畢業(yè)設(shè)計(jì)--zsb-1油田注水泵及其系統(tǒng)性能測(cè)試綜合試驗(yàn)臺(tái)設(shè)計(jì)

1、<p>　　ZSB-1油田注水泵及其系統(tǒng)性能測(cè)試綜合試驗(yàn)臺(tái)設(shè)計(jì)</p><p>　　摘要：注水泵屬于通用機(jī)械的范疇，在能源經(jīng)濟(jì)的各部門(mén)應(yīng)用十分廣泛。注水泵在供水系統(tǒng)中是實(shí)現(xiàn)動(dòng)力循環(huán)的重要組成部分，是重要的輔機(jī)之一。為了實(shí)現(xiàn)水泵的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，提高注水系統(tǒng)的效率，必須掌握水泵基本原理、性能、結(jié)構(gòu)、及運(yùn)行調(diào)節(jié)等方面的必要知識(shí)，掌握水泵性能試驗(yàn)技術(shù)。</p><p>　　為了測(cè)定注水泵

2、的各項(xiàng)性能參數(shù)，進(jìn)而繪制出泵的性能曲線(xiàn)，我設(shè)計(jì)了注水泵性能測(cè)試實(shí)驗(yàn)臺(tái).可實(shí)現(xiàn)能動(dòng)態(tài)模擬油田注水工況，進(jìn)行動(dòng)態(tài)試驗(yàn)；能實(shí)現(xiàn)注水泵串并聯(lián)工作、多級(jí)注水泵的拆級(jí)、增級(jí)工作及注水泵系統(tǒng)能耗測(cè)試及 節(jié)能分析的實(shí)驗(yàn)；</p><p>　　本次實(shí)驗(yàn)使用的多級(jí)泵為離心泵，型號(hào)分別為為MD12-25-5和MD12-25-7，增壓泵型號(hào)為KQL50/150-2.2/2,進(jìn)出口管徑均設(shè)計(jì)為57mm。通過(guò)操作本次實(shí)驗(yàn)，我們可以熟悉離

3、心泵實(shí)驗(yàn)裝置的布置以及各種測(cè)試的操作方法，并且掌握實(shí)驗(yàn)原理。通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)的處理以及離心泵性能曲線(xiàn)的繪制，可以加深對(duì)離心泵性能的了解。</p><p>　　關(guān)鍵詞：注水泵、性能參數(shù)、性能曲線(xiàn)、試驗(yàn)裝置</p><p>　　The design of comprehensive experiment stage of the injecting pump and its system perfo

4、rmance test</p><p>　　Abstract：Injecting Pumps belongs to the scope of general machinery, in the energy sources economy with a wide range of departments should.Injecting Pump in the water supply system power

5、cycle is to achieve an important component of the auxiliary is an important one. In order to achieve safe and economic operation of the pump, we must master the basic principles of pumps, performance, structure, and oper

6、ational aspects of regulating the necessary knowledge and technology to master pump performanc</p><p>　　To the determination of the performance parameters of centrifugal pump, centrifugal pump and then to ma

7、p out the performance curve, I designed a centrifugal pump performance test-bed. The test-bed can achieve the goal which trending imitate the oil filed water injecting condition, work the trends experiment; could ach

8、ieve the injecting pump work in series or in parallel, add the steps of pumps and achieve the energy consume testing of the injecting pump system, do the experiment of the energ</p><p>　　The steps pump used

9、in experimental model is MD12-25-5 and MD12-25-7, the pressure boost pump used in experimental model is KQL50/150-2.2/2, the pipe are designed to import and export of diameter 57mm. Through the operation of this experime

10、nt, we can experiment with centrifugal pump installations as well as the layout of the operation of various instruments, and master the principle of the experiment. Of data processing as well as the centrifugal pump perf

11、ormance curve of the mapping, you can de</p><p>　　Keywords: water injecting pump, performance parameters, performance curves, the experimental device</p><p><b>　　目 錄</b></p>

12、<p>　　1 課題來(lái)源及意義1</p><p>　　1.1 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀1</p><p>　　1.1.1 國(guó)外發(fā)展現(xiàn)狀1</p><p>　　1.1.2 國(guó)內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀2</p><p>　　1.1.3 水泵測(cè)試系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)3</p><p>　　1.2 離心泵的基礎(chǔ)知識(shí)4<

13、;/p><p>　　1.3 離心泵的工作原理6</p><p>　　1.4 離心泵的主要參數(shù)及性能曲線(xiàn)6</p><p>　　1.4.1 離心泵性能參數(shù)6</p><p>　　1.4.2 離心泵性能曲線(xiàn)8</p><p>　　2 系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)10</p><p>　　2.1

14、 方案提出10</p><p>　　2.2 水泵的性能曲線(xiàn)11</p><p>　　2.3 實(shí)驗(yàn)原理12</p><p>　　2.3.1 實(shí)驗(yàn)方法12</p><p>　　2.3.2 泵實(shí)驗(yàn)原理13</p><p>　　3 系統(tǒng)設(shè)計(jì)15</p><p>　　3.1 實(shí)驗(yàn)裝

15、置的配置15</p><p>　　3.2 管路的設(shè)計(jì)15</p><p>　　3.2.1 管路材料的選型15</p><p>　　3.2.2 管路直徑和長(zhǎng)度的確定15</p><p>　　3.2.3 管子壁厚的確定17</p><p>　　3.3 泵和電動(dòng)機(jī)的選型設(shè)計(jì)17</p>&

16、lt;p>　　3.3.1 泵的選型設(shè)計(jì)17</p><p>　　3.3.2 電動(dòng)機(jī)的選型21</p><p>　　3.4 閥門(mén)的選型22</p><p>　　3.4.1 閥門(mén)的種類(lèi)及特點(diǎn)24</p><p>　　3.4.2 閥門(mén)的調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)28</p><p>　　3.4.3 閥門(mén)的具體選擇

17、29</p><p>　　3.5 流量計(jì)，轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速傳感器和壓力傳感器的選擇32</p><p>　　3.5.1 流量計(jì)的選擇32</p><p>　　3.5.2 壓力傳感器的選擇37</p><p>　　3.5.3 轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速傳感器的選擇38</p><p>　　3.6 常壓水箱的設(shè)計(jì)39</p

18、><p>　　4 離心泵性能曲線(xiàn)測(cè)定實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)40</p><p>　　4.1 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?0</p><p>　　4.2 實(shí)驗(yàn)原理40</p><p>　　4.3 實(shí)驗(yàn)步驟41</p><p>　　4.4 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理42</p><p><b>　　總 結(jié)44&l

19、t;/b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)45</b></p><p><b>　　致謝46</b></p><p>　　技術(shù)經(jīng)濟(jì)性分析47</p><p>　　1 課題來(lái)源及意義</p><p>　　本畢業(yè)設(shè)計(jì)的題目為《ZSB-1油田注水泵及其系統(tǒng)性能測(cè)

20、試綜合實(shí)驗(yàn)臺(tái)設(shè)計(jì)》，本題目主要是設(shè)計(jì)一個(gè)綜合實(shí)驗(yàn)臺(tái)，對(duì)注水泵各個(gè)方面的性能進(jìn)行測(cè)試和計(jì)量，用以提高泵效及其使用壽命。水泵測(cè)試系統(tǒng)對(duì)于水泵基礎(chǔ)理論的研究與發(fā)展、水泵性能改進(jìn)、水泵設(shè)計(jì)方法的完善都有著極其重要的作用，因此，水泵綜合參數(shù)自動(dòng)化測(cè)試系統(tǒng)的研究已經(jīng)成為工業(yè)界廣泛關(guān)注的課題之一。目前，國(guó)內(nèi)水泵測(cè)試精度低、實(shí)時(shí)性和可靠性差，很多還是傳統(tǒng)的半自動(dòng)化形式，其測(cè)位分散，全部測(cè)量信號(hào)沒(méi)有綜合管理，而且人機(jī)界面不夠友好。與國(guó)外性比，技術(shù)水平相對(duì)

21、落后。</p><p>　　本文正是針對(duì)這種情況，對(duì)水泵的測(cè)試原理和方法進(jìn)行研究和分析，根據(jù)測(cè)試系統(tǒng)的要求，將計(jì)算機(jī)技術(shù)、傳感器技術(shù)、數(shù)據(jù)采集技術(shù)、智能控制技術(shù)相結(jié)合并融入現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)控制技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了水泵各項(xiàng)參數(shù)的控制、性能試驗(yàn)、數(shù)據(jù)保存、傳輸及曲線(xiàn)擬合等功能。研究了數(shù)據(jù)采集與處理、曲線(xiàn)擬合、控制算法、數(shù)據(jù)庫(kù)開(kāi)發(fā)、通信等實(shí)現(xiàn)中的重難點(diǎn)問(wèn)題，并采取了有效的硬件和軟件抗干擾措施，確保了系統(tǒng)的穩(wěn)定性高和可靠性。</p

