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離心泵基礎知識,,泵的概述 一、泵的含義 通常把能提升液體、輸送液體并給液體以能量，增加 壓力的機器統(tǒng)稱為泵。 二、泵的分類 根據(jù)泵的作用原理，可分為三大類： 1、葉片式——利用葉片與液體的互相作用來輸送液體。 如離心泵、混流泵、軸流泵、旋渦泵等。 2、容積式——利用工作室的容積周期性的變化來輸送液 體。如活塞泵、柱塞泵、齒輪泵、螺桿泵、水環(huán)式真空泵等。 3、其它類型泵——利用一部分流體流動時產(chǎn)生的能量來輸送另一部分液體。如噴射泵等。,三、離心泵的使用場合 各種類型的泵使用范圍也各不相同，在石油化工企業(yè)中目前使用最多的是離心泵。如： 熱油泵——主要用于200℃以上高溫下的油品及其溶 劑等的輸送。如各煉油裝置中所用的熱油泵。 高壓泵——除溫度要求較高外，有的還需高壓，如液壓油泵等。 液態(tài)烴泵——用于某些煉油裝置中的烴類產(chǎn)品的輸送。這種泵一般壓力較高，因這類介質(zhì)只在較高壓力下才能形成液體。 耐腐蝕泵——利用特殊材料制造的泵，用來輸送酸、堿等強腐蝕介質(zhì)。,四、石油化工生產(chǎn)對離心泵的特殊要求 1．能適應石化工藝條件 離心泵在石化生產(chǎn)過程中，除起著輸送物料的作用外，還要提供化學反應所必要的壓力，以及向系統(tǒng)提供一定的物料量，以取得物料化學平衡。在一定的生產(chǎn)規(guī)模條件下，要求泵的流量和揚程要相對穩(wěn)定。因某些因素影響，生產(chǎn)出現(xiàn)波動時，泵的流量和出口壓力能夠隨之變動跟蹤調(diào)整，并能保持較高的效率。 2. 耐腐蝕 石化用離心泵所輸送介質(zhì)，包括原料、半成品，多數(shù)具有腐蝕性，這就要求泵的材料選擇要適當，以保證泵的安全、穩(wěn)定、長周期運轉(zhuǎn)。 3. 耐高溫或深冷 石化用離心泵所處理的高溫介質(zhì)，大體可分為流程液和載熱液。流程液是指石化產(chǎn)品加工過程和輸送過程的液體。載熱液是指運載熱量的媒介液體。這些媒介液體，在一個封閉的回路中，靠泵的工作進行循環(huán)。 石化用泵輸送的低溫介質(zhì)有液態(tài)氧、液態(tài)氮、液態(tài)天燃氣、液態(tài)氫、甲烷、乙烯等。,作為輸送高溫與低溫介質(zhì)的石化用離心泵，其所用材料必須在正常室溫、現(xiàn)場溫度和最后的輸送溫度條件下都具有足夠的強度穩(wěn)定性。泵的所有零部件都應能承受熱的沖擊和由此產(chǎn)生的不同的熱膨脹和冷脆性的危脅。 4．耐磨損 石化用離心泵的磨損是由于輸送高速液體中含有懸浮固體顆粒所造成。必須采取措施提高泵的耐磨能力。 5．運行可靠 指長周期運行不出事故；運行中各種參數(shù)平穩(wěn)。 6．無泄漏或少泄漏 石化用離心泵輸送的液體介質(zhì)多數(shù)易燃、易爆、有毒有害。石化用泵要求在泵的軸封上下功夫，無泄漏或少泄漏。 7. 能輸送臨界狀態(tài)的液體 為了避免液體的氣化，石化用離心泵必須設有將泵內(nèi)產(chǎn)生的氣體充分排除的結(jié)構(gòu)。如輸送臨界狀態(tài)的液氨時，雙端面機械密封的空腔內(nèi)可用甲醇做密封液。,離心泵的定義及優(yōu)缺點,定義：離心泵是根據(jù)離心力原理設計的，即高速旋轉(zhuǎn)的葉片帶動介質(zhì)轉(zhuǎn)動，從而將介質(zhì)甩出以達到輸送目的的一類動設備。 