LASD/LAFD_氣液輸送泵浦 (可空抽)

泵與「蹦」同音,為英語pump的音譯、語也藉此為發音、中文直譯稱泵浦或是泵浦。是一種用來增加液體或氣體壓力的設備裝置。泵浦使加壓過的氣體或液體產生比平常狀況下更巨大的推進力量,用於推進某些機械裝置或是氣體或液體產生巨大的力量作為多項用途,是一種用來移動液體、氣體或特殊流體介質的裝置,即是對流體作功的機械。

LASD/LAFD_氣液輸送泵浦 (可空抽)

LASD/LAFD_氣液輸送泵浦 (可空抽)

本文以下將介紹;

一、泵浦種類

二、泵浦構造

三、泵浦用途

四、泵浦應用

五、泵浦選用

六、泵浦的揚程與流量

一、泵浦種類

泵浦的種類繁多,分類複雜,常用的分類方式有:依對流體施加壓力的方式,可將泵浦分為電磁泵浦、動力式泵浦、容積式泵浦三類:電磁泵浦,可用來輸送液態良導體。動力式泵浦,分為離心泵浦和漩渦泵浦兩種,輸送型式為低壓大流量。容積式泵浦,包括往復泵浦和回轉泵浦(或者叫轉子泵浦)兩種,輸送的型式為高壓小流量。

二、泵浦構造

按泵浦的結構可分為單級泵浦和多級泵浦。

三、泵浦用途

按泵浦的用途可分為熱泵浦、計量泵浦、化工流程泵浦、試壓泵浦、真空泵浦、鈦升華泵浦等。
按泵浦的驅動方法可分為手動泵浦、蒸汽泵浦、電動泵浦、氣動泵浦、水輪泵浦、電磁泵浦、汽輪機泵浦、柴油機泵浦等。
按泵浦工作的機械部分命名可分為齒輪泵浦、螺杆泵浦、柱塞泵浦、隔膜泵浦等。
按所輸送流體的性質可分為水泵浦、油泵浦、氣泵浦、酸泵浦、鹼泵浦、清水泵浦、污水泵浦、泥漿泵浦、硫磺泵浦、磷酸泵浦等。
除此之外,還有利用輔助液體(氣體)與被輸送的流體間的摩擦力運輸的噴水抽氣泵浦、蒸汽噴射泵浦、擴散泵浦、分子泵浦。以及用不同材料製造的鈦泵浦,塑料泵浦,氟塑料泵浦,玻璃泵浦,有機玻璃泵浦等。

四、泵浦應用

泵浦是機械工業中的通用機械產品,依其產業應用分別說明如下。

泵浦在工業流體處理和日常生活中主要用於水、油、氣、乳化液、酸鹼液、懸乳液和液態單質、金屬等流體,也可用於液、氣混合物及含懸浮固體物的液體的運送。
電力部門,熱電廠、核電站使用鍋爐給水泵浦、冷凝水泵浦、循環水泵浦和灰渣泵浦、主泵浦、多級泵浦等。
船舶製造工業中,船舶所用的泵浦的類型和數量也是多種多樣的。
石油鑽探開採中泥漿泵浦和壓裂泵浦是重要的設備,化工生產中,泵浦除了輸送原料流體介質和提供化學反應的壓力流量以外,在化工和石油生產裝置中還用來調節溫度。
礦業和冶金工業中,泵浦主要用於給水,排水。
城市的給排水、蒸汽機車的用水、工具機中的潤滑和冷卻、紡織工業中輸送漂液和染料、造紙工業中輸送紙漿,以及食品工業中輸送牛奶和糖類食品等,都使用大量的泵浦。
農業生產上,泵浦是最主要的排灌機械。

五、泵浦選用

針對廠內泵浦的選用,除了須考量到其使用的場合特性之外,如何運用泵浦的性能曲線特徵來作為其選用上的判斷及選擇依據,這將是決定此泵浦在往後是否能有效率運轉的重要關鍵。目前由於離心式泵浦,不論是在使用量或者是用電量,在工業所使用的泵浦中均是佔最大宗,因此以下所介紹均是以離心式泵浦的角度來進行說明。

