离心泵的结构知识

1、泵泵一、概述一、概述1、泵是输送液体并提高液体压力的机器（一种“增能”机 器）。2、泵分为化工用泵、水泵。3、主要差异：特殊材料和设计，防止腐蚀和适应化工工艺， 包括结构、轴封、材料及检修难度。4、化工用泵的要求 （1）、适应化工工艺要求运行可靠。（2）、耐腐蚀，耐磨损。（3）、满足无泄漏要求。（4）、耐高温或耐低温并能有效连续工作。二、离心泵的工作原理、二、离心泵的工作原理、 分类、型号及结构分类、型号及结构 离心泵的装置及工作原理离心泵的装置及工作原理 1、为了使离心泵能正常工作，离心泵必须配备一定的管路和管件，这种配备有一定管路系统的离心泵称为离心泵装置。图11所示为离心泵的一般装置示意

2、图，主要有底阀、吸入管路、排出阀、排出管线等。复查联轴器找正对中离心泵的工作原理离心泵的工作原理 l 离心泵在启动之前，依靠高速旋转的叶轮，液体在惯性离心力作用下获得了能量以提高了压强。水泵在工作前，泵体和进水管必须罐满水，防止气蚀现象发生。当叶轮快速转动时，叶片促使水很快旋转，旋转着的水在离心力的作用下从叶轮中飞去，泵内的水被抛出后，叶轮的中心部分形成真空区域。一面不断地吸入液体，一面又不断地给予吸入的液体一定的能量，将液体排出。离心泵便如此连续不断地工作。离心泵的分类离心泵的分类 离心泵的种类很多，分类方法常见的有以下几种方式 1、按叶轮吸入方式分按叶轮吸入方式分：（1）单吸式离心泵（2）

3、双吸式离心泵双吸式离心泵按叶轮数目分：按叶轮数目分： l（1）单级离心泵 泵中只有一个叶轮，单级离心泵是一种应用广泛的泵。由于液体在泵内只有一次增能，所以扬程较低。如图12所示为单级单吸离心泵。l（2）多级离心泵 具有两个或两个以上叶轮的离心泵称为多级离心泵。级数越多压力越高。图14所示为一台分段式离心水泵，这种泵的叶轮一般为单吸式。多级离心泵多级离心泵 结构图结构图 按离心泵扬程分：按离心泵扬程分：（1）、低压泵：扬程20m；（2）、中压泵 ：扬程 20-100m；（3）、高压泵：扬程100m ； 按泵的用途和输送液体性质分类：按泵的用途和输送液体性质分类： 泵可分为：泵可分为：（1）清水泵

4、；（2）泥浆泵；（3）酸泵； （4）碱泵；（5）油泵； （6）砂泵； （7）低温泵； （8）高温泵；（9）屏蔽泵等。离心泵的结构离心泵的结构 离心泵的品种很多，各种类型泵的结构虽然不同，但主要零部离心泵的品种很多，各种类型泵的结构虽然不同，但主要零部件基本相同。件基本相同。 主要零部件有泵壳、泵盖、泵体、叶轮、密封环、泵轴、机封或填料函、联轴器、轴承等。单级单吸离心泵单级单吸离心泵图1-5 B型泵1-叶轮背帽2-叶轮背帽止回垫3-叶轮外口环4-叶轮内口环5-密封填料6-密封填料压盖7-支撑轴承压盖8-支撑轴承9-托架10-止推轴承11-油封12-泵轴13-叶轮键14-挡油环单级单吸离心泵的特点

5、单级单吸离心泵的特点l B型泵此泵用于输送温度不超过80的清水及与水相近的清洁液体，扬程范围为8125m，流量范围为4.5362m3h。B型泵结构简单，工作可靠，易于加工制和维护保养，是在IS型泵之前应用最广泛的一种离心泵。l B型泵有前开门式和后开门式两种。前开门式为叶轮前面为泵盖，后面为泵壳；而后开门式与前开门式相反，叶轮前面为泵壳，后面为泵盖。l 图15所示为B型泵的前开门式结构，泵的进口在泵盖上，出口在泵壳上，泵壳是螺旋形蜗壳，泵轴的一端支承在泵体内的轴承上，另一端伸出称为悬臂端，叶轮装在悬臂端。叶轮上开有平衡孔，用来平衡部分轴向力，未平衡的轴向力由轴承承受。轴承用润滑脂润滑,多为球轴