優(yōu)點：離心泵具有結(jié)構(gòu)簡單、體積小、質(zhì)量輕、流量穩(wěn)定、易于制造和便于維護等一系列優(yōu)點。 缺點：離心泵對高粘度液體以及流量小、壓力高的情況適用性較差，并且在通常情況下啟動之前需先灌泵。,離心泵的分類 按葉輪數(shù)目：可分為單級泵和多級泵； 1.單級泵——只有一個葉輪。 2.多級泵——兩個葉輪以上稱為多級泵。一個葉輪便是一級，級數(shù)越多揚程越高。 按葉輪進液方式：可分為單吸式和雙吸式； 1.單吸式泵——液體從一側(cè)進入葉輪。 2.雙吸式泵——液體從兩側(cè)進入葉輪。多見于大流量離 心泵，一般說來其吸入性能較好。 按泵殼剖分形式：可分為水平剖分泵和垂直于泵軸剖分泵；,單級泵,,多級泵,,按泵揚程的大小：分為低壓泵（揚程小于20米水柱）、中壓泵（20~160米水柱）和高壓泵（高于160米水柱）。 按輸送介質(zhì)和用途分：水泵、油泵、酸泵、堿泵、鍋爐給水泵、冷凝水泵等。 按泵軸的支承方式分：一般分為懸臂泵和雙支承泵。 按泵的輸出壓力分：一般分為低壓泵和高壓泵。 按泵軸的轉(zhuǎn)速分：一般分為普通泵和高速泵；（高于10000轉(zhuǎn)/分為高速泵）。 按泵軸的位置分：一般分為臥式泵和立式泵。,臥式泵,,立式泵,,,單級懸臂離心泵剖面圖,多級懸臂離心水泵現(xiàn)場圖,單級懸臂離心泵現(xiàn)場圖一,單級懸臂離心泵現(xiàn)場圖二,多級雙支撐離心泵剖面圖,多級雙支撐離心泵現(xiàn)場圖一,多級雙支撐離心泵現(xiàn)場圖二,多級雙支撐離心泵現(xiàn)場圖三,雙吸式離心泵模型圖,雙吸式離心泵現(xiàn)場圖一,雙吸式離心泵現(xiàn)場圖二,多級雙支撐離心泵現(xiàn)場圖,離心泵的工作原理,工作時泵葉輪中的液體跟著葉輪旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生離心力，在離心力作用下，液體自葉輪飛出。液體經(jīng)過泵的壓液室、擴壓管，從泵的排液口流到泵外管路中。與此同時，由于輪內(nèi)液體被拋出，在葉輪中間的吸液口處造成了低壓，因而泵進口的液體在壓力作用下，進入葉輪。這樣葉輪在旋轉(zhuǎn)過程中，一面不斷的吸入液體，一面不斷地賦予吸入的液體一定的能量，將它拋到壓液室，并經(jīng)擴壓管而流出泵外。,離心泵工作時，最為擔心的是泵入口有氣體。因為氣體的密度小，旋轉(zhuǎn)時產(chǎn)生的離心力就很小，葉輪中不能產(chǎn)生必要的真空，也就無法將密度較大的液體吸入泵中。這通常也是我們所說的氣縛現(xiàn)象。因此在開泵前必須使泵和吸入系統(tǒng)充滿液體，而且在工作中，吸入系統(tǒng)不能漏氣，這是離心泵正常工作必須具備的條件。,離心泵的主要性能參數(shù),轉(zhuǎn)速：葉輪的轉(zhuǎn)速。即單位時間內(nèi)泵轉(zhuǎn)子的回轉(zhuǎn)數(shù)，泵的轉(zhuǎn)速n表示，其單位為轉(zhuǎn)每分（r/min）或轉(zhuǎn)每秒（r/s）表示。轉(zhuǎn)數(shù)改變，泵的揚程、流量、功率、效率等都將發(fā)生變化。 流量：泵的流量有體積流量和質(zhì)量流量之分，體積流量是泵在單位時間內(nèi)所抽送的液體體積，用Q表示, 單位為m3/s、 m3 /min、m3/h或L/s。