水泵原理與空調水泵選型要點

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泵的類型：

根據泵的工作原理和結構分：

根據介質分：清水泵、污水（污物）泵、油泵、耐腐蝕泵、襯氟泵、排污泵等；

從使用安裝方式分：管道泵、液下泵、潛水泵等。

泵的適用範圍和特性比較表：

水泵的工作原理(葉片泵)

1、離心泵的工作原理水泵開動前，先將泵和進水管灌滿水，水泵運轉後，在葉輪高速旋轉而產生的離心力的作用下，葉輪流道里的水被甩向四周，壓入蝸殼，葉輪入口形成真空，水池的水在外界大氣壓力下沿吸水管被吸入補充了這個空間。繼而吸入的水又被葉輪甩出經蝸殼而進入出水管。

離心泵是由於在葉輪的高速旋轉所產生的離心力的作用下，將水提相高處的，故稱離心泵。

2、軸流泵的工作原理

軸流泵與離心泵的工作原理不同，它主要是利用葉輪的高速旋轉所產生的推力提水。軸流泵葉片旋轉時對水所產生的升力，可把水從下方推到上方。軸流泵的葉片一般浸沒在被吸水源的水池中。由於葉輪高速旋轉，在葉片產生的升力作用下，連續不斷的將水向上推壓，使水沿出水管流出。葉輪不斷的旋轉，水也就被連續壓送到高處。

軸流泵的一般特點：

（1）水在軸流泵的流經方向是沿葉輪的軸向吸入、軸向流出，因此稱軸流泵。

（2）揚程低（1～13米）、流量大、效益高，適於平原、湖區、河網區排灌。

（3）起動前不需灌水，操作簡單。

軸流泵結構原理圖：

3、混流泵的工作原理

由於混流泵的葉輪形狀介於離心泵葉輪和軸流泵葉輪之間，因此，混流泵的工作原理既有離心力又有升力，靠兩者的綜合作用，水則以與軸組成一定角度流出葉輪，通過蝸殼室和管路把水提向高處。

泵選型條件：

1.輸送介質的物理化學性能

輸送介質的物理化學性能直接影響泵的性能、材料和結構，是選型時需要考慮的重要因素。｛介質名稱、介質特性（腐蝕性、磨蝕性、毒性等）、固體顆粒含量及顆粒大小、密度、黏度、汽化壓力、氣體含量、是否結晶等｝

2.工藝參數（選型重要依據）

(1)流量Q：工藝裝置生產中，要求泵輸送的介質量，工藝人員一般應給出正常、最小和最大流量。

泵數據表上往往只給出泵的正常和額定流量。選泵時，要求額定流量不小於裝置的最大流量或取正常流量的1.1～1.15倍。

(2)揚程H:工藝裝置所需的揚程值，也稱計算揚程。一般要求泵的額定揚程為裝置所需揚程的1.05 ～1.1倍。

(3)進口壓力Ps和出口壓力Pd:進、指泵進出接管法蘭處的壓力，進出口壓力的大小影響到殼體的耐壓和軸封的要求。

(4)溫度T：泵進口介質溫度，一般應給出工藝過程中泵進口介質的正常、最低和最高溫度。

(5)裝置汽蝕餘量NPSHa：有效汽蝕餘量。

(6)操作狀態:操作狀態分連續操作和間歇操作兩種。

泵的台數和備用率：

—般水泵大中型泵站台數以4～8台為宜。中小型泵站以3~6台為宜，小型泵站以2～3台為宜，對正常運轉的泵，一般只用一台，因為一台大泵與並聯工作的兩台小泵相當，（指揚程、流量相同），大泵效率高於小泵，故從節能角度講寧可選一台大泵，而不用兩台小泵，但遇有下列情況時，可考慮兩台泵並聯工作：

