什么是水泵?

来源:德亦丰机械   发表时间:2019-12-20

历史来源

泵即为输送液体或使液体增压的机械。广义上的泵是输送流体或使其增压的机械,包括某些输送气体的机械。泵把原动机的机械能或其他能源的能量传给液体,使液体的能量增加。

水的提升对于人类生活和生产都十分重要。古代已有各种提水器具,如埃及的链泵(前17世纪)、中国的桔槔(前17世纪)、辘轳(前11世纪)、水车(公元1世纪) ,以及公元前3世纪古希腊阿基米德发明的螺旋杆等。公元前200年左右,古希腊工匠克特西比乌斯发明了最原始的活塞泵-灭火泵。早在1588年就有了关于4叶片滑片泵的记载, 以后陆续出现了其他各种回转泵 。1689年,法国的D.帕潘发明了4叶片叶轮的蜗壳离心泵。1818年 ,美国出现了具有径向直叶片 、半开式双吸叶轮和蜗壳的离心泵。1840~1850年,美国的H.R.沃辛顿发明了泵缸和蒸汽缸对置的蒸汽直接作用的活塞泵,标志着现代活塞泵的形成。1851~1875年,带有导叶的多级离心泵相继发明,使发展高扬程离心泵成为可能。随后,各种泵相继问世。随着各种先进技术的应用,泵的效率逐步提高,性能范围和应用也日渐扩大。

泵的各个性能参数之间存在着一定的相互依赖变化关系,可以画成曲线来表示,称为泵的特性曲线,每一台泵都有自己特定的特性曲线。


实际应用

从泵的性能范围看,巨型泵的流量每小时可达几十万立方米以上,而微型泵的流量每小时则在几十毫升以下;泵的压力可从常压到高达19.61Mpa(200kgf/cm2)以上;被输送液体的温度最低达-200摄氏度以下,最高可达800摄氏度以上。泵输送液体的种类繁多,诸如输送水(清水、污水等)、油液、酸碱液、悬浮液、和液态金属等。

在农业生产中,泵是主要的排灌机械。我国农村幅原广阔,每年农村都需要大量的泵,一般来说农用泵占泵总产量一半以上。

其它如城市的给排水、蒸汽机车的用水、机床中的润滑和冷却、纺织工业中输送漂液和染料、造纸工业中输送纸浆,以及食品工业中输送牛奶和糖类食品等,都需要有大量的泵。

在造船、石油开采、载重机等方面广泛应用。为了保证船的正常航行或系泊,满足船员和旅客的生活需要,每条船都要配有一定数量的、能起相应作用的船用泵,船用泵是重要的辅机之一。据不完全统计,在各种船舶辅助机械设备中,各种类型和不同用途的船用泵的总数量,约占船舶机械设备总量的20%-30%,船用泵的价格在船舶设备费用中所占的比重也比较大。在总的造价中,船用泵约占船设备费用的4%-8%,一般情况下,一条中型以上船舶的船用泵采购可达1000万元以上。说到重点用泵市场,不可不说我国已经完工的"西气东输"工程,"西气东输"工程中同样需要泵类产品。同时国家还要修建其它的输送天然气管线,在这些工程中也都需要大量的泵类产品。


水泵具有不同的用途,不同的输送液体介质,不同的流量、 不同扬程的范围,因此,它的结构形式当然也不一样,材料也不同,概括起来,大致可以分为:

1 、城市供水 2 、污水系统 3 、土木、建筑系统 4 、农业水利系统 5 、电站系统

6 、化工系统 7 、石油工业系统 8 、矿山冶金系统 9 、轻工业系统 10 、船舶系统


发展趋势

对发展农用水泵的要求是提高效率、降低能耗和充分利用自然能源。用一台大泵代替多台小泵可提高机组效率、节约材料、降低能耗和工程造价,且便于实现自动化管理。因此,各种大型轴流泵和混流泵发展较快,最大叶轮直径分别达到4.6米和6.2米,配套功率最高达1.25万千瓦,混流泵有取代部分高扬程轴流泵和低扬程离心泵的趋势。在深井提水方面主要发展潜水电泵,其最大口径已达1米,有的采用6000伏高压电机,最大功率达2500千瓦。水轮泵、风力拉杆泵、螺杆泵、各种人畜力驱动的隔膜泵、活塞泵和专用于同喷灌设备配套的水泵等,在中国和其他一些国家也受到不同程度的重视。