22、><p>　　油田注水系統(tǒng)是油田能耗大戶(hù)，也是油田投資的主要領(lǐng)域之一，因此開(kāi)發(fā)高效注水設(shè)備，提高現(xiàn)有注水系統(tǒng)運(yùn)行效率，對(duì)于降低油田生產(chǎn)成本具有重要意義。因此，這就需要從根本出發(fā)，找到問(wèn)題解決的辦法，循序漸進(jìn)，才能有新的突破。因此，現(xiàn)階段我們開(kāi)展水泵綜合參數(shù)的自動(dòng)化測(cè)試系統(tǒng)的研究，能夠促進(jìn)水泵測(cè)試系統(tǒng)的自動(dòng)化水平，有助于提高泵產(chǎn)品的研發(fā)效率、改善產(chǎn)品的性能水平，具有較高的實(shí)用價(jià)值，對(duì)于降低油田生產(chǎn)成本，提高我國(guó)石油企業(yè)

23、的競(jìng)爭(zhēng)力也具有現(xiàn)實(shí)意義！</p><p>　　1.1 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀</p><p>　　1.1.1 國(guó)外發(fā)展現(xiàn)狀</p><p>　　在國(guó)外，歐美等發(fā)達(dá)國(guó)家關(guān)于泵的相關(guān)研究起步較早，在特殊泵的制造，泵的內(nèi)特性測(cè)試等方面仍領(lǐng)先于國(guó)內(nèi)。對(duì)泵的外特性測(cè)試裝置而言，早在1961年，英國(guó)國(guó)立工程實(shí)驗(yàn)室（NEL）立了自己的水力機(jī)械試驗(yàn)臺(tái)，可用于水泵和模型水輪機(jī)（最大轉(zhuǎn)輪直

24、徑0.5m）的性能試驗(yàn)，可以在開(kāi)式和閉式兩種循環(huán)方式進(jìn)行效率和氣蝕實(shí)驗(yàn)，部分參數(shù)是先半自動(dòng)控制，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)由計(jì)算機(jī)自動(dòng)采集和處理，并能自動(dòng)繪制試驗(yàn)曲線(xiàn)和打印實(shí)驗(yàn)結(jié)果。大量外文書(shū)刊級(jí)互聯(lián)網(wǎng)資料顯示，目前國(guó)外水泵測(cè)試系統(tǒng)的產(chǎn)品已經(jīng)比較成熟，美國(guó)，德國(guó)等發(fā)達(dá)國(guó)家已經(jīng)普遍化，并呈現(xiàn)高集成，小體積，可移動(dòng)，多功能，設(shè)備全，易操作等特點(diǎn)。例如美國(guó)TecQuipment Inc.生產(chǎn)的Centrifugal Pump Test Set,是一臺(tái)用于離心泵

25、測(cè)試的裝置，為研究離心泵在不同揚(yáng)程，流量和轉(zhuǎn)速下的特性提供了一種新的測(cè)試方法。盡管這類(lèi)水泵測(cè)試裝置具有高集成，小體積，可移動(dòng)，多功能，設(shè)備全，易操作等優(yōu)點(diǎn)，但在數(shù)據(jù)處理方面功能薄弱，缺少嵌入式的數(shù)據(jù)處理分析系統(tǒng)，效率不高。</p><p>　　1.1.2 國(guó)內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀</p><p>　　在國(guó)內(nèi)，泵測(cè)試技術(shù)的發(fā)展歷程可以簡(jiǎn)單的劃分為兩個(gè)階段：20世紀(jì)70年代，20世紀(jì)80年代至今。<

26、;/p><p>　　29世紀(jì)70年代屬于指針式測(cè)試系統(tǒng)時(shí)期，泵的測(cè)試基本采用分立式儀器和儀表來(lái)測(cè)量各種物理量。例如，用水銀壓力計(jì)，彈簧壓力計(jì)等測(cè)量壓力，用文土里流量計(jì)，渦輪流量計(jì)等測(cè)量流量，用電流表，電壓表等測(cè)量電力參數(shù)。測(cè)試儀表體積龐大，成本高，可靠性低，實(shí)驗(yàn)人員多，工作量大，效率低等都是這一時(shí)期水泵測(cè)試系統(tǒng)存在的問(wèn)題。一般情況下，整整一天時(shí)間內(nèi)很難做完水泵的所有實(shí)驗(yàn)，為了得到性能優(yōu)良的水力模型，往往需要進(jìn)行多次模

27、型試驗(yàn)，效率極低。</p><p>　　20世紀(jì)80年代至今屬于測(cè)試系統(tǒng)的自動(dòng)化時(shí)期。隨著產(chǎn)品結(jié)構(gòu)調(diào)整和更新?lián)Q代速度加快，市場(chǎng)對(duì)產(chǎn)品種類(lèi)等方面已經(jīng)難以滿(mǎn)足泵產(chǎn)品研制合計(jì)順改造的要求。而這個(gè)時(shí)期正是計(jì)算機(jī)技術(shù)，通訊技術(shù)和智能控制技術(shù)高速發(fā)展的時(shí)期。自動(dòng)控制領(lǐng)域日新月異，智能儀表，先進(jìn)的控制系統(tǒng)層出不窮。這給水泵測(cè)試技術(shù)帶來(lái)了契機(jī)，人們面臨的困難迎刃而解。智能電磁流量計(jì)，超聲波流量計(jì)，微光流量計(jì)，智能電容式壓力變送器

28、，轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速傳感器，微機(jī)扭矩儀，電子計(jì)算機(jī)、單片機(jī)等先進(jìn)的智能電子裝置迅速的被應(yīng)用于新一代的水泵測(cè)試系統(tǒng)中，極大地提高了水泵測(cè)試系統(tǒng)自動(dòng)化程度、測(cè)試精度、響應(yīng)速度和人工效率。盡管如此，這種測(cè)試系統(tǒng)仍然存在著部分參數(shù)手動(dòng)控制，費(fèi)時(shí)費(fèi)力，調(diào)節(jié)精度不高，系統(tǒng)龐大，接口復(fù)雜，連線(xiàn)眾多，計(jì)算機(jī)接口資源緊張，維護(hù)困難，程序編寫(xiě)難度高和應(yīng)用軟件界面不友好等特點(diǎn)。在這一時(shí)期中后期，這種系統(tǒng)進(jìn)建立在一些科研單位、高校和主要生產(chǎn)單位。例如，江蘇大學(xué)。華北水利

29、電力學(xué)院、清華大學(xué)、浙江機(jī)械研究所、東方電機(jī)廠等。據(jù)調(diào)研資料表明，很多水泵測(cè)試系統(tǒng)還是傳統(tǒng)的半自動(dòng)化，其測(cè)位分散，全部測(cè)量信號(hào)沒(méi)有綜合管理，而且軟件界面不夠有好，真正建立有水泵微機(jī)自動(dòng)</p><p>　　1.1.3 水泵測(cè)試系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)</p><p>　　隨著工業(yè)技術(shù)的發(fā)展，我國(guó)水泵企業(yè)對(duì)測(cè)試設(shè)備的自動(dòng)化、智能化要求與日俱增。一方面，要求測(cè)試系統(tǒng)具有更高的速度、精度、可靠性和自動(dòng)化

30、水平，以便減少人力和提高工作效率；另一方面，要求測(cè)試系統(tǒng)具有更大的靈活性和適應(yīng)性?？傮w來(lái)說(shuō)，水泵測(cè)試系統(tǒng)正朝著以下幾個(gè)方向發(fā)展：</p><p>　　采用高精度、自動(dòng)化的智能測(cè)試技術(shù)</p><p>　　傳統(tǒng)的方式中，由于缺乏先進(jìn)的控制方法，使得測(cè)量精度的提高進(jìn)一步受到限制，不能鑒別設(shè)計(jì)上的微小改善，尤其是對(duì)流量這個(gè)非線(xiàn)性、時(shí)變、難以建立精確數(shù)學(xué)模型的控制對(duì)象，通常的方法是：由人工進(jìn)行工況

