离心泵的日常运行与操作培训教材(编辑修改稿)

离心泵的日常运行与操作培训教材(编辑修改稿)内容摘要：

13所示，通常称为离心泵的特性曲线，由厂方将此特性曲线附于离心泵的产品说明书中，供用户选泵时以及设计人员进行工艺设计时作参考。 应当注意，泵制造厂所提供的特性曲线，都是用清水在 20℃ 条件下实验测定的。 当泵输送的液体，它的粘度、密度等与 20℃ 清水不相同时还需要进行特性换算，才能得到该工作液体的数据。 图 13 离心泵的性能曲线 三 、离心泵特性曲线的作用 ① HQ特性是选择泵和操作使用泵的主要依据。 HQ特性曲线有“陡降”、“平坦”以及“驼峰”之分。 具有“平坦”特性的泵，其特点是在流量 Q变化较大时扬程 H变化不大；具有“陡降”特性的泵，则当扬程 H变化较大时流量 Q的变化不大；具有“驼峰”特性的泵，则容易发生不稳定工况，在选择离心泵时要注意这些特性。 如实际生产使用中流量 Q变化较大，但输出高度恒定时，应尽可能选用具有平坦型特性曲线的离心泵。 ② 离心泵的 NQ特性曲线是合理选择电动机功率和操作或启动泵的依据。 因特性曲线给出各流量 Q对应下的功率大小。 从 NQ特性曲线上还可以看出启动时，应选择消耗功率最小的工况下，以减少启动电流，保护电动机，故 启动时应关闭泵的 出口 阀。 ③ 离心泵的 η Q特性曲线是检查泵工作经济性能的依据。 在选择电机时要避免“大马拉小车”，应使经常负荷下的轴功率接近电机功率，并留有适当余地。 根据 η Q特性可以知道，离心泵在什么工况下工作效率最高。 这就是 η Q曲线上 20 的一个最高点。 任何一台离心泵都只是在一个很小的流量范围里才有最高的效率，泵的标牌上注明的一些性能都是在 η 最高时的性能，选用时一定要注意。 根据生产实际要求，结合离 心泵的特性曲线来选择泵和使用泵，是保证离心泵正常运行的首要条件， 但生产上的可变因素很多，因此，在选择泵时还是应统筹的考虑上述三条特性曲线，使之在经常运行负荷时实现最佳化。 此外，前文曾提到离心泵的另一个性能参数， 汽蚀 余量。 它也是选择泵和使用泵的一个重要参数。 汽蚀 余量，它表示液流从泵入口到叶轮内最低压力点处的最低能量损失。 这个参数越小，泵越不易发生 汽蚀。 汽蚀 现象破坏泵的正常运行，甚至毁坏泵的叶片及转轴，因此，必须使泵入口端的压头高于物料在当时条件下的饱和蒸汽压，以防止物料汽化产生 汽蚀 ，此高出之值称为泵的 必须 汽蚀 余量。 四、 离心泵的 其它几个特性 比例定律 离心泵转速改变时 ,其流量、扬程和功率与转速的 近似 关系见下面三个式 子 ： Qn=Qn  2Hn=Hn  3Pn=Pn 式中 n — 改变后的泵转速值 ； Q 、 H 、 P —— 转速改变后泵的流量、扬程与功率。 上述的关系式称作离心泵比例定律。 依据此定 律绘制的离心泵通用特性曲线如 14 所示 ,由图可直观、方便地查得一台离心泵在不同转速下的各性能参数 (流量、扬程、功率、效率 )的关系 ,以及泵转速的允许变化范围。 21 图 14 离心泵不同转速的特性曲线 图 15 离心泵经叶轮切割的通用特性曲线 切割定律 当离心泵叶轮的出口直径 D被车削变小时 ,离心泵的流量和扬程均相应地下降 ,其特性曲线移向原始直径叶轮的特性曲线的下方 ,切削量越大 (D越小 )特性曲线 ( 见图 15)下移 越远。 应用这一规律可以保证泵达到所需的流量和扬程 ,并可扩大一台离心泵的流量、扬程范围 ,用于多种工况的运行要求 ,对于制造厂可减少泵的生产品种 ,降低成本 ,并可应用此规律满足离心式炼油化工流程泵在更换新叶轮后扬程增加 5%(转速不变 )的要求。 22 叶轮出口直径的切割量与泵特性的关系称为离心泵的切割定律 ,近似表示为： 式中 D’ 、 Q 、 H 、 P —— 分别为经切割后的叶轮出口直径、流量、扬程和功率。 D、 Q 、 H 、 P — 分别为切割前叶轮的出口直径、流量、扬程和功率。 应用叶轮切割定律对离心泵叶轮切割的切割量是有限制的 ， 以免泵的效率降低过多。 叶轮出口直径允许切割量对泵效率的影响见表 下表。 叶轮出口直径允许切割量对泵效率的影响 比转速， sn ≤60 60～ 120 120～ 200 200～ 300 300～ 350 350以上 允许切割量 121DDD 20% 15% 11% 9% 7% 0 效率  每车小 10%，  下降 1% 每车小 4%, 下降 1% — 注 : 1. 