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上海意嘉泵业的水泵选型基础常识培训

编辑:管理员 来源: 日期:17-06-19 阅读:次

上海意嘉泵业的水泵选型基础常识培训

 

 

目录;


第一部分:离心泵选型泵
一、泵型号确定   二、密封确定    三、材料确定   四、电机确定。

第二部分:离心泵装置运行

二、离心泵装置运行
1、改变装置性能曲线    2、改变泵性能曲线   3、旁路调节(打回流)   4、更换叶轮

三、 泵的汽蚀
1、汽蚀现象及其危害    2、汽蚀参数

四、泵的串联和并联

五、 特殊介质的输送
1、粘性介质的输送   2、低温液化气的输送

 

目的:


1、通过培训销售人员泵选型基础常识,使销售人员了解泵选型基本要素,技术交流注意事项,增强营销团队技术能力。
2、通过实际选型举例,使销售人员具备基本选型能力,对于一般类概算选型可以协助录入选型表及独立完成一般类概算选型。


第一部分:离心泵选型泵

选型原则:根据用户所提供的工程规定及数据单中的介质性能参数,为用户选取最合适的泵型。

一、泵型号确定


1、按照实行标准(工程规定或数据单中要求)如 API610,ANSI, ISO等确定泵系列。
2、根据性能参数(或数据单中要求)确定结构形式:SZA、SZE
3、根据性能参数和介质条件确定具体泵系列。
4、根据型谱,先确定一个泵型号(参照型谱图讲)。
OH1泵型 SZA底脚支撑,径向剖分单级悬臂泵。使用温度为 150℃以下。
OH2泵型 SZE(K开式叶轮,A完全符合 API第 11版,无轴承箱体底脚支撑,Y诱导轮结构,G高温高压)中心支撑,径向剖分单级悬臂泵。设计压力 5.0MPa. G系列 10.0MPa.
当介质固含量大于 3wt%(质量百分比)时考虑使用开式叶轮。当泵入口压力大于 2.0MPa时应选择 SZE(G)泵型,轴承悬架比同型号 SZE大一级,且驱动端轴承由成对的角接触球轴承变为成对的圆锥滚子轴承。
OH3泵型:立式管道泵
OH1 OH2(SZASZE)系列泵旋转方向,从驱动端看为顺时针旋转。出口大于 80mm为双蜗壳结构。
5、根据具体型号的曲线确定最终泵型号。注意事项:保温夹套(全、半)、叶轮型式(开式、半开式、闭式)。曲线兼顾上下左右,高效,汽蚀,低成本。


二、密封确定

(根据密封讲义,先容各种密封使用条件穿插冷却方案) A 轴承架冷却130℃,B泵盖冷却150℃,M虹吸罐及换热器冷却盘管,Z泵支架冷却260℃,D密封压盖背部急冷。350℃以上不建议使用换热器,采用外冲洗+冷却的方式。

部分举例:
1、水:80℃以下纯净水(不含颗粒性杂质),用PLAN11;污水(含颗粒性杂质)用PLAN32或PLAN54(需与用户协商,现场需一定压力的纯净水冲洗)。80℃~130℃的纯净水,用 PLAN21;污水(含颗粒性杂质)用 PLAN32或PLAN54 (需与用户协商,现场需一定压力的纯净水冲洗)。 130℃以上的纯净水,用PLAN23。
2、盐水或碱溶液:低浓度的无晶体析出的介质(比重 1.2 以下)用 PLAN11+62;其余均用PLAN32 或PLAN54(需与用户协商,现场需一定压力的纯净水冲洗)。
3、硫酸、硝酸、盐酸:清洁全部PLAN01。非清洁需慎重考虑。
4、闪蒸性介质(烯烃类、烷、苯等),低温甲醇洗单元,常温用 PLAN11+52、53A、53B;90℃以上用PLAN21+52、53A、53B;
5、高温原油或塔底油:PLAN11(金属波纹管)+62(蒸气)。
6、低温(0℃以下)甲醇:PLAN11(金属波纹管)+52+62(氮气)。


