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水泵選型步驟——億杰消防

文章出處：未知人氣：發(fā)表時(shí)間：2016-04-04

--節(jié) 選用原則
    水泵是一種面大量廣的通用型機(jī)械設(shè)備，它廣泛地應(yīng)用于石油、化工、電力冶金、礦山、選船、輕工、農(nóng)業(yè)、民用和國防各部門，在國民經(jīng)濟(jì)中占有重要的地位。據(jù)79 年統(tǒng)計(jì)，我國泵產(chǎn)量達(dá)125.6萬臺(tái)。水泵的電能消耗占全國電能消耗的21%以上。因此大力降低泵有能源消耗，對(duì)節(jié)約能源具用十分重大的意義。
    近年來，北京億杰消防工程公司水泵行業(yè)設(shè)計(jì)研制了許多高效節(jié)能產(chǎn)品，如 QBY泵、 IHF泵、CQB泵、PF泵、FSB泵、2XZ泵、ZW泵等型號(hào)的泵類產(chǎn)品，對(duì)降低泵的能源消耗起了積極作用。但是目前在國民經(jīng)濟(jì)各個(gè)領(lǐng)域中，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(duì)節(jié)約能源同樣具有重要意義。
所謂合理選泵，就是要綜合考慮水泵機(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(gè)方面：
必須滿足使用流量和揚(yáng)程的要求，即要求泵的運(yùn)行工次點(diǎn)（裝置特性曲線與水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(dòng)力又不易損壞機(jī)件。
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。
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。
按所選水泵建泵站，工程投資少，運(yùn)行費(fèi)用低。

    第二節(jié) 水泵選型步驟

    一、列出基本數(shù)據(jù)：
    1、介質(zhì)的特性：介質(zhì)名稱、比重、粘度、腐蝕性、毒性等。
    2、介質(zhì)中所含因體的顆粒直徑、含量多少。
    3、介質(zhì)溫度：（℃）
    4、所需要的流量大西洋泵業(yè)
    一般工業(yè)用泵在工藝流程中可以忽略管道系統(tǒng)中的泄漏量，但必須考慮工藝變化時(shí)對(duì)流量的影響。農(nóng)業(yè)用泵如果是采用明渠輸水，還必須考慮滲漏及蒸發(fā)量。
5、壓力：吸水池壓力，排水池壓力，管道系統(tǒng)中的壓力降（揚(yáng)程損失）。
6、管道系統(tǒng)數(shù)據(jù)（管徑、長度、管道附件種類及數(shù)目，吸水池至壓水池的幾何標(biāo)高等）。如果需要的話還應(yīng)作出裝置特性曲線。
7、在設(shè)計(jì)布置管道時(shí)，應(yīng)注意如下事項(xiàng)：
    A、合理選擇管道直徑，管道直徑大，在相同流量下、液流速度小，阻力損失小，但價(jià)格高，管道直徑小，會(huì)導(dǎo)致阻力損失急劇增大，使所選泵的揚(yáng)程增加，配帶功率增加，成本和運(yùn)行費(fèi)用都增加。因此應(yīng)從技術(shù)和經(jīng)濟(jì)的角度綜合考慮。
    B、排出管及其管接頭應(yīng)考慮所能承受的--大壓力。
    C、管道布置應(yīng)盡可能布置成直管，盡量減小管道中的附件和盡量縮小管道長度，必須轉(zhuǎn)彎的時(shí)候，彎頭的彎曲半徑應(yīng)該是管道直徑的3～5倍，角度盡可能大于90℃。
    D、水泵的排出側(cè)必須裝設(shè)閥門（球閥或截止閥等）和逆止閥。閥門用來調(diào)節(jié)泵的工況點(diǎn)，逆止閥在液體倒流時(shí)可防止泵反轉(zhuǎn)，并使泵避免水錘的打擊。（當(dāng)液體倒流時(shí)，會(huì)產(chǎn)生巨大的反向壓力，使泵損壞）


二、確定水泵流量揚(yáng)程
    流量的確定
    a、如果生產(chǎn)工藝中已給出--小、正常、--大流量，應(yīng)按--大流量考慮。
    b、如果生產(chǎn)工藝中只給出正常流量，應(yīng)考慮留有一定的余量。
