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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。



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