸承損壞泄漏密封件損壞，緊固件松動，材質(zhì)不合適軸封泄漏處理原因分析密封件老化磨損安裝不當(dāng)運行條件超標(biāo)軸晃動損壞密封處理方法更換密封件正確安裝定心調(diào)整沖洗系統(tǒng)確保軸平直光滑預(yù)防措施選擇合適密封型式定期檢查保持清潔冷卻遵循操作規(guī)范軸承過熱處理故障診斷溫度測量>80°C異常噪音軸承箱振動潤滑油變色解決方案更換損壞軸承添加或更換潤滑油檢查軸承間隙改善冷卻系統(tǒng)預(yù)防措施定期潤滑溫度監(jiān)測振動分析負荷控制在設(shè)計范圍內(nèi)離心泵的效率提升葉輪優(yōu)化改進葉片曲線和角度泵殼改進優(yōu)化蝸殼輪廓減少損失材料選擇降低表面粗糙度間隙控制減小葉輪與泵殼間隙變頻技術(shù)在離心泵中的應(yīng)用原理通過改變電機頻率控制轉(zhuǎn)速根據(jù)相似定律調(diào)整性能Q∝n,H∝n2,P∝n3優(yōu)點精確流量控制顯著節(jié)能(20%-50%)減少水錘沖擊延長設(shè)備壽命控制策略恒壓控制恒流量控制溫差控制多參數(shù)聯(lián)合控制智能化離心泵系統(tǒng)遠程監(jiān)控實時監(jiān)測運行參數(shù)無人值守操作故障預(yù)警振動分析預(yù)測故障溫度異常報警自動調(diào)節(jié)負荷自適應(yīng)控制能耗優(yōu)化算法數(shù)據(jù)分析歷史數(shù)據(jù)記錄效率分析與優(yōu)化離心泵在水利工程中的應(yīng)用離心泵在石油化工中的應(yīng)用原油輸送管道運輸泵油田注水泵煉油廠進料泵化學(xué)品輸送腐蝕性介質(zhì)專用泵高溫高壓工藝泵危險化學(xué)品防爆泵冷卻循環(huán)系統(tǒng)冷卻塔循環(huán)泵熱交換器循環(huán)泵工藝?yán)鋮s水泵離心泵在建筑行業(yè)中的應(yīng)用供水系統(tǒng)生活給水泵增壓泵變頻恒壓泵組消防系統(tǒng)消防噴淋泵消火栓泵消防穩(wěn)壓泵空調(diào)循環(huán)系統(tǒng)冷凍水泵冷卻水泵冷凝水泵排水系統(tǒng)雨水排放泵污水提升泵地下室排水泵離心泵在食品行業(yè)中的應(yīng)用液體食品輸送牛奶、果汁處理醬料、調(diào)味品輸送食用油泵送CIP清洗系統(tǒng)管道原位清洗清洗液循環(huán)衛(wèi)生級設(shè)計發(fā)酵罐循環(huán)系統(tǒng)溫度控制營養(yǎng)液循環(huán)發(fā)酵液轉(zhuǎn)移離心泵在醫(yī)藥行業(yè)中的應(yīng)用離心泵在船舶工業(yè)中的應(yīng)用冷卻水系統(tǒng)主機冷卻水泵輔機冷卻水泵中央冷卻水泵消防系統(tǒng)主消防泵應(yīng)急消防泵甲板沖洗泵壓載水系統(tǒng)壓載水泵壓載水處理系統(tǒng)艙底水泵離心泵在核電站中的應(yīng)用安全系統(tǒng)泵應(yīng)急堆芯冷卻泵輔助系統(tǒng)泵余熱排出泵、化學(xué)控制泵主泵反應(yīng)堆冷卻劑循環(huán)泵離心泵在航天領(lǐng)域中的應(yīng)用火箭燃料泵高速渦輪泵低溫工作環(huán)境環(huán)境控制系統(tǒng)冷卻液循環(huán)生命支持系統(tǒng)測試設(shè)備地面測試系統(tǒng)模擬工況泵離心泵的能源效率30%節(jié)能潛力全球泵系統(tǒng)平均節(jié)能潛力20%電機效率提升采用高效電機的效率提升40%變頻控制節(jié)能變頻技術(shù)應(yīng)用節(jié)能比例10%維護改善效率良好維護帶來的效率提升離心泵的環(huán)保設(shè)計低噪音設(shè)計流道優(yōu)化減少湍流噪音減振底座降低結(jié)構(gòu)傳聲隔音罩和消聲器應(yīng)用無泄漏設(shè)計雙端面機械密封磁力驅(qū)動無軸封泵環(huán)保型密封液系統(tǒng)可回收材料應(yīng)用可回收金屬材料環(huán)保涂料生物降解潤滑油計算機輔助設(shè)計在離心泵中的應(yīng)用3D建模精確幾何建模裝配模擬干涉檢查參數(shù)化設(shè)計流體動力學(xué)分析CFD仿真分析流道優(yōu)化性能預(yù)測氣蝕分析結(jié)構(gòu)強度分析有限元分析應(yīng)力分布計算疲勞壽命評估振動模態(tài)分析新材料在離心泵中的應(yīng)用高強度合金雙相不銹鋼鎳基合金鈦合金復(fù)合材料碳纖維增強復(fù)合材料玻璃纖維復(fù)合材料PTFE復(fù)合材料陶瓷材料氧化鋁陶瓷碳化硅陶瓷氮化硅陶瓷特種涂層耐磨涂層防腐涂層超疏水涂層3D打印技術(shù)在離心泵制造中的應(yīng)用快速原型制作設(shè)計驗證減少開發(fā)周期降低設(shè)計成本復(fù)雜結(jié)構(gòu)實現(xiàn)內(nèi)部流道優(yōu)化輕量化設(shè)計一體化成型小批量定制生產(chǎn)特殊需求定制零備件快速供應(yīng)模具成本降低離心泵的未來發(fā)展趨勢智能化自診斷功能物聯(lián)網(wǎng)連接AI預(yù)測性維護小型化微型高效泵集成一體化設(shè)計便攜移動應(yīng)用高效化超高效電機生物仿生設(shè)計極限材料應(yīng)用綠色化零碳排放全生命周期環(huán)保能源回收利用離心泵行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)介紹國際標(biāo)準(zhǔn)ISO9906,API610,API685國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T5657,GB/T13007,GB/T29531行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)JB/T53,JB/T8097,JB/T6878測試標(biāo)準(zhǔn)ISO519