泵与风机选型
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针对泵与风机的选择探讨摘要由于泵与风机装置的用途和使用条件多样,而泵与风机的种类又十分繁多,故合理地选择其类型或型式及确定它们的大小,有利于实际工程安装与应用。
针对不同类型的泵与风机将通过它的用途、被输送流体形式等来探讨在满足实际工况要求下,尽可能的节约成本。
关键词泵与风机类型工况要求性能计算中图分类号:TH311 文献标识码:A1选择泵与风机的类型首先应充分了解整个装置的用途,管路布置、地形条件、被输送流体的种类、性质以及水位高度等原始资料。
工程上常用的泵:单级单吸离心泵、单级双吸离心泵、多级离心泵、管道泵。
常用的通风机:离心式,压头比较高,用于阻力较大送排风系统;轴流式,风量大,压头较低,用于系统阻力小甚至无管路的送排风系统;混流式,介于上述两种之间,多用于锅炉引风机、建筑通风和防排烟系统中;贯流式,动压高,可以获得无紊流的扁平而高速的气流,多用于空气幕、家用电扇、汽车通风、干燥器的通风装置。
1.1对于水泵选择(1)应了解被输送液体的性质(如清水、生活污水、锅炉热水或化学液体等)。
以便选择不同用途的水泵;(2)泵的流量和扬程能满足使用工况下的要求,并且应有10%-20%的富裕量;(3)应使工作状态点处于较高效率值范围内;(4)当流量较大时,宜考虑多台并联运行;但并联台数不宜过多,尽可能采用同型号泵并联;(5)选用泵时必须考虑静压对泵体的作用,注意工作压力应在泵壳体和填料的承压能力范围之内。
1.2对于风机选择(1)应了解被输送气体的性质(如干净空气、烟气、含尘空气或腐蚀性气体等),以便选择不同用途的风机。
(2)风机的流量和压头能满足运行工况的使用要求,并且应有10%-20%的富裕量。
(3)应使风机的工作状态点经常处于高效率区,并在流量-压头曲线最高点的右侧下降段上,以保证工作的稳定性和经济性。
(4)对有消声要求的通风系统,应优先选择效率高、转数低的风机。
(5)尽可能避免采用多台并联或串联的方式。
泵与风机课件(3)一、引言泵与风机是工业生产中不可或缺的重要设备,广泛应用于各个领域。
泵主要用于输送液体,风机主要用于输送气体。
本课件将介绍泵与风机的原理、类型、性能参数、选型和应用等方面的知识,帮助大家更好地了解和掌握这两种设备。
二、泵的原理与类型1.原理泵的工作原理是通过旋转的叶轮或螺旋,使液体产生离心力,从而实现液体的输送。
泵的叶轮或螺旋在电机的驱动下旋转,使液体在泵壳内产生压力差,从而将液体输送至需要的地方。
2.类型(1)离心泵:利用离心力将液体输送出去的泵。
离心泵具有结构简单、体积小、重量轻、运行稳定等优点,广泛应用于各种液体的输送。
(2)螺旋泵:利用螺旋的旋转将液体输送出去的泵。
螺旋泵具有输送距离长、扬程高等特点,适用于输送粘度较高的液体。
(3)柱塞泵:利用柱塞的往复运动产生压力差,实现液体的输送。
柱塞泵具有输送压力高、流量调节方便等优点,适用于高压、小流量的液体输送。
(4)隔膜泵:利用隔膜的往复运动产生压力差,实现液体的输送。
隔膜泵具有输送压力高、输送介质广泛等优点,适用于各种特殊工况的液体输送。
三、风机的原理与类型1.原理风机的工作原理是通过旋转的叶轮,使气体产生离心力,从而实现气体的输送。
风机叶轮在电机的驱动下旋转,使气体在风机壳内产生压力差,从而将气体输送至需要的地方。
2.类型(1)离心风机:利用离心力将气体输送出去的风机。
离心风机具有结构简单、运行稳定、噪音低等优点,广泛应用于各种气体的输送。
(2)轴流风机:气体沿风机轴线方向流动的风机。
轴流风机具有风量大、噪音低、结构紧凑等优点,适用于需要大流量、低压力的气体输送。
(3)混流风机:介于离心风机和轴流风机之间,气体既有径向流动又有轴向流动的风机。
混流风机具有结构紧凑、噪音低、风量适中等优点,适用于中等风量、中等压力的气体输送。
(4)鼓风机:利用高速旋转的叶轮,将气体压缩后输送出去的风机。
鼓风机具有输送气体压力高、风量大的优点,适用于需要高压、大风量的气体输送。
污水处理各类泵及曝气鼓风机的选型要点,这一次都说全了!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。
在城市污水处理厂,鼓风曝气所占的能耗占到总能耗的一半左右,选择合适的曝气风机在节约运行成本中占着至关重要的作用。
