天津排污泵价格虚拟社区

常见泵的分类、特点及选型简介

豪迈化工技术2020-07-28 09:50:09
常见泵的分类、特点及选型简介
张海波
山东豪迈化工技术
引言
泵是把机械能转换成液体的能量,来输送液体或使液体增压的机械。它将原动机的机械能或其它外部能量传送给液体,使液体能量增加。泵主要用来输送水、油、酸碱液、乳化液、悬乳液和液态金属等液体,也可输送液、气混合物及含悬浮固体物的液体。
    泵是国民经济中应用最广泛、最普遍的通用机械,除了水利、电力、农业和矿山等大量采用外,尤其以石油化工生产用量最多。而且由于化工生产中原料、半成品和最终产品中很多是具有不同物性的液体,如腐蚀性、固液两相流、高温或低温等,要求有大量的具有一定特点化工用泵来满足工艺上的要求。这方面的技术发展产品开发一直是十分活跃的。因此,了解泵的分类、特点及选型原则对于化工工作者来说是非常必要的。
1 泵的分类
泵的种类繁多,结构各异,分类的方法也很多,常见的分类方法有:
按照泵的工作原理进行分类,可将泵分为下列类型:
1)叶片式泵:叶片式泵是将泵中叶轮高速旋转的机械能转化为液体的动能和压能。由于叶轮中有弯曲且扭曲的叶片,故称叶片式泵。根据叶轮结构对液体作用力的不同,叶片式泵可分为离心泵、轴流泵、混流泵、旋涡泵等。
2)容积式泵:容积式泵靠工作部件的运动造成工作容积周期性地增大和缩小而吸排液体,并靠工作部件的挤压而直接使液体的压能增加。容积式泵根据部件运动方式的不同又分为往复泵和回转泵,往复泵有活塞泵、柱塞泵和隔膜泵等,回转泵有齿轮泵、螺杆泵和滑片泵等。
3)其它类型泵:喷射泵、水锤泵、真空泵、电磁泵等。
    按照压力可分为低压泵(低于2MPa)、中压泵(2-6MPa)和高压泵(高于6MPa)。
2 几种典型泵的特点
1)离心泵
离心泵是指靠叶轮旋转时产生的离心力来输送液体的泵。
离心泵可按照结构形式进行分类:
按流体吸入叶轮的方式:单吸式泵和双吸式泵;
按级数分类:单级泵和多级泵;
按泵体形式分类:蜗壳泵和筒型泵;
按主轴安放情况分类:卧式泵、立式泵和斜式泵。
离心泵的主要优点:流量连续均匀,基本无脉冲现象,工作平稳,适用的流量范围大;转速高,结构简单紧凑,可串联多级,尺寸和重量比同样流量的往复泵小很多,造价低;对杂质不敏感,易损件少,管理和维修较方便。
    离心泵的主要缺点:本身没有自吸能力,启动时要充满液体,有气缚现象;泵的流量随工作扬程而变,扬程升高,流量变小,达到封闭扬程时,泵空转而不排液;不适合小流量,高扬程,不适合高粘度液体。可用于输送腐蚀性和悬浮液,一般流量大,而扬程不高。
2)轴流泵
轴流泵是指靠旋转叶轮的叶片对液体产生的作用力使液体沿轴线方向输送的泵,有立式、卧式、斜式及贯流式数种。
轴流泵叶轮装有2~7个叶片,在圆管形泵壳内旋转。叶轮上部的泵壳上装有固定导叶,用以消除液体的旋转运动,使之变为轴向运动,并把旋转运动的动能转变为压力能。轴流泵通常是单级式,少数制成双级式。流量范围很大,为180~360万立方米/时,扬程一般在20米以下。轴流泵一般为立式,叶轮浸没在水下面,也有卧式或斜式轴流泵。
轴流泵及其结构示意图
轴流泵的主要优点:动叶安装角可调,调节效率高;外形尺寸小,占地面积、泵房建筑面积小,基建投资少;结构紧凑,重量轻;流量大。
    轴流泵的主要缺点:扬程太低,应用范围受到限制。由于轴流泵是低扬程、大流量的泵,通常用于农业大面积灌溉和排涝、城市排水、输送需要冷却水量大的热电站循环水以及船坞升降水位等。
3)活塞泵
