水泵是水处理中动力提供设备,主要是使水克服管道和过滤器设备的阻力,而使水在水处理设备总流动输送,无论石英砂过滤器,活性炭过滤器,多介质过滤器,精密过滤器还是在纯水设备,软水器中是必不可少的设备,水处理设备水泵的选型关系到整个系统的运行状态,所以水泵的选型是非常重要的。
一、了解泵选型原则
1、使所选泵的型式和性能符合装置流量、扬程、压力、温度、汽蚀流量、吸程等工艺参数的要求。
2、必须满足介质特性的要求。 对输送腐蚀性介质的泵,要求对流部件采用耐腐蚀性材料,如AFB不锈钢耐腐蚀泵,CQF工程塑料磁力驱动泵。 对输送含固体颗粒介质的泵,要求对流部件采用耐磨材料,必要时轴封用采用清洁液体冲洗。
3、机械方面可靠性高、噪声低、振动小。
4、经济上要综合考虑到设备费、运转费、维修费和管理费的总成本最低。
5、离心泵具有转速高、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。因此除以下情况外,应尽可能选用离心泵:
①有计量要求时,选用计量泵
②扬程要求很高,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75%,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,应选用具有自吸性能的泵,如自吸式离心泵、自吸式旋涡泵、气动(电动)隔膜泵。
二、泵选型的基本依据 泵选型依据,应根据工艺流程,给排水要求,从五个方面加以考虑,既液体输送量、装置扬程、液体性质、管路布置以及操作运转条件等。
1、流量是选泵的重要性能数据之一,它直接关系到整个装置的的生产能力和输送能力。如设计院工艺设计中能算出泵正常、最小、最大三种流量。选择泵时,以最大流量为依据,兼顾正常流量,在没有最大流量时,通常可取正常流量的1.1倍作为最大流量。
2、装置系统所需的扬程是选泵的又一重要性能数据,一般要用放大5%—10%余量后扬程来选型。
3、液体性质,包括液体介质名称,物理性质,化学性质和其它性质,物理性质有温度c密度d,粘度u,介质中固体颗粒直径和气体的含量等,这涉及到系统的扬程,有效气蚀余量计算和合适泵的类型:化学性质,主要指液体介质的化学腐蚀性和毒性,是选用泵材料和选用那一种轴封型式的重要依据。
4、装置系统的管路布置条件指的是送液高度送液距离送液走向,吸如侧最低液面,排出侧最高液面等一些数据和管道规格及其长度、材料、管件规格、数量等,以便进行系梳扬程计算和汽蚀余量的校核。
5、操作条件的内容很多,如液体的操作T饱和蒸汽力P、吸入侧压力PS(绝对)、排出侧容器压力PZ、海拔高度、环境温度操作是间隙的还是连续的、泵的位置是固定的还是可移的。
三、选泵的具体操作根据泵选型原则和选型基本条件,具体操作如下:
1、根据装置的布置、地形条件、水位条件、运转条件,确定选择卧式、立式和其它型式(管道式、潜水式、液下式、无堵塞式、自吸式、齿轮式等)的泵。
2、根据液体介质性质,确定清水泵,热水泵还是油泵、化工泵或耐腐蚀泵或杂质泵,或者采用无堵塞泵。安装在爆炸区域的泵,应根据爆炸区域等级,采用相应的防爆电动机。
3、根据流量大小,确定选单吸泵还是双吸泵;根据扬程高低,选单级泵还是多级泵,高转速泵还是低转速泵(空调泵)、多级泵效率比单级泵低,如选单级泵和多级泵同样都能用时,首先选用单级泵。
4、确定泵的具体型号 确定选用什么系列的泵后,就可按最大流量,(在没有最大流量时,通常可取正常流量的1.1倍作为最大流量),取放大5%—10%余量后的扬程这两个性能的主要参数,在型谱图或者系列特性曲线上确定具体型号。
操作如下: 利用泵特性曲线,在横坐标上找到所需流量值,在纵坐标上找到所需扬程值,从两值分别向上和向右引垂线或水平线,两线交点正好落在特性曲线上,则该泵就是要选的泵,但是这种理想情况一般很少,通常会碰上下列两种情况: 第一种:交点在特性曲线上方,这说明流量满足要求,但扬程不够,此时,若扬程相差不多,或相差5%左右,仍可选用,若扬程相差很多,则选扬程较大的泵。或设法减小管路阻力损失。
第二种:交点在特性曲线下方,在泵特性曲线扇状梯形范围内,就初步定下此型号,然后根据扬程相差多少,来决定是否切割叶轮直径, 所需Q、H、,根据其ns和切割公式,切割叶轮直径,若交点不落在扇状梯形范围内,应选扬程较小的泵。选泵时,有时须考虑生产工艺要求,选用不同形状Q-H特性曲线。 。
5、泵型号确定后,对水泵或输送介质的物理化学介质近似水的泵,需再到有关产品目录或样本上,根据该型号性能表或性能曲线进行校改,看正常工作点是否落在该泵优先工作区?有效NPSH是否大于(NPSH)。也可反过来以NPSH校改几何安装高度?