6、承。轴封装置采用填料密封，泵内的压力水可直接由开在泵壳上的孔送到水封环，起水封作用。 IS型泵仍是单级单吸型泵仍是单级单吸 悬臂式离心泵悬臂式离心泵 IS型泵仍是单级单吸悬臂式离心泵型泵仍是单级单吸悬臂式离心泵 特点特点l 但它是按国际标准规定的性能和尺寸设计的，是一种节能新产品，目前已替代B型泵。IS型泵用于输送清水和性质与水相似的液体，温度不超过80，流量范围为63400m3h，扬程范围为5125m，转速为2900rmin或1450rmin。l所示为IS型泵的结构。它为后开门结构，主要由泵壳、泵盖、叶轮、轴、密封环、轴套及泵体等组成。泵通过加长弹性联轴器与电动机相连接，自进口方向看叶轮逆时

7、针旋转。与B型泵比较，IS型泵的效率和吸程有较大提高，噪声低、振动小。拆下加长联轴器的中间连接件，即可取下泵的转子，故检修方便。 单级双吸式离心泵单级双吸式离心泵 这种泵实际上相当于两个B型泵叶轮组合而成，液体从叶轮左、右两侧进入叶轮，流量大。转子为两端支承，泵壳为水平剖分的蜗壳形。两个呈半螺旋形的吸液室与泵壳一起为中开式结构，共用一根吸液管，吸、排液管均布在下半个泵壳的两侧，检查泵时，不必拆动与泵相连接的管路。由于泵壳和吸液室均为蜗壳形，为了在灌泵时能将泵内气体排出，在泵壳和吸液室的最高点处分别开有螺孔，灌泵完毕用螺栓封住。泵的轴封装置多采用填料密封，填料函中设置水封圈，用细管将压液室内的液

8、体引入其中以冷却并润滑填料。轴向力自身平衡，不必设置轴向力平衡装置。在相同流量下双吸泵比单吸泵的抗汽蚀性能要好。 多级离心泵多级离心泵l 人们把若干个叶轮安装在同一个泵轴上，每个叶轮与其外周的液体导流装置形成一个独立的工作室，这个工作室与叶轮组成的系统可以认为是一个单级离心泵，每个工作室前后串联，就构成了多级泵。与多个单级离心泵串联相比，多级泵具有效率高、占地面积小、操作费用低、便于维修等优点。该泵流量范围为5720m3h，扬程最高达2800m。l 多级离心泵除了具有单级离心泵的优点之外，它最大的优点就是扬程高。多级离心泵的用途十分广泛，例如，化肥生产中，用多级泵将氨水打入碳化塔，由氨水吸收加

9、压氮氢混合气中的二氧化碳，生产出碳酸氢铵；锅炉的给水；山区的深井提灌等。屏蔽式离心泵屏蔽式离心泵屏蔽式离心泵的特点屏蔽式离心泵的特点l化工厂常用的屏蔽泵，属于单级悬臂式离心泵，其结构图如图1-7所示；l屏蔽泵又称无填料泵，这种泵用于输送易燃、易爆、有毒、有放射性及贵重液体，也可选作高压设备的循环用泵。其结构特点使泵的叶轮与电机的转子在同一根轴上，装在同一格密封的壳体内，没有联轴器和封装置，从根本上消除了液体外漏。为了防止输送液体昱电气部分接触，电机的定子和转子分别用金属薄壁圆筒（屏蔽套）于液体隔离。屏蔽套的材料应能耐腐蚀，并具有非磁性和高电阻率，以减少电动机因屏蔽套存在而产生额外功率消耗。为了