    對(duì)于ns<；100的大流量低其不意揚(yáng)程泵，流量余量取5%，對(duì)ns<；50的小流量高揚(yáng)水泵，流量余量取10%，50≤ns≤100的泵，流量余量也取5%，對(duì)質(zhì)量低劣和運(yùn)行條件惡劣的泵，流量余量應(yīng)取10%。
    c、如果基本數(shù)據(jù)只給重量流量，應(yīng)換算成體積流量。
    高溫重質(zhì)油泵用機(jī)械密封的選用
    對(duì)石化行業(yè)來說，高溫重質(zhì)油泵用機(jī)械密封的選用一直是一大難題，例如催化裂化油漿泵、回?zé)捰捅?、常壓塔底泵、初餾塔底泵、減壓塔底泵、延遲焦化的輻射進(jìn)料泵等。
    高溫重質(zhì)油泵的介質(zhì)具有以下共同的特點(diǎn)：
    溫度高：一般在340～400℃；
    介質(zhì)粘度大：在溫度下一般運(yùn)動(dòng)粘度為（12～180）×10-6m/s；
    介質(zhì)有顆粒：如催化劑、焦炭、含有砂粒等其他雜質(zhì)。
    對(duì)于高溫重油介質(zhì)泵用機(jī)械密封?，F(xiàn)在各個(gè)企業(yè)都采用焊接金屬波紋管機(jī)械密封?，F(xiàn)在使用情況較好的有DBM型、XL-604/606/609型、YH-604/606/609型等。波紋管材料采用AM350、INCONEL718、哈氏B、C等不銹鋼；耐腐蝕高溫合金等，有的波片采用雙層結(jié)構(gòu)，使其承壓力從2MPa上升到5MPa，這些都有效解決了波紋管的失彈問題。
    針對(duì)波紋管內(nèi)側(cè)結(jié)焦和結(jié)炭以及含固體顆粒等情況，解決的辦法有關(guān)資料已做了相關(guān)說明，比如采用蒸汽吹掃、摩擦副采用硬對(duì)硬、采用外沖洗等等，這些在一定程度上起到了較好的作用，這里不再過多闡述。但是以前提出的各種方法再實(shí)際應(yīng)用中由于種種因素的影響效果不夠理想。為了更好的提高機(jī)械密封的使用壽命，節(jié)資降耗，針對(duì)各種情況，建議應(yīng)把以下措施綜合起來采用：
    a）將金屬波紋管設(shè)計(jì)成旋轉(zhuǎn)型結(jié)構(gòu)，旋轉(zhuǎn)的波紋管機(jī)械密封有自清洗的離心作用，這可以減少波紋管外圍沉積和內(nèi)側(cè)結(jié)焦。
    b）對(duì)摩擦副組對(duì)材料，建議使用硬對(duì)硬結(jié)構(gòu)，一般采用碳化鎢對(duì)碳化鎢（其中選YG6-YG6）和碳化鎢對(duì)碳化硅。選用硬對(duì)硬結(jié)構(gòu)，必須注意以下幾個(gè)問題：
    1）冷卻系統(tǒng)要保障，禁止冷卻水中斷，以防端面升高，潤滑膜閃蒸而降低密封端面的潤滑，加劇磨損；
    2）機(jī)械密封在安裝過程中，要給密封端面澆一些潤滑油（機(jī)油或黃油均可）。以防止起泵時(shí)。密封端面由于缺乏潤滑而造成的干摩擦；
    3）采用清潔的外沖洗是解決溶劑顆粒堆積的比較有效的方法之一，但這種方法浪費(fèi)較大，而且各種泵的介質(zhì)、溫度、壓力（一般要求沖洗液壓力比介質(zhì)側(cè)壓力高0.07～0.12MPa）又各不相同，外沖洗系統(tǒng)結(jié)構(gòu)就更繁雜，加之外沖洗設(shè)施的投入以及維護(hù)費(fèi)用的消耗，有時(shí)會(huì)造成弊大于利，尤其是一些中小型企業(yè)。因此許多企業(yè)的封油系統(tǒng)棄之不用，或者就沒有設(shè)這套系統(tǒng)，針對(duì)這些情況，建議使用配用隔離介質(zhì)的多密封結(jié)構(gòu)，如油漿泵、回?zé)捰捅玫龋褂秒p端面機(jī)械密封，在兩組密封端面之間充滿隔離介質(zhì)（干凈的機(jī)油等），如圖3所示。
    這種結(jié)構(gòu)可有效地延長機(jī)械密封的使用壽命，一般可達(dá)6000～8000h以上。另外，采用這種考慮以下兩點(diǎn)：
    ①靠近葉輪的一組密封端面材料選用硬對(duì)硬結(jié)構(gòu)（如YG6-YG6）；而靠近機(jī)械密封壓蓋的一組密封端面既可選用浸銅或銻的碳——石墨對(duì)碳化鎢或碳化硅；
    ②對(duì)高溫油泵選用的隔離介質(zhì)，要具有熱分解溫度、自燃點(diǎn)、閃點(diǎn)高（一般在260℃以上）、熱氧化穩(wěn)定性好、高溫蒸發(fā)損失小的特點(diǎn)。