質(zhì)量流量則是泵在單位時間內(nèi)所抽送的液體質(zhì)量，質(zhì)量流量G表示，單位為kg/s、kg/min、和t/h。,揚程：泵的揚程H——單位重量液體流過泵后的總能量的增值（也稱為壓頭）。或者作功元件對泵排出的單位重量液體所作的有效功（單位為m—液柱）。而泵的壓力是揚程乘上液體重度：P=Hγ（MPa）,功率： 有效功率：又稱Ne表示，單位時間內(nèi)泵排出口液體從泵中所獲得的能量。 由于離心泵的實際體積流量為Q，重量流量為γQ，泵對流過的單位重量液體實際所給的能量即揚程H，按力乘距離等于功的概念，將γQ當作為重力，H相當于距離，再除以時間，從而可得泵的有效功率為：Ne=γQH kgm/s 或Ne=γQH/102 kw,效率 ： 泵效率（總效率）η是衡量泵工作是否經(jīng)濟的指標，定義為：η= Ne/N, 即有效功率與軸功率的比值。 泵的效率高低，決定于本身的設計及加工質(zhì)量，通常離心泵的效率大致在60~90%的范圍。,內(nèi)功率：Ni表示，單位時間內(nèi)做功元件所給出的功率。 軸功率：即指泵的輸入功率，N表示，單位時間內(nèi)原動機傳給泵主軸的功。 軸功率是要求大于有效功率的。這是因為泵工作時，轉(zhuǎn)子與軸承、密封或填料等摩擦，液體在泵內(nèi)流動時的水力損失、因防漏環(huán)的串漏造成的容積損失等，都會造成一部分能量損失。,離心泵的比例定律與切割定律,1、比例定律 當一臺泵的葉輪尺寸不變，在不同轉(zhuǎn)速下，參數(shù)隨之變化，此則稱為比例定律。 Q/Q′=n/n′ H/H′=（n/n′）2 N/N′=（n/n′）3 式中： Q、Q——改變轉(zhuǎn)速前后的流量，m3/h n、n——改變前后的轉(zhuǎn)速，rpm H、H——改變轉(zhuǎn)速前后的揚程，m N、N——改變轉(zhuǎn)速前后的功率，kw,2、切割定律 對于同一臺泵，在轉(zhuǎn)速不變的情況下，切割葉輪外，各參數(shù)也隨之變化，此則稱為切割定律。 Q/Q′= D/D′ H/H′=（D/D′）2 N/N′=（D/D′）3 在一些離心泵的標牌上常見在泵型號后面標有A、B、C字樣，這就是葉輪依次被切割次序的標記。如A為葉輪經(jīng)第一次切割。 利用車削葉輪外徑改變泵的性能，但不可無限的隨便車削，通常車削量與比轉(zhuǎn)數(shù)有關(guān)。,汽蝕余量（吸上真空度） ： 它是說明泵的吸入特性的重要參數(shù)。汽蝕余量，是對泵在某一工況時，泵入口處單位重量液體所具有的實際能量比發(fā)生汽蝕時的比壓能還有多少富裕能量。這個富裕能量越多，泵發(fā)生汽蝕的可能性就越小。,有效氣蝕余量NPSHa：泵入口處單位重量液體所具有的能量比氣蝕時的靜壓頭富裕的能量 必需氣蝕余量NPSHr：表征泵入口處單位重量液體應比低壓區(qū)富于的能量。（NPSHr愈小耐氣蝕性越好） 允許氣蝕余量〔NPSH〕： NPSHa ＝（1.1～1.3） 〔NPSH〕 防止氣蝕條件： NPSHa 〔NPSH〕,離心泵的特性曲線,,共性： （1）揚程隨流量的增大而減小 （2）功率隨流量增大而增大 （3）效率先隨流量增大而增大，到達最大值后降低。,離心泵的主要零部件,離心泵,,靜止部分,轉(zhuǎn)動部分（轉(zhuǎn)子）,,泵殼（蝸殼）,軸承箱,密封的靜止部分,軸承的靜止部分,,軸套,葉輪,聯(lián)軸器,密封的轉(zhuǎn)動部分,軸,軸承的轉(zhuǎn)動部分,離心泵實體剖面圖,軸,,聯(lián)軸節(jié),,軸承箱,,鍵,,出口,,葉輪,,入口,,蝸殼,軸承,,機械密封,,,,葉輪： 它的作用是帶動液體旋轉(zhuǎn)，將原動機的機械能傳遞給液體，使液體的能量提高。 