旋涡泵和轴流泵叶轮不允许切割。 2. 叶轮外圆的切割一般不允许超过本表规定的数值 ,以 免泵的效率下降过多。 液体 粘 度对特性的影响 当被送液体的 粘 度增大时 ,水力摩擦损失也随之增大 ， QH曲线下移 ， 即泵的流量和扬程均下降 ， 但泵的关死扬程几乎不变 ， 同时泵的圆盘摩擦损失增加 ， 泵的输入功率增大 ， 泵效率急剧下降 (见图 16)。 泵制造厂一般只提供泵输送清水时的性能曲线 ， 当被输送液体的运动 粘 度值大于 210 5m2/s 时 ,即需对泵进行性能修正 ,换算为输送清水时性能进行泵的设计和试验。 DD 39。 39。 239。 39。  DDHH 339。 39。  DDPP 23 图 16 液体 粘 性对特性曲线的影响 图中虚线表示被送液体 粘 度增大后的性能曲线 图 17 离心泵的工作范围 离心泵的 工作范围 离心泵特性曲线 (QH 曲线 )上的每一个点都表示泵的一个运行工况 ,但其运行效率最高工况点只有一点 , 称作最佳工况点。 离心泵的额定工况点以及炼油化工生产的正常操作工况点均应选在泵的最佳工况点附近 ,炼油化工用离心泵要求泵的正常操作工况点在泵的额定工况点和最佳工况点之间。 当泵的运行工况点远离最佳工况点时 ,泵的效率将下降 ,运行耗功增大 ,经济性差。 一般以泵效率降低量达到 5%～ 8% 时 ,泵的对应流量即为该泵最佳工况范围的边界流量。 边界流量的最大值 Qmax 和最小值 Qmin与最高效工况点流量 QN的 关系为 min NQ = , max NQ = 24 一台离心泵的叶轮经切割可得到该泵的叶轮族，其直径最大者为出口直径未经切削的原始叶轮 ， 直径最小者为切割量达到允许值的叶轮 ,与之对应的 QH 曲线和各叶轮相似工况点抛物线之间所包围的面积 ,即图 17中 ABCD 四点间的区域 ,为离心泵的工作范围。 如泵的工作点超出工作范围 ， 当流量过小时 ,离心泵的排出量将不连续 ,同时伴有温度升高、噪声增大、振动加剧等 ,其极限最小流量一般为 ～ (功率大于 100kW 、比转速 sn 大于 150 时取大值 )。 当流量过大时 ,离心泵可能发生汽蚀和超载 ,极限最大流量一般为 ～。 五 、离心泵的工作点与调节 管路特性曲线 当离心泵安装在特定的管路系统中时，泵应提供的流量和压头应依管路的要求而定。 管路所需压头与流量的关系曲线称为管路特性曲线，其方程用下式表示 ： He=A+BQe2 在特定的管路中输送液体时，管路所需的压头 He随液体流量 Qe的平方而变。 若将此关系标在相应的坐标图上，即得如图 18 所示的 He— Qe曲线。 这条曲线称为管路特性曲线，表示在特定管路系统中，于固定操作条件下，流体流经该管路时所需的压头与流量的关系。 此线的形状由管路布局与操作条件来确定，而与泵的性能无关。 离心泵的工作点 若将离心泵的特性曲线 HQ 与其所在管路的特性曲线 He— Qe绘于同一坐标图上，如图 18 所示。 两线交点 M 称为泵在该管路上的工作点。 该点所对应的流量和压头既能满足管路系统的要求，又为离心泵所能提供，即 Q=Qe， H=He。 换言之，对所选定的离心泵，以一定转速在此特定管路系统运转时，只能在这一点工作。 25 图 18 管路特性曲线与泵的工作点 离心泵的流量调节 离心泵在指定的管路上工作时，由于生产任务发生变化，出现泵的工作流量与生产要求不相适应；或已选好的离心泵在特定的管路中运转时，所提供的流量不一定符合输送任务的要求。 对于这两种情况，都需要对泵进行流量调节，实质上是改变泵的工作点。 由于泵的工作点为泵的特性和管路特性所决定，因此改变两种特性曲线之一均可达到调节流量的目的。 （ 1）改变阀门的开度 改变离心泵出口管路上调节阀门的开度，即可改变管路特性曲线。 例如，当阀门关小时，管路的局部阻力加大，管路特性曲线变陡，如图 19 中曲线 1 所示。 工作点由 M 点移至 M1点，流量由 QM 降至 OM1； 当阀门开大时，管路局部阻力减小，管路特性曲线变得平坦，如图中曲线 2 所示，工作点移至 M2，流量加大到 QM2。 