項(xiàng)目一流體輸送操作任務(wù)十離心泵的選用與安裝主講教師吳玉菊引入：為了選取適宜規(guī)格的離心泵完成流體輸送任務(wù)，保證離心泵正常高效運(yùn)轉(zhuǎn)，必須了解離心泵的性能及性能之間的關(guān)系，主要性能參數(shù)有流量、揚(yáng)程、功率，性能參數(shù)在出廠時(shí)會(huì)標(biāo)注在銘牌或產(chǎn)品說(shuō)明書(shū)。一、離心泵的主要性能參數(shù)1.流量Q單位時(shí)間從泵內(nèi)排出到管路系統(tǒng)中的液體體積?！措x心泵的送液能力用體積流量表示，單位：m3/s，m3/h（泵的流量取決于泵的結(jié)構(gòu)，尺寸，轉(zhuǎn)速等）2.揚(yáng)程H離心泵對(duì)單位重力的流體所作的功。——即1N流體通過(guò)離心泵所獲得的能量單位：m一、離心泵的主要性能參數(shù)2.揚(yáng)程H

（泵的揚(yáng)程大小取決于泵的結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)速和流量等）聯(lián)系：實(shí)際流體的伯努利方程

一、離心泵的主要性能參數(shù)2.揚(yáng)程HZ0——泵進(jìn)出口管路兩測(cè)壓點(diǎn)間的垂直距離P1——泵進(jìn)口管路上的壓強(qiáng)P2——泵出口管路上的壓強(qiáng)u1，u2——泵進(jìn)出口管路上的流速注意：揚(yáng)程和升揚(yáng)高度的區(qū)別（1）揚(yáng)程：?jiǎn)挝恢亓α黧w從泵所獲得的能量（2）升揚(yáng)高度：泵的進(jìn)口和出口位置之間的高度差，上式中z0即為升揚(yáng)高度。思考：揚(yáng)程和升揚(yáng)高度的關(guān)系？一、離心泵的主要性能參數(shù)3.功率P（2）軸功率：（P）

單位時(shí)間由泵軸傳入泵的機(jī)械能——即單位時(shí)間泵從電機(jī)獲得的能量用P表示，單位：W或J/s。（1）有效功率：（Pe）

單位時(shí)間內(nèi)液體從泵所獲得的能量——即單位時(shí)間泵對(duì)流體所作的功

（單位時(shí)間流體由泵所獲得的實(shí)際機(jī)械能）

用Pe表示，單位：W或J/s。Pe=QρgH思考：軸功率和有效功率的關(guān)系機(jī)械能=有效功+損失能量總功率（P）=有效功率（Pe）+單位時(shí)間機(jī)械能損失比較軸功率和有效功率的大小一、離心泵的主要性能參數(shù)4.效率η反映離心泵能量利用情況的參數(shù)。

例：用清水測(cè)定一臺(tái)離心泵的主要性能參數(shù)，實(shí)驗(yàn)中測(cè)得流量為10m3/h，泵出口處壓力表的讀數(shù)為0.17MPa（表壓），入口處真空表的讀數(shù)為0.021MPa（真空度），泵出入口管徑相同，軸功率為1.07kW,電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速為2900r/min，真空表測(cè)壓點(diǎn)與壓力表測(cè)壓點(diǎn)的垂直距離為0.5m，試計(jì)算此泵在實(shí)驗(yàn)點(diǎn)下的揚(yáng)程和效率。二、離心泵的特性曲線引入：試驗(yàn)表明，離心泵工作時(shí)，揚(yáng)程、功率、效率等主要性能參數(shù)并不是固定不變的，

而是隨著流量的變化而變化。

把離心泵的揚(yáng)程H、功率P、效率η隨流量Q的變化關(guān)系畫(huà)在同一張坐標(biāo)紙上，得出一組曲線稱為離心泵的特性曲線，并把它附在泵的樣本或說(shuō)明書(shū)上，以供用戶參考。特性曲線的測(cè)定：

規(guī)定條件下（20℃清水，轉(zhuǎn)速固定），由實(shí)驗(yàn)測(cè)得的H、P、η與Q之間的關(guān)系曲線。①由廠家提供②曲線與葉輪轉(zhuǎn)速有關(guān)，故圖中應(yīng)標(biāo)明轉(zhuǎn)速二、離心泵的特性曲線2.H-Q曲線

