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主講人：張永強(qiáng),內(nèi)科大化學(xué)化工學(xué)院化工教研室,泵與風(fēng)機(jī),一、序言,1.1泵與風(fēng)機(jī)在各行各業(yè)均有廣泛的應(yīng)用,表現(xiàn)為：應(yīng)用領(lǐng)域越來越廣，如采礦、冶金、電力、石油、化工、市政、建筑以及農(nóng)林等部門。特點(diǎn)為：形式越來越多、角色越來越重要、規(guī)模與投資越來越大、功能分類愈分愈細(xì)、耗能比例越來越大。,1.2泵與風(fēng)機(jī)在化工專業(yè)的作用與地位,⑴在化工專業(yè)的各類系統(tǒng)中，起“心臟”作用。⑵作為機(jī)電設(shè)備，“維修”、“維護(hù)”量很大，顯得它們非常重要。⑶能耗很大，從這個(gè)方面講也是重點(diǎn)管理對(duì)象。,1.3泵的發(fā)展趨勢,1.3.1大型化、大容量化,在40年前，5萬千瓦的發(fā)電機(jī)組被看做是一個(gè)重大的技術(shù)成就，而今天它只能用來驅(qū)動(dòng)一臺(tái)130萬千瓦大型汽輪發(fā)電機(jī)組的給水泵。目前，世界上巨型軸流泵的葉輪直徑已達(dá)7米，潛水泵直徑已達(dá)1米，用于城市及工業(yè)企業(yè)給水工程中的雙吸離心泵的功率已達(dá)5500千瓦。,1.3.2高揚(yáng)程化、高速化,目前，水泵的單揚(yáng)程已打破了10兆帕的記錄。要進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)高揚(yáng)程化，勢必要提高泵的轉(zhuǎn)速。,1.3.3系列化、通用化、標(biāo)準(zhǔn)化,“三化”，是現(xiàn)代化工業(yè)化生產(chǎn)工藝的必然要求。1975年，國際標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會(huì)制訂了額定壓力為0.72兆帕的單級(jí)離心泵的主要尺寸及規(guī)格參數(shù)（ISO2858－1975E）。我國自1958年以來，在統(tǒng)一型號(hào)、系列分類、定型尺寸等方面也做了不少工作。目前“三化”的程度在不斷提高。1.3.4不斷提高常規(guī)產(chǎn)品的質(zhì)量和水平，大力發(fā)展高速、高溫、高壓、高效率以及大容量的各類特殊產(chǎn)品。,1.4風(fēng)機(jī)的發(fā)展趨勢,1、系列化、通用化、標(biāo)準(zhǔn)化2、高效、節(jié)能、降噪、自控比如，用于室內(nèi)空調(diào)的“靜音”風(fēng)機(jī)、用于流量控制的“調(diào)速”風(fēng)機(jī)等。3、多樣化，滿足特殊需求比如，“抗磨損”、“抗酸堿”、“耐高溫”等。,第一章離心式泵與風(fēng)機(jī)的理論基礎(chǔ)第一節(jié)泵與風(fēng)機(jī)的分類,一、泵的定義與分類1、泵的定義：是輸送和提升液體的機(jī)器。它把原動(dòng)機(jī)的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為被輸送液體的能量，使液體獲得動(dòng)能或勢能。2、泵的分類（按工作原理分）（1）、葉片式水泵：它對(duì)液體的壓送是靠裝有葉片的葉輪高速旋轉(zhuǎn)而完成的，如離心泵、軸流泵、混流泵等。,,（2）、容積式水泵：它對(duì)液體的壓送是靠泵體工作室容積的改變來完成的，如活塞式往復(fù)泵、柱塞式往復(fù)泵、轉(zhuǎn)子泵等。（3）、其它類型水泵：螺旋泵、射流泵、氣升泵等。二、風(fēng)機(jī)的定義與分類1、風(fēng)機(jī)的定義：是壓送和抽吸氣體的機(jī)器。它把原動(dòng)機(jī)的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為被輸送氣體的能量，使氣體獲得動(dòng)能或勢能。風(fēng)機(jī)有通風(fēng)機(jī)和鼓風(fēng)機(jī)，與壓縮機(jī)略有區(qū)別。