水泵控制功能

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4KW 012345 Q(l/s) 图 2-1 泵特性曲线 如果流量、扬程、轴功率、效率分别用对应最高效率点值的百分比表示,所画出的曲线称 为无因次特性曲线。无因次特性曲线的形状和有因次特性曲线的形状相同。 泵特性曲线全面、综合、直观地表示了泵的性能,因而有多方面的用途。用户可以根据特 性曲线选择要求的泵,确定泵的安装高度,掌握泵的运转情况。制造厂在泵制造完了以后, 通过试验作出特性曲线,并根据特性曲线开关的变化,分析泵几何参数对泵性能的影响, 以便设计制造出符合性能的泵。 鉴于泵内流动的复杂性,准确的泵性能曲线只能通过试验作出。但是,根据泵的理论可以 对泵性能曲线作定性分析,以便了解特性曲线的形状和影响特性曲线的因素。 四、泵的相似理论 1 换算改变转速时泵的特性曲线 设泵的相应尺寸相等(或对同一台泵), Q1/Q2=n1/n2 H1/H2=( n1/n2)2 P1/P2=( n1/n2)3 上式中的下标 1 表示转速为 n1 时的参数,2 表示转速为 n2 时的参数. 上式称为比例定律,表示泵转速改变时性能参数之间的关系。在进行泵试验时,通常用异步 电动机作为原动机,转速随负荷而变化。试验完了之后必需把各试验转速下的性能换算为额 定转速下的值。这种换算就是按比例定律进行的。 2 泵的工作范围和型谱 泵特性曲线上的每一点都对应着一个工况点,泵在最高效点工况下运行是最理想的。但是 用户要求的性能千差万别,不一定和最高效率点下的性能一致。要想使每一个用户要求的 泵都在泵最高效率点下运行,那样做需要的泵的规格就太多了。为此,规定一个范围(通 常 效率下降 5%-8%为界)。泵在此范围内运行,效率下降不算太大,此段称为泵的工作范围。 把许多泵的工作范围画在一张坐标图中,称为型谱。为了使图形协调,高扬程和大流量时 的工作范围不致过大,通常采用对数坐标表示。 一般每种系列泵有一个型谱。所谓系列是指同一类结构的泵(如单级悬臂、双吸泵、节段 式多级泵系列)或某种用途的泵(化工流程泵、锅炉给水泵系列)。而规格是每指同一系 中尺寸和性能不同的泵。 系列型谱一方面供用户选择需要的泵,一方面用于指出发展新产品的方向。 第三节 泵的运转特性及调节 一、泵运转时的工况点 泵特性曲线上的每一点都是一个工况点,对应一组参数(H、Q、P、NPSH、η )。通常都希 望泵在对应最高效率点的工况下工作,但是不一定能做得到。这是因为泵运转时在特性曲 线上哪一点工作,是由泵特性曲线和装置特性曲线共同决定的。 把单位重量液体从吸水池液面送到排水池液面需要的能量称为装置扬程,用 Hz 表示。 装置扬程 Hz 是由几何高度 ha(位能)、压力差(pt-pc)/ρ g(压能)、速度头差(vd- vs ) / 2g (通常泵吸入口与出口的流速相差不大,速度头可以忽略不计)和整个装置管路系统(泵 本身除外)的水力损失 Σ h 四部分组成。 Hz=ha+(pt-pc)/ρ g+(vd2- vs2 )/ 2g +Σ h (1-1) 水力损失 Σ h 为沿程损失和局部损失之和 Σ h=Σ λ L/d×v2÷2g+Σ ζ v2÷2g=KQ2 (1-2) 式中 λ ----沿程阻力系数; L----管道的长度; d----管道的直径;
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水泵基础知识