10、不干扰电机的磁场，这种金属薄臂圆筒采用奥氏体系非磁性材料（1Gr18Ni9Ti）制成。由于有屏蔽套，增加了电机转子和定子的间隙，使电机效率下降，因此，要求屏蔽套的壁要很薄，一般为0.30.8mm.l 屏蔽泵具有结构简单紧凑，零件少，占地少，操作可靠，长期不要检修等优点。缺点是效率低，比一般离心泵低2650。高速离心泵高速离心泵 高速离心泵的特点高速离心泵的特点l 高速离心泵由电机，增速器和泵三部分组成。泵和增速器一般为封闭结构。可以露天安装使用。立式结构使用广泛，驱动功率一般为7.5-132kW。当驱动功率超过160kW时，采用卧式结构。 高速离心泵叶轮和泵体之间没有密封环，泵内部的间隙较大。

11、叶轮叶片与泵体后盖板和扩散锥管之间的间隙一般为23mm，如果达34mm还可应用，而不影响效率。泵的轴封装置通常采用机械密封。泵内设有旋风分离器，使泵抽送的液体得以净化，引向机械密封以延长机械密封的寿命。l 高速离心泵的高速是通过增速器实现的，所以增速器是高速离心泵的关键部件之一。增速器主要由齿轮构成，有一级增速和两级增速两种基本类型。增速器齿轮一般采用模数较小的渐开线直齿轮，这样可避免产生轴向力，而且制造方便。增速器壳体分成两半，一般靠定位销定位。增速器外壳用散热性能好的铝合金制造。l 高速轴上的轴承对小功率泵采用巴氏合金轴承，功率在150kW以上用分块式滑动轴承与端面止推轴承组合。增速器的润

12、滑是由自带油泵把油经滤油器和油冷器送人壳体各个喷嘴，通过喷嘴将油喷成雾状，用油雾来润滑齿轮和轴承。这种泵适用在高扬程，小流量的场合。由于叶轮与壳体的间隙较大，所以可用来输送含固体微粒及高教度的液体。带诱导轮的叶轮具有良好的抗汽蚀性能。l 高速泵结构紧凑、体积小、质量轻、占地面积少。缺点是加工精度要求高，制造上比较困难。离心泵的主要零部件离心泵的主要零部件 离心泵转子离心泵转子转子是指离心泵的转动部分，它包括叶轮、泵轴、轴套、轴承等零；如图19所示。 图191叶轮叶轮l叶轮是离心泵的做功零件，依靠它高速旋转对液体做功而实现液体的输送，是离心泵重要零件一。 l叶轮一般由轮毅、叶片和盖板三部分组成。

13、叶轮的盖板有前盖板和后盖板之分，叶轮口侧的盖板称为前盖板，另一侧的盖板称为后盖板。l按结构形式，叶轮可分为以下三种。l(1)闭式叶轮叶轮的两侧均有盖板，盖板间有46个叶片，如图110 (a)所示。闭式叶轮效率较高，应用最广，适用于输送不含固体颗粒及纤维的清洁液体。闭式叶轮有单吸和双吸两种类型。双吸叶轮如图111所示，适用于大流量泵，其抗汽蚀性能较好。如图110 (b)。这种叶轮结构简单，制造容易，但效率低，适用输送含较多固体悬浮物或带纤维体。l(3)半开式叶轮这种叶轮只有后盖板，如图110 (c)所示。它适用于输送易于沉淀或含固体悬浮物的液体，其效率介于开式和闭式叶轮之间。l 离心泵叶轮的叶片

14、有圆柱形叶片和组曲叶片两种。圆柱形叶片是指整个叶片沿宽度方向均与叶轮轴线平行，图1-10所示的叶轮叶片均为圆柱形叶片。l叶轮的材料，主要是根据所输送液体的化学性质、杂质及在离心力作用下的强度来确定。清水离心泵叶轮用铸铁或铸钢制造，输送具有较强腐蚀性的液体时，可用青铜、不锈钢、陶瓷、耐酸硅铁及塑料等制造。叶轮的制造方法有翻砂铸造、精密铸造、焊接、模压等，其尺寸、形状和制造精度对泵的性能影响很大。叶轮叶轮 结构图结构图泵轴泵轴l离心泵的泵轴的主要作用是传递动力，支承叶轮保持在工作位置正常运转。它一端通过联轴器与电动机轴相连，另一端支承着叶轮作旋转运动，轴上装有轴承、轴向密封等零部件。l 泵轴属阶梯

