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【水处理设备-水泵】—— ①水泵选型

  水处理设备的合理选型,是每一个设计人员需要掌握的知识。作为输送提升的核心设备,泵在水处理项目中无处不在。泵的原理多样,种类繁多,而且还在不断地发展创新,不同的应用场合,泵的使用方法也各有差异。

  1、泵的原理与分类

  在专业定义上,泵是指将原动机的机械能转换成流体的压力能和动能,从而实现流体定向输运的动力设备。在使用时常按用途来进行命名,比如潜污泵、污泥泵、计量泵等,工作原理各有不同。按工作原理可以分类如下:

  1)叶片式泵

  叶片式泵包括离心泵(单级、多级),轴流泵,混流泵,旋涡泵等。

  离心泵-利用旋转叶轮带动流体一起旋转,借离心力的作用,使流体的压力能和动能得到增加。

  轴流泵-利用叶轮上的翼型叶片在流体旋转所产生的升力使流体的能量增加。

  混流泵-介于离心泵和轴流泵之间,部分利用了离心力,部分利用了升力。

  2)容积式泵

  容积式泵包括往复泵(活塞、柱塞、隔膜),回转泵(齿轮、螺杆、滑片等)

  往复式泵-利用工作容积周期性的改变来输送流体,并提高其压力,包括活塞式、柱塞式和隔膜式三类。

  回转式泵-利用一对或几个特殊形状的回转体,如齿轮、螺杆或其他形状的转子在壳体内作旋转运动来输送流体并提高其压力。

  3)其他类型泵

  叶片式泵和容积式泵基本包括了所有常用的泵的类型,还有一些其他类型的泵,比如:

  水环式真空泵-水环式真空泵在启动前注入一定水作为工作液体,靠星形叶轮的旋转,形成封闭水环,叶轮与水环之间形成周期性扩大与减小的空间,形成负压,吸入气体并排出,达到抽真空的目的。

  喷射泵-利用高速射流的抽吸作用来抽吸并输送液体,可以起到抽真空的作用。

  2、泵的主要性能参数

  1)流量与扬程

  泵在单位时间内输送的流体量称为流量,泵的流量一般指体积流量,用q表示。单位重力作用下的液体通过泵后所获得的能量增加值,称为扬程,用H表示,单位为m。

  在选型时,流量与扬程是由设计人员根据工艺计算结果给出的核心参数,是一个固定值。对于水泵自身性能而言,流量与扬程往往是一个区间内的对应关系,是一个范围。在选型时,两者互相影响,理想的选型是工艺参数需要的固定值落在水泵性能曲线的最高效率点,在有偏差时,要综合评估偏差可能带来的不利影响,权衡后确定选型结果。

  2)轴功率与效率

  泵在运行时原动机传递到泵转轴上的功率称为轴功率,用P表示,单位为kw。单位时间内通过泵的流体所获得的功率称为有效功率,用Pe表示。泵的效率为有效功率与轴功率之比,即η=Pe/P。

  泵的效率与泵本身的设计水平、机械加工水平等有关,效率的高低直接影响能耗,同时泵有各自的高效率区间,选型时需要落在这个区间,以降低能耗。

  3)转速

  泵轴每分钟的转数,称为转速,用n表示,单位为r/min。

  转速一般与电机的标准转速对应,可通过变频器对电机转速进行调整,水泵性能曲线也对应变化。在实际流量扬程变化时,通过变频来调节可以达到很好的节能效果。

  4)汽蚀与汽蚀余量

  汽蚀指水泵运行中,因为某些原因使得泵内局部压力降低到水的汽化压力时,水会产生汽化而形成气液流,到达高压区后气泡受到挤压破灭重新凝结成水,在这个过程中会产生很高的水锤压力,使材料收到侵蚀和破坏。汽蚀现象主要是针对叶片泵而言,是在泵的选型设计中必须避免的现象。汽蚀的产生与泵的性能有关,也与泵的吸口装置的设计有关。

  汽蚀余量指泵入口处液体所具有的总水头与液体汽化时的压力头之差,单位用米(水柱)标注,用NPSH(Net Positive Suction Head)表示。在叶片泵的性能参数中,厂家一般会提供允许汽蚀余量供设计人员在选型设计时使用,汽蚀余量的参数说明如下:

  NPSHc—临界汽蚀余量,由汽蚀试验求得;

  [NPSH]—允许汽蚀余量,是保证泵不发生汽蚀的汽蚀余量,通常取[NPSH]=(1.1~1.5)NPSHc或[NPSH]=NPSHc+K(一般取K=0.3)。

  汽蚀余量主要影响安装条件,允许汽蚀余量越小,意味着可承担的泵前负压越大,水泵的性能越好。

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