    離心泵調(diào)節(jié)方式與能耗分析
    通過離心泵與管路系統(tǒng)的特性曲線圖分析了離心泵流量調(diào)節(jié)的幾種主要方式：出口閥門調(diào)節(jié)、泵變速調(diào)節(jié)和泵的串、并聯(lián)調(diào)節(jié)。用特性曲線圖分析了出口閥門調(diào)節(jié)和泵變速調(diào)節(jié)兩種方式的能耗損失，并進(jìn)行了對(duì)比，指出離心泵用變速調(diào)節(jié)流量比用出口閥門調(diào)節(jié)流量可以更好的節(jié)約能耗，且節(jié)能效率與流量變化大小有關(guān)。在實(shí)際應(yīng)用時(shí)應(yīng)該注意變速調(diào)節(jié)的范圍，才能更好的應(yīng)用離心泵變速調(diào)節(jié)。
    離心泵是廣泛應(yīng)用于化工工業(yè)系統(tǒng)的一種通用流體機(jī)械。它具有性能適應(yīng)范圍廣（包括流量、壓頭及對(duì)輸送介質(zhì)性質(zhì)的適應(yīng)性）、體積小、結(jié)構(gòu)簡單、操作容易、操作費(fèi)用低等諸多優(yōu)點(diǎn)。通常，所選離心泵的流量、壓頭可能會(huì)和管路中要求的不一致，或由于生產(chǎn)任務(wù)、工藝要求發(fā)生變化，此時(shí)都要求對(duì)泵進(jìn)行流量調(diào)節(jié)，實(shí)質(zhì)是改變離心泵的工作點(diǎn)。離心泵的工作點(diǎn)是由泵的特性曲線和管路系統(tǒng)特性曲線共同決定的，因此，改變?nèi)魏我粋€(gè)的特性曲線都可以達(dá)到流量調(diào)節(jié)的目的。目前，離心泵的流量調(diào)節(jié)方式主要有調(diào)節(jié)閥控制、變速控制以及泵的并、串聯(lián)調(diào)節(jié)等。由于各種調(diào)節(jié)方式的原理不同，除有自己的優(yōu)缺點(diǎn)外，造成的能量損耗也不一樣，為了尋求、能耗--小、--節(jié)能的流量調(diào)節(jié)方式，必須全面地了解離心泵的流量調(diào)節(jié)方式與能耗之間的關(guān)系。
    1、水泵流量調(diào)節(jié)的主要方式
    1.1改變管路特性曲線
    改變離心泵流量--簡單的方法就是利用泵出口閥門的開度來控制，其實(shí)質(zhì)是改變管路特性曲線的位置來改變泵的工作點(diǎn)。
    1.2改變離心泵特性曲線
    根據(jù)比例定律和切割定律，改變水泵的轉(zhuǎn)速、改變水泵結(jié)構(gòu)（如切削葉輪外徑法等）兩種方法都能改變離心泵的特性曲線，從而達(dá)到調(diào)節(jié)流量（同時(shí)改變壓頭）的目的。但是對(duì)于已經(jīng)工作的水泵，改變水泵結(jié)構(gòu)的方法不太方便，并且由于改變了水泵的結(jié)構(gòu)，降低了水泵的通用性，盡管它在某些時(shí)候調(diào)節(jié)流量經(jīng)濟(jì)方便[1]，在生產(chǎn)中也很少采用。這里僅分析改變離心泵的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)流量的方法。從圖1中分析，當(dāng)改變水泵轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)流量從Q1下降到Q2時(shí)，水泵的轉(zhuǎn)速（或電機(jī)轉(zhuǎn)速）從n1下降到n2，轉(zhuǎn)速為n2下泵的特性曲線Q-H與管路特性曲線He=H0+G1Qe2（管路特曲線不變化）交于點(diǎn)A3Q2，H3，點(diǎn)A3為通過調(diào)速調(diào)節(jié)流量后新的工作點(diǎn)。此調(diào)節(jié)方法調(diào)節(jié)效果明顯、快捷、安全可靠，可以延長水泵使用壽命，節(jié)約電能，另外降低轉(zhuǎn)速運(yùn)行還能有效的降低離心泵的汽蝕余量NPSHr，使泵遠(yuǎn)離汽蝕區(qū)，減小離心泵發(fā)生汽蝕的可能性[2]。缺點(diǎn)是改變泵的轉(zhuǎn)速需要有通過變頻技術(shù)來改變?cè)瓌?dòng)機(jī)（通常是電動(dòng)機(jī)）的轉(zhuǎn)速，原理復(fù)雜，投資較大，且流量調(diào)節(jié)范圍小。