  1. 泵浦最高效率點之流量、揚程與管路需求必須一致:
    不同種類的泵浦各有其不同的性能曲線,即使是具有相同流量、揚程規格的泵浦,由於每家設備廠的設計方式不同,因此所具有的性能曲線也就有所差異。一般在泵浦的使用上,雖然其可使用的流量與揚程範圍很大,不過一般設備廠在設計泵浦時,都會運用搭配管路阻抗曲線的方式,於所設計的泵浦中設定一個最佳操作點,這也就是說在此操作點上運轉的泵浦, 所具有的能源效率最高。因此為了讓泵浦所提供的流量與揚程能符合所期望的值,並且還能運轉在最佳效率點的範圍,此時管路阻抗的估計就必須要相當慎重(管路阻抗曲線與性能曲線之交點儘量能落在最佳操作點附近),因若估計與實際落差太大,不但會讓管路內所流動的流量與揚程值不符需求外,由於泵浦並不是操作在最佳效率的範圍內,相對會造成過多的能源消耗,進而增加能源成本。
  2. 選擇高效率區域寬廣的泵浦,以應付管路需求:
    由於受到泵浦的管路阻抗在估算上並不容易精確,再加上管路的流量在正常情況下可能會有某一範圍的變動,以及管路在使用一段時間後會因結垢而造成管阻增加等因素的影響,這都會讓泵浦管路內的流量產生一些變化。因此在選用泵浦的過程中,若能選擇高效率區域較寬廣的泵浦,由於其在最佳操作點附近的流量都能在高效率的情況下進行運轉,這對泵浦的節能上將會有明顯的助益。
  3. 考量流量增大時馬達過載之問題
    原則上離心式泵浦的軸功率是會隨著泵浦流量的增加而增加,不過就實際從泵浦的軸功率需求特性曲線上來看,泵浦的軸功率又可分為兩種,一種是依照理論狀況持續增加,而另一種則是當軸功率增加到某一值後就幾乎是持平不再增加。因此若當選用泵浦的軸功率曲線是屬持續增加型,則此時就需注意其所搭配的馬達功率,是否可符合其流量增大時所需的軸功率需求;若當選用泵浦的軸功率曲線是屬增加而後持平型,則此時原所選用的馬達規格,一般而言約可符合其流量增大時所需的軸功率需求。
  4. 避免選用可能發生喘振(surge)的泵浦
    喘振(surge)現象,是一種在離心式流機中所獨具特有的現象,包括在離心式泵浦、離心式風機、離心式鼓風機及離心式壓縮機等都有可能出現。何謂喘振?簡單的以泵浦的性能曲線上來看,若當泵浦的流量下降時,此時若泵浦的揚程也跟著下降,如圖所示,則此時泵浦就會發生喘振。一旦當泵浦發生喘振時,此時會造成泵浦的流量會忽大忽小,甚至有可能會造成逆流,而且還會引起很大的噪音與振動,特別是在離心式泵浦還會有水鎚現象的發生。所以在使用離心式泵浦時應要特別注意,尤其是對於那些以操作點及大流量時能有較高效率為目標來設計的泵浦,就較容易會在低流量出現喘振的現象。
  5. 考量所需淨正吸水頭(NPSHR)之需求
    所需淨正吸水頭(NPSHR)的考量,主要是在防止泵浦發生空蝕或汽蝕(cavitation)等現象。一般當系統可提供的有效淨正吸水頭(NPSHA)小於泵所需的淨正吸水頭(NPSHR)時,此時泵浦就會出現汽蝕的現象,一旦當泵浦發生汽蝕時,此時會讓泵浦產生振動並發出尖銳的噪音,若泵浦長時間運轉在汽蝕的狀況下,則內部的葉輪很容易會被侵蝕損壞。因此當系統所能提供的有效淨正吸水頭不高時,則泵浦在選用時,必須選擇具有低需求淨正吸水頭之類型。一般泵浦的需求淨正吸水頭多半會畫在性能曲線圖的最下方,若在性能曲線圖中沒有此項曲線,則應要求泵浦廠商提供。
  6. 考量泵浦的振動問題
    針對泵浦的安裝方面,大多數的泵浦是以固定在地面上的方式來進行裝設,不過目前在使用上,仍有部份泵浦是以置於架上,或者是以懸吊著的方式(如vertical in-line式的泵浦)來進行裝設,因此對於此種裝設方式,在泵浦的振動量上就必須仔細加以評估。一般在泵浦的機構設計部份,由於各家廠商其所具有的技術程度不同,因此當泵浦在運轉時所造成的振動值也會不一樣,不過基本上對於泵浦在運轉時是以振動越小越好,如此才會讓泵浦的使用壽命增長,特別是對於哪些置於架上或者是懸吊於天花板上的泵浦,由於過大的振動會傳達至管路,而這些振動甚至可能還會引發管路共振的現象,如此很容易會讓管路在短時間內造成損毀,所以此點在使用時應要特別注意。
  7. 考量泵浦的洩漏問題
    泵浦在運轉時,一般都會碰到有內漏與外漏等問題。說到內漏部份,在防止上主要是運用磨損環的方式來加以因應,至於外漏部分,則是須靠各式軸封的方式來加以解決。一般若泵浦發生洩漏現象時,通常都會影響到泵浦的運轉效率,所以若平常不加以注意,則以能源的角度來看,實是一種能源上的浪費。