按照其結(jié)構(gòu)可分為閉式、半開式及開式葉輪三種 。 閉式葉輪一般有6-8片葉片 開式和半開式葉輪一般2-4片葉片,葉輪是使液體產(chǎn)生速度能的零件，由葉片、蓋板和輪轂組成，葉輪有閉式、開式和半開式，有蓋板為閉式，沒有蓋板即為開式。懸臂泵一般為單吸葉輪，只能單側(cè)進液，如果把兩只單吸葉輪背靠背疊在一起，就成為雙吸葉輪，可以雙側(cè)進液。,開式葉輪,半開式葉輪,閉式葉輪,雙吸葉輪,單吸葉輪,,離心泵葉輪型式,按吸液方式的不同，葉輪還可分為單吸和雙吸兩種。,泵殼： 泵殼（蝸殼）由泵體和泵蓋組成，它將葉輪封閉在內(nèi)，泵殼上有入口管和出口管，入口管把液體均勻平穩(wěn)地引入葉輪的中心部，出口管可把葉輪排出的液體升壓排出。由于入口管和出口管布置的不同，泵殼也有不同的形狀和結(jié)構(gòu)，如軸向進向上出、軸向進水平出、上進上出等等。,密封環(huán) ： 其作用是保持葉輪進口外緣與泵殼之間有一定的間隙，減少液體漏失，又能承受磨損。,吸入室： 作用是將吸入管線中的液體以最小的損失均勻的引向葉輪。,壓出室： 其作用是以最小的損失將從葉輪流出的高速液體收集起來，引向下一級葉輪或泵排出口，壓出室的截面形狀是逐漸增大的，這是因為使高速液體速度下降而壓力增加，而壓力能正是所需要的，所以壓出室的主要作用是轉(zhuǎn)換液體的能量，即將液體的一部分動能變?yōu)閴毫δ堋?泵軸： 作用是傳遞機械能的主要部件。 軸是支撐葉輪和傳遞扭矩的零件，它一端裝有聯(lián)軸器，并用軸承支撐在軸承箱內(nèi)，一端安裝葉輪，在電機的帶動下高速旋轉(zhuǎn)（中小型離心泵轉(zhuǎn)速一般在1450--3000轉(zhuǎn)/分或更高）。,軸承和軸承箱： 軸承作用是承擔泵轉(zhuǎn)子的徑向及軸向載荷，可分為滑動軸承，滾動軸承，支撐軸承，止推軸承等。 軸承箱通過軸承來支撐離心泵的旋轉(zhuǎn)部分，懸臂式單級離心泵的軸承箱一般是通過軸承箱支架固定在泵體上。軸承箱內(nèi)一般裝有潤滑油或潤滑脂，用來潤滑軸承，部分軸承箱還帶有冷卻的夾套或盤管，用來冷卻軸承。所以軸承箱內(nèi)還有固定軸承的螺母、花墊、軸承壓蓋等。軸承箱兩端的壓蓋上還有阻止?jié)櫥屯饴┑挠头狻?離心泵潤滑要求,離心泵潤滑的“三濾五定”是什么意思？ 三濾：一級過濾：大油桶到小油桶；二級過濾：小油桶到油壺；三級過濾：油壺：油壺到設備潤滑點。 五定：定時、定點、定質(zhì)、定量、定人。,離心泵滾動軸承（滾柱）,滑動軸承（支撐軸承）,滑動軸承（止推軸承）,密封裝置： 為防止液體流出泵外，在泵軸與泵殼之間設有軸封裝置。 離心泵常用的軸封裝置有填料密封和機械密封。,填料密封原理： 填料密封是將填料裝入填料箱之后，擰緊壓蓋螺栓，經(jīng)壓蓋對填料作軸向壓縮。由于填料具有塑性，因此產(chǎn)生徑向力，并與軸緊密接觸。,,填料密封結(jié)構(gòu) 1.泵體2.填料3.液封環(huán)4.填料壓蓋5.底襯套,機械密封原理： 機械密封又稱端面密封。是指兩個光潔精密的平面在介質(zhì)壓力和外力（彈簧力或波紋管）的作用下，相互緊貼，并作相互旋轉(zhuǎn)運動而構(gòu)成的動密封系統(tǒng)。 其主要原理是將較易泄漏的軸向密封改變?yōu)檩^難泄漏的靜密封和端面密封。