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(高速液流),原动机通过泵轴带动叶轮旋转对液体做功使其能量增加,从而使需要的液体由吸水池经泵的过流部件输送到要求的高处或要求压力的地方。
2.泵的分类
1)泵的种类很多,按其作用原理可分为如下三大类。
①叶片泵。叶片泵也叫动力式泵,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容积泵。容积泵是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,如活塞泵、齿轮泵、螺杆泵等。
③其他类型泵。其他类型泵的作用原理各异,如射流泵、水锤泵、电磁泵等。
泵的详细分类见表1-1。
表1-1 泵的详细分类
2)按泵轴方向分为:①卧式泵;②立式泵;③斜式泵。
3)按壳体剖分形式分为:①径向剖分式泵(节段式、侧盖式);②轴向部分式泵。
4)按级数分为:①单级泵;②多级泵。
5)按吸入形式分:①单吸泵;②双吸泵。
6)按支承形式分为:①中心支承式泵;②管道式泵;③共座式泵;④分座式泵;⑤可移式泵。
7)按照驱动方式分为:①直接连接式泵;②齿轮连接式泵;③液力耦合器转动泵;④带传动泵;⑤共轴式泵。
3.泵的选取
各类泵的特性比较见表1-2。各种类型泵的适用范围是不同的,常用泵的适用范围如图1-1所示。由图1-1可以看出,各类叶片泵的适用范围是相当广泛的。往复泵的适用范围侧重于高扬程、小流量;轴流泵和混流泵的适用范围侧重于低扬程、大流量;离心泵的适用范围则介于两者之间。
表1-2 各类泵的特性比较
图1-1 常用泵的适用范围
离心泵所占的区域最大,工作区间最广。流量为5~20000m 3 /h,扬程为8~2800m。泵行业中习惯用 Q 代表流量, H 代表扬程,因此,本书中按照行业惯例使用。在此性能范围内,离心泵具有转速高、体积小、质量小、效率高、流量大、结构简单、性能平稳、容易操作和维修等优点。国内外生产实践表明离心泵是泵类产品中品种、系列和规格最多的,产值最高的,应用最广的。
因此,本书主要针对离心泵。在离心泵中,起主导作用的是叶轮,叶轮中的叶片强迫液体旋转,液体在离心力作用下向四周甩出这种情况,和转动的雨伞上的水滴向四周甩出去的道理一样。泵内的液体甩出去后,新的液体在大气压力下进到泵内,如此连续不断地从进口处向出口处供水。泵在起动前,应先灌满水,如不灌满水,叶轮只能带动空气旋转。因空气的单位体积质量很小,叶轮产生的离心力甚小,无力把泵内和排水管路中的空气排出,因不能在泵内造成一定真空,水也就吸不上来。
泵的试验按试验的性质分为验收试验、出厂试验(产品质量检查性试验)。按试验的内容分为运行试验、性能试验、汽蚀试验、四象限试验、水泵模型及装置模型试验等。
离心泵试验在组织过程中包括试验的地点、液体、时间、人员,以及试验报告内容的确定。
1.试验的地点
水力性能试验应在制造商的工厂或在制造商和用户共同确定的一个场所进行。
2.试验的液体
对输送非清洁冷水液体的泵,可以用清洁冷水来进行泵的性能试验,然后换算到相应液体的性能。
3.试验的时间
试验的时间应由制造商与用户共同商定。
4.试验的人员
试验人员应具有足够的能力和经验,能正确安装和操作各种仪器设备,包括检测泵的正常状态,测试仪器设备的检定、安装、测量、分析计算,并对测试结果进行判断和解释。
5.试验报告
试验报告需要填写的内容应包含以下几个方面:
1)试验的地点和日期。
2)制造商名称,泵的型号、编号,(可能的话)还有制造年份。
3)保证的特性、水力性能试验时的运转条件。
4)泵的驱动机规格。
5)试验方法及所使用的测量仪表设备(包括校准数据)的说明。
6)测量仪表的读数。
7)结论,试验结果与保证工作水力性能的比较。
在确定测量方法的同时确定所需的测量和记录用的仪器仪表。仪表设备应定期校准。仪表的校准率取决于使用率和设备的设计,根据经验,表1-3给出了仪表校准时间间隔。如果仪表被滥用或超载荷,应在使用前进行校准。
表1-3 仪表校准时间间隔 (单位:年)
①不要求,除非怀疑关键尺寸有改变。
②轴助(电子处理器)。主要部分宜每5年重新校准一次。
③除非电子故障或机械故障。
1.试验要求
当需要检查的工作点只有一个时,试验应记录多组数据测量点,这些点应均匀密集地分布在工作点附近,如:0.9 Q sp ~1.1 Q sp ( Q sp 为规定流量)之间。
当需要确定整个工作范围内的水力性能时,记录的测量点应当足够多且分布适当,以确定其水力性能。
试验的持续时间应足够长,确保超过测量仪表的响应时间,以及使得每一运转工况点的相对稳定性。
2.试验液体
输送非清洁冷水液体的泵,可以用清洁冷水来进行流量、扬程和效率的试验。其被替代的液体的特性见表1-4。
表1-4 液体的特性
输送不符合上述规定特性的液体的泵试验,应按专门协议进行;否则可能会对结果有所影响。
3.试验时的转速
因受试验条件限制,试验转速可能与规定转速不一致。可以通过比例定律,将试验性能换算到规定转速的性能,但不能相差太大;否则会带来较大的误差。
除非有其他规定,一般在规定转速的50%~120%的试验转速下进行流量、扬程和输入功率的测定试验。
对于汽蚀余量(NPSH)试验,如果流量是为对应试验转速下最高效率点流量的50%~120%,试验转速应为规定转速的80%~120%。
4.运转条件的稳定性
如果所有涉及的量(流量、扬程、转矩、输入功率和转速)的平均值均不随时间而变化,即称该试验条件为稳定条件。实际上,如果对一试验工况点在10s内(至少10s)观察到的每一量的变化不超过表1-5中给出的值,并且其波动值又小于表1-6中给出的允许值,可认为试验条件是稳定的。
为此,需要进行稳定性检查:满足要求为稳定条件,否则为不稳定条件。
表1-5 允许波动幅度,以测量值的平均值的百分数表示
注:如果使用压差装置测量流量,测量的压差的允许波动幅度,精密级和1级应为±6%,2级应为±12%。在分别测量入口总压力和出口总压力的情况下,最大允许波动幅度应根据扬程进行计算。
表1-6 同一量重复测量结果之间的变化限度(基于95%置信限度)