表示泵的揚(yáng)程H隨流量Q的變化關(guān)系。流量Q增大，揚(yáng)程H減小。3.P-Q曲線

表示泵的軸功率P隨流量Q的變化關(guān)系。流量Q增大，軸功率P增大。當(dāng)流量Q=0時(shí)，泵軸消耗的功率最小。因此，離心泵啟動(dòng)前，應(yīng)先關(guān)閉出口閥，待啟動(dòng)后再逐漸打開(kāi)閥門(mén)，這樣就可避免因啟動(dòng)過(guò)大而燒壞電機(jī)。二、離心泵的特性曲線4.η-Q曲線

表示泵的效率η隨流量Q的變化關(guān)系。流量Q的增大，η先增大，增大到最大值后，又隨流量Q增大而減小。實(shí)際生產(chǎn)中盡可能讓泵在接近于最高效率時(shí)運(yùn)行，一般把不低于最高效率90%的區(qū)域稱為泵的高效區(qū)。泵在銘牌上所標(biāo)明的性能參數(shù)都是最高效率點(diǎn)運(yùn)行的參數(shù)。①泵的設(shè)計(jì)點(diǎn)：一定轉(zhuǎn)速下的最高效率點(diǎn)②最佳工況參數(shù)：最高效率點(diǎn)對(duì)應(yīng)的Q、H、P三、影響離心泵性能的因素1.流體的物理性質(zhì)（1）流體的密度：輸送流體的密度越大，泵的功率P越大（Pe=QρgH），

對(duì)流量Q、揚(yáng)程H及效率η無(wú)影響。（2）流體的黏度：泵所輸送液體的黏度越大，則液體在泵內(nèi)的能量損失越大，使泵的

揚(yáng)程H、流量Q、效率η都減小，軸功率Pe增大。2.泵的轉(zhuǎn)速

比例定律三、影響離心泵性能的因素3.葉輪直徑

四、離心泵的選用1.確定類型清水泵IS型：?jiǎn)渭?jí)單吸式D型：多級(jí)泵SH型：雙吸式耐腐蝕泵:F型油泵:Y型根據(jù)輸送液體的性質(zhì)（1）四、離心泵的選用1.確定類型四、離心泵的選用1.確定類型四、離心泵的選用1.確定類型多級(jí)泵四、離心泵的選用1.確定類型（2）四、離心泵的選用1.確定類型四、離心泵的選用2.確定流量和揚(yáng)程3.確定泵的型號(hào)：應(yīng)選效率較高（）（）（）（）（）五、離心泵的氣蝕現(xiàn)象引入：認(rèn)識(shí)了離心泵的結(jié)構(gòu)，選擇了合適的離心泵，離心泵的安裝需要注意哪些問(wèn)題呢？1.基本概念：五、離心泵的氣蝕現(xiàn)象2.液體沸騰：當(dāng)達(dá)沸點(diǎn)時(shí)，液體飽和蒸汽壓=外界大氣壓時(shí)，液體沸騰。例：燒水（燒水過(guò)程中會(huì)有蒸汽產(chǎn)生，隨著加熱過(guò)程的進(jìn)行，蒸汽越來(lái)越多，壓力越來(lái)越大，當(dāng)達(dá)到外界大氣壓時(shí)，液體沸騰）91℃3000m80℃6000m72℃8848m高原地區(qū)為什么燒不開(kāi)水？煮不熟飯？（一般情況下，100℃為水的沸點(diǎn)，當(dāng)水燒到100℃，水便燒開(kāi)了，高原地區(qū)，氣壓低，水沒(méi)燒到100℃便沸騰了，看似水燒開(kāi)了，實(shí)際未達(dá)到100℃）

飽和蒸汽壓隨著外界壓強(qiáng)的變化而變化，例：高原地區(qū)，水的沸點(diǎn)引入：認(rèn)識(shí)了離心泵的結(jié)構(gòu)，選擇了合適的離心泵，離心泵的安裝需要注意哪些問(wèn)題呢？五、離心泵的氣蝕現(xiàn)象吸液：壓強(qiáng)差（吸入與葉輪中心）回憶：伯努利方程

Hg—貯槽液面與吸入口的垂直距離

Hg越高，則P1越小，若P1減小至液體在輸送條件下的飽和蒸汽壓時(shí)，達(dá)液體的沸點(diǎn)，液體部分汽化產(chǎn)生氣泡——高壓區(qū)（收縮、凝結(jié)）——?dú)馀菸恢每粘?，產(chǎn)生高強(qiáng)度沖擊——沖擊葉輪和泵殼——產(chǎn)生噪聲、震動(dòng)——葉輪出現(xiàn)裂痕或損壞——泵的流量、揚(yáng)程、效率都下降。

