【正文】 和安裝管路，對確保生產(chǎn)正常進行、降低設(shè)備費用和操作費用，具有十分重要的意義。流量一般為生產(chǎn)任務所決定，所以關(guān)鍵在于選擇合適的流速。反之，流速選擇過小，操作費用可以相應減小，但管徑增大，管路的設(shè)備費用隨之增加。某些流體在管路中的常用流速范圍列于表 17 中。選用標準管徑后，再核算流體在管內(nèi)的實際流速。解： m3/???mvq因料液的性質(zhì)與水相近，參考表 17，選取 u = 。二、管路的布置與安裝原則工業(yè)上的管路布置既要考慮到工藝要求，又要考慮到經(jīng)濟要求，還要考慮到操作方便與安全，在可能的情況下還要盡可能美觀。1. 在工藝條件允許的前提下，應使管路盡可能短，管件和閥門應盡可能少，以減少投資，使流體阻力減到最低。如管路最突出的部分距墻壁或柱邊的凈空不小于 100mm，距管架支柱也不應小于 100mm，兩管路的最突出部分間距凈空，中壓約保持 40mm～60mm，高壓約保持70mm～90mm，并排管路上安裝手輪操作閥門時，手輪間距約 100mm。4. 管子、管件與閥門應盡量采用標準件，以便于安裝與維修。6. 管路通過人行道時高度不得低于 2m，通過公路時不得小于 ，與鐵軌不得小于6m，通過工廠主要交通干線一般為 5m。在布置管路時，應參閱有關(guān)資料，依據(jù)上述原則制訂方案，確保管路的布置科學、經(jīng)濟、合理、安全?！裼柧殰蕚?．管路的布置是由設(shè)備的布置而確定，要正確的布置和安裝管路，必須明確生產(chǎn)工藝的特點和操作條件的要求，遵循管路布置和安裝的原則，繪制出配管圖。3．管路的組裝方式大致可分為兩類：一類是可拆式，即用法蘭、絲扣、填料等方法連接；另一類是不可拆式，主要是采用焊接方法連接?？刹鹗浇M裝要點：先將管路按現(xiàn)場位置分成若干段組裝。在組合過程中，必須經(jīng)常檢查管路中心線的偏差，盡量避免因偏離過大而造成最后合攏的接口處錯口太大的毛病。（1）管路安裝 管路的安裝應得保證橫平豎直，水平管其偏差不大于 15mm／10m，但其全長不能大于50mm，垂直管偏差不能大于 10mm。緊固法蘭時要做到：未加墊片前，將法蘭密封面清理干凈，其表面不得有溝紋；墊片的位置要放正，不能加入雙層墊片；在緊螺栓時要按對稱位置的秩序擰緊，緊好之后螺栓兩頭應露出 2～4 扣；管道安裝時，每對法蘭的平行度、同心度應符合要求。其密封則主要依靠錐管螺紋的咬合和在螺紋之間加敷的密封材料來達到。（3）閥門安裝閥門安裝時應把閥門清理干凈，關(guān)閉好再進行安裝，單向閥、截止閥及調(diào)節(jié)閥安裝時應注意介質(zhì)流向，閥的手輪便于操作。管路的操作壓力不同，輸送的物料不同，試驗的要求也不同?！裼柧毑襟E（要領(lǐng)）(1)對實際裝置的管路尺寸進行測繪并畫出安裝配管圖。(3)安裝中要注意安全。按照工作原理不同又可分為離心式、往復式、旋轉(zhuǎn)式和流體作用式。一、離心泵的結(jié)構(gòu)類型離心泵具有結(jié)構(gòu)簡單，性能穩(wěn)定，檢修方便，操作容易和適應性強等特點，在化工生產(chǎn)中應用十分廣泛。圖中(a)為其基本結(jié)構(gòu)，(b)為其在管路中的示意圖。葉輪一般有 6~12 片后彎葉片。 圖 123 離心泵的葉輪 圖 124 離心泵的吸液方式開式葉輪在葉片兩側(cè)無蓋板，制造簡單、清洗方便，適用于輸送含有較大量懸浮物的物料，效率較低，輸送的液體壓力不高；半閉式葉輪在吸入口一側(cè)無蓋板，而在另一側(cè)有蓋板，適用于輸送易沉淀或含有顆粒的物料，效率也較低；閉式葉輪在葉輪在葉片兩側(cè)有前后蓋板，效率高，適用于輸送不含雜質(zhì)的清潔液體。