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泵的選型

泵的選型
時間:2020-09-29
水泵的選型與設(shè)計(jì)涉及到多方面,包括主要性能參數(shù)有流量、揚(yáng)程、溫度、性能曲線等工藝參數(shù),輸送介質(zhì)的物理化學(xué)性能及現(xiàn)場安裝條件、工作環(huán)境等條件,還有泵材質(zhì)的選用、電動機(jī)的匹配、密封的可靠性及節(jié)能、使用維護(hù)等綜合經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的要求,在定型的泵產(chǎn)品中選擇出最合適的泵類型與型號規(guī)格。

  泵的選型

  泵的選型依據(jù)就是輸送系統(tǒng)的有關(guān)參數(shù)、特性、條件,以下即為選型時必要的應(yīng)知條件:

  1.工藝參數(shù)。要確定通過每臺泵的流量、揚(yáng)程,需要首先進(jìn)行輸送系統(tǒng)管路的設(shè)計(jì),確定總的輸送量,才能計(jì)算出每臺泵的流量,再根據(jù)管路系統(tǒng)計(jì)算每臺泵的揚(yáng)程。

自平衡多級離心泵

  2.輸送介質(zhì)的物理化學(xué)性能。包括介質(zhì)名稱、介質(zhì)特性(如腐蝕性、磨蝕性、毒性等)、固體顆粒含量及顆粒大小密度、粘度、汽化壓力等。

  3.其它因素。選型時要考慮場地條件的限制、工程造價(jià)、安裝高度等,從而決定采用何種結(jié)構(gòu)形式的泵型,如立式泵、臥式泵、液下泵等。

  4.泵的可靠性和能耗,取決于泵的運(yùn)行工況是否在最佳效率點(diǎn)

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  水泵的選型與設(shè)計(jì)

  (一)、泵的設(shè)計(jì)選型要素

  泵的主要性能參數(shù)泵的性能參數(shù)主要有流量和揚(yáng)程,此外還有軸功率、效率、轉(zhuǎn)速和必需汽蝕裕量等。

  1、流量是指單位時間內(nèi)通過泵出口輸出的液體量,般采用體積流量或質(zhì)量流量。泵在單位時間內(nèi),實(shí)際輸送液體的體積稱為泵的流量。

  通常用字母Q表示。單位是:m3/h、L/s

  水泵的流量,即出水量,一般不宜選得過大,否則,增加購買水泵的費(fèi)用;流量大,功率大,還會增加線路電器控制方面的費(fèi)用。應(yīng)具體問題具體分析。2.揚(yáng)程是指單位重量液體流經(jīng)泵以后能量的增加值,即液體在泵出口和進(jìn)口的水壓之差,通常用字母H表示。單位是:m。標(biāo)準(zhǔn)用:Pa、hpa、KPa、Ⅶa。另外還有:mmhg、kgf/cm2。

  所謂揚(yáng)程是指所需要的總揚(yáng)程,而不是提水高度,這點(diǎn)對選擇水泵尤為重要。水泵揚(yáng)程大約為提水高度的1.15~1.20倍。如:某水源到用水處的垂直高度20米,其所需揚(yáng)程大約為23~24米。選擇水泵時應(yīng)使水泵樣本(銘牌)上的揚(yáng)程最好與所需揚(yáng)程接近,這樣的情況下,水泵的效率最高,使用會更經(jīng)濟(jì)。但并不一定要求絕對相等,般偏差只要不超過20%,泵都能在較節(jié)能的情況下工作。

  3.進(jìn)口壓力Ps和出口壓力Pd,進(jìn)、出口壓力指泵進(jìn)出口管法蘭處的壓力,進(jìn)出口壓力的大小影響到殼體的耐壓和軸封的要求。

  4.溫度T指泵的進(jìn)口介質(zhì)溫度,一般應(yīng)給出工藝過程中泵進(jìn)口介質(zhì)的正常、最低和最高溫度。

  5.裝置汽蝕余量 NPSHa,也稱有效汽蝕余量。

  6.操作狀態(tài):分連續(xù)操作和間歇操作兩種。

  7.泵的性能曲線通常把表示主要性能參數(shù)之間關(guān)系的曲線稱為泵的性能曲線或特性曲線,實(shí)質(zhì)上,泵性能曲線是液體在泵內(nèi)運(yùn)動規(guī)律的外部表現(xiàn)形式,通過實(shí)測求得。

  特性曲線包括:流量-揚(yáng)程曲線(Q-H),流量效率曲線(Q-η),流量-功率曲線(QN),流量-汽蝕余量曲線(Q-(NPSH)r),性能曲線的作用是泵任意的流量點(diǎn),都可以在曲線上找出一組與其相對的揚(yáng)程、功率、效率和汽蝕余量值,這一組參數(shù)稱為工作狀態(tài),簡稱工況或工況點(diǎn),離心泵最高效率點(diǎn)的工況稱為最佳工況點(diǎn),最佳工況點(diǎn)一般為設(shè)計(jì)工況點(diǎn)。

?