31、調(diào)節(jié)，完全依靠工作人員的經(jīng)驗(yàn)，調(diào)節(jié)費(fèi)時(shí)、費(fèi)力、穩(wěn)定性差且精度不高。</p><p>　　隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，尤其是自適應(yīng)控制、魯棒控制、非線(xiàn)性控制、大系統(tǒng)理論和預(yù)測(cè)控制等現(xiàn)代理論的出現(xiàn)，以及儀器儀表的高度自動(dòng)化和信息管理的現(xiàn)代化，使得對(duì)流量的自動(dòng)調(diào)節(jié)成為可能。一些先進(jìn)的控制方法和模糊控制不依賴(lài)于被控對(duì)象的數(shù)學(xué)模型，對(duì)無(wú)法建?；蚝茈y建模的復(fù)雜對(duì)象，也能利用人的經(jīng)驗(yàn)知識(shí)來(lái)設(shè)計(jì)模糊控制器來(lái)完成任務(wù)。與傳統(tǒng)的PID控制相

32、結(jié)合，也可以揚(yáng)長(zhǎng)避短，提高控制精度。</p><p>　　因此水泵測(cè)試系統(tǒng)應(yīng)該打破傳統(tǒng)的測(cè)試方法，綜合采用現(xiàn)代的檢測(cè)技術(shù)、智能控制技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和電子計(jì)算機(jī)及其外部設(shè)備自動(dòng)進(jìn)行參數(shù)測(cè)試、傳輸和處理。采用實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)，實(shí)時(shí)測(cè)試，能快速采樣和測(cè)試參數(shù)，從而提高測(cè)試系統(tǒng)的精度和自動(dòng)化程度。</p><p>　　深入進(jìn)行內(nèi)特性方面的測(cè)試</p><p>　　深入進(jìn)行水泵流道內(nèi)不

33、同工況下流速分布、壓力分布、壓力脈動(dòng)、氣蝕形態(tài)、氣蝕強(qiáng)度、氣蝕侵蝕部位等內(nèi)特性研究，對(duì)全面測(cè)試水泵的性能、發(fā)展水泵理論和提高設(shè)計(jì)水平有重要意義，因此國(guó)外一些廠家和高等院校對(duì)內(nèi)特性的研究十分重視。目前高速攝影技術(shù)、流場(chǎng)顯示技術(shù)、熱膜探針、電子探針以及激光測(cè)速儀等新技術(shù)和儀表均已得到應(yīng)用。電子計(jì)算機(jī)在流態(tài)分析中也得到了應(yīng)用。</p><p><b>　　多功能化</b></p>&

34、lt;p>　　一個(gè)功能完善的微機(jī)水泵綜合測(cè)試系統(tǒng)一般應(yīng)能對(duì)多型式、多種規(guī)格的水泵進(jìn)行測(cè)試，以此增加實(shí)驗(yàn)裝置的適應(yīng)性和多功能性。此外，還要求盡量縮短研制周期和降低成本。</p><p>　　1.2 離心泵的基礎(chǔ)知識(shí)</p><p>　?。?）離心泵的基本結(jié)構(gòu)</p><p>　　離心泵的基本構(gòu)造是由六部分組成的，分別是葉輪，泵體，泵軸，軸承，密封環(huán)和填料函。&

35、lt;/p><p>　　1）葉輪是離心泵的核心部分，它轉(zhuǎn)速高出力大，葉輪上的葉片又起到主要作用，葉輪在裝配前要通過(guò)靜平衡實(shí)驗(yàn)。葉輪上的內(nèi)外表面要求光滑，以減少水流的摩擦損失。</p><p>　　2）泵體也稱(chēng)泵殼，它是水泵的主體。起到支撐固定作用，并與安裝軸承的托架相連接。</p><p>　　3）泵軸的作用是借聯(lián)軸器和電動(dòng)機(jī)相連接，將電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)距傳給葉輪，所以它是傳遞

36、機(jī)械能的主要部件。</p><p>　　4）軸承是套在泵軸上支撐泵軸的構(gòu)件，有滾動(dòng)軸承和滑動(dòng)軸承兩種。滾動(dòng)軸承使用牛油作為潤(rùn)滑劑加油要適當(dāng)一般為2/3～3/4的體積太多會(huì)發(fā)熱，太少又有響聲并發(fā)熱！滑動(dòng)軸承使用的是透明油作潤(rùn)滑劑的，加油到油位線(xiàn)。太多油要沿泵軸滲出并且漂濺，太少軸承又要過(guò)熱燒壞造成事故！在水泵運(yùn)行過(guò)程中軸承的溫度最高在85度一般運(yùn)行在60度左右，假如過(guò)高就要查找原因并及時(shí)處理！</p>

37、<p>　　5）密封環(huán)又稱(chēng)減漏環(huán)。葉輪進(jìn)口與泵殼間的間隙過(guò)大會(huì)造成泵內(nèi)高壓區(qū)的水經(jīng)此間隙流向低壓區(qū)，影響泵的出水量，效率降低！間隙過(guò)小會(huì)造成葉輪與泵殼摩擦產(chǎn)生磨損。為了增加回流阻力減少內(nèi)漏，延緩葉輪和泵殼的所使用壽命，在泵殼內(nèi)緣和葉輪外援結(jié)合處裝有密封環(huán)，密封的間隙保持在0.25～1.10mm之間為宜。</p><p>　　6）填料函主要由填料，水封環(huán)，填料筒，填料壓蓋，水封管組成。填料函的作用主要是

38、為了封閉泵殼與泵軸之間的空隙，不讓泵內(nèi)的水流不流到外面來(lái)也不讓外面的空氣進(jìn)入到泵內(nèi)。始終保持水泵內(nèi)的真空！當(dāng)泵軸與填料摩擦產(chǎn)生熱量就要靠水封管住水到水封圈內(nèi)使填料冷卻！保持水泵的正常運(yùn)行。所以在水泵的運(yùn)行巡回檢查過(guò)程中對(duì)填料函的檢查是非常重要的！</p><p>　?。?）離心泵的過(guò)流部件</p><p>　　離心泵的過(guò)流部件有：吸入室，葉輪，壓出室三個(gè)部分。葉輪室是泵的核心，也是流部件的

39、核心。泵通過(guò)葉輪對(duì)液體的作功，使其能量增加。葉輪按液體流出的方向分為三類(lèi)：</p><p>　　1）徑流式葉輪液體是沿著與軸線(xiàn)垂直的方向流出葉輪。</p><p>　　2）斜流式葉輪液體是沿著軸線(xiàn)傾斜的方向流出葉輪。</p><p>　　3）軸流式葉輪液體流動(dòng)的方向與軸線(xiàn)平行的。</p><p>　　葉輪按吸入的方式分為二類(lèi)，分別是單吸葉輪和

40、雙吸葉輪。</p><p>　　葉輪按蓋板形式分為三類(lèi)，分別是封閉式葉輪、敞開(kāi)式葉輪和半開(kāi)式葉輪。其中封閉式葉輪應(yīng)用很廣泛，前述的單吸葉輪雙吸葉輪均屬于這種形式。</p><p>　　圖1-1 離心泵結(jié)構(gòu)示意圖</p><p>　　1.3 離心泵的工作原理</p><p>　　離心泵的工作原理是：離心泵所以能把水送出去是由于離心力的作用。

41、水泵在工作前，泵體和進(jìn)水管必須罐滿(mǎn)水行成真空狀態(tài)，當(dāng)葉輪快速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，葉片促使水很快旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)著的水在離心力的作用下從葉輪中飛去，泵內(nèi)的水被拋出后，葉輪的中心部分形成真空區(qū)域。水源的水在大氣壓力的作用下通過(guò)管網(wǎng)壓到了進(jìn)水管內(nèi)。這樣循環(huán)不已，就可以實(shí)現(xiàn)連續(xù)抽水。在此值得一提的是：離心泵啟動(dòng)前一定要向泵殼內(nèi)布滿(mǎn)水以后，方可啟動(dòng)，否則將造成泵體發(fā)熱，震動(dòng)，出水量減少，對(duì)水泵造成損壞造成設(shè)備事故！</p><p>　　離心

42、泵的種類(lèi)很多，分類(lèi)方法常見(jiàn)的有以下幾種方式:</p><p>　　（1)按葉輪吸入方式分：?jiǎn)挝诫x心泵和雙吸式離心泵。</p><p>　　（2)按葉輪數(shù)目分：?jiǎn)渭?jí)離心泵和多級(jí)離心泵。</p><p>　　（3)按葉輪結(jié)構(gòu)分：敞開(kāi)式葉輪離心泵、半開(kāi)式葉輪離心泵和封閉式葉輪離心泵。</p><p>　?。?)按工作壓力分：低壓離心泵、中壓離心泵