,,1.石墨擋環(huán) 2.內(nèi)六角螺栓 3.9.12.“O”形圈 4.靜環(huán)底座 5.軸套 6.波紋管彈簧 7.靜環(huán) 8.動環(huán) 10.固定環(huán) 11.固定螺栓 波紋管機械密封,機械密封實體圖,白油密封裝置,冷卻裝置 為了改善泵的軸承、填料箱(軸封腔)及機座操作條件，需要對這些部位進行冷卻。各種冷卻如下表:,離心泵冷卻裝置,離心泵的兩大主要危害因素 離心泵的氣蝕： 離心泵的軸向力：,離心泵的汽蝕,汽蝕機理 ： 在葉片入口附近的非工作面上存在著某些局部低壓區(qū)，當處于低壓區(qū)的液流壓力降低到對應液體溫度的飽和蒸汽壓時，液體便開始汽化而形成氣泡。氣泡隨液流在流道中流動到壓力較高之處時又瞬時潰滅。在氣泡潰滅的瞬間，氣泡周圍的液體迅速沖入氣泡潰滅形成的空穴，并伴有局部的高溫、高壓水擊現(xiàn)象，這就是產(chǎn)生汽蝕的機理。,水擊是汽蝕現(xiàn)象的特征。由于水擊作反復敲擊，致使金屬表面受到疲勞破壞。而且，在連續(xù)的壓力波作用下，液體能滲入和流出金屬的孔隙，使金屬質(zhì)點脫離母體而被液體帶走，金屬表面出現(xiàn)一個個空穴，產(chǎn)生嚴重的點蝕。 據(jù)報道：氣蝕水擊頻率25000次/秒，局部壓力高達30MPa,汽蝕對泵的危害,主要表現(xiàn)在下述幾個方面： 1.泵的性能突然下降。泵發(fā)生汽蝕時，葉輪與液體之間的能量傳遞受到干擾，流道不但受到氣泡的堵塞，而且流動損失增大，嚴重時，泵中液流中斷，泵不能工作。 2.泵產(chǎn)生振動和噪音。 如果液體汽化時放出的氣體有腐蝕作用，還會產(chǎn)生一定的化學性質(zhì)的破壞。嚴重時，葉輪的表面（尤其在葉片入口附近）呈蜂窩狀或海綿狀。,形成汽蝕的條件,泵發(fā)生汽蝕是由于液道入口附近某些局部低壓區(qū)處的壓力降低到液體飽和蒸汽壓，導致部分液體汽化所致。所以，凡能使局部壓力降低到液體汽化壓力的因素都可能是誘發(fā)汽蝕的原因。產(chǎn)生汽蝕的條件應從吸入裝置的特性，泵本身的結(jié)構(gòu)以及所輸送的液體性質(zhì)三方面加以考慮。,防止汽蝕的措施,結(jié)構(gòu)措施：采用雙吸葉輪，以減小經(jīng)過葉輪的流速，從而減小泵的汽蝕余量；在大型高揚程泵前裝設增壓前置泵，以提高進液壓力；葉輪特殊設計，以改善葉片入口處的液流狀況；在離心葉輪前面增設誘導輪，以提高進入葉輪的液流壓力。,安裝和運行措施：使泵的灌注高度大于最小灌注高度。 其他措施：采用耐汽蝕破壞的材料制造泵的過流部分元件；降低泵的轉(zhuǎn)速。,由于葉輪能提升液體壓力，所以葉輪出口側(cè)的壓力比入口高，在葉輪上，輪蓋和輪背和出口相聯(lián)，所受的壓力較高，而葉輪入口側(cè)和入口相聯(lián)，所受的壓力較低，這樣，一只葉輪在工作時會受到一個向入口方向的軸向力。,低壓區(qū),高壓區(qū),,,,,,,,,離心泵的軸向力,軸向力的大小可按經(jīng)驗公式計算： F1=KHi rπ（r-r） N 式中 ：F1 ——作用在一個葉輪上的軸向力，N K ——實驗系數(shù)，與比轉(zhuǎn)數(shù)有關(guān)，當ns=40~200時，K=0.6~0.8 — √Q (ns=3.65n————— ) H3/4 Hi——單級揚程，m r—— 液體重度 ，N/m3 rw——葉輪密封環(huán)半徑，m rn——葉輪輪轂半徑，m,由于葉輪軸向力的存在，軸承必須要承受相同的軸向力， 