活塞泵又叫电动往复泵,从结构分为单缸和多缸,是一种最有名的容积式泵。活塞泵延辗机要么是在密封的空心圆柱体泵腔里作往复运动的圆盘形活塞,要么是在填料函里作往复运动的柱形活塞,从而使工作容积交替增大或缩小。
活塞泵及其结构示意图
活塞泵的主要优点:具有自吸能力,排气效率高、速度快,达到的真空度高;体积小,结构简单,维护方便;系统简单,不需要水箱、控制阀等外接附件;适用工作面广;通过自动压力脱离推杆,实现自动引水、引水后自动脱离。
活塞泵的主要缺点:排气连续性差,流量不均匀;高速时噪音大、振动大;并且只适用于短时间高速工作;对脉动要求严格,特别是大型机组,对空间、场地要求很高,成本较高。活塞泵特别适用于高扬程、小流量的场合,转速较低。除此以外的场合,活塞泵几乎完全被特别设计的离心泵、多级泵等所取代。
4)柱塞泵
柱塞泵是液压系统的一个重要装置。它依靠柱塞在缸体中往复运动,使密封工作容腔的容积发生变化来实现吸油、压油。柱塞泵一般分为单柱塞泵、卧式柱塞泵、轴向柱塞泵和径向柱塞泵。
柱塞泵及其结构示意图
柱塞泵的主要优点:额定压力高,转速高,驱动功率大;效率高,寿命长,形式多;单位功率的重量轻;柱塞泵的主要零件均受压应力,材料强度性能可得以充分利用。
柱塞泵的主要缺点:结构复杂,零部件多;自吸能力较差;制造工艺要求高,成本高;油液对污染较敏感,要求较高的过滤精度,对使用和维护要求高;流量脉动和噪声大。柱塞泵被广泛应用于高压、大流量和流量需要调节的场合,诸如液压机、工程机械和船舶中。
5)隔膜泵
隔膜泵又称控制泵,是执行器的主要类型,通过接受调节控制单元输出的控制信号,借助动力操作去改变流体流量。它是依靠一个隔膜片的来回鼓动而改变工作室容积来吸入和排出液体的。
隔膜泵及其结构示意图
隔膜泵的主要优点:压缩空气驱动,防爆,没有电火花;自吸能力强,无轴封,无泄漏,流道宽,输送特殊介质相对安全和环保;无旋转部件,通过性能好;维护方便,易损件较少;可承受被压,可干吸,泵自身部件磨损小;隔膜泵体积小、重量轻,占地面积小,安装简便经济,便于移动。
隔膜泵的主要缺点:流体出口有脉冲,单隔膜泵脉冲较大,流量控制稳定性相对略差;压力无法提高,受气源压力限制;相对于螺杆泵,膜片寿命短,容易损坏;流量小,局限于小系统中使用。
隔膜泵根据不同液体介质可分别采用丁腈橡胶、氯丁橡胶、氟橡胶、聚偏氟乙烯、聚四六乙烯等材质以满足需要。安置在各种特殊场合,用来抽送各种常规泵不能抽吸的介质。如输送各种腐蚀性液体,带颗粒的液体,高粘度、易挥发、易燃、剧毒的液体等。
6)齿轮泵
齿轮泵的概念很简单,即它的最基本形式就是两个尺寸相同的齿轮在一个紧密配合的壳体内相互啮合旋转。它是依靠泵缸与啮合齿轮间所形成的工作容积变化和移动来输送液体或使之增压的回转泵。
齿轮泵及其结构示意图
齿轮泵的主要优点:结构简单,体积小、重量轻、造价低,维护方便;运行可靠,工作稳定,自吸能力强,可输送无腐蚀的油类等粘性介质;泵本身自带安全阀,输送介质压头较高。
齿轮泵的主要缺点: 流动脉动大、噪音大、效率低;不适用于输送含有固体颗粒的液体及高挥发性、低闪点的液体;长期运行时泵内的齿轮容易磨损,零部件互换性差,磨损后不易修复;输送介质流量较小。
齿轮泵常用来输送无腐蚀性、无固体颗粒并且具有润滑能力的各种油类,温度一般不超过70℃,例如润滑油、食用植物油等。
7)螺杆泵
    螺杆泵是依靠泵体与螺杆所形成的啮合空间容积变化和移动来输送液体或使之增压的回转泵。螺杆泵按螺杆数目分为单螺杆泵、双螺杆泵和三螺杆泵等。