三、材料确定

1、化工类介质参照《腐蚀材料手册》。★腐蚀数据与选材手册.pdf
2、石化类介质参照《API610》附录G:材料等级选用指南。注意铸铁类材料大家企业不做,最低材料等级S-5。可以参考埃姆科标准材质配套表。
3、常用介质:常温浓硫酸(浓度 93%以上)可用碳钢;常温稀硫酸(硫铵母液) 可用904,温度较高(60℃以上)的要考虑用904L。浓硝酸(浓度93%以上)用 C4 钢; 稀硝酸可用304L。盐酸可用哈氏合金、Ti32Mo 等。含氯离子盐用钛或钛钯合金。氯离子对奥氏体不锈钢腐蚀性强。烧碱(NaOH)溶液:常温一般用304,较高温度用316,高温用804 或哈氏合金。
注意:有时用户为考虑运行成本,有些强腐蚀介质会选用非金属材料(氟塑料)泵或非金属材料(氟塑料)衬里泵,大家企业不制作此类泵,投标前注意。


四、电机确定。

1、轴功率计算:
K-—电动机功率裕量系数(Pa≤22kW,取K=1.25;22kW<Pa≤55kW,取K=1.15; Pa>55kW,取K=1.1)南阳电机样本可以参考电机选型
拓展阅读点击: 电机功率系数选择

2、ηt-—泵传动装置效率(直联传动1.0,平皮带传动0.95,三角皮带传动0.92)
3、防爆区域:低压,YB、YA 系列电机;高压,YB、YAKK、YAKS 等系列电机。
4、非防爆区域:低压,Y 系列电机;高压, YKK、YKS 等系列电机。
5、防护等级:IP23、IP44、IP54、IP55 等。
6、绝缘等级:F 级。
7、安装型式:卧式安装B3;立式安装V1。
8、进线方式:喇叭口和螺纹进线(铠装电缆、钢管布线),格兰头。
9、轴承:高压电机:询价时不注明,电机厂也采用进口轴承( NSK 或SKF),但确定是SKF轴承时必须注明;低压电机:询价时不注明,电机厂采用国产轴承,若使用进口轴承必须注明。如电机轴承为SKF带铜保持架。
10、电压:低压一般为380V,高压一般分6000V 和10000V 两种。询价时若低压电压不是380V 需注明;高压必须注明。
11、其他配置:户外、防腐、干热带、湿热带、高原(海拔高度)、轴承和定子测温装置(Pt100、温度变送器)、空间加热器、测振装置、隔音罩等配置因价格差别很大,在选型和询价时一定要注明用户的配置要求。


五、联轴器确定。

泵用联轴器一般选用挠性联轴器,目的是传递功率,补偿泵轴与电机轴的相对位移,降低对联轴器安装的精确对中要求,缓和冲击,改变轴系的自振频率和避免发生危害性振动等。
 泵用联轴器型式有爪型弹性联轴器、弹性柱销联轴器和膜片联轴器等三种。
1、爪型弹性联轴器:爪型弹性联轴器又称弹性块联轴器。特点是体积小,重量轻,结构简单,安装方便,价格低廉,常用于小功率及不太重要的场合。爪型弹性联轴器在水泵行业的标准代号为B1104,其最大许用扭矩为 850N·m,最大轴颈为50mm。
2、膜片联轴器:膜片联轴器采用一组厚度很薄的金属弹簧片,制成各种形状,用螺栓分别与主从动轴上的两半联轴器联接。 膜片联轴器结构简单,不需要润滑和维护,抗高温,抗不对中性能好,可靠性高,传动扭矩大,但价格相对较高。 一般选用的膜片联轴器生产厂家有:无锡创名、丹东克隆、沈阳申克。


 

 

1
底座
4
叶轮
7
挡水圈
10
2
放水孔
5
取压孔
8
端盖
 
 
3
泵体
6
机械密封
9
电机
 
 

 

 

第二部分:离心泵装置运行


1、改变装置性能曲线
拓展阅读点击:装置扬程曲线和装置汽蚀曲线
离心泵的运行工况点是由离心泵的性能曲线和装置特性曲线的交点决定的。如果两曲线之一发生变化,那么,该交点也就相应地移动,即泵的运行工况点发生变化。
当管路装置已定时,打开或关小吐出管路上的调节阀就是增大或减少管路中的阻力损失,装置特性曲线也随之变化。所以,通过调节吐出管路上的调节阀,可以很方便地调节离心泵的运行工况。通俗讲,就是调节流量法。

2、改变泵性能曲线

⑴改变转速:常用方法是配置调频电机来实现改变转速。具体方法实行如下比例定律:

举例说明:例如国外项目使用频率为60HZ的工况(公众号:泵管家)。将参数换算成50HZ进行选型。但当转速变化较大时,泵效率下降较大。如转速从 2900rpm降到1450rpm时,小泵效率下降6%~10%,大泵效率下降3%~5%。因此,上述换算只是近似换算。