节能减排现已成中国经济开展规划大纲的首要内容,特别对电力、钢铁、有色、石油化工、水处置等工业范畴高耗能提出了愈加严厉的减排方针。水泵作为工业中心流体运送设备占有着耗能的首要有些,现已成为节能作业首要需处置的疑问。

水泵最常用的驱动方式是用电动机驱动。泵的节能办法首要是使泵机组(泵、原动机和转变有些)在最高的功率下运转,使其耗费外界输入的电能下降到最低点。泵的节能使综合性的技能,它触及泵自身的节能、体系节能和运用办理运转等各方面。

泵的节能含义严重:泵是动力耗费大户,依据通用机械工业协会计算,泵耗电量占全国发电量的20%左右,泵功率晋升关于节能减排含义严重。

国务院《物业管理条例》第四条“国家鼓励采用新技术、新方法,依靠科技进步提高物业管理和服务水平”。一直以来,动力节省是物业设备管理的重点作业之一。中国城市化建造的不断推动,高层次的社区和物业也越来越多,商场上确保节能率的高效节能水泵就成了热销产物。

为了响应国家建设资源节约型社会的需求,光伏水泵成为新的研究潮流,光伏水泵系统利用太阳的持久能源,日出而作、日落而息,无需人员看管、无需公共电网,独立运行、安可靠。系统可与滴灌、喷灌、渗灌、微润灌等现代节能灌溉设施配套,解决偏远干旱地区生活饮水、农田灌溉、水土保持及沙漠治理问题。光伏水泵系统有效的节水节电,大大降低了传统能源的投入,完实现了CO2 零排放,真正符合国家建设“资源节约型”与“环境友好型”的社会发展战略。太阳能水泵亦称光伏水泵,是当今世界上阳光丰富地区,尤其是缺电无电的边远地区最具吸引力的供水方式,利用随处可取、取之不竭的太阳能,系统自动地日出而作,日落而歇,无需人员看管,维护工作量可降至最低,是理想的集经济性、可靠性和环保效益为一体的绿色能源系统。光伏水泵系统是中电电气太阳能研究院继光伏(风力)电站、光伏建筑一体化、光伏照明系统之后的另一种新能源应用系统。

泵是企业不可缺少的重要设备之一,受工作条件影响,经常出现腐蚀、气蚀、冲刷、磨损等现象,导致设备失效。企业只能投入大量的资金购入新泵,而报费大量的部件,造成资金的大量浪费。 国内的泵的设计和制造基本上还是遵守“金属”思想,即采用不锈钢、碳钢材料作为主要的泵体材料,面对高腐蚀、强冲刷的环境,就需要高镍合金,甚至采用钛、锆、钽等优良的耐腐蚀材料,这些稀有金属材料价格昂贵且价格浮动大,并且制造成本高和制造工艺复杂等原因造成此类泵的价格昂贵,一般几万到几百万不等,也就造成了此类泵的采购成本高。伴随着国际先进泵体研究的发展和新材质泵体的应用,国内科研机构借鉴西方发达国家对泵体研究的发展思路,国内少数企业机构开始研制无机非金属材料如陶瓷、玻璃钢、石墨和碳素制品以及合成有机高分子材料如塑料、玻璃纤维或碳纤维增强的工程塑料等。这些国内的泵类的发展趋势迎合了国际趋势,并且很快在国内取得了良好的使用效果。

正是通过像此类细节问题的有效解决,才实现了欧美日韩企业生产成本低,竞争力强的优势。国内企业在不断引进先进设备、高薪聘请管理人员的同时,却忽略了此类日常设备管理细节,只是片面的通过降低工人工资、减少福利待遇等措施来降低成本,造成工人劳动积极性低、管理混乱的状况也就在所难免。

显而易见,此类材料的使用极大降低了生产费用,无需采购高价值金属,无需特殊设备和专业人员制作,而且使用效果良好、寿命更长、修复更简单,其巨大优势绝非传统泵体材料能比。泵体新材料的应用,极大降低了泵体材料费用和维修维护费用。

“十一五”期间,我国城镇污水处理设施建设和运营工作取得了巨大成就。到截至2010年年底,全国已建成投运城镇污水处理厂2832座,处理能力125亿立方米/日,分别比2005年增加了210%和108%。90%以上的设市城市和60%以上的县城建成投运了污水处理厂,16个省(直辖市、自治区)实现了县县建有污水处理厂,全国城市污水处理率达到77.4%,比2005年提高25个百分点,污水处理能力超额完成“十一五”规划确定的105亿立方米/日的目标。