    1.3泵的串、并連調(diào)節(jié)方式
    當(dāng)單臺(tái)離心泵不能滿足輸送任務(wù)時(shí)，可以采用離心泵的并聯(lián)或串聯(lián)操作。用兩臺(tái)相同型號(hào)的離心泵并聯(lián)，雖然壓頭變化不大，但加大了總的輸送流量，并聯(lián)泵的總效率與單臺(tái)泵的效率相同；離心泵串聯(lián)時(shí)總的壓頭增大，流量變化不大，串聯(lián)泵的總效率與單臺(tái)泵效率相同。
    2、不同調(diào)節(jié)方式下泵的能耗分析
    在對(duì)不同調(diào)節(jié)方式下的能耗分析時(shí)，文章僅針對(duì)目前廣泛采用的閥門調(diào)節(jié)和泵變轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)兩種調(diào)節(jié)方式加以分析。由于離心泵的并、串聯(lián)操作目的在于提高壓頭或流量，在化工領(lǐng)域運(yùn)用不多，其能耗可以結(jié)合圖2進(jìn)行分析，方法基本相同。
    2.1閥門調(diào)節(jié)流量時(shí)的功耗
    離心泵運(yùn)行時(shí)，電動(dòng)機(jī)輸入泵軸的功率N為：
    N=vQH／η
    式中N——軸功率，w；
    Q——水泵的有效壓頭，m；
    H——水泵的實(shí)際流量，m3/s；
    v——水泵流體比重，N/m3；
    η——水泵的效率。
    當(dāng)用閥門調(diào)節(jié)流量從Q1到Q2，在工作點(diǎn)A2消耗的軸功率為：
    NA2=vQ2H2／η
    vQ2H3——實(shí)際有用功率，W；
    vQ2H2－H3——閥門上損耗得功率，W；
    vQ2H21／η－1——離心泵損失的功率，W。
    2.2變速調(diào)節(jié)流量時(shí)的功耗
    在進(jìn)行變速分析時(shí)因要用到離心泵的比例定律，根據(jù)其應(yīng)用條件，以下分析均指離心泵的變速范圍在±20%內(nèi)，且離心泵本身效率的變化不大[3]。用電動(dòng)機(jī)變速調(diào)節(jié)流量到流量Q2時(shí)，在工作點(diǎn)A3泵消耗的軸功率為：
    NA3=vQ2H3／η
    同樣經(jīng)變換可得：
    NA3=vQ2H3＋vQ2H31／η－1（2）
    式中vQ2H3——實(shí)際有用功率，W；
    vQ2H31／η－1——離心泵損失的功率，W。
    3、結(jié)論大西洋泵業(yè)
    對(duì)于目前離心泵通用的出口閥門調(diào)節(jié)和泵變轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)兩種主要流量調(diào)節(jié)方式，水泵變轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)節(jié)約的能耗比出口閥門調(diào)節(jié)大得多，這點(diǎn)可以從兩者的功耗分析和功耗對(duì)比分析看出。通過離心泵的流量與揚(yáng)程的關(guān)系圖，可以更為直觀的反映出兩種調(diào)節(jié)方式下的能耗關(guān)系。通過水泵變速調(diào)節(jié)來減小流量還有利于降低離心泵發(fā)生汽蝕的可能性。當(dāng)流量減小越大時(shí)，變速調(diào)節(jié)的節(jié)能效率也越大，即閥門調(diào)節(jié)損耗功率越大，但是，泵變速過大時(shí)又會(huì)造成泵效率降低，超出水泵比例定律范圍，因此，在實(shí)際應(yīng)用時(shí)應(yīng)該從多方面考慮，在二者之間綜合出的流量調(diào)節(jié)方法。
    為何離心泵啟動(dòng)時(shí)要關(guān)閉出口閥？
    因離心泵啟動(dòng)時(shí)，泵的出口管路內(nèi)還沒水，因此還不存在管路阻力和提升高度阻力，在泵啟動(dòng)后，泵揚(yáng)程很低，流量很大，此時(shí)泵電機(jī)（軸功率）輸出很大（據(jù)泵性能曲線），很容易超載，就會(huì)使泵的電機(jī)及線路損壞，因此啟動(dòng)時(shí)要關(guān)閉出口閥，才能使泵正常運(yùn)行。