第一节 泵的主要参数
1.1 流量
单位时间内流过泵出口截面的体积称为流量。一般以m³/hr或L/s表示。
1.1.1 设计化工厂装置时,由于考虑发展和适应不同要求等因素,总工艺方案一般均要求装置留有一定富裕能力。在选泵时,应按设计要求达到的能力确定泵的流量,并使之与其他设备能力协调平衡。另一方面,泵的流量确定也应考虑适应不同原料或不同产品要求等因素。所以在确定泵的流量时,应该综合考虑下列两点:
① 装置的富裕能力及装置内各设备能力的协调平衡。
② 工艺过程影响流量变化的范围。
工艺设计给出泵的流量一般包括正常、最小、最大三种流量,已考虑了上述因素,因此,选泵时通常可直接采用最大流量。
1.2 扬程
单位重量液体流过泵后的能量增值,也称压头。
1.2.1除上述工艺设计因素外还应考虑到管线系统(包括设备)的压力降,其计算比较复杂因此泵的扬程需要留有适当的余量,一般为正常需要扬程的1.05~1.1倍。如果有现场实际数据,应尽可能采用。使决定的扬程不仅能满足在正常条件下的需要,也能满足在特殊条件下的需要。
1.2.2 泵的允许汽蚀余量
泵在操作状态下所需的允许汽蚀余量NPSH(=1.1-1.3NPSHr)称为泵的允许汽蚀余量,这是泵的吸入性能指标。此值与泵的类型和泵的结构设计有关,这一数据NPSHr是由泵的制造厂提供的。装置的有效汽蚀余量NPSHa应该大于泵的允许汽蚀余量。
第二节 泵的分类
2.1泵的分类一般按泵作用于液体的原理分为叶片式和容积式两大类,其特点见表1.2.1。
叶片式泵是由泵内的叶片在旋转时产生的离心力作用将液体吸入和压出。
而容积式泵是由泵的活塞或转子在往复或旋转运动产生挤压作用将液体吸入和压出。
叶片式泵又因泵内叶片结构形式不同分为离心泵、轴流泵和旋涡泵。容积式泵分为往复泵转子泵。
2.1.1离心泵
石油化工厂中多采用离心泵,离心泵的操作费用最省,维修工作量小。当液体进入转动叶轮中,离心力使输送液体的压力升高,从而在管线系统中形成一种平稳而无脉动的流动。
各种离心泵都有允许汽蚀余量或允许吸上真空高度的要求,管线设计必须充分考虑这一重要因素。
2.1.2往复泵
往复泵有前后移动的柱塞,以置换液体迫使液体由出口嘴流出。这种泵在很低的冲程数下操作,推动一次就在泵出口管线上引起一次脉动。在管线设计中要考虑防振措施。
2.1.3旋涡泵
旋涡泵用以输送较重或粘度较大的物料,如润滑脂、沥青、重燃料油等。旋涡泵用各种机械方法代替离心力或往复作用以输送液体。
2.2泵也常按泵的用途而命名,如水泵、油泵、泥浆泵、砂泵、耐腐蚀泵、冷凝液泵等,或附以结构特点命名,如旋臂式水泵、齿轮油泵、螺杆油泵以及立式、卧式泵等。
各种类泵特点简介 表 1.2.1
指标 | 叶片式 | 容积式 | |||
离心式 | 旋涡式 | 活塞式 | 转子式 | ||
作用 原理 | 叶轮旋转产生离心力使液体能量增加,泵体中蜗壳(导轮)扩散管使部分速度能转变为压力。 | 叶轮旋转产生离心力使液体形成径向旋涡同时叶片间又形成纵向旋涡,使液体在泵内多次反复增能。 | 活塞作往复运动,使泵缸内工作容积间歇变化,泵阀控制液体单向排出,形成工作循环,使液体能量增加。 | 转子旋转并依靠它与定子间工作容积变化输送液体,使液体能量增加。 | |
性 能 | 1 | 流量大而均匀(稳定),且随扬程变化. | 流量小而均匀,且随扬程变化. | 流量小而不均匀(脉动)几乎不随扬程变化. | 流量小而不均匀(脉动)几乎不且随扬程变化 |
2 | 扬程大小决定于叶轮外径和转速. | 与离心泵相同 | 扬程大,且决定于泵本身的动力,强度和密封。 | 与往复泵相同 | |
3 | 扬程和轴功率与流量存在对应的关系,扬程随流量增大而降低, 轴功率随流量增大而增加。 | 扬程和轴功率与流量存在对应的关系,扬程随流量增大而降低, 轴功率随流量增大而降低。 | 扬程与流量几乎无关,只是流量随扬程增加而漏损使流量降低, 轴功率随扬程和流量而变化。 | 与往复泵相同 | |
4 | 吸入高度较小,易产生汽蚀现象。 | 吸入高度较小,开式泵有自吸性能. | 吸入高度较大,不易产生抽空现象,有自吸性能。 | 吸入高度小,也会发生汽蚀现象。 | |
5 | 在低流量下效率低,但在设计点效率较高,大型泵效率较高。 | 在低流量下效率较离心泵高,但不如容积式泵高。 | 效率较高,在不同扬程和流量下工作效率仍能保持较高值. | 在低流量下效率较低,且效率随扬程升高而降低. | |
6 | 转速高 | 转速较高 | 转速低 | 转速较低 | |
操作 与 调节 | 启动前必须灌泵并关闭出口阀,采用出口阀或改变转速调节,但不宜在低流量下操作。 | 启动时必须打开出口阀,不用出口阀调节,采用旁路调节。 | 启动时必须打开出口阀,不用出口阀调节,采用旁路阀,改变转速或活(柱)塞行程调节。 | 启动时必须打开出口阀,不用出口阀调节,采用旁路调节。 | |
结构 特点 | 结构简单、紧凑,易于安装检修,占地面积小,基础小,可与电机直接连接。 | 与离心泵相同 | 结构复杂、易损件多,易出故障,维修麻烦,占地面积大,基础大。 | 与离心泵相同 | |
适用 范围 | 流量大、扬程低、液体粘度小,并适于输送悬浮液和不干净的液体。 | 流量小、扬程低、液体粘度小,不宜用于输送不干净的液体。 | 流量较小、扬程高、液体粘度大,不宜用于输送不干净的液体。 | 流量较小、扬程高、液体粘度大,不宜用于输送非润滑性液体和不干净的液体。 | |
扬 程 | 范围大,低至 ~10m 高至 ~600m (多级) | 较高,单级达100m以上。 | 范围大,排出压力高,排出压力 3~600kgf/cm² | 范围大 ,排出压力高 ,排出压力 3~600 kgf/cm² |
第三节 泵的安装高度
泵的安装高度指泵轴中心线与泵吸入液面间垂直距离。如泵安装在吸入液面之上,泵系抽吸液体入泵;如泵安装在吸入液面之下,液体灌注入泵。
泵安装高度为泵布置设计的重要指标。决定泵安装高度的原则是使泵在指定的操作条件下能正常运行,即不发生汽蚀。
3.1决定泵安装高度的依据
3.1.1 泵本身的吸入性能因素, 指泵的允许汽蚀余量或泵的允许吸上真空高度。
3.1.2 泵输送液体的性质;如液体比重,液体温度。后者直接关系到液体的汽化压力。
3.1.3 泵安装地区的气压条件(对吸入液面处于自由大气压下)或吸入液面上的压力(对吸入液面处于受压的封闭容器内)。
3.1.4 泵吸入管线的阻力;指管件直径、材质、长度、阀门管件的型式和数量,液体流速和液体粘度等。