15、轴类零件，一般情况下为一整体。但在防腐泵中，由于不锈钢的价格较高，有时采用组合件。接触介质的部分用不锈钢，安装轴承及联轴器的部分用优质碳素结构钢，不锈钢与碳钢之间可以采用承插连接或过盈配合连接。由于泵轴用于传递动力，且高速旋转，在输送清水等无腐蚀性介质的泵中，一般用45#钢制造，并且进行调质处理。在输送盐溶液等弱腐蚀性介质的泵中，泵轴材料用40Cr，且调质处理。在防腐蚀泵中，即输送酸、碱等强腐蚀性介质的泵中，泵轴材质一般为1Crl8Ni9或1Crl8Ni9Ti等不锈钢。图112 轴套轴套l轴套的作用是保护泵轴，使填料与泵轴的摩擦转变为填料与轴套的摩擦，所以轴套是离心泵的易磨损件。轴套表面一般也

16、可以进行渗碳、渗氮、镀铬、喷涂等处理方法，表面粗糙造度要求一般要达到Ra3.2mRa0.8m。可以降低摩擦系数，提高使用寿命。 图113 轴承轴承 轴承起支承转子重量和承受力的作用。离心泵上多使用滚动轴承，其外圈与轴承座孔采用基轴制，内圈与转轴采用基孔制，配合类别国家标准有推荐值，可按具体情况选用。轴承一般用润滑脂和润滑油润滑。蜗壳和导轮蜗壳和导轮l 蜗壳与导轮的作用，一是汇集叶轮出口处的液体，引入到下一级叶轮入口或泵的出口；二是将叶轮出口的高速液体的部分动能转变为静压能。一般单级和中开式多级泵常设置蜗壳，分段式多级泵则采用导轮。蜗壳蜗壳l 蜗壳是指叶轮出口到下一级叶轮入口或到泵的出口管之间截

17、面积逐渐增大的螺旋形流道，如图115所示。其流道逐渐扩大，出口为扩散管状。液体从叶轮流出后，其流速可以平缓地降低，使很大一部分动能转变为静压能。l 蜗壳的优点是制造方便，高效区宽，车削叶轮后泵的效率变化较小。缺点是蜗壳形状不对称，在使用单蜗壳时作用在转子径向的压力不均匀，易使轴弯曲，所以在多级泵中只是首段和尾段采用蜗壳而在中段采用导轮装置。 蜗壳的材质一般为铸铁。防腐泵的蜗壳为不锈钢或其他防腐材料，例如塑料玻璃钢等。多级泵由于压力较大，对材质强度要求较高，其蜗壳一般用铸钢制造。 导轮导轮l 导轮是一个固定不动的圆盘，正面有包在叶轮外缘的正向导叶，这些导叶构成了一条条扩散形流道，背面有将液体引向

18、下一级叶轮人口的反向导叶，其结构如图116所示。液体从叶轮甩出后，平缓地进入导轮，沿着正向导叶继续向外流动，速度逐渐降低，动能大部分转变为静压能。液体经导轮背面的反向导叶被引入下一级叶轮导轮上的导叶数一般为48片，导叶的入口角一般为8一16，叶轮与导叶间的径向单侧间隙约为lmm。若间隙过大，效率会降低；间隙过小，则会引起振动和噪声。与蜗壳相比，采用导轮的分段式多级离心泵的泵壳容易制造，转能的效率也较高。但安装检修较蜗壳困难。另外，当工况偏离设计工况时，液体流出叶轮时的运动轨迹与导叶形状不一致，使其产生较大的冲击损失。由于导轮的几何形状较为复杂，所以一般用铸铁铸造而成。密封环密封环轴向密封装置轴