43、和高壓離心泵。</p><p>　?。?)按泵軸位置分：臥式離心泵和邊立式離心泵。</p><p>　　1.4 離心泵的主要參數(shù)及性能曲線(xiàn)</p><p>　　水泵的性能參數(shù)如流量Q揚(yáng)程H軸功率N轉(zhuǎn)速n效率η之間存在的一定的關(guān)系。他們之間的量值變化關(guān)系用曲線(xiàn)來(lái)表示，這種曲線(xiàn)就稱(chēng)為水泵的性能曲線(xiàn)。水泵的性能參數(shù)之間的相互變化關(guān)系及相互制約性是以該水泵的額定轉(zhuǎn)速為先決

44、條件的。</p><p>　　1.4.1 離心泵性能參數(shù)</p><p>　　泵的主要性能參數(shù)有流量、揚(yáng)程H、功率P、效率和汽蝕余量。這些參數(shù)之間有著一定的相互聯(lián)系，而反映這些性能參數(shù)間變化關(guān)系的曲線(xiàn)，稱(chēng)為性能曲線(xiàn)。性能曲線(xiàn)通常是指在一定轉(zhuǎn)速下，以流量為橫坐標(biāo)，揚(yáng)程H、功率P、效率、汽蝕余量為縱坐標(biāo)，可繪制出-H、-P、-及-等不同的性能曲線(xiàn)。這些曲線(xiàn)直觀地反映了泵的總體性能。性能曲線(xiàn)對(duì)

45、泵的選型，經(jīng)濟(jì)合理的運(yùn)行都起著十分重要的作用。</p><p><b>　　離心泵的性能曲線(xiàn)</b></p><p><b>　?。?）流量</b></p><p>　　流量是指單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)泵出口輸出的液體量，一般采用體積流量來(lái)表示，常用單位為/s、/h、L/s。</p><p><b>

46、;　?。?）揚(yáng)程</b></p><p>　　揚(yáng)程是單位重量輸送液體從泵入口至出口的能量增量，用H表示，單位為m。</p><p><b>　?。?）轉(zhuǎn)速</b></p><p>　　泵軸每分鐘的轉(zhuǎn)數(shù)稱(chēng)為轉(zhuǎn)速，用n表示，單位是r/min。</p><p><b>　?。?）功率</b>&

47、lt;/p><p>　　泵的功率可分為有效功率、軸功率和原動(dòng)機(jī)功率。</p><p>　　單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)泵的流體所獲得的功率，即輸出功率稱(chēng)為有效功率，用表示。</p><p>　　原動(dòng)機(jī)傳遞給泵轉(zhuǎn)軸上的功率，即輸入功率稱(chēng)為軸功率，用P表示。</p><p>　　原動(dòng)機(jī)功率一般指原動(dòng)機(jī)的輸出功率，即原動(dòng)機(jī)所具備的對(duì)外做功能力，用表示。因此，它與輸入

48、原動(dòng)機(jī)的功率是不同的。</p><p><b>　?。?）損失和效率</b></p><p>　　在泵的運(yùn)行過(guò)程中，存在多種能量損失。按照其性質(zhì)可分為機(jī)械損失、容積損失和流動(dòng)損失三種。軸功率減去這三部分損失所對(duì)應(yīng)的功率即等于有效功率。</p><p>　　機(jī)械損失主要包括軸端密封于軸承的摩擦損失及葉輪前后蓋板外表面與流體之間的圓盤(pán)摩擦損失兩部分

49、。機(jī)械損失功率為上述兩種損失之和，機(jī)械損失用機(jī)械效率來(lái)衡量。機(jī)械效率用下式表示：</p><p>　　= （式1-1）</p><p>　　式中 ——機(jī)械損失功率。</p><p>　　泵由于轉(zhuǎn)動(dòng)部件與靜止部件之間存在間隙，當(dāng)葉輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，在間隙兩側(cè)產(chǎn)生壓力差，因而使部分由葉輪獲得能量的流體從高壓

50、側(cè)通過(guò)間隙向低壓側(cè)泄露，這種損失稱(chēng)為容積損失或泄露損失。容積損失用容積效率來(lái)衡量，容積效率用下式表示：</p><p>　　= （式1-2）</p><p>　　式中 ——容積損失功率，kW。</p><p>　　流動(dòng)損失發(fā)生在吸入室、葉輪流道、導(dǎo)葉和殼體中。流體和各部分流道壁面摩擦?xí)a(chǎn)生摩擦損失;流道斷面

51、變化、轉(zhuǎn)彎等會(huì)使邊界層分離、產(chǎn)生二次流而引起擴(kuò)散損失；由于工況改變，流量偏離設(shè)計(jì)流量時(shí)，入口流動(dòng)角與葉片安裝角不一致，會(huì)引起沖擊損失。</p><p>　　影響泵效率最主要的因素是流動(dòng)損失，即在所有的損失中，流動(dòng)損失最大。流動(dòng)損失用流動(dòng)效率來(lái)衡量。流動(dòng)效率用下式表示：</p><p>　　= （式1-3）</p><p&g

52、t;　　式中 ——流動(dòng)損失功率，kW。</p><p><b>　　（6）泵的總效率</b></p><p>　　總效率是衡量泵經(jīng)濟(jì)性的重要技術(shù)指標(biāo)。泵的總效率等于有效功率與軸功率之比，即：</p><p><b>　?。ㄊ?-4）</b></p><p>　　由上式可知，泵的總效率等于流動(dòng)效率、

53、容積效率和機(jī)械效率三者的乘積。</p><p>　　1.4.2 離心泵性能曲線(xiàn)</p><p>　　水泵性能曲線(xiàn)主要有三條曲線(xiàn)：流量—揚(yáng)程曲線(xiàn)，流量—功率曲線(xiàn)，流量—效率曲線(xiàn)。</p><p>　　（1）流量—揚(yáng)程特性曲線(xiàn)</p><p>　　它是離心泵的基本的性能曲線(xiàn)。比轉(zhuǎn)速小于80的離心泵具有上升和下降的特點(diǎn)，稱(chēng)駝峰性能曲線(xiàn)。比轉(zhuǎn)速在8

54、0～150之間的離心泵具有平坦的性能曲線(xiàn)。比轉(zhuǎn)數(shù)在150以上的離心泵具有陡降性能曲線(xiàn)。一般的說(shuō)，當(dāng)流量小時(shí)，揚(yáng)程就高，隨著流量的增加揚(yáng)程就逐漸下降。</p><p>　?。?）流量—功率曲線(xiàn)</p><p>　　軸功率是隨著流量而增加的，當(dāng)流量Q=0時(shí)，相應(yīng)的軸功率并不等于零，而為一定值。這個(gè)功率主要消耗于機(jī)械損失上。此時(shí)水泵里是布滿(mǎn)水的，假如長(zhǎng)時(shí)間的運(yùn)行，會(huì)導(dǎo)致泵內(nèi)溫度不斷升高，泵殼，軸

55、承會(huì)發(fā)熱，嚴(yán)重時(shí)可能使泵體熱力變形，我們稱(chēng)為“悶水頭”，此時(shí)揚(yáng)程為最大值，當(dāng)出水閥逐漸打開(kāi)時(shí)，流量就會(huì)逐漸增加，軸功率亦緩慢的增加。</p><p>　　（3）流量—效率曲線(xiàn)</p><p>　　它的曲線(xiàn)象山頭外形，當(dāng)流量為零時(shí)，效率也等于零，隨著流量的增大，效率也逐漸的增加，但增加到一定數(shù)值之后效率就下降了，效率有一個(gè)最高值，在最高效率點(diǎn)四周，效率都比較高，這個(gè)區(qū)域稱(chēng)為高效率區(qū)。<

56、/p><p>　　以上幾個(gè)方面了解了離心泵構(gòu)造，工作原理、特性曲線(xiàn)以后，如何合理配置電機(jī)水泵的功率，是保證水泵的安全運(yùn)行，優(yōu)質(zhì)供水，降低生產(chǎn)成本的關(guān)鍵。合理配置水泵功率，發(fā)揮水泵最佳工作區(qū)域的安全運(yùn)行，才符合設(shè)備合理配置的可靠性和經(jīng)濟(jì)性原則。</p><p>　　隨著科技的不斷發(fā)展，水泵的現(xiàn)代化程度也不斷提高，減少了許多的人為治理操作。現(xiàn)在大多采用計(jì)算機(jī)監(jiān)控的自動(dòng)操作模式，這也就對(duì)操作人員的自

57、身素質(zhì)提出了更高的要求。因?yàn)橐慌_(tái)水泵的異常狀況會(huì)影響到整各供水系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)，造成嚴(yán)重后果。在生產(chǎn)中把所學(xué)的知識(shí)運(yùn)用到實(shí)踐工作中去，合理安排好水量的分配和調(diào)度，利用各臺(tái)水泵的特性使用最少的功率達(dá)到水泵的最大出水量，達(dá)到最佳運(yùn)行狀態(tài)，并做到安全，優(yōu)質(zhì)，低耗供水，這樣就是我們所應(yīng)該追求的目標(biāo)！</p><p>　　2 系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)</p><p><b>　　2.1 方案提出&l