6、对于输送粘度大于20mm2/s的液体泵(或密度大于1000kg/m3),一定要把以水实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或较核。
7、确定泵的台数和备用率: 对正常运转的泵,一般只用一台,因为一台大泵与并联工作的两台小泵相当,(指扬程、流量相同),大泵效率高于小泵,故从节能角度讲宁可选一台大泵,而不用两台小泵,但遇有下列情况时,可考虑两台泵并联合作: 流量很大,一台泵达不到此流量。 对于需要有50%的备用率大型泵,可改两台较小的泵工作,两台备用(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24小时连续不停运转的泵,应备用三台泵,一台运转,一台备用,一台维修。
8、一般情况下,客户可提交其“选泵的基本条件”,由水泵公司给予选型或者推荐更好的泵产品。如果设计院在设计装置设备时,对泵的型号已经确定,按设计院要求配置。
9、确定泵的台数和备用率: 对正常运转的泵,一般只用一台,因为一台大泵与并联工作的两台小泵相当,(指扬程、流量相同),大泵效率高于小泵,故从节能角度讲宁可选一台大泵,而不用两台小泵,但遇有下列情况时,可考虑两台泵并联合作: 流量很大,一台泵达不到此流量。 对于需要有50%的备用率大型泵,可改两台较小的泵工作,两台备用(共三抬) 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,另一抬泵仍然承担生产上70%的输送。 对需24小时连续不停运转的泵,应备用三台泵,运转,一台备用,一台维修。
延伸阅读:技术:影响泵用机械密封的外部条件研究
通过对泵用机械密封的实际应用和理论分析,提出了机械密封的实际密封效果不仅与机械密封自身的性能有关,且与其它零部件提供的条件以及密封辅助系统提供的条件有着重要的关系,因此在设计泵机组产品时,要为机械密封的使用提供一个良好的外部条件。 目前机械密封在泵类产品中的应用非常广泛,而随着产品技术水平的提高和节约能源的要求,机械密封的应用前景将更加广泛。机械密封的密封效果将直接影响整机的运行,尤其是在石油化工领域内,因存在易燃、易爆、易挥发、剧毒等介质,机械密封出现泄漏,将严重影响生产正常进行,严重的还将出现重大安全事故。
人们在分析质量故障原因时,往往习惯在机械密封自身方面查找原因,例如:机械密封的选型是否合适,材料选择是否正确,密封面的比压是否正确,摩擦副的选择是否合理等等。而很少在机械密封的外部条件方面去查找原因,例如:泵给机械密封创造的条件是否合适,辅助系统的配置是否合适,而这些方面的原因往往是非常重要的。本文作者从泵用机械密封的外部条件的角度分析了影响密封效果的几种因素和应采取的合理措施。
1机械密封的原理及要求 机械密封是靠一对相对运动的环的端面相互贴合形成的微小轴向间隙起密封作用,这种装置称为机械密封。 机械密封通常由动环、静环、压紧元件和密封元件组成。
其中动环和静环的端面组成一对摩擦副,动环靠密封室中液体的压力使其端面压紧在静环端面上,并在两环端面上产生适当的比压和保持一层极薄的液体膜而达到密封的目的。