如何选择污水处理泵?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:⑴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。
⑵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。
⑶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⑴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。
风机、水泵变频器选型方式一、首先需要注意,1.罗茨风机及潜水泵及齿轮泵等不是平方转矩的风机水泵类负载,是恒转矩负载,平方转矩类风机水泵负载一般都是针对于离心风机及水泵来的,这种负载在出口关闭情况下出口压力升到额定压力后就不升高了,因为没有流量所以负荷降低。
2.风机水泵类负载一般在设计时是按照最大需量设计的,存在富余功率。
对于这类负载使用变频器按需使用就有节能的空间。
二、正确的把握变频器驱动的机械负载对象的转速——转矩特性,是选择电动机及变频器容量、决定其控制方式的基础。
风机、泵类的负载为平方转矩负载。
随着转速的降低,所需转矩以平方的比例下降,低频时负载电流小,电机过热现象不会发生;但有些负载的惯量大,必需设定长的加速时间,或再启动时的大转矩引发的冲击,因此选型时需考虑裕量;另:当电机以超出基频转速以上的转速运行时,负载所需的动力随转速的提高而急剧增加,易超出电机与变频器的容量,将导致运行中断或电机发热严重。
对于恒转矩负载,要选用G型的变频器;P型变频器适用于普通的风机和离心式水泵等负载。
(罗茨风机、螺杆泵、泥浆泵、往复式柱塞泵等则要用G型)--------------百度文库及工控网、自动化网,总结的选型方法摘抄如下:1) 根据负载特性选择变频器,如负载为恒转矩负载需选变频器,如负载为风机、泵类负载应选择风机、泵类变频器。
因为风机、水泵会随着转速增大力矩。
而刚启动时力矩较小。
2) 选择变频器时应以实际电机电流值作为变频器选择的依据,电机的额定功率只能作为参考。
另外,应充分考虑变频器的输出含有丰富的高次谐波,会使电动机的功率因数和效率变坏。
因此用变频器给电动机供电与用工频电网供电相比较,电动机的电流会增加10%而温升会增加20%左右。
所以在选择电动机和变频器时,应考虑到这种情况,适当留有余量,以防止温升过高,影响电动机的使用寿命。
3) 变频器若要长电缆运行时,此时应该采取措施抑制长电缆对地耦合电容的影响,避免变频器出力不够。
泵选型的原则与步骤选用原则:泵是一种面大量广的通用型机械设备,它广泛地应用于石油、化工、电力冶金、矿山、造船、轻工、农业、民用和国防等各部门,在国民经济中占有重要的地位。
据2002年统计,我国泵产量达200多万台,泵的电能消耗占全国电能消耗的21%以上,因此大力降低泵用能源消耗,对节约能源具用十分重大的意义。
目前在国民经济各个领域中,由于选型不合理,许多的泵处于不合理运行状况,运行效率低,浪费了大量能源。
有的泵由于选型不合理,根本不能使用,或者使用维修成本增加,经济效益低。
由此可见,合理选泵对节约能源同样具有重要意义。
所谓合理选泵,就是要综合考虑泵机组和泵站的投资和运行费用等综合性的技术经济指标,使之符合经济、安全、适用的原则。
具体来说,有以下几个方面:●必须满足使用流量和扬程的要求,即要求泵的运行工况点(装置特性曲线与泵的性能曲线的交点)经常保持在高效区间运行,这样既省动力又不易损坏机件。
●所选择的泵既要体积小、重量轻、造价便宜,又要具有良好的特性和较高的效率。
●具有良好的抗汽蚀性能,这样既能减轻泵体平台的建造强度,又不使泵体发生汽蚀,运行平稳、寿命长。
●按所选泵建泵站,工程投资少,运行费用低。
选型步骤:一、列出基本数据:1、介质的特性:介质名称、比重、粘度、腐蚀性、毒性等。
2、介质中所含固体的颗粒直径、含量多少。
3、介质温度:(℃)4、所需要的流量一般工业用泵在工艺流程中可以忽略管道系统中的泄漏量,但必须考虑工艺变化时对流量的影响。
农业用泵如果是采用明渠输水,还必须考虑渗漏及蒸发量。
5、压力:吸水池压力,排水池压力,管道系统中的压力降(扬程损失)。
6、管道系统数据(管径、长度、管道附件种类及数目,吸水池至压水池的几何标高等)。