58、t;/b></p><p>　　以往的一些泵的實(shí)驗(yàn)裝置基本上都是針對(duì)特定的單一泵進(jìn)行性能試驗(yàn)，而本實(shí)驗(yàn)要求整個(gè)試驗(yàn)臺(tái)不僅能進(jìn)行單泵的性能試驗(yàn)，而且還要求能實(shí)現(xiàn)注水泵串并聯(lián)工作、多級(jí)注水泵的拆級(jí)、增級(jí)工作及注水泵系統(tǒng)能耗測(cè)試及節(jié)能分析的實(shí)驗(yàn)，故要求本實(shí)驗(yàn)臺(tái)能通過(guò)對(duì)一些閥的啟閉，實(shí)現(xiàn)泵的串并聯(lián)，從而測(cè)得回路中所需的相關(guān)數(shù)值，繪制出泵的特性曲線(xiàn)!所以，現(xiàn)提出試驗(yàn)臺(tái)的具體方案如圖2-1：</p>&l

59、t;p><b>　　圖2-1</b></p><p>　　此次設(shè)計(jì)的試驗(yàn)回路是一個(gè)開(kāi)式的試驗(yàn)回路，試驗(yàn)臺(tái)主要有常壓水箱，兩條單泵的試驗(yàn)管路和七條注水管線(xiàn)組成。在做單泵的性能試驗(yàn)時(shí)，關(guān)閉進(jìn)口閥1，出口閥1,和串聯(lián)閥，關(guān)閉六條注水管線(xiàn)，即可實(shí)現(xiàn)一個(gè)單泵回路，通過(guò)測(cè)試相關(guān)數(shù)據(jù)，就可獲得單泵的性能參數(shù)曲線(xiàn)；在做泵的串聯(lián)實(shí)驗(yàn)時(shí)，關(guān)閉進(jìn)口閥1和出口閥2，關(guān)閉六條注水管線(xiàn)，打開(kāi)進(jìn)口閥1和出口閥2，即

60、可實(shí)現(xiàn)兩臺(tái)泵的串聯(lián)；在做泵的并聯(lián)實(shí)驗(yàn)時(shí)，關(guān)閉串聯(lián)閥，關(guān)閉六條注水管線(xiàn)，分別打開(kāi)進(jìn)口閥1和2以及出口閥1和2,，就可得到兩臺(tái)注水泵的并聯(lián)回路；在做注水泵系統(tǒng)能耗測(cè)試及節(jié)能分析的實(shí)驗(yàn)時(shí)，把七條注水管線(xiàn)全部打開(kāi)，再通過(guò)截止閥的調(diào)節(jié)來(lái)模擬油田每個(gè)注水井注水的狀況，最終繪制整個(gè)回路的特性曲線(xiàn)。</p><p>　　2.2 水泵的性能曲線(xiàn)</p><p>　　離心泵性能曲線(xiàn)的測(cè)定</p>

61、<p><b>　　（1）H的測(cè)定</b></p><p>　　在一定的型號(hào)和轉(zhuǎn)速下，離心泵的揚(yáng)程H、軸功率N及效率η均隨流量Q而改變。通常通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)定出H—Q、N—Q及η—Q關(guān)系，并用曲線(xiàn)表示之，成為離心泵特性曲線(xiàn)。離心泵特定曲線(xiàn)是確定泵的適宜操作條件和選用泵的重要依據(jù)。</p><p>　　在離心泵進(jìn)出口管裝設(shè)真空表和壓力表，在相應(yīng)的兩截面列出機(jī)械能

62、算方程式（以單位重量液體為橫算計(jì)準(zhǔn)）。</p><p><b>　?。ㄊ?-1）</b></p><p><b>　?。ㄊ?-2）</b></p><p>　　上式中Hf入-出是泵的吸入口和壓出口之間管路內(nèi)的流體流動(dòng)阻力（不包括泵體內(nèi)部的流動(dòng)阻力所引起的壓頭損失），當(dāng)所選的兩截面很接近泵體時(shí)，與柏努利方程中其它項(xiàng)比較，Hf

63、入-出值很小，故可忽略。于是上式變?yōu)椋?lt;/p><p><b>　　（式2-3）</b></p><p>　　將測(cè)的（Z出-Z入）和（P出-P入）的值以及計(jì)算所得的μ入，μ出代入上式可求得H的值。</p><p><b>　?。?）N的測(cè)定</b></p><p>　　轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速傳感器測(cè)得的功率為電動(dòng)

64、機(jī)的輸入功率。由于泵由電動(dòng)機(jī)直接帶動(dòng)，傳動(dòng)效率可視為1.0，所以電動(dòng)機(jī)的輸出功率等于泵的軸功率。即：</p><p>　　泵的軸功率N=電動(dòng)機(jī)的輸出功率，KW；</p><p>　　電動(dòng)機(jī)的輸出功率=電動(dòng)機(jī)的輸入功率×電動(dòng)機(jī)的效率；</p><p>　　泵的軸功率=功率表的讀數(shù)×電動(dòng)機(jī)效率，KW。</p><p><

65、b>　　（3）η的測(cè)定</b></p><p>　　泵的總效率可由測(cè)定的泵有效功率和電機(jī)實(shí)際消耗功率計(jì)算得出，即：</p><p><b>　　（式2-4）</b></p><p>　　其中 （式2-5）</p><p>　　式中：η---泵

66、的效率；</p><p>　　N---泵的軸功率，KW</p><p>　　Ne---泵的有效功率，KW</p><p>　　H---泵的壓頭，m</p><p>　　Q---泵的流量，m3/s</p><p>　　ρ---水的密度，Kg/m3</p><p>　　這時(shí)得到的泵的總效率除了泵的效

67、率外，還包括傳動(dòng)效率和電機(jī)的效率。</p><p>　　為了準(zhǔn)確全面地表征離心泵的性能，需在一定轉(zhuǎn)速下，將實(shí)驗(yàn)測(cè)得的各項(xiàng)參數(shù)即：He、N、η與Vs之間的變化關(guān)系繪成一組曲線(xiàn)。這組關(guān)系曲線(xiàn)稱(chēng)為離心泵特性曲線(xiàn)。離心泵特性曲線(xiàn)可確定泵的最適宜操作狀況。通常，離心泵在恒定轉(zhuǎn)速下運(yùn)轉(zhuǎn)，因此泵的特性曲線(xiàn)是在一定轉(zhuǎn)速下測(cè)得的。若改變轉(zhuǎn)速，泵的特性曲線(xiàn)也將隨之改變。</p><p><b>　　

68、2.3 實(shí)驗(yàn)原理</b></p><p>　　在生產(chǎn)上選用一臺(tái)即滿(mǎn)足生產(chǎn)任務(wù)又經(jīng)濟(jì)合理的離心泵，總是根據(jù)生產(chǎn)要求（壓頭和流量），參照泵的性能來(lái)決定。泵的性能，即在一定轉(zhuǎn)速下，離心泵的壓頭H，軸功率N及效率η均隨實(shí)際流量Q的大小而改變，通常用水做實(shí)驗(yàn)測(cè)出H—Q，N—Q，η—Q之間的關(guān)系，稱(chēng)為特性曲線(xiàn)，特性曲線(xiàn)是確定泵的適宜操作條件和選用離心泵的重要依據(jù)。</p><p>　　2

69、.3.1 實(shí)驗(yàn)方法</p><p>　　1﹑離心泵的正確操作</p><p>　　離心泵的正確啟動(dòng)、運(yùn)行和停機(jī)是保證輸水系統(tǒng)安全、經(jīng)濟(jì)供水的前提。</p><p><b>　　啟動(dòng)前的準(zhǔn)備工作：</b></p><p>　　水泵啟動(dòng)前注意做好全面檢查工作，檢查軸承中潤(rùn)滑油是否足夠、干凈；出水閘閥是否處于關(guān)閉狀態(tài)；裝置各

70、處連接螺栓有無(wú)松動(dòng)現(xiàn)象；配電設(shè)備是否完好正常。然后，進(jìn)行灌泵工作。</p><p>　　灌泵就是啟動(dòng)前向泵及吸水管中充水，以便啟動(dòng)后在泵的入口處造成抽吸液體必須的真空值。</p><p>　　對(duì)于首次啟動(dòng)的水泵，還應(yīng)進(jìn)行轉(zhuǎn)向檢查，檢查其轉(zhuǎn)向是否與泵廠規(guī)定的轉(zhuǎn)向一致。</p><p>　　準(zhǔn)備工作就緒之后，即可啟動(dòng)水泵。啟動(dòng)應(yīng)在閉閥情況下進(jìn)行，運(yùn)行一般不超過(guò)2～3mi