*流量很大，一台泵達不到此流量。

*對於需要有50%的備用率大型泵，可改兩台較小的泵工作，兩台備用（共三台）

*對某些大型泵，可選用70%流量要求的泵並聯操作，不用備用泵，在一台泵檢修時，另一抬泵仍然承擔生產上70%的輸送。

*對需24小時連續不停運轉的泵，應備用三台泵，運轉，一台備用，一台維修。

泵類型的選擇：

泵的類型應根據裝置的工藝參數、輸送介質的物理和化學性質、操作周期和泵的結構特性等因素合理選擇。

離心泵具有結構簡單，輸液無脈動，流量調節簡單等優點，因此除以下情況外，應儘可能選用離心泵。

（1）有計量要求時，選用計量泵。

（2）揚程要求很高，流量很小無合適小流量高揚程離心泵可選時，可選用往複泵；如汽蝕要求不高時也可選用旋渦泵。

（3）揚程很低，流量很大時，可選用軸流泵和混流泵。

（4）介質黏度較大（﹥650～1000mm2/s)時，可考慮選用轉子泵，如：螺桿泵或往複泵；黏度特別大時，可選用特殊設計的高黏度螺桿泵和高黏度往複泵。

（5）介質含氣量﹥5%，流量較小且黏度﹤37.4mm2/s時，可選用旋渦泵。如允許流量有脈動，可選用往複泵。

（6）對啟動頻繁或灌泵不便的場合，應選用具有自吸性能的泵，如：自吸式離心泵、自吸式旋渦泵、自吸式容積泵。

圖1：泵類型選擇框圖（根據框圖可以初步確定符合裝置參數和介質要求的泵類型）

泵系列和材料的選擇：

泵的系列是指泵廠生產的同一類結構和用途的泵，如：IS型清水泵，Y型油泵，ZA型化工流程泵，SJA型化工流程泵等。當泵的類型確定後，就可以根據工藝參數和介質特性來選擇泵系列和材料。

如確定選用離心泵後，可以進一步考慮如下項目：

（1）根據介質特性決定選用哪種特性泵，如：清水泵、耐腐蝕泵，或化工流程泵和雜質泵等。介質為劇毒、貴重或有放射性等不允許泄露物質時，應考慮選用無泄漏泵（如：屏蔽泵、磁力泵）或帶有泄漏收集和泄漏報警裝置的雙端面機械密封。如介質為液化烴等易揮發液體應選用低汽蝕餘量蹦，如：筒型泵。

（2）根據現場安裝條件選擇卧式泵、立式泵（含液下泵管道泵）。

（3）根據流量大小選用單吸泵、雙吸泵、或小流量離心泵。

（4）根據揚程高低選用單級泵、多級泵，或高速離心泵等。

以上各項確定後可根據各類泵中不同系列泵的特點及生產廠的條件，選擇合適的泵系列及生產廠。

泵型號的確定：

泵的類型、系列和材料選定後就可以根據泵廠提供的樣本及有關資料確定泵的型號。

1.容積式泵型號的確定

（1）工藝要求的額定流量Q和額定出口壓力P的確定。額定流量Q一般直接採用最大流量，如缺少最大流量值時，取正常流量的1.1 ～1.5倍。額定出口壓力P指泵出口可能出現的最大壓力值。

（2）查容積泵樣本或技術資料給出的流量[Q]和壓力[P]，流量[Q]指容積式泵輸出的最大流量。可通過旁路調節和改變行程等方法達到工藝要求的流量。壓力[P]指容積式泵允許的注意大出口壓力。

（3）選型依據

符合以下條件者即為初步確定的泵型號。

流量Q≤ [Q]，且Q愈接近[Q]癒合理；壓力P ≤[P]，且P愈接近[P]癒合理；

（4）校核泵的汽蝕餘量NPSHr＜裝置汽蝕餘量NPSHa，如不合乎此要求，需降低泵的安裝高度，以提高NPSHa值；或向泵廠家提出要求，以降低NPSHr值；或同時採用上述兩方法，最終使NPSHr＜NPSHa —安全餘量S。

當符合以上條件泵不止一種時，應綜合考慮選擇效率高、價格低廉和可靠性高的泵。

2.離心泵型號的確定

（1）額定流量和揚程的確定

額定流量一般直接採用最大流量，如缺少最大流量值時，取正常流量的1.1 ～1.5倍。額定揚程一般取裝置所需揚程的1.05 ～1.1倍。對黏度＞20mm2/s或含固體顆粒的介質，需換算成輸送清水時的額定流量和揚程，再進行以下工作。

（2）查系列型圖譜

按額定流量和揚程查出初步選擇的泵型號，可能為1種，也可能為2種以上。

（3）校核

按性能曲線校核泵的額定工作點是否落在泵的高效工作區內；校核泵的裝置汽蝕餘量NPSHa-必需汽蝕餘量NPSHr是否符合要求。當不滿足時，應採取有效措施加以實現。

當符合以上條件者有2種以上規格時，要選擇綜合指標高者為最終選定的泵型號。具體可比較以下參數：效率（泵效率高者為優）、重量（泵重量輕者為優）和價格（泵價格低者為優）。

原動機功率的確定：

軸封形式的確定：

軸封是防止泵軸與殼體處泄露而設置的密封裝置。常用的軸封型式有：填料密封、機械密封和動力密封。

往複泵的軸封通常是填料密封。當輸送不允許泄漏介質時，可採用隔膜式往複泵。旋轉式泵（含葉片式泵、轉子泵等）的軸封主要有填料密封、機械密封和動力密封。

1.填料密封：結構簡單、價格便宜、維護方便，但泄漏量大、功耗損失大。因此填料密封用於輸送一般介質，如水；一般不適用於石油及化工介質，特別是不能用在貴重、易爆和有毒介質中。

