《离心泵培训》PPT课件.ppt

泵类设备培训课件,泵的分类,离心泵,齿轮泵：,特点：具有自吸能力，流量与排出压力无关，泵壳上无吸入阀和排出阀，具有结构简单紧凑，流量均匀，工作可靠等特性；但效率较低，噪声和振动较大，易磨损，且加工要求较高。用于输送无腐蚀性。无固体颗粒并具有润滑能力的各种油类介质。,单活塞往复泵：,特点：流量不均匀，排出压力可无限高，流量与排出压力无关，具有自吸能力；适于于小流量高扬程的场合。,多级离心泵：,螺杆泵：,特点：输送介质轴向移动，液体的流动连续均匀，脉冲小，流量随压力变化小运转平稳，无噪声，效率高，有自吸能力。适于输送具有润滑能力且不含颗粒和杂质的油类和高粘度的液体。,双动往复泵：,水环真空泵,特点：工作时要不断向泵内补水，气体在水环内从吸入到排出都是等压过程，泵内无润滑，结构简单，紧凑，易损件少，压缩比小。适于低真空度和低排气压力的范围内使用。,往复泵：,旋涡泵：,特点：体积小，质量轻，结构简单，造价低，但液体在内能耗大，效率低；叶轮和泵体之间径向和轴向间隙要求较高通常为0.15至0.3mm、轴向间隙为0.07至0.2mm。它不宜输送含有固体颗粒和粘度较大的液体。,蒸汽喷射泵：,离心泵,化工生产对泵的特殊要求： 能满足工艺的要求、耐高温、低温、耐腐蚀、耐磨损、无泄漏或少泄露、能输送临界状态的液体、运行可靠。 作用及原理： 作用：输送液体并提高其压力。 工作原理:离心泵是利用叶轮旋转而使水产生的离心力来工作的。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，水在离心力的作用下，被甩向叶轮外缘，经蜗形泵壳的流道流入水泵的压水管路。水泵叶轮中心处，由于水在离心力的作用下被甩出后形成真空，吸水池中的水便在大气压力的作用下被压进泵壳内，叶轮通过不停地转动，使得水在叶轮的作用下不断流入与流出，达到了输送水的目的。,离心泵的分类,离心泵的种类很多，分类方法常见有以下几种方式 1.按叶轮吸入方式分：（1)单吸式离心泵 如图：,（2）双吸式离心泵：如图,2.按叶轮数目分：,（1）单级离心泵 泵中只有一个叶轮，它是一种应用广泛的泵。由于液体在泵内只有一次增能，所以扬程一般较低。 （2）多级离心泵 具有两个或两个以上叶轮的离心泵称多级离心泵。其级数越多压力越高，这种泵叶轮一般为单吸式。,如图：,如图：,3.按离心泵扬程分：,（1）低压泵：扬程20m （2）中压泵：扬程20100m （3）高压泵：扬程100m,4.按泵的用途和输送液体性质分类：,清水泵 泥浆泵 酸泵 碱泵 油泵 砂泵 低温泵 高温泵 屏蔽泵,离心泵的主要结构,（一）转子部分 转子是指离心泵的转动部分,它主要包括叶轮、泵轴、轴套、轴承等；如图：,1.叶轮,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，是离心泵重要零件之一。 叶轮一般由轮毂、叶片和盖板三部分组成，叶轮的盖板有前盖板和后盖板之分,其中叶轮口侧的盖板称前盖板，另一侧称后盖板。,叶轮可分为以下三种：,闭式叶轮：叶轮两侧均有盖板，盖板间有4-6个叶片。闭式叶轮效率较高，应用广泛，使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，其中双吸叶轮使用于大流量泵，其抗气蚀性能好。 开式叶轮：叶轮两侧均无盖板，叶片通过筋板连接在轮毂上。这种叶轮机构简单、制造容易，但效率低，适用于输送含较多固体悬浮物或纤维的液体。 半开式叶轮：这种叶轮只有后盖板，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之间。 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、耐酸硅及塑料的制造。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。,叶轮结构图,泵轴,离心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，另一端支承着叶轮做旋转运动，轴上装有轴承、轴向密封等零件。 泵轴属于阶梯轴类零件，一般情况下为一整体。但在防腐蚀泵中，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，安装轴承和联轴器的部分用优质碳素结构钢，不锈钢与碳钢之间可以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介质的泵中，一般用45钢制造，并进行调质处理。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、碱等具有强烈腐蚀性质的介质泵中，泵轴材质一般用1Cr18Ni9或1Cr18Ni9Ti等不锈钢。