  泵性能曲線的作用與種類

  一般離心泵的額定參數(shù)即設(shè)計(jì)工況點(diǎn)和最佳工況點(diǎn)相重合或很接近。在實(shí)踐選效率區(qū)間運(yùn)行,即節(jié)能,又能保證泵正常工作,因此了解泵的性能參數(shù)相當(dāng)重要。

  包括試驗(yàn)數(shù)據(jù)繪曲線、規(guī)定參數(shù)繪曲線、多點(diǎn)參數(shù)繪曲線、切割(變速繪曲線)、粘度換算曲線的繪制、繪軸流泵曲線、相似換算繪曲線、并聯(lián)串聯(lián)曲線裝置特性曲線、通用特性曲線等。曲線圖可以采用多種形式

  泵的性能曲線與型譜圖如下:

銘牌數(shù)據(jù)應(yīng)用到某一特定的運(yùn)行點(diǎn)不同的泵具有不同的性能曲線不同的泵具有不同的軸功率功率與流量關(guān)系圖不同的泵具有不同的軸功率曲線離心泵的功率流量曲線多泵并聯(lián)運(yùn)行性能曲線泵的型譜圖

  (二)輸送介質(zhì)的物理化學(xué)性能

  輸送介質(zhì)的物理化學(xué)性能直接影響泵的性能、材料和構(gòu)造,是選型時需要考慮的重要因素。介質(zhì)的物理化學(xué)性能包括:介質(zhì)名稱、介質(zhì)特性(如腐蝕性、耐腐蝕性、毒性等)、固體顆粒含量及顆粒大小、比重、密度、粘度汽化壓力等。必要時還應(yīng)列出介質(zhì)中的氣體含量,說明介質(zhì)是否易結(jié)晶。

  (三)現(xiàn)場條件

  1、現(xiàn)場條件包括泵的安裝位置(室內(nèi)、室外),環(huán)境溫度,相對濕度,大氣壓力,大氣腐蝕狀況及危險(xiǎn)區(qū)域的劃分等級條件。

  危險(xiǎn)區(qū)域包括:易燃、易爆、易毒、高溫、高空等特殊場合。

  2、其它因素:選型時要考慮場地條件的限制、工程造價(jià)、安裝高度等,從而決定采用何種結(jié)構(gòu)形式的泵型,如臥式泵、立式泵、液下泵、自吸泵等。

  泵的選型就是根據(jù)泵的工作環(huán)境、條件,泵正常運(yùn)行必需的性能參數(shù),以及被輸送介質(zhì)的物理、化學(xué)性質(zhì)全面地考慮泵裝置系統(tǒng)中泵的技術(shù)性能指標(biāo)、泵材質(zhì)選用、電動機(jī)的匹配、密封的可靠性及節(jié)能、使用維護(hù)等綜合經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的要求,在定型的泵產(chǎn)品中選擇出最合適的泵類型與型號規(guī)格。

  合理選泵的原則,還要綜合考慮泵機(jī)組和泵站的投資和運(yùn)行費(fèi)用等綜合性的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo),使之符合經(jīng)濟(jì)、安全、適用的原則。具體來說,有以下幾個方面:

  1.必須滿足使用流量和揚(yáng)程、壓力、溫度、汽蝕余量吸程等工藝參數(shù)的要求,即要求泵的運(yùn)行工況點(diǎn)(裝置特性曲線與泵的性能曲線的交點(diǎn))經(jīng)常保持在高效區(qū)間運(yùn)行,這樣既省動力又不易損壞機(jī)件。

  2.所選擇的水泵既要體積小、重量輕、造價(jià)便宜,又要具有良好的特性和較高的效率;投資少,運(yùn)行、維護(hù)費(fèi)用低。是技術(shù)先進(jìn),經(jīng)濟(jì)合理,成熟可靠的產(chǎn)品,并具有較高的靈活性,既能夠滿足運(yùn)行方式的需要。