螺杆泵及其结构示意图
螺杆泵的主要优点:压力和流量范围宽;可输送液体的种类和粘度范围宽;泵内回转部件惯性力较低,可使用很高的转速;吸入性能好,具有自吸能力;流量均匀连续,振动小,噪音低;与其它回转泵相比,对进入的气体和污物不太敏感;结构坚实,安装保养容易;结构紧凑,流量及压力基本无脉动,而且压力较高,较之齿轮泵运行平稳;寿命长、效率高。
螺杆泵的主要缺点:螺杆泵的制造加工和装配要求高,泵的工作特性对粘度变化比较敏感,输送介质流量较小。
螺杆泵因其有可变量输送、自吸能力强、可逆转、能输送含固体颗粒的液体等特点,在污水处理厂中,广泛地被使用在输送水、湿污泥和絮凝剂药液等方面。除此之外,螺杆泵还可输送大量的非润滑性介质,各种粘度的介质以及具有腐蚀性(酸、碱等性质)的液体,用于输送石油的油气混输泵安全系数提高。
8)真空泵
真空泵是指利用机械、物理、化学或物理化学的方法对被抽容器进行抽气而获得真空的器件或设备。通俗来讲,真空泵是用各种方法在某一封闭空间中改善、产生和维持真空的装置。按真空泵的工作原理,真空泵基本上可以分为两种类型,即气体传输泵和气体捕集泵。
气体传输泵包括:往复真空泵、旋转真空泵(水环真空泵、油封机械真空泵(滑阀泵、旋片泵、定片泵)、罗茨真空泵、干式真空泵(螺杆泵、涡旋泵、爪形泵))、分子真空泵、喷射真空泵、扩散泵等。
气体捕集泵包括:低温泵、升华泵、吸附泵、离子泵等。
随着真空应用的发展,真空泵的种类已经发展了很多种,其抽速从每秒零点几升到每秒几十万、数百万升。极限真空从粗真空10-12Pa以上到超高真空范围。
真空泵是我国国民经济各行业应用真空工艺过程中必不可少的主力泵种。真空泵广泛应用于机械、化工、低温设备、电子行业、冶金、石油、矿山等领域。
水环真空泵及其结构示意图
罗茨真空泵及其结构示意图
下面简单介绍几种常用真空泵适用的工艺类型:
    ①往复真空泵:适用于真空蒸馏、真空浓缩、真空浸渍、真空过滤、真空造型、真空干燥、钢液真空处理等工艺。往复真空泵与水环真空泵的使用工艺基本相同。但是,往复真空泵不能直接抽水蒸气,需要抽水蒸气时一定要配备冷阱,采用制冷压缩机系统冷却。
②水环真空泵:适用于真空浓缩、真空脱水、真空脱色、真空干燥、真空保鲜、真空储藏、真空输送、真空成型等工艺。
③油封机械真空泵:适用于真空蒸馏、真空干燥、真空浸渍、真空烧结、真空绝热、真空钎焊、真空镀膜、真空热处理等工艺。当前,油封机械真空泵作为直排大气的真空泵,使用的量大面广。
④罗茨真空泵:适用于真空烧结、真空钎焊、真空浸渍、真空干燥、真空镀膜、真空输送、真空冶炼等工艺。决大多数罗茨泵都不能用于直排大气,需要配备旋片泵或滑阀泵作为前级泵使用。湿式罗茨泵可以直排大气,主要用于造纸工业。
⑤干式真空泵:适用于无油清洁的真空工艺过程,例如半导体行业、电子行业、化工行业等各种工艺中,这几种泵都能直排大气。
⑥扩散泵:适用于真空镀膜、真空热处理、真空冶炼、真空提纯、真空分析仪器、真空检漏仪、生产电真空器件、宇宙空间模拟、加速器真空系统等工艺中使用。它适合于抽取高真空,本身不能直排大气,必须配备前级泵使用。
⑦分子真空泵:适用于真空镀膜、集成电路、表面物理、表面化学、等离子体物理、光学仪器、热核反应、宇航技术等工作中。
⑧喷射真空泵:水喷射真空泵:适合于真空倒料、真空输送、化工、化纤、制药、油漆、油脂、造纸、烧碱、制糖、食品、制砖、真空除氧等工业领域。水蒸气喷射真空泵:适合于真空冶炼、真空脱气、真空蒸发、真空干燥、真空回潮等工业领域。