Hg越高，則P1越小，若P1減小至液體在輸送條件下的飽和蒸汽壓時(shí)，達(dá)液體的沸點(diǎn)，液體部分汽化產(chǎn)生氣泡——高壓區(qū)（收縮、凝結(jié)）——?dú)馀菸恢每粘?，產(chǎn)生高強(qiáng)度沖擊——沖擊葉輪和泵殼——產(chǎn)生噪聲、震動(dòng)——葉輪出現(xiàn)裂痕或損壞——泵的流量、揚(yáng)程、效率都下降。五、離心泵的氣蝕現(xiàn)象1.氣蝕現(xiàn)象嚴(yán)重時(shí)不能正常吸液五、離心泵的氣蝕現(xiàn)象

1.氣蝕現(xiàn)象安裝高度過(guò)高——葉輪入口處壓強(qiáng)減小——P1=Pv——液體部分汽化——產(chǎn)生高強(qiáng)度沖擊波——沖擊葉輪和泵殼——泵產(chǎn)生噪聲和震動(dòng)——葉輪損壞——泵的Q、H、η都下降，稱為離心泵的氣蝕現(xiàn)象。（嚴(yán)重時(shí)不能正常吸液）產(chǎn)生原因：泵的安裝高度過(guò)高預(yù)防措施：限制泵的安裝高度五、離心泵的氣蝕現(xiàn)象2.氣蝕現(xiàn)象的危害汽蝕現(xiàn)象發(fā)生時(shí)，泵體因受沖擊而發(fā)生振動(dòng)，噪聲增大，因產(chǎn)生大量氣泡，泵的流量、揚(yáng)程下降，嚴(yán)重時(shí)甚至不能工作。六、離心泵的安裝高度1.允許安裝高度（1）定義：避免汽蝕現(xiàn)象發(fā)生的最大安裝高度，用Hg表示。

由得：

P1—泵吸入口允許的最低壓力P0—吸入液面壓力Hg—允許安裝高度U1—吸入口的壓力被輸送液體所在貯槽的液面到離心泵入口中心線的允許最大垂直距離，稱為離心泵的允許安裝高度或吸上高度。六、離心泵的安裝高度2.允許汽蝕余量——（離心泵抗汽蝕性能參數(shù)）

（1）定義：

?h—允許汽蝕余量，mPv—操作溫度下液體的飽和蒸汽壓通常，泵的實(shí)際安裝高度要比允許安裝高度低0.5-1m。保證離心泵不發(fā)生汽蝕的前提下，泵吸入口處動(dòng)壓頭與靜壓頭之和比被輸送液體的飽和蒸汽壓高出的最小值，用?h表示。