  3.具有良好的抗汽蝕性能,這樣既能減小泵房的開挖深度,又不使水泵發(fā)生汽蝕,運(yùn)行平穩(wěn)、壽命長,可靠性高、噪聲低、振動小。

  4.綜合考慮到初始采購費(fèi)、運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)、維修費(fèi)和管理費(fèi)的總成本最低。

  5.必須滿足介質(zhì)特性的要求。

 ?、賹斔鸵兹肌⒁妆卸净蛸F重介質(zhì)的泵,要求軸封可靠或采用無泄漏泵,如磁力驅(qū)動泵、隔膜泵、屏蔽泵

 ?、趯斔透g性介質(zhì)的泵,要求過流部件采用耐腐蝕性材料。A、過流零部件和軸封等應(yīng)符合被輸送液體的腐蝕性(pH值)要求;B、腐蝕性較強(qiáng)的液體過流部件應(yīng)選用非金屬材料制造,如:氟塑料、陶瓷、玻璃鋼、石墨等;C、一般情況下,金屬泵耐磨、耐壓、耐高溫的性能優(yōu)于非金屬泵,而非金屬泵如氟塑料泵的耐腐蝕性能優(yōu)于金屬泵。

  ③對輸送腐蝕性液體含固體顆粒介質(zhì)的泵,要求過流部應(yīng)選用既耐腐蝕又耐磨的金屬耐腐蝕材料制造,如高硅鑄鐵、雙相不銹鋼、鎳鉻合金、特種合金鋼等必要時軸封用采用清潔液體沖洗。

DFP型不銹鋼自平衡多級泵

 ?、芨鶕?jù)被輸送液體中所含固定顆粒的大小、含量的比例來選擇不同的過流部件。A、輸送的液體中含固體顆粒較大、較多時,可選擇無堵塞設(shè)計(jì)的過流部件泵,如旋流泵、單通道葉輪泵;B、根據(jù)被輸送液體中所含的固體物的硬度、含量及腐蝕性來選擇過流部件的材料。

 ?、輰τ卸拘?、易燃、易爆、有異味的液體,貴重介質(zhì),無菌輸送、真空輸送等應(yīng)符合不允許泄露的原則,要求泵的密封部分安全可靠或選擇屏蔽泵、磁力泵、隔膜泵等。

  含有長纖維類液體:A、過流部件采用帶撕裂切割的結(jié)構(gòu),確保葉輪不被長纖維纏繞;B、選用無堵塞的通道式、開式或單葉片葉輪;C、考慮配用電動機(jī)的機(jī)械特性(過載能力等)。

 ?、吒邷?、高壓類液體:過流部件選用耐高溫、高壓材質(zhì),可依次選球鐵、鑄鋼、鉻鋼制作。A、考慮過流部件高溫高壓下的機(jī)械強(qiáng)度等性能的要求和熱膨脹的情況;B、選擇耐高溫、高壓的軸封及冷卻裝置

  當(dāng)泵的介質(zhì)特性確定后,就可以根據(jù)工藝參數(shù)和介質(zhì)特性來選擇具體泵的系列、結(jié)構(gòu)形式和制作材料

  6.必須滿足現(xiàn)場環(huán)境的安裝要求:

  ①對安裝在由腐蝕性氣體存在場合的泵,要求采取防大氣腐蝕的措施。

 ?、趯Π惭b在室外環(huán)境溫度低于-20℃以下的泵,要求考慮泵的冷脆現(xiàn)象,采用耐低溫材料,結(jié)構(gòu)型式選用筒形雙殼體離心泵。

 ?、郗h(huán)境噪聲:對泵有低噪聲的要求,要考慮選用滑動軸承結(jié)構(gòu)和水力的低噪聲設(shè)計(jì),并配用低噪聲的電動機(jī)。

 ?、芟鄬穸龋涸跐穸雀叩沫h(huán)境使用,應(yīng)考慮泵采取防銹措施;還得考慮配用電動機(jī)的防護(hù)和絕緣等級

 ?、蓦娋W(wǎng)條件:容量是否足夠;電網(wǎng)的頻率情況(國內(nèi)50Hz、國外60Hz以及變頻使用情況);電源的交、直流;

