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常用水泵(離心泵)選型原則與案列分析

點擊次數(shù):1512 發(fā)布時間:2014-09-29

水泵是一種面大量廣的通用型機械設備,它廣泛地應用于石油、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)濟中占有重要的地位。據(jù)統(tǒng)計,我國泵產(chǎn)量達525.6萬臺。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,對節(jié)約能源具用十分重大的意義。近年來,我們泵行業(yè)設計研制了許多高效節(jié)能產(chǎn)品,如IHF、CQB、FSB、UHB等型號的泵類產(chǎn)品,對降低泵的能源消耗起了積極作用。

常用水泵的選型原則解析
一、選水泵(離心泵)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對流量的影響。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高等)。 
如果需要的話還應作出裝置特性曲線。在設計布置管道時,應注意如下事項:
1、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,但價格高,管道直徑小,會導致阻力損失急劇增大,使所選泵的揚程增加,配帶功率增加,成本和運行費用都增加。因此應從技術(shù)和經(jīng)濟的角度綜合考慮。 
2、排出管及其管接頭應考慮所能承受的最大壓力。 
3、管道布置應盡可能布置成直管,盡量減小管道中的附件和盡量縮小管道長度,必須轉(zhuǎn)彎的時候,彎頭的彎曲半徑應該是管道直徑的3~5倍,角度盡可能大于90℃。 
4、泵的排出側(cè)必須裝設閥門(球閥或截止閥等)和逆止閥。閥門用來調(diào)節(jié)泵的工況點,逆止閥在液體倒流時可防止泵反轉(zhuǎn),并使泵避免水錘的打擊。(當液體倒流時,會產(chǎn)生巨大的反向壓力,使泵損壞)
二、選水泵離心泵)確定流量、揚程: 
1、如果生產(chǎn)工藝中已給出最小、正常、最大流量,應按最大流量考慮。 
2、如果生產(chǎn)工藝中只給出正常流量,應考慮留有一定的余量。對于ns>100的大流量低其不意揚程泵,流量余量取5%,對ns<50的小流量高揚和泵,流量余量取10%,50≤ns≤100的泵,流量余量也取5%,對質(zhì)量低劣和運行條件惡劣的泵,流量余量應取10%。 
3、如果基本數(shù)據(jù)只給重量流量,應換算成體積流量。 
三、水泵離心泵)選型原則
1、使所選泵的型式和性能符合裝置流量、揚程、壓力、溫度、汽蝕流量、吸程等工藝參數(shù)的要求。
2、機械方面可靠性高、噪聲低、振動小 
3、經(jīng)濟上要綜合考慮到設備費、運轉(zhuǎn)費、維修費和管理費的總成本最低。 
4、自吸離心泵具有轉(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。
因此除以下情況外,應盡可能選用自吸離心泵:
有計量要求時,選用計量泵
揚程要求很高,流量很小且無合適小流量高揚程自吸離心泵可選用時,可選用往復泵,如汽蝕要求不高時也可選用旋渦泵。
揚程很低,流量很大時,可選用軸流泵和混流泵。
介質(zhì)粘度較大(大于650~1000mm2/s)時,可考慮選用轉(zhuǎn)子泵或往復泵(齒輪泵、螺桿泵)
介質(zhì)含氣量75%,流量較小且粘度小于37。4mm2/s時,可選用旋渦泵。
對啟動頻繁或灌泵不便的場合,應選用具有自吸性能的泵,如自吸式自吸離心泵、自吸式旋渦泵、氣動(電動)隔膜泵。
二、水泵的選型依據(jù)上海勝歐泵閥在此為你詳細介紹:
泵選型依據(jù),應根據(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、裝置揚程、液體性質(zhì)、管路布置以及操作運轉(zhuǎn)條件等
1、流量是選泵的重要性能數(shù)據(jù)之一,它直接關系到整個裝置的的生產(chǎn)能力和輸送能力。 如設計院工藝設計中能算出泵正常、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,通常可取正常流量的1。1倍作為最大流量。
2、裝置系統(tǒng)所需的揚程是選泵的又一重要性能數(shù)據(jù),一般要用放大5%—10%余量后揚程來選型。
3、液體性質(zhì),包括液體介質(zhì)名稱,物理性質(zhì),化學性質(zhì)和其它性質(zhì),物理性質(zhì)有溫度c密度d,粘度u,介質(zhì)中固體顆粒直徑和氣體的含量等,這涉及到系統(tǒng)的揚程,有效氣蝕余量計算和合適泵的類型:化學性質(zhì),主要指液體介質(zhì)的化學腐蝕性和毒性,是選用泵材料和選用那一種軸封型式的重要依據(jù)。
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,吸如側(cè)最低液面,排出側(cè)最高液面等一些數(shù)據(jù)和管道規(guī)格及其長度、材料、管件規(guī)格、數(shù)量等,以便進行系梳揚程計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。
三、中央空調(diào)循環(huán)水泵(離心泵) 