（2）表達(dá)式：為了防止汽蝕現(xiàn)象的發(fā)生，泵入口處的壓強(qiáng)必須比液體的飽和蒸汽壓大一個(gè)足夠的量。由此式計(jì)算允許安裝高度六、離心泵的安裝高度例1：型號(hào)為IS65-40-200的離心泵，轉(zhuǎn)速為2900r/min，流量為25m3/h，揚(yáng)程為50m，（NPSH）r為2.0m，此泵用來(lái)將敞口水池中50℃的水送出。已知吸入管路的總阻力損失為2m水柱，當(dāng)?shù)卮髿鈮簭?qiáng)為l00kPa，求泵的安裝高度。（50℃水的飽和蒸氣壓為12.34kPa，水的密度為998.lkg/m3）例2：用油泵從密閉容器里送出30℃的丁烷，容器內(nèi)丁烷液面上的絕對(duì)壓力為3.45×105Pa，液面降至最低時(shí)，在泵入口中心線以下2.8m。丁烷在30℃時(shí)密度為580kg/m3，飽和蒸汽壓為3.45×105Pa。泵吸入管路的壓頭損失為1.5mH2O，所選用的泵汽蝕余量為3m，試問(wèn)這個(gè)泵能否正常工作？七、離心泵的工作點(diǎn)引入：離心泵接到流體輸送系統(tǒng)后構(gòu)成管路系統(tǒng)，離心泵實(shí)際工作情況由泵的特性和管路本身特性共同決定。（即在特定管路中運(yùn)行，揚(yáng)程H、流量Q和泵本身特性及管路特性有關(guān)）。1.管路特性曲線表示管路系統(tǒng)所需外加壓頭與管路系統(tǒng)流量與之間的關(guān)系曲線。He=A+BQ2管路情況不同，曲線的形狀也不同，故稱之為管路特性曲線。七、離心泵的工作點(diǎn)2.離心泵的工作點(diǎn)引入：輸送液體是靠泵和管路相互配合來(lái)完成任務(wù)，兩者處于同一個(gè)體系中，兩者的流量和揚(yáng)程必須一致。單獨(dú)一臺(tái)泵不能完成流體輸送任務(wù)。泵的特性曲線和管路特性曲線的交點(diǎn)，稱為離心泵的工作點(diǎn)。泵在工作點(diǎn)工作時(shí)，既滿足了管路系統(tǒng)的需要，又能為泵的能力所保證。八、離心泵的流量調(diào)節(jié)引入：離心泵在特定管路中運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，常常由于生產(chǎn)任務(wù)的變化，發(fā)生泵的輸送量與生產(chǎn)要求量不同，需要對(duì)泵進(jìn)行流量調(diào)節(jié)。實(shí)質(zhì)上就是要改變泵的工作點(diǎn)。由于泵的工作點(diǎn)由管路特性曲線和泵的特性曲線共同決定，因此改變泵的特性和管路特性均能改變工作點(diǎn)，從而達(dá)到調(diào)節(jié)流量的目的。泵+管路完整的管路輸送系統(tǒng)八、離心泵的流量調(diào)節(jié)1.改變管路特性調(diào)節(jié)泵出口閥的開(kāi)啟程度改變管路系統(tǒng)中的閥門(mén)開(kāi)度可以改變A值，從而改變管路特性曲線的位置，使工作點(diǎn)也隨之改變。

生產(chǎn)中主要采取改變泵出口閥門(mén)的開(kāi)度的調(diào)節(jié)方法。

由于用閥門(mén)調(diào)節(jié)簡(jiǎn)單方便，且流量可連續(xù)變化，因此工業(yè)生產(chǎn)中主要采用此方法。

He=A+BQ2閥門(mén)關(guān)小時(shí)，管路中阻力增大，能量損失大，不經(jīng)濟(jì)，因此用改變閥門(mén)開(kāi)度的方法來(lái)調(diào)節(jié)流量多用于流量調(diào)節(jié)幅度不大，經(jīng)常需要調(diào)節(jié)的場(chǎng)合。八、離心泵的流量調(diào)節(jié)2.改變泵的特性改變泵的轉(zhuǎn)速改變?nèi)~輪直徑兩種方法（1）改變?nèi)~輪轉(zhuǎn)速優(yōu)點(diǎn)：動(dòng)力消耗少，經(jīng)濟(jì)性好，效率高。缺點(diǎn)：由于需要變頻裝置，使泵整體結(jié)構(gòu)復(fù)雜，且設(shè)備費(fèi)用增大，調(diào)節(jié)不方便。節(jié)能方面：采用無(wú)級(jí)變速設(shè)備

八、離心泵的流量調(diào)節(jié)2.改變泵的特性（2）改變?nèi)~輪直徑減小葉輪直徑，也可以改變泵的特性曲線，使泵的流量減小，但這種調(diào)節(jié)方法不方便，調(diào)節(jié)范圍不大，且葉輪直徑減小不當(dāng)還可能降低泵的效率，因此工業(yè)生產(chǎn)很少采用。

八、離心泵的流量調(diào)節(jié)3.離心泵的串聯(lián)和并聯(lián)實(shí)際生產(chǎn)中，如果單臺(tái)泵不能滿足輸送任務(wù)時(shí)，可將兩臺(tái)或多臺(tái)泵以串聯(lián)或并聯(lián)的方式組合起來(lái)操作。（1）串聯(lián)操作

當(dāng)單臺(tái)泵的流量足夠但揚(yáng)程不能滿足的情況下，可采用兩臺(tái)同型號(hào)的泵進(jìn)行串聯(lián)。兩臺(tái)同型號(hào)的泵串聯(lián)后，若管路特性不變時(shí)，串聯(lián)后的壓頭增大，但小于兩臺(tái)單泵的壓頭之和，即H串<2H單，而Q串>Q單多臺(tái)同型號(hào)的泵串聯(lián)相當(dāng)于一臺(tái)多級(jí)泵在工作，但需要多臺(tái)電機(jī)，液體漏損的幾率增多，串聯(lián)的臺(tái)數(shù)過(guò)多時(shí)，每增加一級(jí)，