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离心泵的设计原理以及与阀门怎么进行安全操作

2021/01/06

 工作原理 

     消防泵,离心力是物体惯性的表现,比如雨伞上的水滴,当雨伞缓慢转动时,水滴会跟随雨伞转动,这是因为雨伞与水滴的摩擦力做为给水滴的向心力使然。但是如果雨伞转动加快,这个摩擦力不足以使水滴在做圆周运动,那么水滴将脱离雨伞向外缘运动,就象用一根绳子拉着石块做圆周运动,如果速度太快,绳子将会断开,石块将会飞出.这个就是所谓的离心力。 
  离心泵就是根据离心力原理设计的,高速旋转的叶轮叶片带动水转动,将水甩出,从而达到输送的目的。
  离心泵所以能把水送出去是由于离心力的作用。水泵在工作前,泵体和进水管必须罐满水行成真空状态,当叶轮快速转动时,叶片促使水很快旋转,旋转着的水在离心力的作用下从叶轮中飞去,泵内的水被抛出后,叶轮的中心部分形成真空区域。水原的水在大气压力(或水压)的作用下通过管网压到了进水管内。这样循环不已,就可以实现连续抽水。在此值得一提的是:离心泵启动前一定要向泵壳内充满水以后,方可启动,否则泵体将不能完成吸液,造成泵体发热,震动,不出水,产生“空转”,对水泵造成损坏(简称“气缚”)造成设备事故。
  离心泵有好多种,从使用上可以分为民用与工业用泵;从输送介质上可以分为清水泵、杂质泵、耐腐蚀泵等。
  离心泵分类方法常见的有以下几种方式:
  1按叶轮吸入方式分:单吸式离心泵 双吸式离心泵。
  2按叶轮数目分:单级离心泵 多级离心泵。
  3按叶轮结构分:敞开式叶轮离心泵 半开式叶轮离心泵 封闭式叶轮离心泵。
  4按工作压力分:低压离心泵 中压离心泵 高压离心泵边 立式离心泵。.

泵是流体工业的核心装置,其作用犹如人体的心脏,为系统中各装置内的流体提供动力,确保工艺流程正常运转。常用的泵,按大类分有叶片泵、容积泵、特殊用途泵等。其中,叶片泵中的离心泵应用最为广泛。

离心泵运行过程中需要避免两个问题:停泵水锤和低于最小流量。解决这两类问题,方法较多,但基本思想都是如何围绕离心泵配置一套合适的系统。在这些系统里阀门起着非常重要的作用,而且随着这两类问题认识的加深,诞生了许多专用阀门。

一、停泵水锤保护与阀门

水锤是压力管道中介质流速的剧烈变化引起的一系列急剧的压力交替升降的水击现象。水锤的危害非常大,可以击毁泵、管路以及其它设备。压力管道中的水锤产生原因有很多,比如阀门的快速关闭、非正常停泵等。

停泵水锤产生机理

当因非正常原因,比如断电,泵突然停止工作:初始阶段时,管道内的介质依靠惯性继续前进,但速度逐渐减为零;此时,如果管道布置存在高低落差,介质在重力的作用下将向泵倒流;当倒流介质达到一定速度时,泵出口处的止回阀将迅速关闭,这样,到达此处的大量介质的速度突然变成零,引起此处介质压力急剧升高—停泵水锤产生。大量文献指出,停泵水锤产生的主要原是水泵出口处的止回阀突然关闭。但有研究表明,虽然某些情况下泵出口处的止回阀可以取消的,但大多数情况下,为防止大量介质倒流进离心泵,泵出口处的防倒流设置是必需的。

 

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停泵水锤避免措施

避免停泵水锤危害的措施有许多,比如安装水锤消除器、泄压阀、调压罐等,以下只介绍两种应用较多、与通用阀门相关的措施。

1、设置缓闭止回阀

缓闭止回阀是一种通过增加执行机构、阻尼器而实现缓慢关闭的止回阀。上图为安装有缓闭止回阀的离心泵停泵水锤保护系统简图,此时缓闭止回阀需要配合闸阀(开关阀)使用。当介质在重力作用下倒流时,止回阀缓慢关闭,有效地避免了因普通止回阀突然关闭产生的水锤。其缺点为因为关闭速度较慢,一部分介质不可避免地倒流进入离心泵,泵因此可能会产生机械故障。

2、设置缓闭止回蝶阀

这是一种在大型水利系统中应用比较普遍、效果比较好的方法。缓闭止回蝶阀由蝶阀、执行结构及液压控制系统构成。上图为安装有缓闭止回蝶阀的离心泵停泵水锤保护系统简图。该系统只需安装缓闭止回蝶阀即可,即能起到止回阀的作用又能起到开关阀的作用。当离心泵开启的时候,其按先慢后快的步骤开启,保证泵低载开启;当泵突然停止工作时,其按先快后慢的步骤关闭,即可以避免水锤的产生,又可以避免过多的介质倒流通过泵,引起泵的机械故障。

二 、避免最小流量工况和阀门

最小流量是指保证泵能正常工作的流量。如果泵在低于最小流量工况下工作,将引起噪声和振动,泵的性能将变得不稳定,甚至会引起泵的非正常汽蚀,降低泵的使用寿命。所以必须采取措施来避免离心泵在最小流量工况下工作,目前 普遍做法是喂离心泵设置最小流量回路。但从泵的本身价值来讲,只有为那些大流量、高扬程、大功率的离心泵设置最小流量回路才是合理的。离心泵允许的最小流量值由泵制造商计算或实验确定。