泵与风机培训教材解析

目录第一章现代工业和核电站用泵介绍 (4)1.1 前言 (4)1.2 最常用的泵 (4)1.3 离心泵 (4)1.4 容积泵 (13)第二章泵用异步电动机 (14)2.1 6KV异步电动机 (14)2.2 380V异步电动机 (16)2.3 联轴器 (18)2.4 泵-电动机机组的试验 (20)第三章几种泵简介 (22)3.1 安全壳喷淋泵（低压安注泵、余热排除泵）（见图23） (22)3.2 消防水泵 (22)3.3 自动喷淋稳压泵（SGC01AP003/004） (23)3.4 小流量容积和硼酸控制泵 (23)3.5 酸计量泵（GCP32AP001/002） (24)第四章泵机组的试验 (24)4.1 合同规定的试验 (25)4.2 泵与电动机的对中 (27)第五章故障诊断 (28)5.1 水泵振动的原因 (28)5.2 怎样检查滚动轴承的好坏 (28)5.3 水泵平衡盘出口压力变化的原因 (28)5.4 循环水泵出口压力变化的原因 (28)5.5 水泵汽化的现象及原因 (29)5.6 水泵启动不出水的现象和原因 (29)5.7 水泵运行故障 (30)5.7 水泵检修后，运行前必须检查那些项目 (30)5.8 什么是水泵的大修、小修和事故维修 (30)5.9 离心泵安装完毕后提交验收时，应具备那些安装技术文件？ (30)5.11 怎样测量泵轴的弯曲？怎样校直轴的弯曲？ (31)5.12 轴承发热的原因及应注意事项 (31)5.13 电动机过热的原因是什么？ (32)第一章现代工业和核电站用泵介绍1.1 前言在现代工业中，泵起着重要的作用。

在相当多的工业设施中泵都得到广泛运用。

在核电站里，泵的运用也极为广泛，容器与容器之间流体的传输，都会提出泵送要求。

系统处于较低液位或处于较低压力的一侧，接入泵的入口，作泵的上游；接收流体的一侧作为泵的下游。

或者使液体在一个闭式回路中循环，此时，泵的能量仅用于克服在回路中损失的压头，反应堆冷却剂系统正是利用主泵的能量来克服反应堆冷却剂流经主管道、反应堆和蒸汽发生器循环时的压头损失的闭式循环的典型例子。

泵是用来输送流体的设备，泵具体的定义为：水泵是把机械能转变为流体的势能和动能的一种动力设备。

这些流体有水、化学溶液、药剂、油类以及液态金属[例如快中子反应堆有的用金属钠或铅铋合金等高温液态金属作冷却剂]。

1.2 最常用的泵——叶片泵：离心泵或由离心泵演变出来的混流泵、轴流泵；——容积泵：活塞泵、齿轮泵、螺杆泵、薄膜泵等。

1.3 离心泵1.3.1 结构离心泵包括两个最基本的部件：泵壳和旋转组件。

其中，旋转组件包括轴和叶轮组件，通常称为泵转子。

（1）叶轮叶轮的功能是将泵从原动机（马达、蒸汽轮机等）得到的动能传给被输送的流体。

离心泵的叶轮是由轮毂、前后盖板以及夹在两盖板中的叶片组成（详见图1），叶轮的布置和形状决定了叶轮的流体通道。

而系统所要求的流量、压头和所选择的泵转速决定了叶轮的布置和形状。

因此，到底要采用什么类型的泵是由系统的要求决定的。

叶轮的吸入口即为泵的进口。

叶轮的特性参数有：——吸入口直径D1；——叶轮外径D2；——流体入口截面积S1和出口截面积S2；——叶轮出口宽度b2;——叶片数量。

（2）泵壳泵壳的功能是：——将流体导向叶轮；——输出流体，并将流体从叶轮得到的动压头转变成静压力。

泵壳的组成如下：——吸入管；——蜗壳；——出口管。

除此之外，在图1中可以见到离心泵的其它部件，如：——叶轮与泵壳之间的密封；——轴承；——叶轮轴与泵壳之间的轴密封。

（3）导叶（扩压器—diffuser）有些离心泵还配有导叶（扩压器）组件（见图2）。

扩压器是装在叶轮与蜗壳之间、与泵轴同心的静止部件，它由若干导叶片构成。

为了免除泵发生共振，一般情况下，叶轮的叶片数与导叶的叶片数应该互为质数。

导叶的弯曲方向与叶轮叶片的弯曲方向相反，这样叶轮打出的流体将在扩压器上改变方向，沿叶轮的切向流出。

扩压器的作用是将流体从叶轮吸收的动能转变为流体的压力势能。

对于无扩压器的离心泵，动能到势能的转变靠蜗壳来完成。

（4）多级泵（图3）有的系统要求泵的出口压头高，并且有相当的流量。

因此有些离心泵由多级离心叶轮串联运行的泵构成。

第二级的进口即第一级的出口，第三级的进口，即为第二级的出口，依此类推。

各级泵的叶轮均装在同一泵壳的同一轴上，级间流体的传输在泵壳内完成。

各级的压头等于总压头除以级数。

这样的泵称为多级泵。

在田湾核电站中，这样的多级泵有喷淋泵（低压安注泵，余热排除泵——JMN10～40AP001，АЦНСА750-140）、高压安注泵（1JND10AP001KP，АЦНА 150-60）、大容量容积和硼酸控制泵（1KBA20AP001KP，АЦНА60-185）、补水系统补给水泵（LCU05AP001KP、АЦНА 100-50-2）等等。

1.3.2 基本参数泵的主要基本技术参数有：流量（Q）、总压头（H）、特性曲线、效率和净正吸入压头NPSH(net positive suction head)。