后蓋板上的平衡孔以消除軸向推力。這容易引起葉輪與泵殼接觸處的磨損，嚴重時還會產(chǎn)生振動。但由此也會引起泵效率的降低。如圖 124 所示。泵殼多做成蝸殼形，故又稱蝸殼。泵殼不僅匯集由葉輪甩出的液體，同時又是一個能量轉(zhuǎn)換裝置。導輪是位于葉輪外周固定的帶葉片的環(huán)。（3）軸封裝置作用是防止泵殼內(nèi)液體沿軸漏出或外界空氣漏入泵殼內(nèi)。填料一般用浸油或涂有石墨的石棉繩。2．離心泵的類型29 / 58離心泵種類繁多，相應的分類方法也多種多樣，例如，按液體的性質(zhì)可分為水泵、耐腐蝕泵、油泵、雜質(zhì)泵、屏蔽泵、液下泵和低溫泵等。以下僅對化工廠中常用離心泵的類型作一簡單說明，見表 18。泵體和泵蓋都是用鑄鐵制成。D 型 多級泵，可達到較高的壓頭，如圖 125 所示 要求的壓頭較高而流量并不太大的場合清水泵sh 型 雙吸式離心泵，葉輪有兩個入口，故輸送液體流量較大，如圖 126 所示 輸送液體的流量較大而所需的壓頭不高的場合耐腐蝕泵（F 型）特點是與液體接觸的部件用耐腐蝕材料制成，密封要求高，常采用機械密封裝置FH 型（灰口鑄鐵） FG 型（高硅鑄鐵） FB 型（鉻鎳合金鋼） FM 型（鉻鎳鉬鈦合金鋼） Fs 型（聚三氟氯乙烯塑料）輸送酸、堿等腐蝕性液體油泵(Y 型) 有良好的密封性能。有些泵殼內(nèi)襯以耐磨的鑄鋼護板。缺點是效率較低，約為 26～50％。其缺點是效率不高。 圖 125 多級泵示意圖 圖 126 雙吸泵示意圖 30 / 58二、離心泵的工作原理離心泵的葉輪安裝在泵殼內(nèi)，并緊固在泵軸上，泵軸由電機直接帶動。由壓出管排出。在離心力的作用下，液體從葉輪中心被拋向外緣并獲得能量，以高速離開葉輪外緣進入蝸形泵殼。液體由葉輪中心流向外緣時，在葉輪中心形成了一定的真空，由于貯槽液面上方的壓力大于泵入口處的壓力，液體便被連續(xù)壓入葉輪中。小資料 氣縛現(xiàn)象如果離心泵在啟動前殼內(nèi)充滿的是氣體， 則啟動后葉輪中心氣體被拋 時不能在該處形成足夠大的真空度，這樣槽內(nèi)液體便不能被吸上。為防止氣縛現(xiàn)象的發(fā)生，離心 泵啟動前要用液體將泵殼內(nèi)空 間灌滿。為防止灌入泵殼內(nèi)的液體因重力流入低位槽內(nèi)，在泵吸入管路的入口 處裝有止逆閥（底閥）；如果泵的位置低于槽內(nèi)液面，則 啟動前無需灌泵，只要將出口閥打開，液體便自動流入泵內(nèi)。見表 19。離心泵的實際流量還與管路特性有關(guān)。在指定的轉(zhuǎn)速下，壓頭與流量之間具有一確定的關(guān)系。軸功率 P WkW指泵軸所需的功率100％?eP?gQHe?隨設(shè)備的尺寸、流體的粘度、流量等的增大而增大31 / 58效率 ?無量綱指離心泵的有效功率與軸功率之比，反映離心泵能量損失的大小離心泵的效率與泵的大小、類型、制造精密程度和所輸送液體的性質(zhì)、流量有關(guān)，一般小型泵的效率為50%～70%，大型泵可達到 90%左右，此值是由實驗測得。泵的吸入管與排出管具有相同的直徑，兩測壓口間垂直距離為 。以 20℃清水為介質(zhì)測得以下數(shù)據(jù)：流量為 54m3/h，泵出口處表壓為 255kPa，入口處真空表讀數(shù)為 ，功率表測得所消耗功率為 ，泵有電動機直接帶動，電動機的效率為 93﹪，試求該泵在輸送條件下的揚程、軸功率、效率。