71、n，待水泵轉(zhuǎn)速穩(wěn)定后，發(fā)現(xiàn)壓力表讀數(shù)上升至水泵零流量時(shí)的空轉(zhuǎn)揚(yáng)程時(shí)，可逐漸打開(kāi)出水管上的閘閥。此時(shí)真空表讀數(shù)逐漸增加，壓力表讀數(shù)逐漸下降，配電屏上電流表逐漸增大，待閘閥全開(kāi)時(shí)，即告啟動(dòng)工作完成。</p><p><b>　　運(yùn)行中應(yīng)注意的問(wèn)題</b></p><p>　?。?）要隨時(shí)注意檢查各個(gè)儀表工作是否正常、穩(wěn)定。電流表上的讀數(shù)應(yīng)不超過(guò)電動(dòng)機(jī)的額定電流，否則都應(yīng)及

72、時(shí)停車(chē)檢查。</p><p>　　（2）檢查泵與電動(dòng)機(jī)的軸承和機(jī)殼溫度，軸承溫度一般不得超過(guò)周?chē)h(huán)境溫度為35℃，最高不超過(guò)75℃，否則應(yīng)立即停車(chē)檢查。</p><p><b>　　停車(chē)時(shí)應(yīng)注意的問(wèn)題</b></p><p>　　停車(chē)前先關(guān)出水閘閥，實(shí)行閉閘停車(chē)。并把泵和電動(dòng)機(jī)表面的水擦干凈。冬季停車(chē)后還應(yīng)考慮水泵不致凍裂。</p>

73、<p><b>　　2﹑實(shí)驗(yàn)方法：</b></p><p>　　利用泵相應(yīng)閥門(mén)的開(kāi)、閉和調(diào)節(jié)，形成泵的單泵﹑泵的串聯(lián)﹑并聯(lián)工作回路，在泵出口閥門(mén)的一定開(kāi)度下，測(cè)量一組相應(yīng)的進(jìn)口壓力、出口壓力的讀數(shù)，由此測(cè)得這個(gè)工況下泵的揚(yáng)程H和流量Q；并利用轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速傳感器表讀出電機(jī)的輸入功率，由此可得出泵的相應(yīng)實(shí)用功率P。在多個(gè)工況(閥門(mén)的不同開(kāi)度)下可分別測(cè)得每個(gè)工況的流量Q、揚(yáng)程H和實(shí)用功

74、率P等數(shù)據(jù)，從而可經(jīng)計(jì)算并繪制出泵的Q—H、Q—P和Q—η等特性曲線(xiàn)。</p><p>　　2.3.2 泵實(shí)驗(yàn)原理</p><p>　　如果在泵的操作中，測(cè)得其流量、進(jìn)出口壓力和泵所消耗的功率（即軸功率），則可求得其特性曲線(xiàn)。</p><p>　　泵的壓頭為： （式2-5）</p><p>　　式中

75、：H2—泵出口處的壓力表讀數(shù)，以m水柱（真空度）表示；</p><p>　　H1—泵入口處的真空表讀數(shù)，以m水柱（真空度）表示；</p><p>　　h0—壓力表和真空表測(cè)接頭之間的垂直距離，m;</p><p>　　u2—壓出管內(nèi)水的流速，m/s;</p><p>　　u1—吸入管內(nèi)水的流速，m/s;</p><p>

76、;　　g— 重力加速度，9.81m/s2</p><p>　　軸功率N，就是泵從電機(jī)接受到的實(shí)際功率，在本實(shí)驗(yàn)中不直接測(cè)量軸功率，而是用瓦特計(jì)測(cè)得電機(jī)的輸入功率，再由下式求得軸功率。</p><p>　　N=N電·η電·η傳 （式2-6）</p><p&g

77、t;　　式中：N電—電動(dòng)機(jī)的輸入功率，kW；</p><p>　　η電—電動(dòng)機(jī)的效率，由電動(dòng)機(jī)效率曲線(xiàn)求得，無(wú)因次；</p><p>　　η傳—聯(lián)軸節(jié)或其他裝置的傳動(dòng)效率，無(wú)因次，聯(lián)軸節(jié)取η=1。</p><p>　　泵的效率即為有效功率與其軸功率之比，由下式求得：</p><p>　　η=

78、 （式2-7）</p><p>　　式中：Q—泵的流量，m3/s;</p><p><b>　　H—泵的壓頭，m;</b></p><p>　　ρ—水的密度，kg/m3；</p><p>　　N —泵的軸功率，kW</p><p>　　圖2-1 離心泵通用性能曲線(xiàn)</p><

79、;p><b>　　3 系統(tǒng)設(shè)計(jì)</b></p><p>　　3.1 實(shí)驗(yàn)裝置的配置</p><p>　　實(shí)驗(yàn)臺(tái)的主要配置如下：</p><p>　　多級(jí)泵，單級(jí)增壓泵，三相異步電動(dòng)機(jī)，常壓水箱,水封式閘閥,,壓力傳感器,轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速傳感器，流量計(jì)，流量調(diào)節(jié)閥，管道支架，試驗(yàn)臺(tái)底座，各種組合管件，鋼管。</p><p&g

80、t;　　3.2 管路的設(shè)計(jì)</p><p>　　3.2.1 管路材料的選型</p><p>　　無(wú)縫鋼管的優(yōu)點(diǎn)是質(zhì)量均勻強(qiáng)度高。其材質(zhì)有碳鋼，優(yōu)質(zhì)碳鋼，低合金鋼，不銹鋼和耐熱鉻鋼。因制造方法不同，分為熱軋無(wú)縫鋼管和冷拔無(wú)縫鋼管兩種。管道工程中，管徑超過(guò)57mm 時(shí),常用熱軋管；57mm以下時(shí)常用冷拔管。</p><p>　　無(wú)縫鋼管常用于輸送各種受壓氣體、蒸汽和

81、液體。能耐較高溫度(~435℃)。合金鋼管用于輸送腐蝕性介質(zhì)，其中耐熱合金管耐溫可達(dá)900—950℃。無(wú)縫鋼管的規(guī)格以φ外徑×壁厚(mm)表示。冷拔管最大外徑為200mm，熱軋管最大外徑為730mm。無(wú)縫鋼管按用途分為一般無(wú)縫管與專(zhuān)用無(wú)縫管，如石油裂化用無(wú)縫管，鍋爐無(wú)縫管、化肥無(wú)縫管等。常用于輸送高溫油品、油氣及其它含油，含氫介質(zhì)。</p><p>　　所以，選擇無(wú)縫鋼管的冷拔式的20#，材料為GB81

82、63。</p><p>　　3.2.2 管路直徑和長(zhǎng)度的確定</p><p>　　管子的選定應(yīng)按化工生產(chǎn)工藝過(guò)程要求來(lái)進(jìn)行。主要是確定管子的內(nèi)徑大小，選取合適的管子材料，確定管子的壁厚兵選定標(biāo)準(zhǔn)的常用鋼管規(guī)格來(lái)滿(mǎn)足介質(zhì)的耐溫，耐壓力，耐腐蝕和加工制作等方面的要求。        </p><p>　　管子的內(nèi)徑首先由工藝計(jì)

83、算決定。通常流體介質(zhì)在管內(nèi)的流速是有規(guī)定范圍的，大致如表2-4所示。只要知道該管路中需要通過(guò)的流體的最大流量，就可以算出管子的內(nèi)徑大小。</p><p>　　d=18.8(W/v*)1/2 式（3-1）</p><p>　　或者 d=18.8（Q/v）1/2

84、 式（3-2）</p><p>　　式中：d—管路直徑，mm；</p><p>　　w—介質(zhì)流量，m3/h；</p><p>　　Q—介質(zhì)的容積流量，m3/h；</p><p>　　—介質(zhì)密度，kg/m3；</p><p>　　V—介質(zhì)的平均流速，m/s；</p><p>　　表3-1

85、各介質(zhì)的常用流速范圍</p><p>　　根據(jù)計(jì)算所得的管子內(nèi)徑來(lái)選相近的公稱(chēng)直徑。通常都是向偏大的公稱(chēng)直徑選取。</p><p>　　由于該系統(tǒng)的流量為 ：W=3m3/h; </p><p>　　液體的流速：V=0.44m/s （該速度屬于粘度較大的液體）</p><p>　　液體的密度：=0.96kg/m3 </p><