六、泵浦的揚程與流量

泵浦的揚程、流量和功率是考察水泵性能的重要參數:

流量水泵的流量又稱為輸水量,它是指水泵在單位時間內輸送水的數量。以符號Q來表示,其單位為升/秒、立方米/秒、立方米/小時。

揚程水泵的揚程是指水泵能夠揚水的高度,通常以符號H來表示,其單位為米。離心泵的揚程以葉輪中心線為基準,分由兩部分組成。從水泵葉輪中心線至水源水面的垂直高度,即水泵能把水吸上來的高度,叫做吸水揚程,簡稱吸程;從水泵葉輪中心線至出水池水面的垂直高度,即水泵能把水壓上去的高度,叫做壓水揚程,簡稱壓程。即水泵揚程=吸水揚程+壓水揚程應當指出,銘牌上標示的揚程是指水泵本身所能產生的揚程,它不含管道水流受摩擦阻力而引起的損失揚程。在選用水泵時,注意不可忽略。否則,將會抽不上水來。

功率在單位時間內,機器所做功的大小叫做功率。通常用符號N來表示。常用的單位有:公斤·米/秒、千瓦、馬力。通常電動機的功率單位用千瓦表示;柴油機或汽油機的功率單位用馬力表示。動力機傳給水泵軸的功率,稱為軸功率,可以理解為水泵的輸入功率,通常講水泵功率就是指軸功率。由於軸承和填料的摩擦阻力;葉輪旋轉時與水的摩擦;泵內水流的漩渦、間隙回流、進出、口衝擊等原因。必然消耗了一部分功率,所以水泵不可能將動力機輸入的功率完全變為有效功率,其中定有功率損失,也就是說,水泵的有效功率與泵內損失功率之和為水泵的軸功率。

泵的揚程、流量計算公式

泵的揚程H=32是什麼意思?

揚程H=32是說這台機器較多可以把水提高32米

流量=橫截面積*流速

流速需要自己測定:秒表

泵的揚程估算

水泵的揚程與功率大小沒有關係,與水泵葉輪的直徑大小和葉輪的級數有關,同樣功率的水泵有可能揚程上百米,但流量可能只有幾方,也可能揚程只有幾米,但是流量可能上百方。總的規律是同樣功率下,揚程高的流量少,揚程低的流量大,沒有標準計算公式來確定揚程,與你的使用條件和出廠的水泵型號來確定。可以按泵出口壓力表來推算即可,如泵出口是1MPa(10kg/cm2)那揚程大約是100米,但是還要考慮吸入壓力的影響。對離心泵來說,它有三個揚程:實際吸水揚程、實際壓水揚程和實際揚程,在沒指明的情況下,一般認為揚程是指兩水面的高度差。

估算水泵功率的公式:

N=Q(L/s)*H(m)/102/(0.6~0.85)/0.85

解釋是:

N,功率,單位是千瓦(kW)

Q,流量,單位是升每秒(L/s)

H,揚程,單位是米(m)

102,是1000/g,g即重力加速度,是一個單位換算

0.6~0.85,是水泵的效率,一般流量大的取大值,流量小的取小值;0.85,功率因數

另外,一般水泵的功率有一些模數,從小到大有:1.1kW,2.2kW,3kW,4kW,5.5kW,7.5kW,11kW,15kW,18.5kW,22kW,30kW,37kW,45kW,55kW,75kW,90kW,110kW,132kW……而一般沒有25kW的泵。