⑵减少多级泵叶轮个数或车削叶轮外径

在运行中经常遇到有些离心泵的流量和扬程超过实际需要,为了使此泵能经济合理地运行,并保证一定的备用扬程条件下,设法消除多余扬程。离心泵的多余扬程不能简单以单台离心泵的额定扬程减去实际需要扬程,还必须考虑到泵零件磨损后的性能下降,电网频率改变时所引起的转速降低等因素的影响。 消除多余扬程可以采用以下两种方法:
① 对多级泵可以拆除叶轮,拆除叶轮应在吐出端进行。如在吸入端拆除叶轮,能使吸入侧阻力增加,可能出现汽蚀现象。分段式多级泵可以拆除中段,但此时 必须换轴。也可以只多级泵叶轮而保留中段,这样就可以不换轴,只是增加一 些扬程损失。
② 对多余扬程不能拆除一级叶轮的多级泵和单极泵,常采用车削叶轮外径来消除 多余扬程。具体方法实行如下切割定律:

例如:SZE 100-250,工况参数为220立方米每小时,扬程为70米。 选用直径为250mm的叶轮。由曲线可以看出当流量为220立方米每小时,扬程对应的是73米。
此时叶轮需要切割,切割后的叶轮直径的计算公式为73/70=(250/X)3 注意:上述公式只是初步确定叶轮切割量,但具体切割量还应参考性能曲线和切割后的性能变化来确定;一般情况下要分几次进行切割,而不是一次切割到位,这样则可以避免切割后扬程不足。

③ 修削叶轮出口部分背面(铲背)

修削叶轮出口部分背面,也就是增大了叶片的出口角和相邻叶片间出口的开度面积,同时由于叶片出口部分背面角度增加,改善了因为有限叶片数造成的流动偏离和速度分布的不均刀性。修削叶轮出口部分背面后,可以使效率略有提高,在相应流量下会使泵扬程提高约2%~5%,在相应扬程下会使泵流量提高约5%~10%。

3、旁路调节(打回流)

利用旁路分流调节流量,一般从泵出口接旁路回到入口(或入口介质容器)。可解决泵在小流量下连续运转的问题,缺点是损失轴功率和增加管线,增加了运行成本。另外(公众号:泵管家),为了保护高成本设备——重工位泵,常常在泵出口设置泵保护阀,该阀的功能是确保泵的最小流量,以避免因过热和汽蚀导致泵的损坏。如果流程系统不需要流量或只需要很小的流量,泵保护阀会自动的将泵所需最小流量经旁路回流至泵入口。

泵保护阀的操作具有可调节性。当工艺系统需求的流量增加,经旁路的回流会自动减少,反之亦然。整个系统的效率得以提高,同时工艺流程中不需要增加控制设备,使其更具经济性(减少了常开旁路的轴功率损耗)。 泵的保护是通过阀门内部元件来自力进行的,工艺系统所需的流量通过旁路回流来自动调节。

最小流量循环阀推荐厂家:德国苏尔达( SCHROEDAHL)、德国 HORA 泵保护阀。 特别注意:该阀门价格昂贵,若招标要求带此阀门,一定要询价。


4、更换叶轮

原理同切割叶轮,更换不同直径的叶轮调节泵的流量。功耗损失,但需备各种直径的叶轮,调节流量的范围有限。

泵的最佳工作范围

API610第17 页2.1.12:泵应当给出一个优先选用的工作区(参见2.8.3 节,“振 动”)。此工作区位于所提供叶轮的最佳效率点流量的 70~120%区间内。额定流量点应当位于所提供叶轮的最佳效率点流量的80~110%区间内。 API610第17页2.1.13:所提供叶轮最佳效率点最好位于额定流量点和正常流量 点之间。(此种情况在大家选型时较难实现)。

API610第32 页2.8.3 振动:注:离心泵的振动随流量而变,通常在最佳效率点
流量附近其值最小,并且随着流量的增大或减少而增加。从最佳效率点流量起振动随流量的变化取决于泵的能量密度(比能)、比转速及汽蚀比转速。通常,振动的变化随能量密度的增加、比转速越高和汽蚀比转速越高而增加。根据这些一般的特征,离心泵的工作流量范围可以分成两个区,一个称为“最佳效率区”或“优先工作区”,在此区内,泵表现出低振动。