泵是应用非常广泛的通用机械,可以说凡是液体流动之处,几乎都有泵在工作。而且 随着科学技术的发展,泵的应用领域正在迅速扩大。据不同国家统计,泵的耗电量都约占 全国总发电量的 1/5,可见泵是当然的耗能大户。因此提高泵技术水平对节约能耗具有重 要意义。 本章共七节,包括现代泵的概论、泵基本理论、泵的运转特性及调节、泵的轴封、泵的安 装和故障、Y 系列三相异步电动机、现代泵的结构。 第一节 概 论 一、 泵的定义和分类 1 泵的定义 泵是把原动机的机械能转换成液体能量的机器。泵用来增加液体的位能、压能、动能。原 动机通过泵轴带动叶轮旋转,对液体作功,使其能量增加,从而使需要数量的液体,由吸 水处经泵的过流部件输送到高处或要求压力的地方。 2 泵的分类 泵的种类很多,按其作用原理可以分为如下三大类、: 2.1 叶片式泵 叶片式泵也叫动力泵,这种泵是连续地给液体施加能量,如离心泵、混流泵、轴流泵等。 2.2 容积式泵 在这种泵中,通过封闭而充满液体容积的周期性变化,不连续地给液体施加能量,如齿轮 泵、螺杆泵。 2.3 其它类型泵 这些泵的作用原理各异,射流泵、水锤泵、电磁泵等。 二、水泵型号表示方法 1 单级单吸离心泵 IS 125 - 100 – 250 A(B、C
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泵在把机械能转化为液体能量过程中,伴有各种损失,这些损失用相应的效率来表示。下 面按能量在泵内的传递过程,一一介绍泵内能输入和输出情况。 1 机械损失和机械效率 原动机传到泵轴的的效率(轴功率),首先要花费一部分去克服轴承和密封装置的摩擦损 失,剩下来的轴功率用来带动叶轮旋转。但是叶轮旋转的机械能并没有全部传给通过叶轮 的液体,其中一部分消耗于克服叶轮前、后盖板表面与壳体间(泵腔)液体的摩擦,这部 分损失功率称为圆盘摩擦损失。 上述轴承损失功率(Pm1)、密封损失功率(Pm2)各圆盘摩擦损失功率(Pm3)之和称为机 械 损失 Pm,其大小用机械效率 η m 来表示。轴功率去掉机械损失功率的剩余功率用来对通过 叶轮 的液体作功,称为输入水力功率,用 Pˊ表示。机械效率为输入水力功率的轴功率之比, 即 η m= Pˊ/P 2 容积损失和容积效率 输入水力功率用来对通过叶轮的液体作功,因而叶轮出水口处液体的压力高于进口压力。 出口和进口压差,使得通过叶轮的一部分液体从泵腔经过叶轮密封环(口环)间隙向叶轮 进口逆流。这样,通过叶轮的流量 Qt(也称泵的理论流量)并没有完全输送到泵的出口,其 中泄 漏 q 这部分液体把从叶轮中获得的能量消耗于泄漏的流动过程中,即从高压(出口压力) 液体变为低压(进口压力)液体。所以容积损失的实质也是能量损失,容积损失的的大小 用容积效率 η v 来计算。容积效率为通过叶轮除掉泄漏之后的液体(实际流量 Q)的功率 和通过叶 轮液体(理论流量 Qt)功率(输入水力功率)之比。 单级泵的泄漏量主要发生在密封环处,多级泵除此之外,还有级间泄漏。另外,泵平衡轴 向力装置、密封装置等的泄漏量也应算在泵的容积损失之中。 3 水力损失和水力效率 通过叶轮的有效液体(除掉泄漏)从叶轮中接收的能量(Ht),也没有完全输送出去,因 为液体在泵过流部分(从泵进口到出口的通道)的流动中伴有水力摩擦损失(沿程阻力) 和冲击、脱流、速度方向及大小变化等引起的水力损失(局部阻力),从而要消耗掉一部 分能量。单位重量液体在泵过流部分流动中损失的能量称为泵的水力损失,用 h 来表示。 由于存在水 损失,单位重量液体经过泵增加的能量(H),要小于叶轮传给单位重量液体的能量(Ht), 即 H=Ht-h。泵的水力损失其大小用泵的水力效率 η h 来计量。水力效率为去掉水力损失液 体的 功率和未经水力损失液体功率之比。 泵内各种损失总和用总效率(简称泵效率)来表示。总效率为有效输出功率 PUt 和输入功 率(轴功率)Pa 之比。 泵的总效率等于机械效率、容积效率和水力效率之乘积。 三、泵的特性曲线 泵内运动参数之间存在一定的联系。由于叶轮内液体的速度三角形可知,对既定的泵在一 定转速下,扬程随着流量的增加而减小。因此,运动参数的外部表示形式----性能参数, 其间也必然存在着相应的联系。如果用曲线的形式表示泵性能参数的之间的关系,称为泵 的性能曲线(也叫特性曲线)。通常用横坐标表示流量 Q,纵坐标扬程 H、效率 η 、轴功 率 P、汽蚀余量 NPSH(净正吸头)等。如图 2-1 是泵性能曲线之示例。 IS50-32-125 H(m) 24 22 60 20 η 18 2 1 0.8