  電網(wǎng)電壓三相(380V)、單相(220V),還是異電壓

  (包括660v以上高電壓)、電源電壓變化的范圍;電源與泵使用地點(diǎn)的距離(長距離電纜輸送)的電壓降。

 ?、迣τ谝荒隀z修一次的泵,泵的連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)周期一般不應(yīng)小于8000小時,應(yīng)符合GB5656-2008(|s05199)或ANSB73.1M標(biāo)準(zhǔn)。石油、石化、化工等行業(yè)要求三年檢修一次的泵,應(yīng)符合API610(第十版)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定,連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)至少為3年。

 ?、邔Π惭b在爆炸區(qū)域的泵,應(yīng)根據(jù)爆炸區(qū)域等級,采用相應(yīng)等級的防爆電機(jī)

  ⑧對有特殊要求的使用場合,如真空輸送、高溫高壓輸送、低溫輸送等均應(yīng)選擇特殊泵類。

  7.確定泵型號和制作廠時,應(yīng)綜合考慮泵的性能、效率質(zhì)量、能耗、可靠性、安裝維修及價(jià)格和制造規(guī)范等因素。選具有轉(zhuǎn)速高、體積小、重量輕、效率高、流量大、結(jié)構(gòu)簡單、輸液無脈動、性能平穩(wěn)、容易操作和維修方便等特點(diǎn)的泵。當(dāng)所有參數(shù)都符合選型標(biāo)準(zhǔn)有兩種以上規(guī)格時,要以綜和指標(biāo)高的為最終選定的型號。具體可以比較以下參數(shù):效率高者為優(yōu),重量輕者為優(yōu),價(jià)格低者為優(yōu)

  8.除以下情況外,應(yīng)盡可能選用離心泵

  ①、有計(jì)量要求時,選用計(jì)量泵。

  ②、揚(yáng)程要求很高,流量很小且無合適小流量高揚(yáng)程離心泵可選用時,可選用往復(fù)泵;如汽蝕要求不高時也可選用旋渦泵。

 ?、?、揚(yáng)程很低,流量很大時,可選用軸流泵和混流泵

  ④、介質(zhì)粘度較大(大于6501000mm2/s)時,可考慮選用轉(zhuǎn)子泵或往復(fù)泵(齒輪泵、螺桿泵)。

  ⑤、介質(zhì)含氣量大于5%,流量較小且粘度小于37.4m2/s時,可選用旋渦泵。

  ⑥、對啟動頻繁或灌泵不便的場合,應(yīng)選用具有自吸性能的泵,如自吸式離心泵、自吸式旋渦泵、氣動(電動)隔膜泵

 ?、?、如圖示:

泵的選型設(shè)計(jì)圖

  四、泵選型的依據(jù)

  泵選型原則,應(yīng)根據(jù)工藝流程,給排水要求,從五個方面加以考慮,既液體輸送量、裝置揚(yáng)程、液體性質(zhì)、管路布置以及操作運(yùn)轉(zhuǎn)條件等。

  1、流量是選泵的重要性能數(shù)據(jù)之一,它直接關(guān)系到整個裝置的的生產(chǎn)能力和輸送能力。如設(shè)計(jì)院工藝設(shè)計(jì)中能算出泵正常、最小、最大三種流量。選擇泵時,以最大流量為依據(jù),兼顧正常流量,在沒有最大流量時,通??扇≌A髁康?.1倍作為最大流量。

  2、裝置系統(tǒng)所需的揚(yáng)程是選泵的又一重要性能數(shù)據(jù),選泵用的揚(yáng)程值應(yīng)注意到最低吸入液面和最高送液高度,同時留有余量;選泵的額定揚(yáng)程為裝置所需揚(yáng)程的般要用放大5%—10%余量后來選型。

  3、液體性質(zhì),包括液體介質(zhì)名稱,物理性質(zhì)、化學(xué)性質(zhì)和其它性質(zhì),物理性質(zhì)有溫度、密度、粘度,介質(zhì)中固體顆粒直徑和氣體的含量等,這涉及到系統(tǒng)的揚(yáng)程,有效氣蝕余量計(jì)算和合適泵的類型。化學(xué)性質(zhì),主要指液體介質(zhì)的化學(xué)腐蝕性和毒性,是選用泵材料和選用那種軸封型式的重要依據(jù)。其它性質(zhì),易燃易爆等。

  4、裝置系統(tǒng)的管路布置條件指的是送液高度、送液距離、送液走向,吸入側(cè)最低液面,排出側(cè)最高液面等些數(shù)據(jù)和管道規(guī)格及其長度、材料、管件規(guī)格、數(shù)量等,以便進(jìn)行系梳揚(yáng)程計(jì)算和汽蝕余量的校核