全壓P3.5105Pa為壓縮機(jī)。,2、風(fēng)機(jī)的分類（與水泵的分類基本一致）（1）、葉片式：如離心風(fēng)機(jī)、軸流風(fēng)機(jī)、貫流風(fēng)機(jī)等。（2）、容積式：羅茨風(fēng)機(jī)等。三、泵與風(fēng)機(jī)總型譜圖1、泵的總型譜圖由圖可見，目前定型生產(chǎn)的各類葉片式水泵的使用范圍是相當(dāng)廣泛的，而其中離心泵、軸流泵、混流泵和往復(fù)泵等的使用范圍各具有不同的性能。往復(fù)泵的使用范圍側(cè)重于高揚(yáng)程小流量。軸流泵和混流泵的使用范圍側(cè)重于低揚(yáng)程大流量。而離心泵的使用范圍介乎于兩者之間，工作區(qū)間最廣，產(chǎn)品的品種、系列和規(guī)格也最多。,2、結(jié)論以一般的化工流體輸送來說，就其揚(yáng)程和流量范圍，大量采用離心泵和軸流泵。風(fēng)機(jī)的使用情況也大致一樣。所以，本課主要介紹離心式泵與風(fēng)機(jī)。,第二節(jié)泵與風(fēng)機(jī)的工作原理與性能參數(shù),一、泵與風(fēng)機(jī)的構(gòu)造,一套完整的流體輸送設(shè)備包括離心泵、聯(lián)軸器、電動(dòng)機(jī)離心泵主要部件有：葉輪、泵殼、軸封。軸封：指泵軸與泵殼之間的密封,防泄露.軸封裝置有：填料密封、機(jī)械密封、磁密封填料密封:由與泵殼連在一起的填料函、填料及填料壓蓋等組成。填料一般用浸油或涂有石墨的石棉繩。將繩纏繞在泵軸上，蓋好填料壓蓋，并擰緊螺釘，即可達(dá)到密封的目的。填料密封的結(jié)構(gòu)簡單，但維修工作量大，功率消耗也較大，且有一定的泄漏，故不宜于輸送易燃、易爆或有毒液體。,機(jī)械密封:主要的密封元件是裝在軸上的動(dòng)環(huán)與固定在泵殼上的靜環(huán)。動(dòng)環(huán)隨軸轉(zhuǎn)動(dòng)，靜環(huán)不動(dòng)。泵運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)兩環(huán)端面作相對(duì)運(yùn)動(dòng)，同時(shí)又互相貼緊，防止液體滲漏從而達(dá)到密封的目的。機(jī)械密封的密封性能好，結(jié)構(gòu)緊湊，功率消耗少，使用壽命長。與填料密封相比，其成本較高，維修也較麻煩。機(jī)械密封被廣泛用于輸送高溫、高壓、有毒或腐蝕性液體的泵中。磁密封,二、泵與風(fēng)機(jī)的工作原理葉輪聯(lián)接在軸上，原動(dòng)機(jī)通過軸帶動(dòng)葉輪旋轉(zhuǎn)，葉片間的氣體也隨著葉輪旋轉(zhuǎn)。氣體獲得的離心力使其從葉片間的出口處（外緣）甩出，而擠入機(jī)殼。于是機(jī)殼內(nèi)的氣體壓強(qiáng)增高，氣體被從導(dǎo)向出口排出。氣體被甩出后，葉輪中心部分的氣體壓強(qiáng)降低，吸入口處的氣體得以進(jìn)入葉輪前盤。如是，風(fēng)機(jī)源源不斷地輸送氣體。三、泵的基本性能參數(shù)由6個(gè)性能參數(shù)表示：⑴、流量；⑵、揚(yáng)程；⑶、軸功率；⑷、效率；⑸、轉(zhuǎn)速；⑹、允許吸上真空高度。如國內(nèi)生產(chǎn)的12Sh－28A型單級(jí)雙吸式離心泵，其銘牌及符號(hào)數(shù)字意義如下：,離心式清水泵型號(hào)：12Sh－28A轉(zhuǎn)數(shù)：1450r/min揚(yáng)程：10m效率：78％流量：684m3/h軸功率：28kW允許吸上真空高度：4.5m重量：660kg,一、離心式泵的類型泵的分類：,第二章離心式泵與風(fēng)機(jī)的構(gòu)造、正常運(yùn)行及安裝第一節(jié)離心式泵的構(gòu)造特點(diǎn),1、單吸單級(jí)泵：最常遇見的離心式泵是單吸單級(jí)泵。此泵所能夠提供的流量范圍約為4.5～300m3/h，揚(yáng)程約為8～150m。如圖為典型的單級(jí)單吸離心泵的結(jié)構(gòu)圖。