另一个称为“允许工作区”,此区以这样的流量(点)来界定,即在此区内的流量下泵的振动达到较高,但仍然是“可以接受的”水平。图2-7 图示了此一概念(注意,除振动之外的其它几个因素,例如温升随着流量减少而增大或必需汽蚀余量NPSHr随着流量增大而增大,这两个因素可能会决定“允许工作区”变得更窄)。

 

三、 泵的汽蚀

1、汽蚀现象及其危害

(1)汽蚀现象
液体在一定的温度下,由于某种原因使泵的进口处的压力低于液体在该温度下的汽化压力(即饱和蒸气压),液体开始汽化而产生汽泡,并随液流进入高压区时,汽泡破裂,周围液体迅速填充原汽泡空穴,产生水力冲击。这种汽泡的产生、发展和破裂现象就称为汽蚀。

(2)汽蚀危害性
①汽泡破裂时,液体质点互相冲击、产生 600~25000Hz 的噪声及机组振动,两者相互激励使泵产生强烈振动,即汽蚀共振现象。
②过流部件剥蚀及腐蚀破坏。
③泵性能突然下降。API610 第55 页,4.3.4.1.2 应该把扬程(对多级泵为第一级扬程)下降3%看作是性能断裂的标志。两级或多级泵的第一级扬程只要有可
能应当从第一级吐出室利用一独立的接头(孔)来测量。如果这样做不到,应当考虑只试验第一级。
(3)汽蚀发生的部位和腐蚀破坏的部位:汽蚀发生的部位在叶轮进口处,或是液体高速流动的地方,腐蚀破坏的部位常在叶轮出口或压水室出口处。


2、汽蚀参数

(1)、汽蚀余量NPSH
拓展阅读:水泵最大安装高度如何计算
拓展阅读:管道离心泵的安装高度(吸程)的计算
泵吸入口出处单位质量液体超出液体汽化压力的富余能量(以米液柱计),称汽蚀余量(公众号:意嘉泵业),其值等于从基准面算起的泵吸入口的总吸入水头(绝对压力,以米液柱计)减去该液体的汽化压力(绝对压力,以米液柱计)

基准面按以下两种原则取定位置:
① ISO 标准、GB 标准规定:基准面为通过叶轮叶片进口边的外端所描绘的圆的中心的水平面。对于多级泵以第一级叶轮为基准,对于立式双吸泵以上部叶片为基准
② API 标准规定:对卧式泵,其基准面是泵轴中心线;对立式管道泵,其基准面是泵吸入口中心线;对其它立式泵,其基准面是基础的顶面。

(2)装置汽蚀余量
拓展阅读点击: 装置扬程曲线和装置汽蚀曲线
NPSHa由泵装置系统(以液体在额定流量和正常泵送温度下为准)确定的汽蚀余量,称装置汽蚀余量,也称为有效汽蚀余量或可用汽蚀余量(以米液柱计),其大小由吸液管路系统的参数和管路中流量所决定,而与泵的结构无关。

(3)必需汽蚀余量

NPSHr 由泵厂根据试验(通常用 20℃的清水在额定流量下测定)确定的汽蚀余量,称泵的必需汽蚀余量NPSHr(以米液柱计)。必需汽蚀余量在吸入法兰处测定并换算到基准面。在比较 NPSHa 和NPSHr 值时应注意基准面是否一致,如不一致应换算至同一基准面。

(4)、离心泵的NPSHa 安全裕量S

为确保不发生汽蚀,离心泵的NPSHa 必需有一个安全裕量S,满足NPSHa-NPSHr≥S。对于一般的离心泵,S 取0.6~1.0m。

(5)汽蚀比转数C
拓展阅读点击: 装置扬程曲线和装置汽蚀曲线
当两台泵符合几何相似和运动相似时,C 值相等。C 值作为汽蚀相似准数,标志泵抗汽蚀性能的水平。相同流量下,C 值越大,NPSHr 越小,泵的抗汽蚀性能越好。


四、泵的串联和并联

1、串联运行
理想状态下Q=Q1=Q2,H=H1+H2。但因管路存在阻力,实际是Q=Q1=Q2,H<H1+H2。 注意:两台泵串联工作,第二级的压力增高,应注意校核轴封和壳体强度的 可靠性。
结论:泵串联工作,按相同的流量分配扬程。 在实际工程应用中,几乎不采用串联操作的办法。

拓展阅读:水泵串联运行以及性能曲线

2、并联运行
理想状态下Q=Q1+Q2,H=H1=H2。但因管路存在阻力,实际是Q<Q1+Q2,H=H1=H2。
结论:泵并联工作,按相同的扬程分配流量。 在实际工程应用中,经常采用并联操作的办法。