,轴套,轴套的作用是保护泵轴，使填料与泵轴的摩擦，所以轴套是离心泵的易磨损件。轴套表面一般也可以进行渗碳、渗氮、镀鉻、喷涂等处理方法，表面粗糙度要求一般要达到Ra3.2m-Ra0.8m.可以降低摩擦系数，提高使用寿命。,轴承,轴承起支承转子重量和承受力的作用。离心泵上多使用多使用滚子轴承，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，可按照具体情况选用。轴承一般用润滑脂和润滑油润滑。,轴承的组成部分,密封件 滚动件 内圈 外圈 保持架 密封件,深槽轴承,滚柱轴承,向心推力 轴承,自位轴承,圆柱轴承,圆锥 轴承,滚针 轴承,滚珠轴承,滚珠轴承和滚柱轴承系列,蜗壳和导轮,蜗壳和导轮的作用：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；二是将叶轮出口处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，分段式多级泵则用导轮。 蜗壳：叶轮出口到下一级叶轮入口或到泵的出口管之间截面积逐渐增大的螺旋形流道，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。 优点：制造方便，高效区宽，车削叶轮后泵的效率变化较小。 缺点：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，所以多级泵中只是手段和尾段采用蜗壳中间采用导轮装置。 导轮：它是一个固定不动的圆盘，正面有包在叶轮外缘的正向导叶，导叶构成了扩散形流道，在背面有将液体引向下一级叶轮入口的反向导叶。 优点：容易制造，转能效率较高。 缺点：安装检修较为困难，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。,导轮上的导叶数一般为48片，导叶的入口角一般为816，叶轮与导叶间的径向单侧间隙越为1mm。若间隙过大，效率会降低；间隙过小，则会引起振动和噪声。,密封环,作用：为了减小内泄露，保护泵壳。 密封环的结构形式： 平环式:结构简单，制造方便，但密封效果差； 直角式：液体泄露时通过一个90的通道，密封效果比平环式好，应用广泛； 迷宫式：密封效果好，但结构复杂，制造困难，一般离心泵很少采用。 一般情况密封环内孔与叶轮外圆处的径向间隙在0.10.2mm之间。,密封环形式,通常密封环磨损后，使径向间隙增大，泵的排液量减小，效率降低，当密封间隙超过规定值时应及时更换。密封环采用耐磨材料制作，常用的材料有铸铁，青铜等。,轴向密封装置,定义：在旋转的泵轴和静止的泵壳之间的密封装置。 作用：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。 常用的轴封装置一般有填料密封和机械密封： （1）填料密封：依靠填料和轴的外缘表面接触来实现密封。不适于高温、高压、高转速、强腐蚀等恶劣的工作条件；其密封性由调节填料盖的松紧程度来控制。当过紧时，摩擦磨损厉害、会增大功率消耗、严重时会发热、冒烟甚至会烧毁填料。当过松时，密封性差，泄露量随之增大。 注：合理的松紧度应该是使液体从填料函中成滴状漏出，每分钟控制在1520滴左右；其低压离心泵输送温度小于40时，常用石墨或黄油渗透的棉织填料；输送温度小于250 ，压力小于1.8MPa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2.5MPa的石油产品时，用金属箔包石棉芯子填料。,（2)机械密封:依靠动、静环的端面相互贴合，并做相对转动而构成的密封装置。具有密封性能好，尺寸紧凑，使用寿命长，功率消耗低的优点； 注： 机械密封中一般有四个可能泄漏点A/B/C/D.密封点A在东环与静环的接触面上，它主要靠泵内液体压力及弹簧力将动环贴在静环上，防止A点泄漏；但两环的接触面A上总会有少量液体泄漏，他可以形成液膜，一方面可以阻止泄漏，另一方面又可起润滑的作用；为保证两环的端面贴合良好，两端面必须平直光洁。密封点B在静环与静环座之间，属于静密封点，用有弹性的O形圈（或V形）密封圈压于静环和静环座之间，靠弹簧力使弹性密封圈变形而密封。密封点C在动环和轴之间，此处也属静密封，考虑到动环可以沿轴向窜动，可以采用有弹性和自紧性的V形密封圈来密封。密封点D在静环座与壳体之间，也是静密封，可用密封圈或密封垫做为密封元件。 分类： 按介质的比压和泄漏方向可分为：内装式和外装式 按端面载荷情况可分为：平衡式和非平衡式 按端面数量可分为：单端面式和双端面式,内装式可使泵轴长度减小，但弹簧直接与介质接触，外装式正好相反。