2.機械密封：（也稱端面密封）密封效果好，泄漏量很小，壽命長，但價格貴，加工安裝維護保養比一般密封要求高。

機械密封適用於輸送石油及化工介質，可用於各種不同粘度、強腐蝕性和含顆粒的介質。

3.動力密封：分為背葉片密封和副葉輪密封兩類。泵工作時靠背葉片（或副葉輪）的離心力作用使洲風處的介質壓力下降至常壓或負壓狀態，使泵在使用過程中不泄漏。停車時離心力消失，靠背葉片（或副葉輪）的密封作用失效，這時靠停車密封裝置起到密封作用。

與背葉片（或副葉輪）配套的停車密封裝置中較多採用填料密封。

動力密封性能可靠，價格便宜，維護方便，適用於輸送含有固體顆粒較多的介質。缺點：功率損失較機械密封大，切其停車密封裝置的壽命較短。

聯軸器及其選用：

泵用聯軸器一般選用撓性聯軸器，目的是傳遞功率，補償泵軸與電機軸的相對位移，減低對聯軸器安裝的精確對中要求，緩和衝擊，改變軸系的自振頻率和避免發生危害性振動等。

泵常用聯軸器有：

1.爪型彈性聯軸器

2.彈性柱銷聯軸器

3.膜片聯軸器

4.液力偶合器

水泵選型：

原則：

（1）滿足工藝參數原則：流量 ,揚程 ,溫度 ,壓力 ,裝置汽蝕餘量。

（2）滿足被輸送液體性能原則：腐蝕性液體,不允許泄露性的液體,含有長纖維類液體,高溫、高壓類液體,黏性液體。

（3）滿足泵現場使用環境條件的原則：

安裝位置,環境條件,電網條件,危險區的劃分。

1 、首先應根據使用環境條件和工藝要求，採用不同的泵型。

2、水泵流量的確定：工藝要求給出泵的額定、最小、最大三種流量，則選泵時應以最大流量為依據；在沒有給出最大流量時，通常應以額定流量的1.1倍作為依據。

3、水泵揚程的確定：水泵的揚程指總揚程，即:實際揚程+損失揚程。

所需實際揚程：通過各種方法實地測量出來。

所需損失揚程：通過以下步驟確定：

（1）根據前述計算出的所需流量，查水泵性能表，選定所需水泵的口徑，並根據水泵的口徑選定水泵進、出管直徑。

（2）水泵型號的確定

當所需的流量和揚程確定之後，即可根據水泵性能表選定水泵的型號。在查水泵性能表時，先查找出與所需流量和揚程相接近的水泵，然後再確定型號。

*選泵用的揚程值應注意到最低吸入液面和最高送液高度，同時留有餘量；一般選泵的額定揚程為裝置所需揚程的1.05～1.1倍。

4.確定流量和揚程後，利用有關技術圖表，確定水泵型號和規格：

1) 使用水泵性能規格表選泵型

水泵廠在產品目錄中都提供了這種表格，表中每一個型號的性能都有三行數據，究竟以哪一行為準呢？一般設計流量和設計揚程應與性能表列出的中間一行的數值相一致，或是相接近，而又必須落在上、下兩行的範圍內，因為這個範圍是水泵運轉的高效率區域，這個型號的水泵就認為是符合實際需要的，水泵算是選定了。

2) 使用水泵選型表選泵型

根據確定的設計揚程和設計流量，在選型表中，橫表頭查找出與設計揚程相符合或相接近的揚程數值；再在縱表頭找出與設計流量相一致或相接近的流量數值，縱橫相交於小方塊，它標出了水泵的型號，初步選出泵型。但有時會出現兩種泵型都滿足設計要求，此時，可把這兩種泵型作方案比較，進行技術經濟分析，然後選定其中一個合適的泵型。這種選擇水泵的方法比較簡便而又快捷。

3) 使用水泵性能綜合型譜圖選泵型

將離心泵、軸流泵、混流泵的工作區域全部綜合畫在同一張圖上，這就構成了農用水泵系列綜合型譜圖，該圖繪製比較複雜，但使用比較方便。

根據確定的設計流量和設計揚程，在型譜圖上，首先在縱坐標上以設計揚程查找出符合揚程要求，而流量不等的幾種水泵，然後再在橫坐標上以設計流量來確定選用哪一種水泵。如果設計流量較大時，單泵未能符合要求，可考慮多機作業，但應注意盡量採用相同型號的水泵，以利於施工安裝、管理維修。

6 、初選出水泵後，應進一步根據初選的情況，確定管路的具體布置，同時求出水泵的工作點看其工況點是否落在泵的高效區內。

7 、校核最大設計揚程和最小設計揚程是否超出工作範圍。

容積式泵(正位移泵)

往複泵

(1) 結構和工作原理

結構：泵缸、活塞、閥門。

衝程：活塞在兩端點間移動的距離。

衝程容積：活塞往複一次的容積排量。