19、向密封装置l 从叶轮流出的高压液体，经过叶轮背面，沿着泵轴和泵壳的间隙流向泵外，称为外泄漏。在旋转的泵轴和静止的泵壳之间的密封装置称为轴封装置。它可以防止和减少外泄漏，提高泵的效率，同时还可以防止空气吸入泵内，保证泵的正常运行。特别在输送易燃、易爆和有毒液体时，轴封装置的密封可靠性是保证离心泵安全运行的重要条件。常用的轴封装置有填料密封和机械密封两种。填料密封填料密封 l 填料密封指依靠填料和轴(轴套)的外圆表面接触来实现密封的装置。它由填料箱(又称填料函)、填料、液封环、填料压盖和双头螺栓等组成，液封环安装时必须对准填料函上的入液口，通过液封管与泵的出液管相通，引入压力液体形成液封，并冷却润

20、滑填料。填料密封是通过填料压盖压紧填料，使填料发生变形，并和轴(或轴套)的外圆表面接触，防止液体外流和空气吸入泵内。填料密封的密封性可用调节填料压盖的松紧程度加以控制。填料压盖过紧，密封性好，但使轴和填料间的摩擦增大，加快了轴的磨损，增加了功率消耗，严重时造成发热、冒烟，甚至将填料烧毁。填料压盖过松，密封性差，泄漏量增加，这是不允许的。合理的松紧度应该使液体从填料函中滴状漏出，每分钟控制在1520滴左右。对有毒、易燃、腐蚀及贵中叶体，由于要求泄漏量较小或不准泄漏，可以通过另一台泵将清水或其他无害液体打到液封环中进行密封，以保证有害液体不漏出泵外。也可采用机械密封装置。l 低压离心泵输送温度小于

21、40时，常用石墨填料或黄油渗透的棉织填料；输送温度小于250、压力小于18MPa的液体时，用石墨浸透的石棉填料；输送温度小于400、允许工作压力为25MPa的石油产品时，用金属箔包石棉芯子填料。结构形式结构形式l机械密封的结构形式很多，主要是根据摩擦副的对数、弹簧、介质和端面上作用的比压情况以及介质的泄漏方向等因素来划分。内装式与外装式 l内装式是弹簧置于被密封介质之内,外装式则是弹簧置于被密封介质的外部非平衡型单端面机械密封 非平衡型双端面机械密封 l一紧定螺钉；2一弹簧座；3弹簧；4推环； 1一静密封圈；2静环；3动环；4一动环密封圈； 5一动环密封圈；6一动环；7静环； 5一推环；6一弹

22、簧；7紧定螺钉；8弹簧座； 8静环密封圈；9防转销 9一防转销 机械密封机械密封 机械密封零件材料零件材料l正确合理地选择机械密封装置中的各零件材料，是保证密封效果，延长使用寿命的重要条件。材料必须满足设备运转中的工作条件，具有较高的强度、刚度、耐蚀性、耐磨性和良好的加工性。l 在一对摩擦副中，不用同一材料制造动环和静环，以免运转时发生咬合现象。通常是动环材质硬，静环材质软，即硬软配对。常用的金属材料有铸铁、碳钢、铬钢、铬镍钢、青铜、碳化钨等，非金属材料有石墨浸渍巴氏合金、石墨浸渍树脂、填充聚四氟乙烯、酚醛塑料、陶瓷等。l 辅助密封圈一般用各种橡胶、聚四氟乙烯、软聚氯乙烯塑料等。l 弹簧常用材

23、料有磷青铜、弹簧钢及不锈钢。地脚螺栓地脚螺栓静电接地静电接地泵的周围泵的周围泵体泵体流程流程冷却水冷却水 管线是否通畅管线是否通畅阀门开度阀门开度 润滑润滑盘车盘车泵头泵头机封机封 入口阀门入口阀门出口阀门出口阀门压力表根部阀压力表根部阀三三.离心泵的注意事项及故离心泵的注意事项及故障排除障排除不能用进口管路的阀门来调节流量，避免产生气蚀而造成泵的振动不能用进口管路的阀门来调节流量，避免产生气蚀而造成泵的振动看看闻闻摸摸听听润滑、压力、润滑、压力、机封泄露、泵周机封泄露、泵周围各部件是否良围各部件是否良好好 有无异常气味有无异常气味 电机、泵头温电机、泵头温度，泄露状况度，泄露状况有无异常声音

