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离心泵综合性能实验装置
离心泵综合性能实验装置JGHY-108
分 项 | 说 明 | |||
装置特点 | 1、整个装置美观大方,结构设计合理,具备强烈的工程化气息,能够充分体现现代化实验室的概念。 2、设备布局合理、美观,结构清晰,整体感强,能够在实验室中体现主实验设备的概念。 3、设备整体为自行式框架结构,并安装有禁锢脚,便于系统的拆卸检修和搬运。 4、整套设备除去特殊材料外均采用工业用304不锈钢制造,所有装备均进行精细抛光处理,体现了整个装置的工艺*性。 5、设备包括两个水泵,既可单独测试,也有进行串、并联测试。 6、流量测量采用了涡轮流量计+数字流量仪表的方式,数字流量仪表对涡轮流量计线性系数具有较强的补偿功能,并且直接显示流量数据。 7、电动机功率采用单相交流功率测量仪表测得。与智能仪表相连实现电动机功率的自动测量,数据准确,可让学生掌握电动机有效功率的实际测量方法。 8、离心泵置于水箱上方,离心泵进口管道安装有底阀,同时安装有离心泵启动排气装置,避免了离心泵叶轮及腔体长时间浸泡在水中,大大延长设备寿命。 9、整套系统采用标准工业仪表控制系统,可进行化工原理实验,也是过程自动化及化工检测仪表实验的良好平台。 10、装置设计可360度观察,实现*教学与实验。 | |||
装置功能 | 1、使学生充分了解离心泵的结构与特性,熟悉离心泵的工作方式和操作流程。 2、能够进行单泵、双泵串并联操作。 3、熟悉组成管路的各种管件、阀门,了解温度、压力、电功率、流量等就地显示仪表及传感检测设备,掌握涡轮流量计的测量原理及使用方法。 4、测定恒定转速条件下泵的扬程(H)、轴功率(N)以及效率(η)与泵的流量(Q)之间的泵特性曲线。 5、测定流量调节阀某一开度下管路特性曲线。 6、能够进行双泵串、并联性能测定和管路特性测定。 7、改变离心泵转速测定泵的扬程(H)、轴功率(N)以及效率(η)与泵的流量(Q)之间的泵特性曲线。 8、掌握多元回归的方法,回归(H-Q、η-Q、N-Q)关系曲线。 | |||
设计参数 | 单泵:液体流量:0.2~7.2m3/h,离心泵出口压力:0-0.2MPa,离心泵的扬程(H):0-20m,离心泵轴功率(N):0.43-0.85KW,离心泵效率(η):0-60%,离心泵转速:0-2900r/min。 双泵串联:液体流量:0~10.5m3/h,离心泵出口压力:0-0.4MPa,离心泵的扬程(H):0-40m,离心泵轴功率(N):0.43-1.85KW,离心泵效率(η):0-60%、离心泵转速:0-2900 r/min。 双泵并联:液体流量:0~14.0m3/h,离心泵出口压力:0-0.2MPa,离心泵泵的扬程(H):0-20m,离心泵轴功率(N):0.43-1.85KW,离心泵效率(η):0-60%、离心泵转速:0-2900 r/min。 液体温度:常温。 | |||
公用设施 | 水:装置自带不锈钢水箱,连接自来水。实验时经离心泵进入测试管路,循环使用。 电:电压AC220V,功率2KW,标准单相三线制。每个实验室需配置1~2个接地点(安全地及信号地)。 实验物料:清洁自来水,外配设备:无。 | |||
主要设备 | 单相矢量变频器,规格:(0-50)Hz。 指针式压力表:表盘直径Φ100mm 测量范围0-0.6MPa,精度1.5级。 指针式真空表:表盘直径Φ100mm 测量范围-0.1-0MPa,精度1.5级。 功率变送器、智能功率数字显示仪。 光电传感器:数显,测量范围0~2999rpm,精度1rpm,转速检测机构。 宇电AI702M温度数字显示仪。 宇电AI702M流量数字显示仪。 DN40涡轮流量计:1~20m3/h,4-20mA远传输出,流量检测机构。 不锈钢离心泵:功率750W,大流量7.2m3/h;2台。 水箱:304不锈钢材质,容积100L,带贮水排空底阀,管路循环回水与泵吸入口间隔板设计。 管路:304卫生级不锈钢材质,采用不锈钢快装活接与管路连接,总出口闸阀;管道法兰连接涡轮流量计。 电器:接触器、开关、漏电保护空气开关。 304不锈钢仪表柜:测控、电器设备在实验架上。 304不锈钢材质框架1800*600*1900mm(长×宽×高),带脚轮及禁锢脚。 | |||