3 泵的选型原则
泵的选型是根据泵的工作环境、条件,泵正常运行必需的性能参数,以及被输送介质的物理、化学性质全面地考虑泵装置系统中泵的技术性能指标、泵的材质选用、电动机的匹配、密封的可靠性及节能、使用维护等综合经济指标的要求,在定型的泵产品中选择出最合适的泵类型与型号规格。
合理选泵的原则,还要综合考虑泵机组和泵站的投资和运行费用等综合性的技术经济指标,使之符合经济、安全、适用的原则。具体来说,有以下几个方面:
  1)必须满足使用的流量、扬程、压力、温度、汽蚀余量、吸程等工艺参数要求,即要使泵的运行工况点经常保持在高效区间运行,这样才能既省动力又不易损坏机件。
  2)所选择的泵既要体积小、重量轻、造价便宜,又要具有良好的特性和较高的效率;投资少,运行、维护费用低,是技术先进,经济合理,成熟可靠的产品,并具有较高的灵活性,能够满足运行方式的需要。
  3)具有良好的抗汽蚀性能,这样既能减小泵房的开掘深度,又不会使水泵发生汽蚀,运行平稳、寿命长,可靠性高、噪音低、振动小。
  4)综合考虑到初始采购费、转运费、维修费和管理费的总成本最低。
5)必须满足介质特性的要求:
①对输送易燃、易爆、有毒、有异味或贵重介质的泵,要求无菌输送、真空输送等应符合不允许泄露的原则,要求轴封安全可靠或采用无泄漏泵,如磁力驱动泵、隔膜泵、屏蔽泵等;
②对输送腐蚀性介质的泵,要求过流部件采用耐腐蚀性材料。A、过流部件和轴封等应符合被输送液体的腐蚀性要求;B、腐蚀性较强的液体过流部件应选用非金属材料制造,如氟塑料、陶瓷、玻璃钢、石墨等;C、一般情况下,金属泵耐磨、耐压、耐高温的性能优于非金属泵,而非金属泵的耐腐蚀性能优于金属泵;
③对输送腐蚀性液体含固体颗粒介质的泵,要求过流部件应选用既耐腐蚀又耐磨的金属耐腐蚀材料制造,如高硅铸铁、双相不锈钢、镍铬合金、特种合金钢等,必要时轴封采用清洁液体冲洗;
④根据被输送液体中所含有固定颗粒的大小、含量的比例来选择不同的过流部件。A、输送的液体中含固体颗粒较大、较多时,可选择无堵塞设计的过流部件泵,如旋流泵、单通道叶轮泵;B、根据被输送液体中所含的固体物的硬度、含量及腐蚀性来选择过流部件的材料;
⑤含有长纤维类液体:A、过流部件采用带撕裂、切割的结构,确保叶轮不被长纤维缠绕;B、选用无堵塞的通道式、开式或单叶片叶轮;C、考虑配用电动机的机械特性(过载能力等);
⑥高温、高压类液体,过流部件选用耐高温、高压材质,可依次选球铁、铸钢、铬钢制作。考虑过流部件高温高压下的机械强度等性能的要求和热膨胀的情况,选择耐高温、高压的轴封及冷却装置。
当泵的介质特性确定后,就可以根据工艺参数和介质特性来选择具体泵的系列、结构形式和制作材料。
6)必须满足现场环境的安装要求:
①对安装在有腐蚀性气体存在场合的泵,要求采取防气体腐蚀的措施;
②对安装在室外环境温度低于-20℃以下的泵,要求考虑泵的冷脆现象,采用耐低温材料,结构型式选用筒形双壳体离心泵;
③环境噪音:对泵有低噪音的要求,要考虑选用滑动轴承结构和水力的低噪音设计,并配有低噪音的电动机;
④相对湿度:在湿度高的环境使用,应考虑泵采取防锈措施,还得考虑配用电动机的防护和绝缘等级;
⑤电网条件:容量是否足够;电网的频率情况;电源的交、直流;电源电压的变化范围;电源与泵使用地点的距离电压降;
⑥对于一年检修一次的泵,泵的连续运转周期一般不应小于8000h,石油、石化、化工等行业要求三年检修一次的泵,应符合API610标准规定,连续运转至少为3年;