如果需要的话还应作出装置特性曲线。
在设计布置管道时,应注意如下事项:A、合理选择管道直径,管道直径大,在相同流量下、液流速度小,阻力损失小,但价格高,管道直径小,会导致阻力损失急剧增大,使所选泵的扬程增加,配带功率增加,成本和运行费用都增加。
泵与风机的选型作业实训一、选型的定义:选型即用户根据使用要求,在泵与风机的已有系列产品中选择一种适用的,而不需另外设计、制造的泵或风机。
选型的主要内容是确定泵或风机的型目、台数、规格,转速以及与之配套的原动机功率。
二、选型原则:(1)所选用的泵或风机设计参数应尽可能地靠近它的正常运行工况点,从而使泵或风机能长期地在高效率区运行,以提高设备长期运行的经济性。
(2)力求选择结构简单、体积小,质量轻的泵或风机。
为此,应在可能的情况下,尽量选择高转速。
(3)力求运行时安全可靠,对水泵来说,首先应考虑设备的抗汽蚀性能。
另外尽量选泵或风机的不具有驼峰形状的性能曲线。
即使非选具有驼峰性能时,则其运行的工况应处于驼峰的右边区.而且压头应低于零流量下的压头,以利于投入同类设备的并联工作。
对于并联运行的水泵最好一开始就选下降的q v-H性能曲线。
(4)对于有特殊要求的泵或风机,除以上要求外,还应尽可能地满足以下要求,如安装地理位置受限制时应考虑体积要小,进出口管路要能配合等。
三、选型的已知参数:(1)根据实际要求,确定最大流量q vmax和最大扬程H max(或风压p max),然后分别加上适当的安全裕量,作为选用泵与风机的依据。
其裕量的大小,视用途的不同而不同。
我国给水泵、锅炉送引风机的流量裕量为最大流量的5%一10%,扬程或全压裕量为最大扬程(全压)的10%~15%,即q v=(1.05~1.10)q vmax (4-1)H=(1.05~1.10)H max。
(4-2) 或p=(1.05~1.1)p max(4-3) 式中q v,H(p)—计算流量和计算扬程(全压)。
(2)被输送介质的温度t。
(3)被输送介质的密度ρ。
(4)当地大气压力p max。
应当注意:在设计规范中送风机的工作参数是对热力学温度T =293K(20℃),大气压力p amb=101325Pa,相对湿度为50%,空气密度ρ=1.2kg/m3的干净空气而言;引风机的工作参数是对热力学温度T =473K(200℃),大气压力p amb =101325Pa ,气体密度ρ=0.745kg /m 3,相对湿度为50%而言;水泵的设计参数则是对热力学温度T =293K(20℃),液体的密度ρ=1000kg /m 3而言。
泵与风机的选型作业实训一、选型的定义:选型即用户根据使用要求,在泵与风机的已有系列产品中选择一种适用的,而不需另外设计、制造的泵或风机。
选型的主要内容是确定泵或风机的型目、台数、规格,转速以及与之配套的原动机功率。
二、选型原则:(1)所选用的泵或风机设计参数应尽可能地靠近它的正常运行工况点,从而使泵或风机能长期地在高效率区运行,以提高设备长期运行的经济性。
(2)力求选择结构简单、体积小,质量轻的泵或风机。
为此,应在可能的情况下,尽量选择高转速。
(3)力求运行时安全可靠,对水泵来说,首先应考虑设备的抗汽蚀性能。
另外尽量选泵或风机的不具有驼峰形状的性能曲线。
即使非选具有驼峰性能时,则其运行的工况应处于驼峰的右边区.而且压头应低于零流量下的压头,以利于投入同类设备的并联工作。
对于并联运行的水泵最好一开始就选下降的q v-H性能曲线。
(4)对于有特殊要求的泵或风机,除以上要求外,还应尽可能地满足以下要求,如安装地理位置受限制时应考虑体积要小,进出口管路要能配合等。
三、选型的已知参数:(1)根据实际要求,确定最大流量q vmax和最大扬程H max(或风压p max),然后分别加上适当的安全裕量,作为选用泵与风机的依据。
其裕量的大小,视用途的不同而不同。
我国给水泵、锅炉送引风机的流量裕量为最大流量的5%一10%,扬程或全压裕量为最大扬程(全压)的10%~15%,即q v=(1.05~1.10)q vmax (4-1)H=(1.05~1.10)H max。
(4-2) 或p=(1.05~1.1)p max(4-3) 式中q v,H(p)—计算流量和计算扬程(全压)。
(2)被输送介质的温度t。
(3)被输送介质的密度ρ。
(4)当地大气压力p max。
