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水泵選型步驟——億杰消防

文章出處：未知人氣：發表時間：2016-04-04

--節選用原則
    水泵是一種面大量廣的通用型機械設備，它廣泛地應用于石油、化工、電力冶金、礦山、選船、輕工、農業、民用和國防各部門，在國民經濟中占有重要的地位。據79 年統計，我國泵產量達125.6萬臺。水泵的電能消耗占全國電能消耗的21%以上。因此大力降低泵有能源消耗，對節約能源具用十分重大的意義。
    近年來，北京億杰消防工程公司水泵行業設計研制了許多高效節能產品，如 QBY泵、 IHF泵、CQB泵、PF泵、FSB泵、2XZ泵、ZW泵等型號的泵類產品，對降低泵的能源消耗起了積極作用。但是目前在國民經濟各個領域中，由于選型不合理，許多的泵處于不合理運行狀況，運行效率低，浪費了大量能源。還有的泵由于選型不合理，根本不能使用，或者使用維修成本增加，經濟效益低。由此可見，合理選泵對節約能源同樣具有重要意義。
所謂合理選泵，就是要綜合考慮水泵機組和泵站的投資和運行費用等綜合性的技術經濟指標，使之符合經濟、安全、適用的原則。具體來說，有以下幾個方面：
必須滿足使用流量和揚程的要求，即要求泵的運行工次點（裝置特性曲線與水泵的性能曲線的交點）經常保持在高效區間運行，這樣既省動力又不易損壞機件。
所選擇的水泵既要體積小、重量輕、造價便宜，又要具有良好的特性和較高的效率。
具有良好的抗汽蝕性能，這樣既能減小泵房的開挖深度，又不使水泵發生汽蝕，運行平穩、壽命長。
按所選水泵建泵站，工程投資少，運行費用低。

    第二節水泵選型步驟

    一、列出基本數據：
    1、介質的特性：介質名稱、比重、粘度、腐蝕性、毒性等。
    2、介質中所含因體的顆粒直徑、含量多少。
    3、介質溫度：（℃）
    4、所需要的流量大西洋泵業
    一般工業用泵在工藝流程中可以忽略管道系統中的泄漏量，但必須考慮工藝變化時對流量的影響。農業用泵如果是采用明渠輸水，還必須考慮滲漏及蒸發量。
5、壓力：吸水池壓力，排水池壓力，管道系統中的壓力降（揚程損失）。
6、管道系統數據（管徑、長度、管道附件種類及數目，吸水池至壓水池的幾何標高等）。如果需要的話還應作出裝置特性曲線。
7、在設計布置管道時，應注意如下事項：
    A、合理選擇管道直徑，管道直徑大，在相同流量下、液流速度小，阻力損失小，但價格高，管道直徑小，會導致阻力損失急劇增大，使所選泵的揚程增加，配帶功率增加，成本和運行費用都增加。因此應從技術和經濟的角度綜合考慮。
    B、排出管及其管接頭應考慮所能承受的--大壓力。
    C、管道布置應盡可能布置成直管，盡量減小管道中的附件和盡量縮小管道長度，必須轉彎的時候，彎頭的彎曲半徑應該是管道直徑的3～5倍，角度盡可能大于90℃。
    D、水泵的排出側必須裝設閥門（球閥或截止閥等）和逆止閥。閥門用來調節泵的工況點，逆止閥在液體倒流時可防止泵反轉，并使泵避免水錘的打擊。（當液體倒流時，會產生巨大的反向壓力，使泵損壞）