压紧元件产生压力,可使泵在不运转状态下,也保持端面贴合,保证密封介质不外漏,并防止杂质进入密封端面。密封元件起密封动环与轴的间隙B、静环与压盖的间隙C的作用,同时对泵的振动、冲击起缓冲作用。 机械密封在实际运行中不是一个孤立的部件,它是与泵的其它零部件一起组合起来运行的,同时通过其基本原理可以看出,机械密封的正常运行是有条件的,例如:泵轴的窜量不能太大,否则摩擦副端面不能形成正常要求的比压;机械密封处的泵轴不能有太大的挠度,否则端面比压会不均匀等等。
只有满足类似这样的外部条件,再加上良好的机械密封自身性能,才能达到理想的密封效果。2外部条件影响的原因分析 。
2.1泵轴的轴向窜量大 机械密封的密封面要有一定的比压,这样才能起到密封作用,这就要求机械密封的弹簧要有一定的压缩量,给密封端面一个推力,旋转起来使密封面产生密封所要求的比压。
为了保证这一个比压,机械密封要求泵轴不能有太大的窜量,一般要保证在0.5mm以内。但在实际设计当中,由于设计的不合理,往往泵轴产生很大的窜量,对机械密封的使用是非常不利的。
这种现象往往出现在多级离心泵中,尤其是在泵启动过程中,窜量比较大。
平衡盘工作时自动改变平衡盘与平衡环之间的轴向间隙b,从而改变平衡盘前后两侧的压差,产生一个与轴向力方向相反的作用力来平衡轴向力。由于转子窜动的惯性作用和瞬态泵工况的波动,运转的转子不会静止在某一轴向平衡位置。
平衡盘始终处在左右窜动的状态。平衡盘在正常工作中的轴向窜量只有0105~011mm,满足机械密封的允许轴向窜量015mm的要求,但平衡盘在泵启动、停机、工况剧变时的轴向窜量可能大大超过机械密封允许的轴向窜量。
泵经过长时间运行后,平衡盘与平衡环摩擦磨损,间隙b随着增大,机械密封轴向窜量不断增加。由于轴向力的作用,吸入侧的密封面的压紧力增加,密封面磨损加剧,直至密封面损坏,失去密封作用。吐出侧的机械密封,随着平衡盘的磨损,转子部件的轴向窜量大于密封要求的轴向窜量,密封面的压紧力减小,达不到密封要求,最终使泵两侧的机械密封全部失去密封作用。 。
2.2轴向力偏大 机械密封在使用过程中是不能够承受轴向力的,若存在轴向力,对机械密封的影响是严重的。 有时由于泵的轴向力平衡机构设计的不合理及制造、安装、使用等方面的原因,造成轴向力没有被平衡掉。机械密封承受一个轴向力,运转时密封压盖温度将偏高,对于聚丙烯类的介质,在高温下会被熔融,因此泵启动后很快就失去密封效果,泵静止时则密封端面出现间断的喷漏现象。
2.3泵轴的挠度偏大 机械密封又称端面密封,是一种旋转轴向的接触式动密封,它是在流体介质和弹性元件的作用下,两个垂直于轴心线的密封端面紧密贴合、相对旋转,从而达到密封效果,因此要求两个密封之间要受力均匀。但由于泵产品设计的不合理,泵轴运转时,在机械密封安装处产生的挠度较大,使密封面之间的受力不均匀,导致密封效果不好。
2.4没有辅助冲洗系统或辅助冲洗系统设置不合理 机械密封的辅助冲洗系统是非常重要的,它可以有效地保护密封面,起到冷却、润滑、冲走杂物等作用。有时设计员没有合理地配置辅助冲洗系统,达不到密封效果;有时虽然设计人员设计了辅助系统,但由于冲洗液中有杂质,冲洗液的流量、压力不够,冲洗口位置设计不合理等原因,也同样达不到密封效果。
2.5振动偏大 机械密封振动偏大,最终导致失去密封效果。但机械密封振动偏大的原因往往不是机械密封本身的原因,泵的其它零部件是产生振动的根源,如泵轴设计不合理、加工的原因、轴承精度不够、联轴器的平行度差、径向力大等原因。