应当注意:在设计规范中送风机的工作参数是对热力学温度T =293K(20℃),大气压力p amb=101325Pa,相对湿度为50%,空气密度ρ=1.2kg/m3的干净空气而言;引风机的工作参数是对热力学温度T =473K(200℃),大气压力p amb =101325Pa ,气体密度ρ=0.745kg /m 3,相对湿度为50%而言;水泵的设计参数则是对热力学温度T =293K(20℃),液体的密度ρ=1000kg /m 3而言。
若所输送的流体介质不符合上述状态时,为了按照设计规范来选择泵或风机,必须对流量、风压、功率按下列公式进行换算: 送风机计算公式:q v20=q v (4—4)293273103.101320+⨯⨯=t p p p amb (4—5) ambp P P 320103.101⨯= (4—6) 引风机计算公式:q v200=q v (4—7) 473273103.1013200+⨯⨯=t p p p amb (4—8) 473273103.1013200+⨯⨯=t p p p amb (4—9) 式中 q v 、p 、P ——送风机、引风机在使用条件下的风量、全压和功率,m 3/s 、Pa 、kW ;p amb ——当地大气压力,Pa ;t ——使用条件下风机进口处的气体温度,℃。
当选择引风机时,如果烟气密度没有精确的数据,则可按下式计算:T27334.1⨯=ρ kg/m 3 式中 1.34——温度为273K(0℃)时烟气的平均密度,kg /m 3; T ——烟气的热力学温度,K 。
四、选型方法(一)、泵的选型方法泵的选型方法有两种:1.利用水泵性能表选择水泵这种方法适用于水泵结构型式已定的情况下选择单台泵。
其步骤是:(1)根据前面叙述的方法,算出计算流量和计算扬程:q v=(1.05~1.10)q vmax m3/sH=(1.10~1.15)H max m(2)在已定的水泵系列中查找某一型号的泵时,要使计算流量和计算扬程与水泵性能在列出的有代表性(一般为中间一行)的流量、扬程一致。
或者虽不一致,但在上下两行工作范围内,如果有两种以上型号的泵都满足计算流量和计算扬程,那就要权衡利弊,通常选择n s较高、效率较高、结构尺寸小,质量轻的泵。
如果在某一型式的性能在中,不能选到合适的型号,则应另行选择或者选定与计算值相接近的泵,通过变径改造或变速等措施,以改变泵的性能参数使之符合运行要求。
(3)在选定了泵的型号后,要检查泵在系统中运行时的工作情况。
看它在流量、扬程变化范围内,泵是否处在最高效率区附近工作。
如果运行工况点偏离最高效率区,则说明泵在系统中的工作经济性较差,最好另外选型。
2.利用水泵综合性能图选择水泵水泵综合性能图是将型号不同的所有泵的性能曲线的合理的工作范围(四边形)表示在一个图上。
这个四边形是以叶轮切割与不切割的q v—H曲线和与设计点效率相差不大于7%的等效率曲线所组成,如图1所示。
曲线1—2在示叶轮直径未切割时的q v—H曲线;曲线3—4表示叶轮在允许切割范围内切割后的q v—H曲线;曲线1—3和2—4均是等效率曲线,它的数值一般规定与泵设计点效率相差不大于7%。
选择的步骤:(1)同前面方法一样,首先决定计算流量q v和计算扬程H;(2)选定设备的转速n,算出比转数n s;(3)根据n s的大小,决定所选水泵的类型(包括水泵的台数和级数);(4)根据所选的类型,在该型的水泵综合性能图上选图1 水泵的综合性能曲线取量合适的型号,确定转速、功率、效串和工作范围;(5)从水泵样本中查出该台泵的性能曲线,根据泵在系统中的运行方式(单台、并联或串联运行),绘出运行方式的工况曲线:(6)根据泵的管路特性曲线和运行方式的工况曲线,决定该泵在系统中的工况点。
如果效率变化的幅度不太大,则选择就到此为止。
否则应重复上述步骤,另选其他型号的泵,直至满意为止。
在要求不太高的系统中,一般一次选定,不再重选。
二、风机的选型方法风机的选型方法有三种;l,风机类型、性能曲线选择风机这种方法简单方便,但不能保证所选风机在系统中的最佳工况,其步骤是:(1)根据运行需要,按式(4—1)、式(4—3)决定计算流量q v和计算风压p。
(2)根据风机的用途,如引风机,就在常用的引风机性能表中查找出合适的型号(含叶轮直径)、转速和电动机功率,这样便决定了所选的风机。
2.利用风机的选择曲线图选择风机这是最常用的一种方法。