采用阀门来调节流量快速简便，且流量可以连续变化，适合化工连续生产的特点，因此应用十分广泛。 其缺点是，当阀门关小时，因流动阻力加大需要额外多消耗一部分能量，且在调节幅度较大时离心泵往往在低效区工作，因此经济性差。 26 图 19 改变阀门的开度时流量变化示意 （ 2） 改变泵的转速 改变泵的转速，实质上是改变泵的特性曲线。 如图 20 所示，泵原来 的转速为 n，工作点为 M，若将泵的转速提高到 n1，泵的特性曲线 H— Q 向上移，工作点由 M 变至 M1，流量由 QM 加大到 QM1；若将泵的转速降至 n2， H— Q 曲线便向下移，工作点移至 M2，流量减少至 QM2。 这种调节方法能保持管路特性曲线不变。 流量随转速下降而减小，动力消耗也相应降低，因此从能量消耗来看是比较合理的。 但是，改变泵的转速需要变速装置或价格昂贵的变速原动机，且难以做到流量连续调节，因此至今化工生产中较少采用。 图 20 改变泵的转速时流量变化示意 （ 3） 车削叶轮外径也改变泵的特性曲线。 用这 种 方法调节流量在 一定范围内可保证泵在高效率区内工作，能量利用较经济，但不方便，流量调节范围也不大， 且直径减小不当还会降低泵的效率， 故应用不广泛。 六、离心泵的并联和串联操作 27 在实际生产中，当单台离心泵不能满足输送任务要求时，可采用离心泵的并联或串联操作。 设将两台型号相同的离心泵并联操作，各自的吸 入 管路相同，则两泵的流量和压头必各自相同，且具有相同的管路特性曲线。 在同一压头下，两台并联泵的流量等于单台泵的两倍。 于是，依据单台泵特性曲线工上的一系列坐标点，保持其纵坐标 (H)不变、使横坐标 (Q)加倍，由此得到的一系列对应的坐标 点即可绘得两台泵并联操作的合成特性曲线Ⅱ，如图 21 所示。 并联泵的操作流量和压头可由合成特性曲线与管路特性曲线的交点来决定。 由图可见，由于流量增大使管路流动阻力增加，因此两台泵并联后的总流量必低于原单台泵流量的两倍。 假若将两台型号相同的泵串联操作，则每台泵的压头和流量也是各自相同的，因此在同一流量下，两台串联泵的压头为单台泵的两倍。 于是，依据单台泵特性曲线工上一系列坐标点，保持其横坐标 (Q)不变、使纵坐标 (H)加倍，由此得到的一系列对应坐标点即可绘出两台串联泵的合成特性曲线Ⅱ，如图 22 所示。 同样，串联 泵的工作点也由管路特性曲线与泵的合成特性曲线的交点来决定。 由图可见，两台泵串联操作的总压头必低于单台泵压头的两倍。 图 21 离心泵的并联操作 28 图 22 离心泵的串联操作 图 23 离心泵串并联组合方式的选择 生产中究竟采用何种组合方式比较经济合理，则决定于管路曲线的形状。 对于管路特性曲线较平坦的低阻管路 (如图 23 中曲线 a 所示 )，采用并联组合，可获得较串联组合为高的流量和压头；对于管路特性曲线较陡的高阻管路 (图中曲线 b)，采用串联组合，可获得较并联组合高的流量和压头。 对于 gpZ 值高于单泵所能提供最大 压头的特定管路，则必须采用串联组合方式。 第三节 离心泵的日常运行与维护 一、精心设计、精心施工是确保离心泵正常运行的前提 ① 在设计中一定要详细了解被输送物料的物理化学性质，有无腐蚀性、有无悬浮物、粘度大小、凝固点及汽化温度饱和蒸汽压等。 29 ② 一定要详细了解被输送物料的工况：输送温度、压力、流量、输送高度、吸入高度、负荷变动范围等。 ③ 综合上述两方面的因素参阅离心泵的特性曲线，从而选出最适合生产实际使用的离心泵。 ④ 对一些 要 求较高的离心泵，应在设计中考虑在吸入口前安装过滤器，在出口阀后安装止逆阀；同时应在 操作室及现场设置两套监控装置，以应付突发事故的发生。 ⑤ 在施工中应严格按照离心泵的施工安装规范进行，并要有一套完善的质量监督制度及验收制度。 安装完毕后要进行试运转，经试运转周期考核各项性能指标均符合要求的泵，才能交付生产。 二、 离心泵 的 操作 及巡回检查制度 在操作时要 严格按设备使用说明 书 执行 ，以下操作程序供参考。 ① 启动前准备工作 、入口管线的各部件，如阀门、法兰、地脚螺钉、联轴器、温度计和压力表等，看是否正常好用 ，油面应在油标的 1/2— 2/3处。 ，检查泵的转动情况 ，是否有不正常的声音。 轴封 渗漏符合要求。 ，排除。