  5、操作條件的內(nèi)容很多,如液體的操作T、飽和蒸汽力P、吸入側(cè)壓力PS(絕對)、排出側(cè)容器壓力PZ、海拔高度、環(huán)境溫度操作是間隙的還是連續(xù)的、泵的位置是固定的還是可移的。

  6、在給出工藝過程中泵進(jìn)口介質(zhì)的額定、最低和最高溫度時,應(yīng)以最高溫度為依據(jù)。

  7、進(jìn)、出口壓力即泵進(jìn)出接管法蘭處的壓力,進(jìn)出口壓力的大小影響到殼體的耐壓、軸封和冷卻裝置的選擇。

  8、配套功率檢驗(yàn)。當(dāng)泵處在正常工作時,用鉗形表卡電流,若≤70%,說明電機(jī)配大了,若≥30%,說明電機(jī)配小了。由于選型不合理,許多的泵處于不合理運(yùn)行狀況,運(yùn)行效率低,浪費(fèi)了大量能源。還有的泵由于選型不合理,根本不能使用,或者使用維修成本增加,經(jīng)濟(jì)效益低。由此可見,合理選泵對節(jié)約能源同樣具有重要意義。

  9、根據(jù)裝置的布置、地形條件、水位條件、運(yùn)轉(zhuǎn)條件經(jīng)濟(jì)方案比較等多方面因素。

  ①考慮選擇泵的形式是臥式、便維式和其它型式

  (管道式、直角式、變角式、轉(zhuǎn)角式、平行式、垂直式、直立式、潛水式、便拆式、液下式、無堵塞式、自吸式、齒輪式、充油式、充水溫式)

  臥式泵拆卸裝配方便,但體積大,價(jià)格較貴,需很大占地面積。

  便維式泵結(jié)構(gòu)簡單緊湊、零部件少、檢修維護(hù)方便運(yùn)行和維護(hù)費(fèi)用低、占地面積小。

  立式泵葉輪淹沒在水中,任何時候可以啟動,便于自動化或遠(yuǎn)程控制,安裝面積小。

  10、根據(jù)液體介質(zhì)性質(zhì),確定清水泵,熱水泵還油泵、化工泵或耐腐蝕泵或雜質(zhì)泵,或者采用不堵塞泵。

  對于輸送粘度大于20m2/s的液體泵,一定要把以水實(shí)驗(yàn)泵特性曲線換算成該粘度的性能曲線,特別要對吸如性能進(jìn)行認(rèn)真計(jì)算或較核。

  11、根據(jù)傳動方式分為:氣動、柴動、電動(電動分為220v電壓和380v電壓)。

  12、根據(jù)流量大小,選單吸泵還是雙吸泵:根據(jù)揚(yáng)程高低,選單級泵還是多級泵,高轉(zhuǎn)速泵還是低轉(zhuǎn)速泵、(空調(diào)泵),多級泵效率比單級泵低,當(dāng)選單級泵和多級泵同樣都能用時,宜選用單級泵。

自平衡多級泵

  13、如何正確計(jì)算泵的投入成本現(xiàn)在購買泵的時候都會貨比三家,精確的計(jì)算泵的價(jià)格,然后選擇能夠達(dá)到自己要求的價(jià)格較低的產(chǎn)品。這種做法確實(shí)節(jié)省了初次采購成本,而往往忽略了運(yùn)行和維護(hù)成本。泵在使用過程中發(fā)生的費(fèi)用遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于當(dāng)初購買它而花費(fèi)的成本,這樣,我們必須將水泵出現(xiàn)問題和故障時浪費(fèi)的工作時間和維修費(fèi)用也計(jì)算到整體成本當(dāng)中去;同樣的,泵在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中將耗費(fèi)大量的電能,長年累月下來臺泵消耗的電能也是十分驚人的。

  經(jīng)過國外一些泵大廠對售出產(chǎn)品的跟蹤調(diào)查顯示,泵在其使用壽命中耗費(fèi)的最大資金不是初次的采購成大,也不是維護(hù)費(fèi)用,而是其消耗的電能。

  下圖是泵投產(chǎn)后成本的分析結(jié)果。再考慮到其本身的使用效率、噪音、口維、人工維護(hù)等原因,還是應(yīng)注意選用節(jié)口電能能產(chǎn)品。

泵投產(chǎn)后成本的分析結(jié)果

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