二、確定水泵流量揚程
    流量的確定
    a、如果生產工藝中已給出--小、正常、--大流量，應按--大流量考慮。
    b、如果生產工藝中只給出正常流量，應考慮留有一定的余量。
    對于ns<；100的大流量低其不意揚程泵，流量余量取5%，對ns<；50的小流量高揚水泵，流量余量取10%，50≤ns≤100的泵，流量余量也取5%，對質量低劣和運行條件惡劣的泵，流量余量應取10%。
    c、如果基本數據只給重量流量，應換算成體積流量。
    高溫重質油泵用機械密封的選用
    對石化行業來說，高溫重質油泵用機械密封的選用一直是一大難題，例如催化裂化油漿泵、回煉油泵、常壓塔底泵、初餾塔底泵、減壓塔底泵、延遲焦化的輻射進料泵等。
    高溫重質油泵的介質具有以下共同的特點：
    溫度高：一般在340～400℃；
    介質粘度大：在溫度下一般運動粘度為（12～180）×10-6m/s；
    介質有顆粒：如催化劑、焦炭、含有砂粒等其他雜質。
    對于高溫重油介質泵用機械密封。現在各個企業都采用焊接金屬波紋管機械密封。現在使用情況較好的有DBM型、XL-604/606/609型、YH-604/606/609型等。波紋管材料采用AM350、INCONEL718、哈氏B、C等不銹鋼；耐腐蝕高溫合金等，有的波片采用雙層結構，使其承壓力從2MPa上升到5MPa，這些都有效解決了波紋管的失彈問題。
    針對波紋管內側結焦和結炭以及含固體顆粒等情況，解決的辦法有關資料已做了相關說明，比如采用蒸汽吹掃、摩擦副采用硬對硬、采用外沖洗等等，這些在一定程度上起到了較好的作用，這里不再過多闡述。但是以前提出的各種方法再實際應用中由于種種因素的影響效果不夠理想。為了更好的提高機械密封的使用壽命，節資降耗，針對各種情況，建議應把以下措施綜合起來采用：
    a）將金屬波紋管設計成旋轉型結構，旋轉的波紋管機械密封有自清洗的離心作用，這可以減少波紋管外圍沉積和內側結焦。
    b）對摩擦副組對材料，建議使用硬對硬結構，一般采用碳化鎢對碳化鎢（其中選YG6-YG6）和碳化鎢對碳化硅。選用硬對硬結構，必須注意以下幾個問題：
    1）冷卻系統要保障，禁止冷卻水中斷，以防端面升高，潤滑膜閃蒸而降低密封端面的潤滑，加劇磨損；
    2）機械密封在安裝過程中，要給密封端面澆一些潤滑油（機油或黃油均可）。以防止起泵時。密封端面由于缺乏潤滑而造成的干摩擦；
    3）采用清潔的外沖洗是解決溶劑顆粒堆積的比較有效的方法之一，但這種方法浪費較大，而且各種泵的介質、溫度、壓力（一般要求沖洗液壓力比介質側壓力高0.07～0.12MPa）又各不相同，外沖洗系統結構就更繁雜，加之外沖洗設施的投入以及維護費用的消耗，有時會造成弊大于利，尤其是一些中小型企業。因此許多企業的封油系統棄之不用，或者就沒有設這套系統，針對這些情況，建議使用配用隔離介質的多密封結構，如油漿泵、回煉油泵等，使用雙端面機械密封，在兩組密封端面之間充滿隔離介質（干凈的機油等），如圖3所示。
    這種結構可有效地延長機械密封的使用壽命，一般可達6000～8000h以上。另外，采用這種考慮以下兩點：
    ①靠近葉輪的一組密封端面材料選用硬對硬結構（如YG6-YG6）；而靠近機械密封壓蓋的一組密封端面既可選用浸銅或銻的碳——石墨對碳化鎢或碳化硅；
    ②對高溫油泵選用的隔離介質，要具有熱分解溫度、自燃點、閃點高（一般在260℃以上）、熱氧化穩定性好、高溫蒸發損失小的特點。
    離心泵調節方式與能耗分析
    通過離心泵與管路系統的特性曲線圖分析了離心泵流量調節的幾種主要方式：出口閥門調節、泵變速調節和泵的串、并聯調節。用特性曲線圖分析了出口閥門調節和泵變速調節兩種方式的能耗損失，并進行了對比，指出離心泵用變速調節流量比用出口閥門調節流量可以更好的節約能耗，且節能效率與流量變化大小有關。在實際應用時應該注意變速調節的范圍，才能更好的應用離心泵變速調節。
    離心泵是廣泛應用于化工工業系統的一種通用流體機械。它具有性能適應范圍廣（包括流量、壓頭及對輸送介質性質的適應性）、體積小、結構簡單、操作容易、操作費用低等諸多優點。通常，所選離心泵的流量、壓頭可能會和管路中要求的不一致，或由于生產任務、工藝要求發生變化，此時都要求對泵進行流量調節，實質是改變離心泵的工作點。離心泵的工作點是由泵的特性曲線和管路系統特性曲線共同決定的，因此，改變任何一個的特性曲線都可以達到流量調節的目的。目前，離心泵的流量調節方式主要有調節閥控制、變速控制以及泵的并、串聯調節等。由于各種調節方式的原理不同，除有自己的優缺點外，造成的能量損耗也不一樣，為了尋求、能耗--小、--節能的流量調節方式，必須全面地了解離心泵的流量調節方式與能耗之間的關系。