所谓的净正吸入压头是指为避免液体在泵内汽化所需的最小吸入压头。

（1）流量：即单位时间泵出的流体量，可以用质量流量qM ,或体积流量qV表示。

q M :质量流量，kg/s; qV:体积流量，m3/s。

（2）总压头（H）总压头是泵出口压力H2和进口压力H1之差，即H=H2-H1（单位：mLH）;如果打的是水，单位则为mH2O（米水柱）。

总压头代表流体通过泵后的压力升高值。

压头计算（见图4和图5）：——基准面泵的所有压力特性都是相对于一个基准面而言的，基准面的定义如下：·卧式泵以转轴的轴线为基准面。

· 立式泵的基准面由制造商指定（例如可以指定第一级叶轮的轴线平面或第一级叶轮吸入边缘所在平面等等）。

——吸入压头H m1:gbars P g Pascals P H m ρρ)(10)(1511== 式中：P 1:泵入口端真空表记录的负压力值或压力表记录的压力值（注意：要用测点与基准面的高度差修正到基准面的压力）；ρ ：液体的密度；g : 重力加速度。

图4和图5给出了泵入口分别处于正压力和负压力情况下压头计算的例子。

——出口压头H m2:gbars P g Pascals P H m ρρ)(10)(2522== 式中,P 2: 泵出口压力表的读数通过修正得到的在基准面上的压力值。

——吸入总压头H 1：g V H Z H m 221111++= 式中,1Z ： 入口管中心线相对于基准面的高度；1V ：入口压力测点处流体的平均速度。

——出口总压头H 2：gV H Z H m 222122++= 式中,2Z ： 出口管中心线相对于基准面的高度；2V ： 出口压力测点处流体的平均速度。

——总压头H ：h gV V H H Z Z H m m 221221212-=-+-= 令D 1和D 2分别是P 1和P 2测点处流体主管道的内径，则有：;4211D q V V ⨯=π 2224D q V V ⨯=π （3） 特性曲线H （Q ）：泵的特性曲线给出了泵的总压头H 与流量Q 的变化关系，即：H=f(Q).泵的总压头随泵的转速上升而提高。

泵的特性曲线是在泵的给定转速下作出的。

图6是泵的特性曲线的例子。

（4） 效率泵的效率η是泵的实际出力P u 与泵的轴端吸收的功率之比：P P u =η P 是在联轴器处测得的电机传给泵的功率。

出力计算：泵的实际出力P u 是泵传递给流体的功率。

H q g H q g P V m u ⨯⨯⨯=⨯⨯=ρ式中，P u ：功率（瓦）； g:重力加速度； q m : 质量流量； q V : 体积流量； H ：总压头。

效率曲线）（Q η：泵的效率随流量而变化，效率曲线的最大值是泵可以达到的最高效率（图6）。

（5） 净正吸入压头NPSH r ：NPSH r 是对泵的吸入压力提出的技术要求值，由制造厂商指定。

实际净正吸入压头NPSH a 由装置的尺寸所决定，可以实地测出。

实际净正吸入压头低于厂商提出的NPSHr ，泵将不能正常工作，气蚀现象也将加剧。

测算泵的实际净正吸入压头NPSH a 的目的就是为了确认它不低于制造商的规定值，以避免气蚀危险。

实际净正吸入压头NPSH a 按下式计算：1510H gP P NPSH V b a +-⨯=ρ 式中，P b ：大气压力；P V ：流体汽化饱和压力（由入口介质的温度决定）；H 1 ：总吸入压头； ρ ：流体的密度；g ：重力加速度。

实际设计泵时要考虑一定的安全裕度：NPSH a > NPSH r +裕度或 NPSH a >1.3 NPSH r如图6，NPSH 是随流量的增大而提高的。

气蚀定义：气蚀是发生在泵内的一种现象，当被泵送的流体温度升高或进口压力降低时，流体局部区域由于达到或低于饱和汽化压力而汽化生成细小汽泡，这些汽泡在被叶轮送到压力较高的区域后重新凝结时会对叶轮、泵壳表面造成机械损伤。

这个过程叫气蚀。

气蚀的影响：——泵特性降低；——噪音增大；——由于冲蚀导致设备寿命降低。

1.2.3 不同转速下泵的特性参数泵的特性参数是随泵的转速而改变的。

对于一给定的泵而言，其在n 0转速下与n 1转速下的特性存在着下列关系： 1010n n Q Q = 21010)(n n H H = 21010)(n n NPSH NPSH = 31010)(n n P P = 10ηη=以上公式在下列条件满足时才能适用：——流体必须是干净的水或动力粘度低于sec /101026m -⨯的均匀液体； ——对于NPSH 、功率、效率的关系式，须满足以下条件：002.18.0n n n ≤≤0102.18.0Q Q Q ≤≤——对于总压头的关系式，须满足以下条件：0102.15.0n n n ≤≤1.2.4 离心泵的运行（1） 离心泵的工作点设离心泵的轴线位于水平面N ，泵进口侧的液位水平面N a ，N a 与N 的垂直距离为h a ;泵出口侧的液位水平面为N r1, N r1与N 的垂直距离为h r1（见图7）。

则h a 为泵的吸入压头，h r1为泵的出口压头，1r a h h h +=为泵的总静压头，它与泵所处的水平面N 的高低无关。

对于泵来说，它应能：——将N a 平面的液体提升到N r1;——同时还要克服流阻的压力损耗，这些流阻来自于管道、阀门和N a 和N r1之间的装配部件。

流阻与管道长度成正比，与流量的平方成正比。

流阻以所泵送的流体的压头来度量。

如图7所示，横坐标为流量，纵坐标为总压头（包括静动两部分），总压头为Oh 1,与流量无关（流量为零时的总压头）。

流阻带来的压头损失以OC 曲线表示。