同型号叶轮直径第一(二、三)次切割 叶轮名义直径 315mm 泵排出口直径 100mm 泵吸入口直径 125mm 符合国际标准的单级单吸清水离心泵 NB ( SB KQW DFW )150 – 350 (I) A (B C) 水泵单级端吸泵 IS) 单级单吸泵流量分类 标准卧式单级泵叶轮名义直径 卧式离心泵泵 进(出)口直径 2 单级单吸立式管道式离心泵 DFG(KQL SBL ) 200 – 400 (I) A (B C) 立式管道泵直 立式管道泵叶轮名义直径 立式管道泵泵进出口直径
3 单级双吸中开离心清水泵 吸入口直径, m (从驱动端看,泵为顺时针方向旋转级数 多级锅炉给水离心泵单级扬程,m 流量,m3/h
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e 自吸式泵 f 管道泵 g 无堵塞泵 第二节 泵基本理论 一、泵的基本参数 表征泵主要性能的参数有以下几个: 1 流量 Q 流量是泵在单位时间内输送出去的液体量(体积或质量)。 体积流量用 Q 表示,单位是:m3/s,m3/h,L/s。 质量流量用 Qm 表示,单位是:t/h,公斤/s 等。 质量流量和体积流量的关系为 Qm=ρ Q 式中 ρ -----液体的密度(Kg/m3,t/m3),常温清水 ρ = 1000 Kg/m3 。 2 扬程 H 扬程是泵所抽送的单位重量液体从泵进口处(泵进口法兰)到泵出口处(泵出口法兰)能 量的增值。也就是一牛顿液体通过泵获得的有效能量。其单位是 N*m/N=m,即泵抽送液体的 液柱高度,习惯简称为米。 根据定义,泵的扬程可以写为 H = Ed - Es 式中 Ed----在泵出口处单位重量液体的能量(m); Es----在泵进口处单位重量液体的能量(m). 位重量液体的能量在水力学中称为水头,通常由压力水头 P/ρ g(m) 、速度水头 v2/2g(m)和 位置水头 Z(m)三部分组成,即 Ed=Pd/ρ g+vd2/2g+Zd Es=Ps/ρ g+vs2/2g+Zs 因此 H=( Pd - Ps)/ ρ g+ (vd2- vs2 )/ 2g+( Zd- Zs) 式中 Pd, Ps-----泵出口、进口处液体的静压力; vd ,vs 对-----泵出口、进口处液体的速度; Zd,Zs -----泵出口、进口到测量基准面的距离。 泵的扬程表征泵本身的性能,只和泵进出口法兰处的液体的能量有关,而和泵装置无直接 关系。但是,利用能量方程,可以用泵装置中液体的能量表示泵的扬程。 3 转速 n 转速是泵轴单位时间的转速,用符号 n 表示,单位是 r/min。 4 汽蚀余量 汽蚀余量又叫净正吸头,是表示汽蚀性能的主要参数。汽蚀余量国内曾用△h 表示。 5 功 率和效率 泵的功率 Pa 通常指输入功率,即原动机传到泵轴上的功率,故又称轴功率,用 Pa 表示。 泵的轴功率 Pa 应通过测定转速和扭转力矩得出,或由测量与泵直接连接的已知效率 η 的 电动机(原动机)的输入功率 Pgr 来确定。已知电动机效率 η Pa = Pgr X η motmotmot 泵的轴功率 Pa 为: 泵的有效功率又称输出功率,用 Pu 表示。它是单位时间内从泵中输送出去的液体在泵中 获得的有效能量。 因为扬程是泵输出的单位重量液体从泵中获得的有效能量,所以扬程和质量流量及重力加 速度的积,就是单位时间内从泵中输出液体所获得的有效能量----泵的有效功率。 Pu=γ QH/1000=ρ gQH 式中若液体重度的单位为 Kgf/m3,则 Pu=γ QH/102 轴功率 Pa 和有效功率 Pu 之差为泵内的损失功率,其大小用泵的效率计量。泵的效率为有 效功率和轴功率之比,用 η 表示,即 η =Pu/Pa 、泵内的各种损失及泵的效率