五、 特殊介质的输送

1、粘性介质的输送

(1)粘度:流体的粘性大小可用粘度这一物理量表示。常用有动力粘度 μ简称粘度)和运动粘度ν两种 。进行粘度校正时用运动粘度
(2)液体粘度对泵性能的影响:对于叶片式泵,随着液体粘度增大,其流量、扬程下降,功耗增加。
(3)离心泵的性能参数换算
输送粘性介质的离心泵,当粘性介质的粘度≤20 mm2/s 时,其性能参数可不必进行换算。但粘度>20 mm2/s 时,按以下方法进行换算。 对多级泵,扬程取第一级扬程。对双吸泵流量取1/2Q 将输送粘性介质时的参数换算成输送清水时的参数: QW=QV/CQ,HW=HV/CH,ηV= ηWCη
注意:在选型和评审时,需要校正的介质必须给出清水测试参数,以便于泵试验。 粘度较高的介质需选用开式或半开式叶轮泵。

2、低温液化气的输送
低温液化气体包括液态烃、液化天然气、以及液态氧、液态氮等各种液化气。这些介质的温度通常为-30~-196℃.输送这些介质的泵称为低温泵或深冷泵。

(1)低温泵(对应大家企业的LDD型号)的特点

①泵入口压力高:液化气通常在常温常压下为气体,只有在一定压力和低温下才变为液体。如乙烯装置中,甲烷的液化条件为3MPa,-100℃;乙烯的液化条件为2MPa,-30℃。

②汽化压力随温度而剧变:低温泵输送的液化气通常都处于饱和状态(或有微量过冷度)。这种液体的汽化压力随温度变化非常显著。一般当温度变化±25%时,汽化压力可变化±100%~±200%,同时介质的密度、比热、蒸发潜热等物理性质也都发生变化。例如温度上升时,蒸气压急剧增高、密度减小、比热增大、蒸发潜热减少,使液化气更易汽化,且增高进口压力影响泵体强度;又如温度下降过多时,吸液槽内蒸汽压力随之下降,而且在流经吸入管路时,也容易从外界吸热升温,这样都会造成NPSHa 的下降,使吸入汽蚀性能恶化,因此必须对吸入管路进行充分保冷,勿使吸液槽内温度经常波动。同时管路中尽量不设球阀、节流孔、滤网等节流装置,以免引发局部压力下降,使液化气汽化。

③对轴封要求严:绝大多数液化气具有腐蚀性和危险性(有毒、易燃易爆),因此不允许泄露到外界,一旦漏出液化气,由于液化气的汽化吸热极易造成密封部位的结冰,因此输送液化气的低温泵对轴封的要求很严。一般有回收系统的用串联式密封PLAN11+52+62(氮气吹扫)或干气密封 PLAN11+72;有合适压力氮气源的用背靠背带压双封PLAN53A、PLAN53B、PLAN53C(很少用)或干气密封 PLAN74。注意:有压双封的泵送介质必须允许有少量的隔离液或隔离气的混入。


(2)低温泵的安装和运行要求

①安装低温泵时,泵的零部件必须用溶剂洗涤干净,干燥后再进行装配,严禁沾上水和油脂。
②低温泵本身和泵的吸入管线均需有保冷措施,以防在运行中从外界吸入热量使液体汽化,影响泵的吸入性能。
③低温泵及其装置在投入运行前需清洗干净,然后用干燥的氮气等进行吹扫,出去泵内的水分和空气,并进行预冷。
④低温泵的吸入口和吸入管路应有排气装置,使泵在运行前或运行中能及时排除逐渐积 存的气体,保证低温泵可靠地工作。

3、含固体颗粒液体的输送

输送含固体颗粒液体的泵,常被称为杂质泵。杂质泵叶轮和泵体的损坏原因分两类:一类是由于固体颗粒磨蚀引起的,如矿山、水泥、电厂、煤化工德士古工艺的灰水泵(含煤渣)等行业用泵;另一类是磨蚀性和腐蚀性共同作用引起的,如磷复肥工业中的磷酸料浆泵等。
大家企业的产品只先容含细微固体颗粒液体的输送。
输送颗粒较大的介质和易聚合的颗粒介质时,一般选用全开式叶轮泵,因若选用闭式叶轮泵,颗粒较大的介质和易聚合介质会把叶轮流道堵死,造成泵的失效。

 

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