這種泵的泵軸水平地支撐在托架7內(nèi)的軸承9上，泵軸6的一端懸出為懸臂端，端部裝有葉輪2；10位填料密封機(jī)構(gòu)，其作用主要在于減少泵內(nèi)高壓液體的外泄及空氣的滲入。葉輪上一端開有平衡孔，以平衡軸向推力。這種泵的結(jié)構(gòu)簡單，工作可靠，部件較少，也易于加工。,如圖為IS、IH單級(jí)單吸離心泵的外觀圖。適用范圍：適用于工業(yè)和城市給水、排水，亦可用于農(nóng)業(yè)排灌。亦可用于船舶作海水或淡水用的冷卻泵、衛(wèi)生泵、消防泵等。供輸送清水或物理化學(xué)性質(zhì)類似清水的其他液體之用，溫度不高于80℃。,如圖為的LQRY系列熱油泵外觀圖。該泵在我國載熱體加熱系統(tǒng)中得到廣泛的使用，已經(jīng)進(jìn)入石油、化工、橡膠、塑料、制藥、紡織、印染、筑路、食品等各個(gè)工業(yè)領(lǐng)域，主要用于輸送不含固體顆粒的弱腐性高溫液體，使用溫度≤370℃，是一種理想的熱油循環(huán)泵。,如圖為FP型增強(qiáng)聚丙烯離心泵、FS型工程塑料離心泵系列泵的外觀圖。該泵系單吸懸臂式離心泵，該泵系將泵葉輪直接安裝特制的加長電機(jī)軸上，泵體與電機(jī)外殼相固定成為沒有托架和軸承的直聯(lián)式結(jié)構(gòu)，減小了零件數(shù)量和整機(jī)的重量。輸送不含固體顆粒的清水，被輸送的介質(zhì)溫度不得超過80C，是農(nóng)業(yè)、工業(yè)和城鄉(xiāng)建設(shè)給水、排水的理想機(jī)具。,2、雙吸單級(jí)泵：另一種廣泛應(yīng)用的離心式泵是雙吸單級(jí)泵。如圖為LSBA型軸開式雙吸臥式離心泵的外觀圖。該泵適用于輸送溫度不超過80℃的清水和類似于清水的液體。最高工作壓力為1.6MPa。本泵共有22個(gè)品種，30個(gè)規(guī)格。其性能參數(shù)范圍，流量：Q=155-1550m3/h；揚(yáng)程：H=2.3～160m；轉(zhuǎn)速：n=1450、2900rpm；功率：P=55～200kw；吸入口直徑：200～500mm；吐出口直徑：100～300mm。,型號(hào)說明：LSBA350－250－345A，A：表示葉輪編號(hào)A；345：表示葉輪名義直徑D2=345mm；250：表示泵吐出口直徑250mm；350：表示泵吸入口直徑350mm；SBA：表示軸開式及應(yīng)用于空調(diào)的泵型號(hào)；L：表示上海蓮盛泵業(yè)制造有限公司生產(chǎn)的“LIANSHENG”水泵。,右上圖為SH系列單級(jí)雙吸泵，右下圖為SA型單級(jí)雙吸中開式離心泵。雙吸單級(jí)泵，實(shí)際上等于兩個(gè)相同的葉輪背靠背地同裝在一根轉(zhuǎn)軸上并聯(lián)工作。液體是從兩側(cè)軸向地流入兩個(gè)葉輪，然后轉(zhuǎn)為徑向進(jìn)入葉片間的流道，最后在機(jī)殼內(nèi)匯合流向出口。這種泵的流量較大，能自動(dòng)平衡軸向推力。,3、多級(jí)泵：分段式多級(jí)泵具有較高的揚(yáng)程。這類泵在結(jié)構(gòu)上是將幾個(gè)葉輪裝在同一根轉(zhuǎn)軸上，每個(gè)葉輪叫做一級(jí)，一臺(tái)泵可以有兩級(jí)到十余級(jí)。每級(jí)葉輪之間設(shè)有固定的導(dǎo)葉。流體進(jìn)入第一級(jí)葉輪加壓后，經(jīng)導(dǎo)葉依次進(jìn)入第二級(jí)、第三級(jí)葉輪。第一級(jí)一般為單吸式，但也可以制成雙吸式的。為了平衡軸向推力，泵內(nèi)通常裝有平衡盤。我國生產(chǎn)的分段式多級(jí)泵，中壓的流量在5—720m3/h之間，揚(yáng)程約為100—650m。高壓多級(jí)泵的揚(yáng)程可達(dá)2800m左右。多級(jí)泵通常用于高揚(yáng)程提升流體和鍋爐給水。下圖依次為D型單吸多級(jí)離心清水泵、ZDY型多級(jí)離心泵、輕型立式多級(jí)離心泵。,4、幾種泵介紹：①PBG型屏蔽式管道泵，吸收了國際上屏蔽泵設(shè)計(jì)及制造的先進(jìn)技術(shù)，將電機(jī)的屏蔽技術(shù)應(yīng)用于流體輸送領(lǐng)域，為適應(yīng)國內(nèi)市場需求而最新推出的系列化新產(chǎn)品。