因電動機本身消耗部分功率，其效率為93%，于是電動機輸出功率為電動機消耗功率 電動機效率= =，??泵的軸功率為 P=(3)泵的效率 74.%%10P ???????gQHe??圖 127 離心泵特性曲線的測定裝置1壓力表；2 真空表；3 流量計；4 泵 5貯槽32 / 582．離心泵的特性曲線理論及實驗均表明，離心泵的揚程、功率及效率等主要性能均與流量有關(guān)。離心泵的特性曲線一般由離心泵的生產(chǎn)廠家提供，標繪于泵的產(chǎn)品說明書中，其測定條件一般是 20℃清水，轉(zhuǎn)速也固定。（1）H Q 曲線 表示泵的揚程與流量的關(guān)系。（2）PQ 曲線 表示泵的軸功率與流量的關(guān)系。故離心泵啟動時，應關(guān)閉泵的出口閥門，使電機的啟動電流減少，以保護電機。當 Q=0 時 η=0；隨著流量的增大，效率?隨之而上升達到一個最大值；而后隨流量再增大時效率便下降。泵在與最高效率相對應的流量及揚程下工作最為經(jīng)濟，所以與最高效率點對應的 Q、H、N 值成為最佳工況參數(shù)。根據(jù)輸送條件的要求，離心泵往往不可能正好在最佳工況下運轉(zhuǎn)，因此一般只能規(guī)定一個工作范圍，稱為泵的高效率區(qū)，通常為最高效率的 92%左右?；顒咏ㄗh 通過實際操作，組織學生討論離心泵特性的影響因素。 2．確定輸送系統(tǒng)的流量和揚程輸送液體的流量一般為生產(chǎn)任務所規(guī)定，如果流量是變化的，應按最大流量考慮。3．確定離心泵的型號根據(jù)管路要求的流量 Q 和揚程 H 來選定合適的離心泵型號。選用時要使所選泵的流量與揚程比任務需要的稍大一些。若有幾種型號的泵同時滿足管路的具體要求，則應選效率較高的，同時也要考慮泵的價格。5．列出泵在設(shè)計點處的性能，供使用時參考。吸入管路越高，吸上高度越大，則吸入口處的壓力將越小。這種高速沖擊頻率很高，可以達到每秒幾千次，沖擊壓強可以達到數(shù)百個大氣壓甚至更高，這種高強度高頻率的沖擊，輕的能造成葉輪的疲勞，重的則可以將葉輪與泵殼破壞，甚至能把葉輪打成蜂窩狀。（2）氣蝕的危害0101圖 129 離心泵的允許安裝高度～Hg34 / 58氣蝕現(xiàn)象發(fā)生時，會產(chǎn)生噪音和引起振動，流量、揚程及效率均會迅速下降，嚴重時不能吸液。2．離心泵的安裝高度工程上從根本上避免氣蝕現(xiàn)象的方法是限制泵的安裝高度。是指泵的吸入口 11’與吸入貯槽液面 00’間可允許達到的最大垂直距離，以符號 Hg 表示，如圖 129。??10,fH想一想 離心泵的安裝高度的影響因素有哪些？3．離心泵的安裝高度計算工業(yè)生產(chǎn)中，計算離心泵的允許安裝高度常用允許氣蝕余量法。允許氣蝕余量是指離心泵在保證不發(fā)生氣蝕的前提下，泵吸入口處動壓頭與靜壓頭之和比被輸送液體的飽和蒸汽壓頭高出的最小值，用 表示，即h? （124）gpuhv?????21將上式代入（123）得 （125）????10,0fvgHhpH?式中 ——允許氣蝕余量，m ，由泵的性能表查得；h?35 / 58——操作溫度下液體的飽和蒸汽壓，Pa。h? h?當允許安裝高度為負值時，離心泵的吸入口低于貯槽液面。 【例 18】 型號為 IS6540200 的離心泵，轉(zhuǎn)速為 2900r/min，流量為 25m3／h，揚程為50m， （NPSH）r 為 ，此泵用來將敞口水池中 50℃的水送出。