如軸向力過大，將影響軸承的工作壽命，為了減小葉輪（轉(zhuǎn)子）的軸向力，可以采用各種方法，主要有以下幾種： 葉輪開平衡孔并設葉背口環(huán)，使葉輪背面中部產(chǎn)生一個近入口壓力的低壓區(qū)，可以部分或全部平衡葉輪的軸向力； 設葉輪背葉片，在葉輪的背部做幾條徑向葉片，利用背葉片對液體的離心作用使葉輪背部中心產(chǎn)生一個低壓區(qū)，也可以部分或全部平衡葉輪軸向力； 兩只葉輪背對背對稱布置，即為雙吸葉輪，葉輪背對背布置可以完全平衡軸向力，這種結(jié)構(gòu)即為常用的單級雙吸離心泵； 多級串聯(lián)葉輪分段對稱布置也可以平衡大部分軸向力；,多級離心泵的平衡盤結(jié)構(gòu)，在多級泵中增加平衡盤和平衡管，利用平衡盤兩端的壓力差，可自動、完全地平衡轉(zhuǎn)子的軸向力； 多級離心泵的平衡鼓結(jié)構(gòu)，在多級泵中增加平衡鼓和平衡管，利用平衡鼓兩端的壓力差，可部分平衡轉(zhuǎn)子的軸向力； 多級離心泵的三間隙平衡盤結(jié)構(gòu)，在多級泵中增加有平衡鼓作用的平衡盤（三間隙平衡盤）和平衡管，利用平衡盤兩端的壓力差，可自動完全平衡轉(zhuǎn)子的軸向力，這時一種平衡盤和平衡鼓相接合的結(jié)構(gòu)； 止推軸承，止推軸承或有止推作用的徑向軸承能承受一定的軸向力，利用止推軸承可平衡葉輪的全部或部分剩余的軸向力。,離心泵的串并聯(lián),一只葉輪的離心泵升壓作用和流量有限，為了適應生產(chǎn)工藝的需要，可把兩只或兩只以上的葉輪并聯(lián)或串聯(lián)并且做在一起，就可形成各種結(jié)構(gòu)和形式的離心泵。并聯(lián)可以增加流量，但不能提高壓力，把兩只相同的葉輪背靠背做在一起就變成雙吸離心泵，它可以提高一倍的流量。串聯(lián)可以提高壓力,但不能增加流量，兩只或兩只以上的葉輪串聯(lián)的泵，就成為二級離心泵或多級離心泵。,多級離心泵,雙吸離心泵,離心泵的運行操作,1、離心泵啟動運行條件： ⑴軸承箱潤滑油油品合格油位正常，或潤滑脂合適足夠; ⑵盤車正常（機械密封較輕，填料密封較重），聯(lián)軸器有防護罩，固定可靠; ⑶電機如檢修后應確認轉(zhuǎn)向正確; ⑷泵體、電機、管道等外部固定螺栓無松動現(xiàn)象; ⑸確認進出口閥門正常完好，關(guān)閉或關(guān)小出口閥，打開進口閥， ⑹確認泵內(nèi)必須已充滿介質(zhì)，檢查泵體各部沒有泄漏; ⑺附助設備如沖洗、冷卻、加熱、潤滑、過濾設備投用正常; ⑻電氣、儀表設備投用正常,2、離心泵的調(diào)節(jié) 離心泵的調(diào)節(jié)是指對出口壓力（流量）的調(diào)節(jié)，一般有以下幾種方法: ⑴運行中利用出口調(diào)節(jié)閥開度調(diào)節(jié) ⑵變頻電機的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié) ⑶檢修時利用切割葉輪外徑調(diào)節(jié) (4)旁路調(diào)節(jié),3、離心泵的停止 離心泵的停泵步驟應和開泵時相反，即先關(guān)出口閥，再停泵電源，停輔助設備，關(guān)入口閥。,離心泵常見故障,,應緊急停車處理：,泵內(nèi)發(fā)出異常聲響和振動突然加劇； 軸承溫度突然上升超過規(guī)定標準； 泵流量突然下降： 電流超過額定值持續(xù)不降。,