86、;p>　　把以上數(shù)據(jù)代入上式計(jì)算得：d=18.8*=50mm。</p><p>　　本實(shí)驗(yàn)進(jìn)出口管道設(shè)計(jì)管徑均為50mm。根據(jù)GB3216-89，對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)管路，從具有自由液面的水池中飲水或者是在閉式回路中所設(shè)置的具有靜止液面的大容器中飲水，入口等徑直管段長(zhǎng)度應(yīng)是：</p><p>　　若入口節(jié)流閥一直保持全開(kāi)狀態(tài)，入口等徑直管段長(zhǎng)度應(yīng)不少于7D，即350mm；</p>

87、<p>　　若入口節(jié)流閥處于任意開(kāi)度狀態(tài)，入口等徑直管段長(zhǎng)度應(yīng)不少于12D，即600mm。</p><p>　　根據(jù)本實(shí)驗(yàn)的實(shí)際情況，不需要改變節(jié)流閥的開(kāi)度，則入口等徑直管短應(yīng)不少于350mm。而出口等徑直管段長(zhǎng)度應(yīng)不小于4D，即420mm。</p><p>　　3.2.3 管子壁厚的確定</p><p>　　管子壁厚的確定還要根據(jù)管路介質(zhì)和工藝條件

88、，先確定管路材料，再根據(jù)介質(zhì)壓力和溫度等參數(shù)校核管子的壁厚。最后按管子的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格選定常用的管子規(guī)格。</p><p>　　對(duì)于中低壓碳鋼，合金鋼管子壁厚計(jì)算看可按下式：</p><p>　　= 式（3-3）</p><p>　　式中 ——管壁厚度，mm；</p><p>　　P——管內(nèi)介質(zhì)

89、工作壓力，公斤/厘米2；在壓力不高時(shí)，式中分母中的P可取P=0，以簡(jiǎn)化計(jì)算。</p><p>　　D——管子外徑，mm；</p><p>　　——焊縫系數(shù)，無(wú)縫鋼管=1；直接焊縫鋼管=0.8；螺旋縫焊接鋼管=0.6;</p><p>　　—管子材料的許用應(yīng)力 ，公斤/毫米2，參照表1-5；</p><p>　　C—管子壁厚附加量，毫米；附加量

90、應(yīng)包括管子的負(fù)公差，加工時(shí)的減薄量以及介質(zhì)腐蝕余量等。（取2mm）</p><p>　　由于 管子的工作壓力0.5-5Mpa。</p><p><b>　　管子外徑57mm。</b></p><p><b>　　焊縫系數(shù)=1。</b></p><p>　　常溫下20#（材料為GB8163）的

91、許用應(yīng)力是130Mpa。</p><p>　　把以上數(shù)據(jù)代入公式得：max= =3.3.經(jīng)查《化工機(jī)械手冊(cè)》，</p><p>　　則管子的壁厚=3.5mm。</p><p>　　3.3 泵和電動(dòng)機(jī)的選型設(shè)計(jì)</p><p>　　3.3.1 泵的選型設(shè)計(jì)</p><p>　　3.3.1.1 泵選型的一般程序<

92、;/p><p>　?。?）根據(jù)裝置的布置、地形條件、水位條件、運(yùn)轉(zhuǎn)條件、經(jīng)濟(jì)方案比較等多方面因素進(jìn)行首要考慮； （2）考慮選擇泵的立位方式，例如臥式、立式或其它型式（管道式、直角式、變角式、轉(zhuǎn)角式、平行式、垂直式、直立式、潛水式、便拆式、液下式、無(wú)堵塞式、自吸式、齒輪式、充油式、充水溫式）； （3）根據(jù)液體介質(zhì)屬性，確定清水泵，熱水泵、油泵、化工泵、耐腐蝕泵、雜質(zhì)泵，或者是采用不堵塞泵。這里需要注意的

93、是，安裝在爆炸區(qū)域的泵，應(yīng)根據(jù)爆炸區(qū)域等級(jí)，采用防爆電動(dòng)機(jī)。 （4）考慮振動(dòng)量。振動(dòng)量分為：氣動(dòng)、電動(dòng)（電動(dòng)分為220v電壓和380v電壓）。 （5）根據(jù)流量大小，考慮選單吸泵還是雙吸泵：根據(jù)揚(yáng)程高低，考慮選擇單吸泵還是多吸泵、高轉(zhuǎn)速泵還是低轉(zhuǎn)速泵（空調(diào)泵）、多級(jí)泵還是單級(jí)泵。其中，多級(jí)泵效率比單級(jí)泵低，當(dāng)選單級(jí)泵和多級(jí)泵同樣都能用時(shí)，宜選用單級(jí)泵。 （6）確定泵的具體型號(hào)，采用什么系列的泵選定后，就可按最大流量

94、，放大5%——10%余量后的揚(yáng)程這兩個(gè)性能主要參數(shù)，在型譜圖或系列特性曲線(xiàn)上確定具體型號(hào)?！　±帽锰匦郧€(xiàn)，在橫坐標(biāo)上找到所需流量值，在縱坐標(biāo)上找到所需揚(yáng)程</p><p>　?。?）確定泵的臺(tái)數(shù)和備用率：</p><p>　　對(duì)正常運(yùn)轉(zhuǎn)的泵，一般只用一臺(tái)，因?yàn)橐慌_(tái)大泵與并聯(lián)工作的兩臺(tái)小泵相當(dāng)，（指揚(yáng)程、流量相同），大泵效率高于小泵，故從節(jié)能角度講寧可選一臺(tái)大泵，而不用兩臺(tái)小泵，但遇有

95、下列情況時(shí)，可考慮兩臺(tái)泵并聯(lián)合作：　　1）流量很大，一臺(tái)泵達(dá)不到此流量?！　?）對(duì)于需要有50%的備用率大型泵，可改兩臺(tái)較小的泵工作，兩臺(tái)備用（共三臺(tái)）。對(duì)某些大型泵，可選用70%流量要求的泵并聯(lián)操作，不用備用泵，在一臺(tái)泵檢修時(shí)，另一臺(tái)泵仍然承擔(dān)生產(chǎn)上70%的輸送?！　?）對(duì)需24小時(shí)連續(xù)不停運(yùn)轉(zhuǎn)的泵，應(yīng)備用三臺(tái)泵，一臺(tái)運(yùn)轉(zhuǎn)，一臺(tái)備用，一臺(tái)維修?！　≡O(shè)計(jì)院在設(shè)計(jì)裝置設(shè)備時(shí)，要確定泵的用途和性能并選擇泵型。這種選擇首先得從選擇泵的

96、種類(lèi)和形式開(kāi)始，那么以什么原則來(lái)選泵呢？依據(jù)又是什么？ </p><p>　　3.3.1.2 泵選型原則 （1）使所選泵的型式和性能符合裝置流量、揚(yáng)程、壓力、溫度、汽蝕流量、吸程等工藝參數(shù)的要求。 （2）必須滿(mǎn)足介質(zhì)特性的要求。</p><p>　?。?）機(jī)械方面可靠性高、噪聲低、振動(dòng)小。</p><p>　?。?）經(jīng)濟(jì)上要綜合考慮到設(shè)備費(fèi)、運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)

97、、維修費(fèi)和管理費(fèi)的總成本最低。 （5)離心泵具有轉(zhuǎn)速高、體積小、重量輕、效率高、流量大、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、輸液無(wú)脈動(dòng)、性能平穩(wěn)、容易操作和維修方便等特點(diǎn)?！　∫虼顺韵虑闆r外，應(yīng)盡可能選用離心泵：　?。?）有計(jì)量要求時(shí)，選用計(jì)量泵 ?。?）揚(yáng)程要求很高，流量很小且無(wú)合適小流量高揚(yáng)程離心泵可選用時(shí)，可選用往復(fù)泵，如汽蝕要求不高時(shí)也可選用旋渦泵　　（3）揚(yáng)程很低，流量很大時(shí)，可選用軸流泵和混流泵　　（4）介質(zhì)粘度較大（大于650

98、~1000/s）時(shí)，可考慮選用轉(zhuǎn)子泵或往復(fù)泵（齒輪泵、螺桿泵）?！　。?）介質(zhì)含氣量75%，流量較小且粘度小于37.4/s時(shí)，可選用旋渦泵　?。?）對(duì)啟動(dòng)頻繁或灌泵不便的場(chǎng)合，應(yīng)選用具有自吸性能的泵，如自吸式離心泵、自吸式旋渦泵、氣動(dòng)（電動(dòng)）隔膜泵</p><p>　　3.3.1.3 泵的選型依據(jù) 泵選型依據(jù)，應(yīng)根據(jù)工藝流程，給排水要求，從五個(gè)方面加以考慮，既液體輸送量、裝置揚(yáng)程、液體性質(zhì)、管路布置