    1、水泵流量調節的主要方式
    1.1改變管路特性曲線
    改變離心泵流量--簡單的方法就是利用泵出口閥門的開度來控制，其實質是改變管路特性曲線的位置來改變泵的工作點。
    1.2改變離心泵特性曲線
    根據比例定律和切割定律，改變水泵的轉速、改變水泵結構（如切削葉輪外徑法等）兩種方法都能改變離心泵的特性曲線，從而達到調節流量（同時改變壓頭）的目的。但是對于已經工作的水泵，改變水泵結構的方法不太方便，并且由于改變了水泵的結構，降低了水泵的通用性，盡管它在某些時候調節流量經濟方便[1]，在生產中也很少采用。這里僅分析改變離心泵的轉速調節流量的方法。從圖1中分析，當改變水泵轉速調節流量從Q1下降到Q2時，水泵的轉速（或電機轉速）從n1下降到n2，轉速為n2下泵的特性曲線Q-H與管路特性曲線He=H0+G1Qe2（管路特曲線不變化）交于點A3Q2，H3，點A3為通過調速調節流量后新的工作點。此調節方法調節效果明顯、快捷、安全可靠，可以延長水泵使用壽命，節約電能，另外降低轉速運行還能有效的降低離心泵的汽蝕余量NPSHr，使泵遠離汽蝕區，減小離心泵發生汽蝕的可能性[2]。缺點是改變泵的轉速需要有通過變頻技術來改變原動機（通常是電動機）的轉速，原理復雜，投資較大，且流量調節范圍小。
    1.3泵的串、并連調節方式
    當單臺離心泵不能滿足輸送任務時，可以采用離心泵的并聯或串聯操作。用兩臺相同型號的離心泵并聯，雖然壓頭變化不大，但加大了總的輸送流量，并聯泵的總效率與單臺泵的效率相同；離心泵串聯時總的壓頭增大，流量變化不大，串聯泵的總效率與單臺泵效率相同。
    2、不同調節方式下泵的能耗分析
    在對不同調節方式下的能耗分析時，文章僅針對目前廣泛采用的閥門調節和泵變轉速調節兩種調節方式加以分析。由于離心泵的并、串聯操作目的在于提高壓頭或流量，在化工領域運用不多，其能耗可以結合圖2進行分析，方法基本相同。
    2.1閥門調節流量時的功耗
    離心泵運行時，電動機輸入泵軸的功率N為：
    N=vQH／η
    式中N——軸功率，w；
    Q——水泵的有效壓頭，m；
    H——水泵的實際流量，m3/s；
    v——水泵流體比重，N/m3；
    η——水泵的效率。
    當用閥門調節流量從Q1到Q2，在工作點A2消耗的軸功率為：
    NA2=vQ2H2／η
    vQ2H3——實際有用功率，W；
    vQ2H2－H3——閥門上損耗得功率，W；
    vQ2H21／η－1——離心泵損失的功率，W。
    2.2變速調節流量時的功耗
    在進行變速分析時因要用到離心泵的比例定律，根據其應用條件，以下分析均指離心泵的變速范圍在±20%內，且離心泵本身效率的變化不大[3]。用電動機變速調節流量到流量Q2時，在工作點A3泵消耗的軸功率為：
    NA3=vQ2H3／η
    同樣經變換可得：
    NA3=vQ2H3＋vQ2H31／η－1（2）
    式中vQ2H3——實際有用功率，W；
    vQ2H31／η－1——離心泵損失的功率，W。
    3、結論大西洋泵業
    對于目前離心泵通用的出口閥門調節和泵變轉速調節兩種主要流量調節方式，水泵變轉速調節節約的能耗比出口閥門調節大得多，這點可以從兩者的功耗分析和功耗對比分析看出。通過離心泵的流量與揚程的關系圖，可以更為直觀的反映出兩種調節方式下的能耗關系。通過水泵變速調節來減小流量還有利于降低離心泵發生汽蝕的可能性。當流量減小越大時，變速調節的節能效率也越大，即閥門調節損耗功率越大，但是，泵變速過大時又會造成泵效率降低，超出水泵比例定律范圍，因此，在實際應用時應該從多方面考慮，在二者之間綜合出的流量調節方法。
    為何離心泵啟動時要關閉出口閥？
    因離心泵啟動時，泵的出口管路內還沒水，因此還不存在管路阻力和提升高度阻力，在泵啟動后，泵揚程很低，流量很大，此時泵電機（軸功率）輸出很大（據泵性能曲線），很容易超載，就會使泵的電機及線路損壞，因此啟動時要關閉出口閥，才能使泵正常運行。