2011年底前发布的《全国城镇污水处理及再生利用设施建设规划(2011~2015)》上报稿中显示,“十二五”末全国重点城市、地级城市、县级城市、县城、建制镇的污水处理率分别达90%、85%、75%、70%、30%,而整个“十二五”期间,污水处理设施及污水处理管网投资分别达到660亿和2500亿。

泵作为水处理过程中的动力设备,扮演着污水的提升、输送以及药剂计量的工作,其重要性不言而喻,在一些关键环节的泵设备一旦出现问题,都会牵一发而动全身。

目的

1、依靠先进技术、工艺、材料及科学管理方式,提高泵的稳定性和可靠性;

2、为用户和制造业搭建即时沟通平台;

3、通过技术交流与合作,寻找技术、管理方面的差距,以促进技术进步;

4、推广企业优质产品、树立品牌形象;

主要分类:

按工作原理分:

1.容积式泵

靠工作部件的运动造成工作容积周期性地增大和缩小而吸排液体,并靠工作部件的挤压而直接使液体的压力能增加。

根据运动部件运动方式的不同又分为:往复泵和回转泵两类。

根据运动部件结构不同有:活塞泵和柱塞泵,有齿轮泵、螺杆泵、叶片泵和水环泵。

2.叶轮式泵

叶轮式泵是靠叶轮带动液体高速回转而把机械能传递给所输送的液体。

根据泵的叶轮和流道结构特点的不同叶轮式又可分为:

1)离心泵(centrifugal pump)

2)轴流泵(axial pump)

3)混流泵(mixed-flow pump)

4)旋涡泵(peripheral pump)

3.喷射式泵(jet pump)

是靠工作流体产生的高速射流引射流体,然后再通过动量交换而使被引射流体的能量增加。

泵还可以按泵轴位置分为:

1)立式泵(vertical pump)

2)卧式泵(horizontal pump)

按吸口数目分:

1)单吸泵 (single suction pump)

2)双吸泵 (double suction pump)

按驱动泵的原动机分:

1)电动泵(motor pump )

2)汽轮机泵(steam turbine pump)

3)柴油机泵(diesel pump)

4)气动隔膜泵(diaphragm pump)

常见类型

水和型

水的提升对于人类生活和生产都十分重要。古代就已有各种提水器具,例如埃及的链泵(公元前17世纪),中国的桔槔(公元前17世纪)、辘轳(公元前11世纪)和水车(公元1世纪)。比较著名的还有公元前三世纪,阿基米德发明的螺旋杆,可以平稳连续地将水提至几米高处,其原理仍为现代螺杆泵所利用。

公元前200年左右,古希腊工匠克特西比乌斯发明的灭火泵是一种最原始的活塞泵,已具备典型活塞泵的主要元件,但活塞泵只是在出现了蒸汽机之后才得到迅速发展。

1840-1850年,美国沃辛顿发明泵缸和蒸汽缸对置的,蒸汽直接作用的活塞泵,标志着现代活塞泵的形成。1851-1875年,带有导叶的多级离心泵相继发明,使发展高扬程离心泵成为可能。19世纪是活塞泵发展的高潮时期,当时已用于水压机等多种机械中。然而随着需水量的剧增,从20世纪20年代起,低速的、流量受到很大限制的活塞泵逐渐被高速的离心泵和回转泵所代替。但是在高压小流量领域往复泵仍占有主要地位,尤其是隔膜泵、柱塞泵独具优点,应用日益增多。

回转型

回转泵的出现与工业上对液体输送的要求日益多样化有关。早在1588年就有了关于四叶片滑片泵的记载,以后陆续出现了其他各种回转泵,但直到19世纪回转泵仍存在泄漏大、磨损大和效率低等缺点。20世纪初,人们解决了转子润滑和密封等问题,并采用高速电动机驱动,适合较高压力、中小流量和各种粘性液体的回转泵才得到迅速发展。回转泵的类型和适宜输送的液体种类之多为其他各类泵所不及。

离心型

利用离心力输水的想法最早出在列奥纳多·达芬奇所作的草图中。1689年,法国物理学家帕潘发明了四叶片叶轮的蜗壳离心泵。但更接近于现代离心泵的,则是1818年在美国出现的具有径向直叶片、半开式双吸叶轮和蜗壳的所谓马萨诸塞泵。1851~1875年,带有导叶的多级离心泵相继被发明,使得发展高扬程离心泵成为可能。