99、以及操作運(yùn)轉(zhuǎn)條件等。 （1）流量是選泵的重要性能數(shù)據(jù)之一，它直接關(guān)系到整個(gè)裝置的的生產(chǎn)能力和輸送能力。如設(shè)計(jì)院工藝設(shè)計(jì)中能算出泵正常、最小、最大三種流量。選擇泵時(shí)，以最大流量為依據(jù)，兼顧正常流量，在沒(méi)有最大流量時(shí)，通常可取正常流量的1.1倍作為最大流量。 （2）裝置系統(tǒng)所需的揚(yáng)程是選泵的又一重要性能數(shù)據(jù)，一般要用放大5%—10%余量后揚(yáng)程來(lái)選型。 （3）液體性質(zhì)，包括液體介質(zhì)名稱(chēng)，物理性質(zhì)，化學(xué)性質(zhì)和其它性質(zhì)，物

100、理性質(zhì)有溫度c密度d，粘度u，介質(zhì)中固體顆粒直徑和氣體的含量等，這涉及到系統(tǒng)的揚(yáng)程，有效氣蝕余量計(jì)算和合適泵的類(lèi)型：化學(xué)性質(zhì)，主要指液體介質(zhì)的化學(xué)腐蝕性和毒性，是選用泵材料和選用那一種軸封型式的重要依據(jù)。 （4）裝置系統(tǒng)的管路布置條件指的是送液高度送液距離送液走向，吸如側(cè)最低液面，排出側(cè)最高液面等一些數(shù)據(jù)和管道規(guī)格及其長(zhǎng)度、材料、管件規(guī)格、數(shù)量等，以便進(jìn)行系梳揚(yáng)程計(jì)算和汽蝕余量的校核。 （5）操作條</p>

101、<p>　　3.3.1.4 快速確定泵的種類(lèi)和規(guī)格的小竅門(mén) （1）根據(jù)用水高峰期單位時(shí)間用水量（或給水池供水的最大流量）選擇泵的流量； （2）根據(jù)水泵供水的最大高度、出水壓力、管路壓降等選擇泵的揚(yáng)程。</p><p>　　3.3.1.5 泵的具體選擇 </p><p>　　由于本實(shí)驗(yàn)要進(jìn)行實(shí)現(xiàn)注水泵串并聯(lián)工作、多級(jí)注水泵的拆級(jí)、增級(jí)工作及注水泵系統(tǒng)能耗測(cè)試及

102、節(jié)能分析的實(shí)驗(yàn)，故需一臺(tái)五級(jí)泵，一臺(tái)七級(jí)泵和兩臺(tái)單級(jí)增壓泵，所以選擇上海凱泉泵業(yè)生產(chǎn)的兩臺(tái)多級(jí)泵和兩臺(tái)單級(jí)泵，其型號(hào)和性能參數(shù)如下：</p><p>　　臥式七級(jí)離心泵，其性能參數(shù)如下：</p><p>　　型號(hào)：MD12-25-7 流量：7.5/h</p><p>　　配套功率：15KW 揚(yáng)程：

103、197.4m</p><p>　　必須汽蝕余量：2.0m 效率：44%</p><p>　　采用標(biāo)準(zhǔn)：GB/T5657-1995 轉(zhuǎn)速：2950r/min</p><p>　　臥式五級(jí)離心泵，其性能參數(shù)如下：</p><p>　　型號(hào)：MD12-25-5 流量

104、：7.5/h</p><p>　　配套功率：11KW 揚(yáng)程：141m</p><p>　　必須汽蝕余量：2.0m 效率：44%</p><p>　　采用標(biāo)準(zhǔn)：GB/T5657-1995 轉(zhuǎn)速：2950r/min</p><p>　　單級(jí)立式增壓泵，其性能參數(shù)

105、如下：</p><p>　　型號(hào)：KQL50/150-2.2/2 流量：8.2/h</p><p>　　配套功率：2.2KW 揚(yáng)程：29m</p><p>　　必須汽蝕余量：2.3m 效率：44%</p><p>　　采用標(biāo)準(zhǔn)：GB/T5657-1995

106、 轉(zhuǎn)速：2960r/min</p><p>　　3.3.2 電動(dòng)機(jī)的選型</p><p>　　在企業(yè)自制設(shè)備、進(jìn)行設(shè)備改造、原配套電機(jī)損壞時(shí)，必然要進(jìn)行電動(dòng)機(jī)選型。選型是否合理是決定電動(dòng)機(jī)節(jié)能與否的主要因素. </p><p>　　這里提出選型三要素： </p><p>　?。?）在其他參數(shù)配套設(shè)備要求的前提下，選擇合適的電動(dòng)

107、機(jī)功率。這樣即滿(mǎn)足設(shè)備需要，又節(jié)約購(gòu)買(mǎi)設(shè)備的費(fèi)用。</p><p>　?。?）查閱國(guó)家最新頒布的淘汰電動(dòng)機(jī)索引目錄，選擇能代替老型號(hào)的新型號(hào)異動(dòng)電動(dòng)機(jī)，例如Y系列電機(jī)。</p><p>　?。?）若被拖動(dòng)設(shè)備需調(diào)速，要選擇調(diào)速電機(jī)。如繞線(xiàn)電動(dòng)機(jī)(轉(zhuǎn)子加電阻器、電抗器調(diào)速)，鼠籠電動(dòng)機(jī)(定子加變頻調(diào)速器調(diào)速)，或選用滑差電動(dòng)機(jī)等。</p><p>　　電動(dòng)機(jī)正確安裝、

108、調(diào)試在討論電動(dòng)機(jī)的節(jié)電措施時(shí)，人們普遍重視電動(dòng)機(jī)的節(jié)電新技術(shù)、新產(chǎn)品，而忽視正確安裝、調(diào)試。如電動(dòng)機(jī)的安裝調(diào)試不好，負(fù)荷電流會(huì)大幅度上漲，導(dǎo)致電機(jī)定子、轉(zhuǎn)子銅耗增大，功率急劇下降，甚至不能拖動(dòng)機(jī)械設(shè)備。為確保電動(dòng)機(jī)的安裝、調(diào)試質(zhì)量，有3點(diǎn)要特別注意：</p><p>　　（1）認(rèn)真校準(zhǔn)電動(dòng)機(jī)軸與被拖動(dòng)機(jī)械軸的中心線(xiàn)。用聯(lián)軸節(jié)聯(lián)接時(shí)，徑向、軸向偏差不得超過(guò)0.1mm；用皮帶傳動(dòng)時(shí)，要滿(mǎn)足電動(dòng)機(jī)軸與機(jī)械軸保持平行；兩

109、個(gè)皮帶輪中心絲在一條直線(xiàn)上；當(dāng)用蝸輪蝸桿聯(lián)接時(shí)，平齒要互相嚙合，兩軸中心絲必須平行。傘形齒輪彼此嚙合時(shí)，交叉角等于45度。兩軸中心線(xiàn)必須互相垂直，齒輪節(jié)圓要彼此相切，齒輪嚙合間隙不應(yīng)超過(guò)O.1-0.3MM，接角面不得小于齒寬的1／3。 </p><p>　?。?）電動(dòng)機(jī)的地腳螺栓要嚴(yán)禁松動(dòng)。電動(dòng)機(jī)地腳螺栓松動(dòng)有兩種可能：一是螺栓埋人太淺，帶負(fù)荷后振動(dòng)，自動(dòng)松動(dòng)，甚至拔出；二是太細(xì)，帶負(fù)荷后，螺帽與螺栓間因過(guò)載滑扣

110、，造成地腳螺栓松動(dòng)。對(duì)前者要重新設(shè)計(jì)地腳螺栓，重新安裝。對(duì)后者，要加雙螺帽壓緊，并通過(guò)日常檢查.發(fā)現(xiàn)松動(dòng)時(shí)擰緊。</p><p>　?。?）進(jìn)行空載試車(chē)一小時(shí)，待各項(xiàng)參數(shù)均滿(mǎn)足要求，方可投入正常運(yùn)行。否則嚴(yán)重浪費(fèi)電能而且還威脅電動(dòng)機(jī)的安全運(yùn)行。</p><p>　　本次實(shí)驗(yàn)采用了兩種Y系列三相異步電動(dòng)機(jī)，其性能參數(shù)分別如下：</p><p>　　型號(hào)：YB2160M

111、2-2 額定功率：15KW</p><p>　　額定電流：28.5A 效率：89% </p><p>　　額定電壓：380V 轉(zhuǎn)速：2930r/min</p><p><b>　　重量：347Kg </b&