24、有无异常声音离心泵运行时注意的问题离心泵运行时注意的问题离心泵的气蚀离心泵的气蚀 l1、所谓的气蚀是指：离心泵启动时，若泵内存在空气，由于空气的密度很低，旋转后产生的离心力很小，因而叶轮中心区所形成的低压不足以将液位低于泵进口的液体吸入泵内，不能输送流体的现象。l2、 离心泵启动前一定要向泵壳内充满水以后，方可启动，否则将造成泵体发热，震动，出水量减少，对水泵造成损坏（简称“气蚀”）造成设备事故！1、产生振动和噪声。、产生振动和噪声。2、降低泵的性能、降低泵的性能3、破坏过流部件。、破坏过流部件。汽蚀现象及危害汽蚀现象及危害影响生产、影响生产、缩短泵的寿缩短泵的寿命命2022年年2月月6日星期

25、日日星期日故障现象故障现象可能产生的原因可能产生的原因排除方法排除方法1、轴承发热1、润滑油过多2、润滑油过少3、润滑油变质4、振动1、减油2、加油3、排去并清洗油室加新油4、检查转子的平衡度或在较小流量处运转2、泵不输出液 1、吸入管路或泵内留有空气2、进口或出口侧阀门关闭3、使用扬程高于泵的最大扬程4、泵吸入管漏气5、叶轮旋向不对6、吸上高度太高7、吸入管路过小或阻塞8、转速不符1、注满液体，排除空气2、开启阀门3、更换扬程高的泵4、杜绝进口侧的泄露5、纠正电机转向6、降低泵的安装高度，增加进口处压力7、加大吸入管径消除塞物3、机械密封漏液1、介质含有颗粒或液体出现结晶现象2、机械密封安装

26、不平整3、机械密封动静环表面无水干磨4、正常磨损1、清洗管路，防止结晶2、重新安装平整3、泵起动时放尽泵内空气，以防机封干摩擦4、更换机封4、泵有异常噪声及振动1、泵及管路中有空气未排除2、泵偏离设计工况运行3、泵超负荷运行4、轴承缺油或磨损5、泵及管路支撑不良6、泵发生汽蚀1、排除空气2、在设计点附近运行3、调节阀门减载运行4、更换轴承补充润滑油5、加强支撑，采取隔振措施6、改善吸入条件，避免汽蚀泵在运行时，突然发生噪音、震动，并泵在运行时，突然发生噪音、震动，并伴随扬程、流量、效率降低，电机流量伴随扬程、流量、效率降低，电机流量减小，压力表指示逐渐下降，这就是发减小，压力表指示逐渐下降，这

27、就是发生抽空现象。当压力指示回零，打不上生抽空现象。当压力指示回零，打不上量时，说明泵已经严重抽空。量时，说明泵已经严重抽空。离心泵抽空现象离心泵抽空现象抽空的危害抽空的危害从设备从设备上上讲讲从从工工艺艺上上讲讲日常维护日常维护设备长时间备用状况下设备长时间备用状况下泵进水管路必须高度密封泵进水管路必须高度密封严禁机械密封在干磨情况下工作严禁机械密封在干磨情况下工作定时检查电机电流值定时检查电机电流值避免泵在大流量工况下运行避免泵在大流量工况下运行定期检查泵的润滑情况定期检查泵的润滑情况故障诊断过程故障诊断过程故障诊断过程：1.设备状态参数的监测（信号采集）。2.进行信号处理，提取故障特征信息。3.确定故障类型和发生部位。4.对确定的故障作防治处理或控制。故障诊断方法综述故障诊断方法综述l 近年来，由于电子技术的突飞猛进，振动测试、分析和信号处