2.6泵汽蚀的原因 由于装置系统操作不合理以及泵进口汽蚀性能不好、泵的转速偏高,在泵的入口处发生局部汽蚀,汽蚀发生后,水中会有气泡,它一方面会冲击机械密封面的外表面,使其表面出现破损;另一方面会使动静环的吻合面的流动膜中也含有气泡,不能形成稳定的流动膜,造成动静环的吻合面的干摩擦,使机械密封装置损坏。
2.7机械加工精度不够 机械加工精度不够,原因有很多,有的是机械密封本身的加工精度不够,这方面的原因容易引起人们的注意,也容易找到。
但有时是泵其它部件的加工精度不够,这方面的原因,不容易引起人们的注意。例如:泵轴、轴套、泵体、密封腔体的加大精度不够等原因。这些原因的存在对机械密封的密封效果是非常不利的。 3应采取的措施 。
3.1消除泵轴窜量大的措施 合理地设计轴向力的平衡装置,消除轴向窜量。为了满足这一要求,对于多级离心泵,比较理想的设计方案有两个:一个是平衡盘加轴向止推轴承,由平衡盘平衡轴向力,由轴向止推轴承对泵轴进行轴向限位;另一个是平衡鼓加轴向止推轴承,由平衡鼓平衡掉大部分轴向力,剩余的轴向力由止推轴承承担,同时轴向止推轴承对泵轴进行轴向限位。第二种方案的关键是合理地设计平衡鼓,使之能够真正平衡掉大部分轴向力。
对于其它单级泵、中开泵等产品,在设计时采取一些措施保证泵轴的窜量在机械密封所要求的范围之内。 。
3.2消除轴向力偏大的措施 合理地设计轴向力平衡机构,使之能够真正充分地平衡掉轴向力,给机械密封创造一个良好的条件。对于一些电厂、石油、化工等领域应用的重要产品,在产品出厂之前,必须做到台台试验检测和发现问题和解决问题。有些重要的泵可以在转子上设计一个轴向测力环,对轴向力的大小进行随时监测,发现问题及时解决。
3.3消除泵轴挠度偏大的措施 这种现象大多存在卧式多级离心泵中,在设计时采取以下措施:
(1)减少两端轴承之间的距离。泵叶轮的级数不要太多,在泵总扬程要求较高的情况下,尽量提高每级叶轮的扬程,减少级数。
(2)增加泵轴的直径。在设计泵轴直径的时候,不要简单地仅考虑传递功率的大小,而要考虑机械密封、轴挠度、起动方法和有关惯性负荷、径向力等因素。很多设计员没有充分认识到这一点。
(3)提高泵轴材料的等级。
(4)泵轴设计完成后,对泵轴的挠度要进行校核检验计算。
3.4增加辅助冲洗系统 在条件允许的情况下,尽量设计辅助冲洗系统。 冲洗压力一般要求高于密封腔压力0107~011MPa,如果输送介质属于易汽化的,则应高于汽化压力01175~012MPa。密封腔压力要根据每种泵的结构型式、系统压力等因素来计算。
轴封腔压力很高时或者压力几乎接近该密封使用最高极限时,也可由密封腔引液体至低压区,使轴封液体流动以带走摩擦热。
根据每种泵的操作条件,合理地配置管路和附件。如冷却器、孔板、过滤器、阀门、流量指示器、压力表、温度等。实际上密封的可靠性和寿命,在很大程度上取决于密封辅助系统的配置。 。
3.5消除泵进口汽蚀的措施
(1)提高泵的汽蚀性能水平,满足现场装置的汽蚀性能的要求。
(2)现场试验装置的要求要与泵汽蚀性能水平匹配。
(3)现场安装和工况调节要给泵创造有利的条件。
3.6消除泵振动的措施
(1)泵产品在设计过程中,要充分分析振动的来源,以消除振动源。
(2)泵产品的制造装配过程中,严格按标准和操作规程去执行,消除振动源。
(3)泵、电机、底座、现场管路等辅助设备在现场安装时,要严格把关,消除振动源。