尽管早在1754年,瑞士数学家欧拉就提出了叶轮式水力机械的基本方程式,奠定了离心泵设计的理论基础,但直到19世纪末,高速电动机的发明使离心泵获得理想动力源之后,它的优越性才得以充分发挥。在英国的雷诺和德国的普夫莱德雷尔等许多学者的理论研究和实践的基础上,离心泵的效率大大提高,它的性能范围和使用领域也日益扩大,已成为现代应用最广、产量最大的泵。

容积式

容积式泵是依靠工作元件在泵缸内作往复或回转运动,使工作容积交替地增大和缩小,以实现液体的吸入和排出。工作元件作往复运动的容积式泵称为往复泵,作回转运动的称为回转泵。前者的吸入和排出过程在同一泵缸内交替进行,并由吸入阀和排出阀加以控制;后者则是通过齿轮、螺杆、叶形转子或滑片等工作元件的旋转作用,迫使液体从吸入侧转移到排出侧。

容积式泵在一定转速或往复次数下的流量是一定的,几乎不随压力而改变;往复泵的流量和压力有较大脉动,需要采取相应的消减脉动措施;回转泵一般无脉动或只有小的脉动;具有自吸能力,泵启动后即能抽除管路中的空气吸入液体;启动泵时必须将排出管路阀门完全打开;往复泵适用于高压力和小流量;回转泵适用于中小流量和较高压力;往复泵适宜输送清洁的液体或气液混合物。总的来说,容积泵的效率高于动力式泵。

动力式

靠快速旋转的叶轮对液体的作用力,将机械能传递给液体,使其动能和压力能增加,然后再通过泵缸,将大部分动能转换为压力能而实现输送。动力式泵又称叶轮式泵或叶片式泵。有些动力式泵有主叶轮和副叶轮同时使用,离心泵是最常见的动力式泵。

动力式泵在一定转速下产生的扬程有一限定值,扬程随流量而改变;工作稳定,输送连续,流量和压力无脉动;一般无自吸能力,需要将泵先灌满液体或将管路抽成真空后才能开始工作 ;适用性能范围广;适宜输送粘度很小的清洁液体。

污水型

叶轮、压水室、是污水泵的两大核心部件。叶轮的结构分为四大类:叶片式(开式、闭式)、旋流式、流道式、(包括单流道和双流道)螺旋离心式四种。其性能的优劣,也就代表泵性能的优劣,污水泵的抗堵塞性能,效率的高低,以及汽蚀性能,抗磨蚀性能主要是由叶轮和压水室两大部件来保证。

隔膜式

隔膜泵又称控制泵,是执行器的主要类型,通过接受调制单元输出的控制信号,借助动力操作去改变流体流量。隔膜泵一般由执行机构和阀门组成。采用压缩空气为动力源,对于各种腐蚀性液体、带颗粒的液体、高粘度、易挥发、易燃、剧毒的液体,均能予以抽光吸尽。

隔膜泵类别

隔膜泵按其所配执行机构使用的动力,可以分为气动、电动、液动三种,即以压缩空气为动力源的气动隔膜泵,以电为动力源的电动隔膜泵,以液体介质(如油等)压力为动力的电液动隔膜泵。

隔膜泵在过程控制中的作用是接受调节器或计算机的控制信号,改变被调介质的流量,使被调参数维持在所要求的范围内,从而达到生产过程的自动化。如果把自动调节系统与人工调节过程相比较,检测单元是人的眼睛,调节控制单元是人的大脑,那么执行单元—隔膜泵就是人的手和脚。要实现对工艺过程某一参数如温度、压力、流量、液位等的调节控制,都离不开隔膜泵。因此正确选择隔膜泵在过程自动化中具有重要意义。

其他类型

其他类型的泵是指以另外的方式传递能量的一类泵。例如射流泵是依靠高速喷射出的工作流体 ,将需要输送的流体吸入泵内,并通过两种流体混合进行动量交换来传递能量;水锤泵是利用流动中的水被突然制动时产生的能量,使其中的一部分水压升到一定高度;电磁泵是使通电的液态金属在电磁力作用下 ,产生流动而实现输送;气体升液泵通过导管将压缩空气或其他压缩气体送至液体的最底层处,使之形成较液体轻的气液混合流体,再借管外液体的压力将混合流体压升上来。