離心泵的工作原理雖然利用了大氣壓,但大氣壓影響的僅僅是吸水揚程,對壓水揚程是沒有影響的。葉輪在電機帶動下高速旋轉,泵殼裡的水也隨葉輪高速旋轉,同時被甩入出水管中,這時葉輪轉軸附近壓強減小,大氣壓迫使低處的水推開底閥,沿進水管進入泵殼,進來的水又被葉輪甩進出水管……這樣就不斷的把水抽到高處。」從這段文字可以明顯地看出出水管中的水是被高速旋轉的葉輪甩上去的。所以,壓水揚程是由電動機或其它動力設備的功率決定的,只要動力設備的功率做得足夠大,壓水揚程是完全可以超過10米的。

雖然水泵的揚程是指兩個水面的高度差,實際上還要受到管道阻力的影響,管道阻力就會減去一部分揚程。

所以離心泵的實際揚程主要決定於實際壓水揚程,而實際壓水揚程又由動力設備的功率決定,而實際吸水揚程則由大氣壓和動力設備共同決定,大氣壓在這裡所起的作用主要是「補充供給」。

揚程――單位質量的液體由泵的入口被輸送至出口能量的增值。用H表示。單位是:MPa、m。

一、離心泵的汽蝕現象

離心泵的汽蝕現象是指被輸送液體由於在輸送溫度下飽和蒸汽壓等於或低於泵入口處(實際為葉片入口處的)的壓力而部分汽化,引起泵產生噪音和震動,嚴重時,泵的流量、壓頭及效率的顯著下降,顯然,汽蝕現象是離心泵正常操作所不允許發生的。避免汽蝕現象發生的關鍵是泵的安裝高度要正確,尤其是當輸送溫度較高的易揮發性液體時,更要注意。

二、離心泵的安裝高度Hg

允許吸上真空高度Hs是指泵入口處壓力p1可允許達到的較大真空度而實際的允許吸上真空高度Hs值並不是根據式計算的值,而是由泵製造廠家實驗測定的值,此值附於泵樣本中供用戶查用。位應注意的是泵樣本中給出的Hs值是用清水為工作介質,操作條件為20℃及及壓力為1.013×105Pa時的值,當操作條件及工作介質不同時,需進行換算。

(1)輸送清水,但操作條件與實驗條件不同,可依下式換算

Hs1=Hs+(Ha-10.33)-(Hυ-0.24)

(2)輸送其它液體當被輸送液體及反派人物條件均與實驗條件不同時,需進行兩步換算:步依上式將由泵樣本中查出的Hs1;第二步依下式將Hs1換算成H?s

2汽蝕餘量Δh

對於油泵,計算安裝高度時用汽蝕餘量Δh來計算,即

用汽蝕餘量Δh由油泵樣本中查取,其值也用20℃清水測定。若輸送其它液體,亦需進行校正,詳查有關書籍。

從安全角度考慮,泵的實際安裝高度值應小於計算值。又,當計算之Hg為負值時,說明泵的吸入口位置應在貯槽液面之下。

例2-3某離心泵從樣本上查得允許吸上真空高度Hs=5.7m。已知吸入管路的全部阻力為1.5mH2O,當地大氣壓為9.81×104Pa,液體在吸入管路中的動壓頭可忽略。試計算:

(1)輸送20℃清水時泵的安裝;

(2)改為輸送80℃水時泵的安裝高度。

解:(1)輸送20℃清水時泵的安裝高度

已知:Hs=5.7m

Hf0-1=1.5m

u12/2g≈0

當地大氣壓為9.81×104Pa,與泵出廠時的實驗條件基本相符,所以泵的安裝高度為

Hg=5.7-0-1.5=4.2m。

(2)輸送80℃水時泵的安裝高度

輸送80℃水時,不能直接採用泵樣本中的Hs值計算安裝高度,需按下式對Hs時行換算,即

已知Ha=9.81×104Pa≈10mH2O,由附錄查得80℃水的飽和蒸汽壓為47.4kPa。

Hv=47.4×103Pa=4.83mH2O

Hs1=5.7+10-10.33-4.83+0.24=0.78m

將Hs1值代入式中求得安裝高度

Hg=Hs1-Hf0-1=0.78-1.5=-0.72m

Hg為負值,表示泵應安裝在水池液面以下,至少比液面低0.72m。