通過對中央空調(diào)系統(tǒng)工程中因循環(huán)水泵揚程選擇不當,導致工程失敗事例的分析,強調(diào)合理選擇循環(huán)水泵揚程的重要性,并提出了一些選擇的方法,對中央空調(diào)設計有參考價值。 
1、問題的提出
在中央空調(diào)系統(tǒng)中,循環(huán)水泵夏季輸送冷凍水,冬季輸送熱水至空調(diào)末端裝置。工程設計應按照空調(diào)系統(tǒng)水流量和系統(tǒng)阻力選擇性能良好的水泵。有關暖通空調(diào)設計手冊都有詳細設計計算方法。問題在于實際工程設計時,某些工程師未按照計算方法進行設計計算,而是憑經(jīng)驗想當然,對系統(tǒng)以及某些空調(diào)設備、配件等新產(chǎn)品缺乏認真研究,結(jié)果導致所選擇的水泵不能滿足要求,或者造成運行費用增加,甚至水泵不能正常工作,這不得不引起空調(diào)設計者的高度重視。
2、離心泵理論分析
空調(diào)系統(tǒng)水流量的大小由負荷及供回水溫差確定,系統(tǒng)阻力通過水力計算求得。按流量和阻力選擇的水泵,運行時應處于高效區(qū),其工作點為水泵性能曲線和管路特性曲線的交點。而工程中選擇的水泵常常出現(xiàn)兩種不正常情況。 
1) 設計時比較保守,水系統(tǒng)實際流速取值較低,估算系統(tǒng)阻力較大,導致選水泵時揚程加大,使所選擇的循環(huán)水泵揚程比設計流量下的系統(tǒng)阻力大得多。
流量QA是系統(tǒng)設計流量,在此流量下水泵揚程為HB即可。實際選擇的水泵揚程為HS。為了保證QA,則要改變管路特性,即通過關小水泵進出口的閥門,使管路特性曲線由Ⅰ變?yōu)棰?。顯然,ΔP=HB-HA完全通過閥門節(jié)流, 這是非常不經(jīng)濟的,也是工程中需避免出現(xiàn)的情況,如果冬季運行采用同一套泵工作,由于流量變小,節(jié)流更嚴重,就更不經(jīng)濟,甚至造成水泵工作點不穩(wěn)定[2]。 
2) 設計過于自信,對空調(diào)系統(tǒng)阻力估算偏小,所選泵揚程小于設計流量下系統(tǒng)阻力。
3、工程實例
例1:甲工程為一單體高層建筑,建筑高度29m,泵房設在主樓地下室。 設計選用進口開利離心式冷凍機一臺,制冷量為1163 kW,配用2臺循環(huán)水泵,1用1備。
剛開始調(diào)試運動時,發(fā)現(xiàn)水泵電機電流過大,離心泵出水管振動厲害,且有異常聲音。 水泵揚程僅為0。28MPa,電機電流I=115A。 分析原因,為分集水器壓差僅為0。13MPa,所選水泵揚程偏大。此時水泵工作點為低揚程大流量,電機嚴重超載[3];水泵氣蝕嚴重,管路抖動厲害,聲音異常;關小水泵和冷凍機蒸發(fā)器進、出口閥門,保證蒸發(fā)器進出口要求的壓差Δp=(92±5)kPa,使水泵恢復正常工作。 
水泵揚程為0。48MPa,分集水器壓差為0。10MPa,蒸發(fā)器壓差為0。1MPa,系統(tǒng)阻力并不大,而水泵大部分壓頭完全消耗在關小的閥門上。 
解決辦法:更換一臺低揚程水泵,測試數(shù)據(jù)如表2(新泵)。對比表2數(shù)據(jù),電機電流由82A降為40A,其運行經(jīng)濟性不言而喻。 
例2:乙工程為一區(qū)域空調(diào),制冷加熱站集中向多幢建筑物供冷、供熱。設計2907kW冷凍機2臺,循環(huán)水泵3臺,2用1備。 系統(tǒng)調(diào)試時開一臺冷凍機,一臺循環(huán)水泵。幾分鐘后,水泵出水管振動厲害且伴有異常聲音,冷凍機不能啟動,故障顯示冷凍水循環(huán)水量不夠。檢查系統(tǒng)閥門已全部打開,水過濾器全部清洗干凈,系統(tǒng)排氣較徹底。銘牌參數(shù):Q為500m3。h-1, H為0。475MPa,N為90kW;測試數(shù)據(jù):蒸發(fā)器進出口壓差0。02MPa, 水泵進出口壓差0。14 MPa,集水器壓力0。27MPa,分水器壓力0。40 MPa。據(jù)該水泵性能曲線,當揚程H=0。14MPa時,在系統(tǒng)閥門全開情況下,流量Q應大于500m3。h-1才對,而此時水流指示器自鎖,顯示流量不足。由此可見,水泵工作異常。事實上,如此大的系統(tǒng),水泵揚程H=0。14MPa也是不可能的。 最終查明原因有二:① 水泵入口安裝了進口刷式水過濾器,過濾器網(wǎng)孔太小,導致水泵入口阻力太大,產(chǎn)生嚴重氣蝕,水泵性能變差; ② 泵的流量和揚程都非常小, 系統(tǒng)阻力較大。將刷式過濾器濾網(wǎng)拆下運行,分、集水器壓差達0。45MPa,水泵揚程為0。52MPa。如兩臺泵同時運行,循環(huán)流量增大,系統(tǒng)阻力還要增大。顯然水泵不能保證系統(tǒng)正常運行。 
解決方法:更換水過濾器濾網(wǎng);對系統(tǒng)重新進行水力計算,更換水泵。這既造成了較大的經(jīng)濟損失,又影響了空調(diào)系統(tǒng)正常運行,教訓是深刻的。 
4、結(jié)論
1) 空調(diào)系統(tǒng)循環(huán)水泵的選取并不難,但要引起設計人員足夠的重視,經(jīng)驗要與理論計算相結(jié)合。 
2) 對水泵揚程的選取不能認為越大越保險,而要重視運行的經(jīng)濟性。 
3) 目前空調(diào)產(chǎn)品更新?lián)Q代較快,選用時要十分慎重,對其性能要認真研究。 
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