⑦对安装在爆炸区域的泵,应根据爆炸区域等级,采用相应等级的防爆电机;
⑧对有特殊要求的使用场合,如真空输送、高温高压输送、低温输送等均应选择特殊泵类。
7)确定泵型号和制作厂时,应综合考虑泵的性能、效率、质量、能耗、可靠性、安装维修及价格和制造规范等因素。选具有转速高、体积小、重量轻、效率高、流量大、结构简单、输液无脉动、性能平稳、容易操作和维修方便等特点的泵。当所有参数都符合选型标准有两种以上规格时,要以综合指标高的为最终选定的型号。具体比较如下:效率高者为优,重量轻者为优,价格低者为优。
8)除以下情况外,应尽可能选用离心泵:
①有计量要求时,选用计量泵,如柱塞泵、活塞泵、隔膜泵等;
②扬程要求很高时,流量很小且无合适小流量高扬程离心泵可选用时,可选用往复泵,如汽蚀要求不高时也可选用旋涡泵;
③扬程很低,流量很大时,可选用轴流泵和混流泵;
④介质粘度较大(大于650-1000mm2/s)时,可考虑选用转子泵或往复泵(齿轮泵、螺杆泵);
⑤介质含气量大于5%,流量较小且粘度小于37.4mm2/s时,可选用旋涡泵;
⑥对启动频繁或灌泵不便的场合,应选用具有自吸能力的泵,如自吸式旋涡泵、气动隔膜泵等。
4 泵的选型步骤
通过上面的介绍,可以总结出泵的选型主要考虑的五个因素:液体输送的流量要求、装置系统所需的扬程、输送液体的理化性质、装置系统的管路布置、系统的操作运转条件。
结合泵的选型原则和选型考虑的主要因素,对泵选型的具体操作步骤简单介绍如下:
1)根据装置的布置,地形、水利条件等,确定选择泵的型式:卧式、立式和其它型式;
2)根据输送液体介质的性质,确定选择的泵为清水泵、油泵、化工泵或耐腐蚀泵、杂质泵、无堵塞泵等,根据防爆等级,确定采用相应的防爆电机;
3)根据输送液体介质的流量和扬程,确定选用单、双吸泵,单级泵、多级泵,高转速泵、低转速泵;
4)确定泵的具体型号和结构形式:确定泵的系列后,可根据最大流量和扬程两个性能的主要参数确定具体型号;
5)泵型号确定后,进行有关校核计算,验证所选的泵是否满足使用要求,对于输送粘度大于20mm2/s的液体泵(或密度大于1000kg/m3),要把以水试验泵特性曲线换算成该粘度(或者该密度下)的性能曲线,特别要对吸入性能和输入功率进行认真计算和校核;
6)确定轴封的结构形式,根据所输送介质的特性,选择合适的材质;
7)确定泵的台数和备用率:对正常运行的泵,一般只用一台,一台大泵的效率高于两台小泵并联,除非遇到特殊情况,流量太大,一台泵达不到此流量,可以考虑两台泵并联使用;对于需要有50%的备用率大型泵,可改成两台较小流量的泵工作,一台备用,共三台;对某些大型泵,可选用70%流量要求的泵并联操作,不用备用泵,在一台泵检修时,另一台泵仍然承担生产上70%的输送;对需要24h连续不停运转的泵,应备三台,一台运转,一台备用,一台维修。
可简单总结为以下几个关键步骤:收集原始数据、泵参数的选择及计算、泵的选型、泵的校核。
泵的选型不可能做到十全十美,由于各种泵的工作原理和结构不同,并且各自都有它特有的优缺点,因此,只能根据不同的输送方式和结构,要求的不同的输送操作、使用方法和使用条件来选择既安全可靠又经济耐用的最佳型式的泵。
谢谢阅读

联系人:任经理
移动电话:15192011572
电话/传真:0532-81638217
工艺室邮箱:hggyb@himile.com
设备室邮箱:hgsbb@himile.com
如果对本文感兴趣,点击下方“阅读原文”查看更多
 
Copyright © 天津排污泵价格虚拟社区@2017