(4)现场生产、操作、维修、调节时,严格把关,消除振动源。
3.7严格执行设计标准 泵产品的设计和机械密封产品的设计要执行相关的国内外标准,在产品的设计过程中,设计员应认真执行标准,深刻理解标准每一条内容的具体意义,将标准内容的要求执行到产品设计过程中。到目前为止,有很多设计员还没有理解标准的实际含义,没有严格地去执行新标准,而是盲目地照搬照套老图纸和老设计员的经验。这种作法对提高我国产品技术水平和进入国际市场是非常不利的。
提高标准化认识,是目前机械行业设计员迫切需要解决的问题。 4结束语 在设计泵用机械密封时,不仅要考虑机械密封本身的影响因素,而且要考虑机械密封外部的各种影响因素。 在实际工作中要注意以下几个问题: 。
(1)在泵产品的设计过程中要充分考虑到泵其它零部件以及现场其它设备对机械密封的使用效果的影响,为机械密封创造一个良好的外部条件。
(2)增加对机械密封辅助系统的重要作用的认识,尽可能配备完善的机械密封辅助系统,以提高密封效果。
(3)对重要泵产品的机械密封,要增加保护措施,提高密封质量,减少密封质量事故。
(4)分析机械密封的质量事故的原因时,要充分考虑到泵的其它零部件对机械密封运行的影响,采取措施不断提高机械密封的效果。
阅读本文的人还阅读了:不锈钢气动隔膜泵工作原理
在泵的两个对称工作腔中中各装有一块隔膜,由中心联杆将其连结成一体。压缩空气从泵的进气口进入配气阀,通过配气机构将压缩空气引入其中一腔,推动腔内隔膜运动,而另一腔中气体排出。一旦到达行程终点,配气机构自动将压缩空气引入另一工作腔,推动隔膜朝相反方向运动,从而使两个隔膜连续同步地往复运动。
在图示中压缩空气由进入配气阀,使膜片向右运动,则室的吸力使介质由入口流入,推动球阀进入室,球阀则因吸入而闭锁;室中的介质则被挤压,推开球阀由出口流出,同时使球阀闭锁,防流,就这样循环往复使介质不断从入口处吸入,出口处排出。不锈钢气动隔膜泵独特优点:。
①可以浸没在介质中工作。
②使用方便、工作可靠、开停只需简单地打开和关闭气体阀门,即使由于意外情况而长时间无介质运动或突然停机,泵也不会因此而损坏,一旦超负荷,泵会自动地停机,具有自我保护性能,当符合恢复正常后,又能自动启动运行。
③结构简单、易损件少,该泵结构简单,安装、维修方便,泵输送的介质不会接触到配气阀,连杆等运动部件,不象其他类型的泵因转子、活塞、齿轮、叶片等部件的磨损而使性能逐步下降。
④可输送较粘的液体(粘度在1万厘泊以下)。
⑤本泵无须用油润滑,即使空转,对泵也无任何影响,这是该泵一大特点。
⑥不需灌引水,吸程高达7m,扬程达70m,出口压力≥6kgf/cm。
⑦流动宽敞,通过性能好,允许通过最大颗粒直径达10mm。抽送泥浆、杂质时,对泵磨损甚微。
⑧扬程、流量可通过气阀开度实现无级调节(气压调节1-7kgf/cm之间)。
⑨该泵无旋转部件,没有轴封,隔膜将抽送的介质于泵的运动部件、工作介质完全隔开,所输送的介质不会向外泄漏,所以抽送有毒、易发挥或腐蚀性介质时,不会造成环境污染和危害人身安全。
⑩不必用电,在易燃、易爆场合所使用安全可靠。公司其它隔膜泵产品:塑料气动隔膜泵、铝合金气动隔膜泵、第三代气动隔膜泵、铸铁材质气动隔膜泵和电动隔膜泵等。此文章来源公司原创,欢迎访问公司网站【】给您带去满意的服务和优质的产品。