测控组成 | 变量 | 检测机构 | 显示机构 | 执行机构 |
液体温度 | PT100铂电阻 | 数字温度仪表 | 无 | |
液体流量 | 涡轮流量计 | 数字流量仪表 | 手阀或变频器 | |
泵进口压力 | 指针式压力表 | 就地显示 | 无 | |
泵出口压力 | 指针式真空表 | 就地显示 | 无 | |
泵功率 | 功率变送器 | 数字功率仪表 | 无 | |
电机转速 | 光电传感器 | 数字转速仪表 | 无 |
离心泵有立式、卧式、单级、多级、单吸、双吸、自吸式等多种形式。离心泵是利用叶轮旋转而使水发生离心运动来工作的。水泵在启动前,必须使泵壳和吸水管内充满水,然后启动电机,使泵轴带动叶轮和水做高速旋转运动,水发生离心运动,被甩向叶轮外缘,经蜗形泵壳的流道流入水泵的压水管路。离心泵示意图折叠编辑本段分类
一、按叶轮数目来分类1、单级泵:即在泵轴上只有一个叶轮。2、多级泵:即在泵轴上有两个或两个以上的叶轮,这时泵的总扬程为n个叶轮产生的扬程之和。二、按工作压力来分类1、低压泵:压力低于100米水柱;离心泵2、中压泵:压力在100~650米水柱之间;3、高压泵:压力高于650米水柱。三、按叶轮吸入方式来分类1、单侧进水式泵:又叫单吸泵,即叶轮上只有一个进水口;2、双侧进水式泵:又叫双吸泵,即叶轮两侧都有一个进水口。它的流量比单吸式泵大一倍,可以近似看作是二个单吸泵叶轮背靠背地放在了一起。四、按泵壳结合来分类1、水平中开式泵:即在通过轴心线的水平面上开有结合缝。2、垂直结合面泵:即结合面与轴心线相垂直。五、按泵轴位置来分类1、卧式泵:泵轴位于水平位置。2、立式泵:泵轴位于垂直位置。六、按叶轮出方式分类1、蜗壳泵:水从叶轮出来后,直接进入具有螺旋线形状的泵壳。2、导叶泵:水从叶轮出来后,进入它外面设置的导叶,之后进入下一级或流入出口管。七、按安装高度分类1、自灌式离心泵:泵轴低于吸水池池面,启动时不需要灌水,可自动启动。单级单吸离心泵2、吸入式离心泵(非自灌式离心泵):泵轴高于吸水池池面。启动前,需要先用水灌满泵壳和吸水管道,然后驱动电机,使叶轮高速旋转运动,水受到离心力作用被甩出叶轮,叶轮中心形成负压,吸水池中水在大气压作用下进入叶轮,又受到高速旋转的叶轮作用,被甩出叶轮进入压水管道。另外,根据用途也可进行分类,如油泵、水泵、凝结水泵、排灰泵、循环水泵等。折叠编辑本段工作原理
离心其实是物体惯性的表现,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,就像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。主要工作原理:(1)叶轮被泵轴带动旋转,对位于叶片间的流体做功,流体受离心作用,由叶轮中心被抛向外围。当流体到达叶轮外周时,流速非常高。(2)泵壳汇集从各叶片间被抛出的液体,这些液体在壳内顺着蜗壳形通道逐渐扩大的方向流动,使流体的动能转化为静压能,减小能量损失。所以泵壳的作用不仅在于汇集液体,它更是一个能量转换装置。(3)液体吸上原理:依靠叶轮高速旋转,迫使叶轮中心的液体以很高的速度被抛开,从而在叶轮中心形成低压,低位槽中的液体因此被*地吸上。气缚现象:如果离心泵在启动前壳内充满的是气体,则启动后叶轮中心气体被抛时不能在该处形成足够大的真空度,这样槽内液体便不能被吸上。这一现象称为气缚。为防止气缚现象的发生,离心泵启动前要用外来的液体将泵壳内空间灌满。这一步操作称为灌泵。为防止灌入泵壳内的液体因重力流入低位槽内,在泵吸入管路的入口处装有止逆阀(底阀);如果泵的位置低于槽内液面,则启动时无需灌泵。(4)叶轮外周安装导轮,使泵内液体能量转换效率高。导轮是位于叶轮外周的固定的带叶片的环。这些叶片的弯曲方向与叶轮叶片的弯曲方向相反,其弯曲角度正好与液体从叶轮流出的方向相适应,引导液体在泵壳通道内平稳地改变方向,使能量损耗小,动压能转换为静压能的效率高。(5)后盖板上的平衡孔消除轴向推力。离开叶轮周边的液体压力已经较高,有一部分会渗到叶轮后盖板后侧,而叶轮前侧液体入口处为低压,因而产生了将叶轮推向泵入口一侧的轴向推力。这容易引起叶轮与泵壳接触处的磨损,严重时还会产生振动。平衡孔使一部分高压液体泄露到低压区,减轻叶轮前后的压力差。