风机的选择曲线图是以对数坐标表示的,它把几何相似但叶轮直径D2不同的风机的风压、风量、转速和功率绘在一张图上以供参考(这种方法涉及到精密选型,在制冷专业范畴内不需要这么高的选型要求,这里略讲)。
风机的工作范围—般规定为设计点最高效率的90%以上的一区段。
选择的步骤;(1)按式(4—1)、式(4—3)决定计算流量和计算风压。
如果输送的介质参数与常态状况不符合,应按式(4—4)或式(4—5)进行换算。
(2)按照技术规范,从安全经济的原则出发,决定合理运行方式和设备的台数。
如果选定两台或两台以上设备并联运行,则应将计算流量除以设备台数,但计算风压保持不变。
要考虑,在管道阻力一定的情况下,并联后的总流量比各台单独运行的流量之和有所减少;如果选定为两台或两台以上设备串联运行,则应使计算流量qv保持不变,而将计算风压除以设备的台数。
也应考虑,串联后总风压有所减少。
从而决定单台设备所需要的选择参数。
(3)由已定的选择参数,在风机的选择曲线上作相应坐标轴的垂线,其交点即可知道所选风机的机号、转速和功率。
当交点不是刚好落在风机的性能曲线上,如图2中1点。
通常是满足风量的条件下由垂直线往上找,找出最接近的一条性能曲线上的2点和3点。
并由2点和3点所在的性能曲线分别查出其最高效率点时所选风机的机号(叶轮直径D2)、转速和功率再用插入法经密度换算,求出该机号在需要参数状态下的功率。
然后考虑一定的裕量来选定电动机。
电动机的安全系数,通风机采用 1.15,引风机采用1.30,排粉风机采用1.20。
图2 风机选择曲线的使用根据上面2、3两点可选得两台风机,经过权衡分析,并核查运行工况点是否处于高效区,一般选取转速较高、叶轮直径较小、运行经济(风机在流量减小时,可较长时期保持高效率)的第3点为所决定的风机。
3.利用风机的无因次性能曲线选择风机风机的无因次性能曲线可适应不同的叶轮外径和转速,它代表几何相似和性能完全相似的同类型风机的性能曲线,其选择步骤如下:(1)按运行需要,选择几种可用的风机型式,由所选类型的设计点效率η(一般为ηmax )查出各类型的流量系数v q 云和压力系数p 。
选择时可把几种型式进行列表计算,便于比较和挑选。
(2)由公式 q v =v q u D 2224π和 p=p u 22ρ 联立解出 42242222131.116v v v v pq p q pq p q D ρπρ==式中 q v ——风机计算风量,m3/s ;P ——风机计算风压,Pa ;u ——叶轮圆周速度,m /s ;p_——介质的密度,对于常态状况的空气,ρ20=1.2kg /m 3。
由计算出的D2,从已生产的机号中选用一个与D2相近的外径D ’2。
(3)由选用的D ’2,按公式pp D n ρπ'260= r/min (4—11) 求得所需转速n ,由算出的n 值去查已生产的电动机转速n ’,从中选用一个与n 值相近的转速n ’,即可。
(4)由上面所选用的'2D 和'2n ,按式(4—10)和式(4—11)算出需要的'2u 、'v q 和'p 。
(5)由'v q 和'p 所选类型的无因次性能曲线图。
如果由'v q 和'p 决定的点落在p q v -曲线下面,而且紧靠曲线,即认为合适,否则应加大叶轮直径'2D 或转速'2n 进行重选。
(6)根据'v q 和'p 查无因次η-v q 曲线,得η。
利用公式η1000v pq P = KW 或直接查p q v -曲线查出P 。
再考虑电动机功率的安全系数,选用标准的电动机。
(7)将各类型风机加以比较,选出适合需要的风机。
改造风机时,往往转速已知,这时首先计算比转数n y 。
由比转数n y 找出与它相近型号风机的无因次性能曲线;由n y 查出p q v ,计算出D 2,最后根据风机的空气动力学图,定出风机流道各部分的尺寸和形状。
当叶轮圆周速度超过120m /,时,必须进行强度校核。
例:试选一台水泵。
已知q vmax=0.33m3/s,管路系统中总损失水头∑w h=40m,吸水池液面到压水池液面的几何高度为Hg=70m,泵由电动机直接驱动,输送常温清水。
解泵的扬程H max=Hg+∑w h=70+40=110(m)泵的计算流量q v=l.05q vmax=1.05×0.33×3600=1250(m3/h)泵的计算扬程H=1.1H max=l.1×110=121(m)由于泵的流量要求较大,扬程中等,决定采用双吸单级离心清水泵。