②襯氟塑料離心泵，耐腐蝕泵的理想先擇，該泵是按照國家標(biāo)準(zhǔn)并結(jié)合非金屬泵的加工工藝設(shè)計(jì)生產(chǎn)。泵體采用金屬外殼內(nèi)襯聚全氟乙丙烯（F46），泵蓋、葉輪和軸套均采用金屬嵌件外包氟塑料燒結(jié)壓制成型，軸封采用外裝式波紋管機(jī)械密封，靜環(huán)選用99.9%氧化句號(hào)陶瓷或氮化硅，動(dòng)環(huán)采用四氟填充材料，進(jìn)出口均采用鑄鋼體加固在。實(shí)際使用顯示，該泵具有耐腐、耐磨、耐高溫、不老化、機(jī)械強(qiáng)度高、,運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)、結(jié)構(gòu)先進(jìn)合理、密封性能嚴(yán)密可靠、拆卸檢修方便、使用壽命長等特點(diǎn)，廣泛適用于化工、制藥、食品、紡織等行業(yè)，在－20℃—12℃溫度條件下長期輸送任意濃度的硫酸、鹽酸、醋酸、氫氟酸、硝酸、王水、強(qiáng)硬、強(qiáng)氧化劑、有機(jī)溶劑、還原劑等強(qiáng)腐蝕性介質(zhì)，是目前世界上最新耐腐蝕設(shè)備之一。,③右上為AFB、FB型泵：單級(jí)單吸懸臂式耐腐蝕離心泵。外型緊湊美觀，高效節(jié)能，性能穩(wěn)定。泵適用于輸送不包含固體顆粒的有機(jī)或無機(jī)化工介質(zhì)也可供企業(yè)及城市供水、排水之用。④右下依次為：ISG系列立式單級(jí)單吸離心泵、ISGB系列便拆式離心泵、HQ系列立式單級(jí)單吸管道離心泵、WB型微離心泵、WX型離心漩渦泵、ISG系列單級(jí)單吸管道離心泵、TSWA臥式多級(jí)離心泵。,二、離心式泵主要部件結(jié)構(gòu)形式㈠葉輪葉輪：有開式、半開式及閉式葉輪三種。開式葉輪：沒有前盤和后盤，只有葉片。多用于輸送含有雜質(zhì)的液體。半開式葉輪：只設(shè)后盤。閉式葉輪：既有前盤又有后盤。清水泵的葉輪均為閉式葉輪。,㈡吸入室吸入室的作用使流體進(jìn)入泵體時(shí)的流動(dòng)損失最小。吸入室的結(jié)構(gòu)通常采用的吸入室的形式有：錐體管式圓形管式。[三]泵殼（略）[四]軸封（略）,第二節(jié)離心式泵正常工作所需附件,一、離心式泵裝置的管路及附件離心泵與風(fēng)機(jī)的原理是相同的，只是所輸送的介質(zhì)不同。從泵與風(fēng)機(jī)輸出的有效功率Ne＝γQH來看，兩者的區(qū)別在于γ不同。當(dāng)采用離心泵提升液體時(shí)，就需要在泵內(nèi)（包括吸水管內(nèi)）充滿液體，為此在泵體上常設(shè)有充液孔或漏斗，有時(shí)還另設(shè)真空抽氣泵將水抽入吸水管和泵體，否則就只能輸送空氣而打不上水來。因此，泵在提升液體的整個(gè)管路裝置中，除離心式泵外，常配有管路和其它一些必要的零部件。,圖中離心式泵6與電機(jī)7用聯(lián)軸器相連接，共裝在同一個(gè)底座上，這些通常都是由制造廠配套供應(yīng)的。從吸液池液面下方的攔污柵14開始到泵的吸入口法蘭為止，,,這段管段叫做吸入管段。底閥13用于泵啟動(dòng)前灌水底閥13用于泵啟動(dòng)前灌水時(shí)阻止漏水。,泵的吸入口處裝有真空計(jì)4，以便觀察吸入口處的真空度。吸入管段的水力阻力應(yīng)盡可能降低，其上一般不設(shè)置閥門。水平管段要向泵方向抬升。過長的吸入管段要裝設(shè)防震件12。泵出口以上的管段是壓出管段。泵的出口裝有壓力表5，以觀察出口壓強(qiáng)。止回閥3用來防止壓出管段中的液體倒流。閘閥2則用來調(diào)節(jié)流量的大小。應(yīng)當(dāng)注意使壓出管段的重量支承在適當(dāng)?shù)闹ё?，而不是直接作用在泵體上。,此外，還應(yīng)裝設(shè)排水管9，以便將填料蓋處漏出的水引向排水溝10。有時(shí)，出于防振的需要，又在泵的出入口處設(shè)置軟接頭。視流體性質(zhì)、壓力、管徑可選用K-ST型可曲撓雙球體合成橡膠接頭。另外，安裝在供熱空調(diào)系統(tǒng)上的水泵又需要在其出入口裝設(shè)金屬套管溫度計(jì)。,