但由此也会引起泵效率的降低。(6)轴封装置保证离心泵正常、高效运转。离心泵在工作是泵轴旋转而壳不动,其间的环隙如果不加以密封或密封不好,则外界的空气会渗入叶轮中心的低压区,使泵的流量、效率下降。严重时流量为零——气缚。通常,可以采用机械密封或填料密封来实现轴与壳之间的密封。离心泵的汽蚀:离心泵发生汽蚀是由于液道入口附近某些局部低压区处的压力降低到液体饱和蒸汽压,导致部分液体汽化所致。所以,凡能使局部压力降低到液体汽化压力的因素都可能是诱发汽蚀的原因。产生汽蚀的条件应从吸入装置的特性,泵本身的结构以及所输送的液体性质三方面加以考虑。1)结构措施:采用双吸叶轮,以减小经过叶轮的流速,从而减小泵的汽蚀余量;在大型高扬程泵前装设增压前置泵,以提高进液压力;叶轮特殊设计,以改善叶片入口处的液流状况;在离心叶轮前面增设诱导轮,以提高进入叶轮的液流压力。2)泵的安装高度,泵的安装高度越高,泵的入口压力越低,降低泵的安装高度可以提高泵的入口压力。因此,合理的确定泵的安装高度可以避免泵产生汽蚀。3)吸液管路的阻力,在吸液管路中设置的弯头、阀门等管件越多,管路阻力越大,泵的入口压力越低。因此,尽量减少一些不必要的管件或尽可能的增大吸液管直径,减少管路阻力,可以防止泵产生汽蚀。4)泵的几何尺寸,由于液体在泵入口处具有的动能和静压能可以相互转换,其值保持不变。入口液体流速高时,压力低,流速低时,压力高,因此,增大泵入口的通流面积,降低叶轮的入口速度.可以防止泵产生汽蚀。5)液体的密度。输送密度越大的液体时泵的吸上高度就越小,当用已安装好的输送密度较小液体的泵改送密度较大的液体时,泵就可能产生汽蚀,但用输送密度较大液体的泵改送密度较小的液体时,泵的入口压力较高,不会产生汽蚀。6)输送液体的温度。温度升高时液体的饱和蒸气压升高。在泵的入口压力不变的情况下,输送液体的温度升高时,液体的饱和蒸气压可能升高至等于或高于泵的入口压力,泵就会产生汽蚀。7)吸液池液面压力。吸液池液面压力较高时,泵的入口压力也随之升高,反之,泵的入口压力则较低,泵就容易产生汽蚀。8)输送液体的易挥发性在相同的温度下较易挥发的液体其饱和蒸汽压较高,因此,输送易挥发液体时的泵容易产生汽蚀。9)其他措施:采用耐汽蚀破坏的材料制造泵的过流部分元件;降低泵的转速。折叠编辑本段基本构造
离心泵的基本构造是由八部分组成的,分别是:叶轮,泵体,泵盖,挡水圈,泵轴,轴承,密封环,填料函。1、 叶轮是离心泵的核心部分,它转速高输出力大,叶轮上的叶片又起到主要作用,叶轮在装配前要通过静平衡实验。叶轮上的内外表面要求光滑,以减少水流的摩擦损失。2、 泵体也称泵壳,它是水泵的主体。起到支撑固定作用,并与安装轴承的托架相连接。离心泵结构图3、 泵轴的作用是借联轴器和电动机相连接,将电动机的转矩传给叶轮,所以它是传递机械能的主要部件。4、轴承是套在泵轴上支撑泵轴的构件,有滚动轴承和滑动轴承两种。滚动轴承使用牛油作为润滑剂加油要适当一般为2/3~3/4的体积太多会发热,太少又有响声并发热!滑动轴承使用的是透明油作润滑剂的,加油到油位线。太多油要沿泵轴渗出并且漂失,太少轴承又要过热烧坏造成事故!在水泵运行过程中轴承的温度高在85℃一般运行在60度左右,如果高了就要查找原因(是否有杂质,油质是否发黑,是否进水)并及时处理!5、 密封环又称减漏环。叶轮进口与泵壳间的间隙过大会造成泵内高压区的水经此间隙流向低压区,影响泵的出水量,效率降低!间隙过小会造成叶轮与泵壳摩擦产生磨损。为了增加回流阻力减少内漏,延缓叶轮和泵壳的所使用寿命,在泵壳内缘和叶轮外援结合处装有密封环,密封的间隙保持在0.25~1.10mm之间为宜。6、 填料函主要由填料,水封环,填料筒,填料压盖,水封管组成。填料函的作用主要是为了封闭泵壳与泵轴之间的空隙,不让泵内的水流流到外面来也不让外面的空气进入到泵内。始终保持水泵内的真空!当泵轴与填料摩擦产生热量就要靠水封管注水到水封圈内使填料冷却!保持水泵的正常运行。所以在水泵的运行巡回检查过程中对填料函的检查是特别要注意!在运行600个小时左右就要对填料进行更换。7、轴向力平衡装置 在离心泵运行过程中,由于液体是在低压下进入叶轮,而在高压下流出,使叶轮两侧所受压力不等,产生了指向入口方向的轴向推力,会引起转子发生轴向窜动,产生磨损和振动,因此应设置轴向推力轴承,以便平衡轴向力