解：查附錄得 50℃水的飽和蒸氣壓為 ，水的密度為 ／m 3，已知=l00kPa， =，0ph????m21fh??10,0fvgHpH? ????因此，泵的安裝高度不應高于 六、各種類型泵的比較各種類型泵的比較見表 110。至于這一點的具體位置，應視泵前后的管路情況而定。泵的工作特性由泵本身的特性和管路的特性共同決定。將通過某一特定管路f?的流量與其所需外加壓頭之間的關(guān)系，稱為管路的特性。在 H~Q 坐標中對應的曲線稱為管路特性曲線，如圖 130 所示。此曲線的形狀只與管路的鋪設(shè)情況及操作條件有關(guān)，而與泵的特性無關(guān)。如圖 131 所示。因此，泵的工作點對應的泵壓頭既是泵提供的，也是管路需要的；③指定泵安裝在特定管路中，只能有一個穩(wěn)定的工作點 M。由于泵的工作點由管路特性和泵的特性共同決定，因此改變泵的特性和管路特性均能改變工作點，從而達到調(diào)節(jié)流量的目的。生產(chǎn)中主要采取改變泵出口閥門的開度的調(diào)節(jié)方法。小資料 離心泵流量調(diào)節(jié)的其他方法1．改變?nèi)~輪轉(zhuǎn)速葉輪轉(zhuǎn)速增加，流量和壓頭均能增加。但隨著的 現(xiàn)代工業(yè)技術(shù) 的發(fā)展， 無級變速設(shè)備在工業(yè)中的應用克服了上述缺點。2．車削葉輪直徑這種調(diào)節(jié)方法實施起來不方便，且 調(diào)節(jié)范圍也不大。將濃度為 95%的硝酸自常壓罐輸送至常壓設(shè)備中去，要求輸送量為 36m3/h, 液體的升揚高度為 7m?，F(xiàn)采用某種型號的耐酸泵，其性能列于本題附表中。摩擦系數(shù)可取為 。因此該泵對于完成題給輸送任務是可用的。因此該泵是在高效區(qū)工作的。由柏努利方程可得管路的特性方程為： （??L/s）據(jù)此可以計算出各流量下管路所需要的壓頭，如下表所示：Q(L/s) 0 3 6 9 12 15H(m) 7 由上可以作出管路的特性曲線和泵的特性曲線，如本題附圖所示。 ②詳細了解被輸送物料的工況：輸送溫度、壓力、流量、輸送高度、吸入高度、負荷變0246810121416681012141618202 Q, L/sH, m ????01020304050例 19 附圖40 / 58動范圍等。 ④對一些要求較高的離心泵，應在設(shè)計中考慮在進口管安裝過濾器，在出口閥后安裝止逆閥，同時應在操作室及現(xiàn)場設(shè)置兩套監(jiān)控裝置，以應付突發(fā)事故的發(fā)生。 （2）開車程序 ①開泵前應先打開泵的入口閥及密封液閥，檢查泵體內(nèi)是否已充滿液體。③慢慢打開泵的出門閥，通過流量及壓力指示，將出口閥調(diào)節(jié)至需要流量。 ②按電動機按鈕，停止電機運轉(zhuǎn)。（4）兩泵切換在生產(chǎn)過程中經(jīng)常遇到兩臺泵切換的操作，應先起動備用泵，慢慢打開其出口閥，然后緩慢關(guān)閉原運行泵的出口閥，在這過程中要保持與中央控制室的聯(lián)系，維持離心泵輸出流量的穩(wěn)定，避免因流量波動造成系統(tǒng)停車。 ②檢查泵的出口壓力或流量指示是否穩(wěn)定。 ④檢查泵體有無泄漏。⑥檢查泵軸的潤滑油是否充滿完好。 ②泵殼及葉輪進行解體、清洗重新組裝。葉輪有損壞及腐蝕情況的應分析原因并進行及時處理。更換潤滑油，以保持良好的潤滑狀態(tài)。 ⑤檢查電機。 ⑥檢查現(xiàn)場及遙控的一、二次儀表的指示是否正確及靈活好用，對失靈的儀表及部件進行維修或更換。4．事故處理見表 111