在常用的外装式结构中，动环与静环接触面上所受介质作用力和弹簧力的方向相反，当介质压力有波动或升高时若弹簧力余量不大是，就会出现密封不稳定；而当介质压力降低时，又因弹簧力不变使端面上受力过大，特别是在低压启动时，由于摩擦副尚未形成液膜，端面上受力过大容易磨伤密封面。所以外装式使用于介质易结晶、有腐蚀性、较粘稠和压力较低的场合；其内装式的端面比压随介质压力的升高而升高，密封可靠，应用较广。,非平衡型与平衡型： 非平衡型与平衡型在端面密封中，介质施加于密封面上的载荷情况，可用载荷系数K表示，载荷系数K为介质压力的作用面积与密封端面面积之比。,单端面与双端面机械密封： 单端面与双端面机械密封动环与静环组成摩擦副，有一对摩擦副的称单端面机械密封，有两个摩擦副的称双端面机械密封。与单端面密封相比，双端面密封有更好的可靠性，使用范围更广，可以完全防止被密封介质的外泄漏，但结构较复杂，造价高。,机械密封零件材料 正确合理地选择机械密封装置中的零件材料，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。 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。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。 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。 弹簧常用材料有磷青铜、弹簧钢及不锈钢。 冷却冲洗： 由于机械本身的工作特点，动静环的端面在工作中相互摩擦不断，产生摩擦热，使端面温度升高，严重时会使摩擦副间的液膜气化，造成干摩擦，使摩擦副严重磨损，温度升高还使辅助密封圈老化，失去弹性，动静环产生变形。为了消除这些不良影响，保证机械密封的正常工作，延长使用寿命，故要求对不同工作条件采取适当的冷却措施，以将摩擦热及时带走。常用的冷却措施有冲洗法和冷却法。,冲洗法：利用密封液体或其他低温液体冲洗密封端面，带走摩擦热并防止杂质颗粒积聚。在被输送液体温度不高，杂质含量较少的情况下，由泵的出口将液体引入密封腔冲洗密封端面，然后再流回泵体内使密封腔内液体不断更新，带走摩擦热。当被输送液体温度较高或含有较多杂质时，可在冲洗回路中装冷却器或过滤器，也可以从外部引入压力相当的常温密封液。常用的冲洗冷却机械密封装置的结构如图： 冷却法：分为直接冷却和间接冷却。直接冷却是用低温冷却水直接与摩擦副内径接触，冷却效果好。缺点是冷却是硬度高时，水垢堆积在轴上会使密封失效。并且要有防止冷却水向大气一侧泄漏的措施。因此，使用受到限制。,轴向力平衡装置,轴向力产生的原因： 1.叶轮前后两侧因流体压力分布情况不同（轮盖测压力低，轮盘压力高）引起的轴向力P2，其方向为自叶轮背侧指向叶轮入口。 2.流体流入和流出叶轮的方向和速度不同而产生的动反力P1，其方向与P2相反，所以总轴向力P=P2-P1,方向一般与A1相同。,轴向力的危害： 由于轴向力的存在，使泵的整个转子发生向叶轮吸入口的窜动，从而引起泵的振动，使轴承发热，并使叶轮入口外缘与密封环产生摩擦，严重时使泵不能正常工作，甚至损坏机件。尤其是多级泵，轴向力的影响更为严重。因此必须平衡轴向力以限制转子的轴向窜动。,平衡装置： （1）单级泵的平衡装置 叶轮上开平衡孔、泵体上装平衡管、采用双吸叶轮、采用平衡叶片、止推轴承,（2）多级泵平衡装置： 叶轮对称布置、设平衡装置、止推轴承,性能参数,流量 Q 扬程 H 转速 n 功率 N 效率 气蚀余量（hr）,平衡盘原理图：,流量 即泵在单位时间内排出的液体量,通常用体积单位表示,符号Q,单位有m3/h,m3/s,l/s等, 体积流量Q ： m3/h m3/s L/s 质量流量G ： kg/h kg/s t/h G=Q 液体密度kg/m3。,扬程 输送单位重量的液体从泵入口处(泵进口法兰)到泵出口处 (泵出口法兰),其能量的增值。 常用H表示,单位J/kg、m液柱。 （J=Nm）,影响泵压头大小的因素： 1.泵的结构（叶轮大小、弯曲程度）； 2.转速； 3.流量。,转速 泵的转速是泵每分钟旋转的次数,用n来表示。 单位：rpm，或r/s 一般离心泵转速970 rpm、1450 rpm、2950 rpm； 高速离心泵的转速可达 20000 rpm以上。,功率 单位时间内所做的功。 单位：kW 工程单位：1 kW=1000 W 有效功率Ne 单位时间内泵输送出去的液体有效能头。 Ne=QHg 轴功率N： 泵轴输入的功率。,效率 用表示，是衡量泵的经济性的指标。 N：泵输入功率 （轴功率） Ne：液体得到功率（有效功率） 两者的差别在于损失，包括流动损失、泄漏、机械摩擦等。,汽蚀余量 离心泵的汽蚀余量是表示泵的性能的主要参数,用符号hr表示,单位为米液柱。 有效汽蚀余量 液体流自吸液罐,经吸入管路到达泵吸入口后,所富余的高出汽化压力的那部分能头。用ha表示。 泵的必须汽蚀余量 液流从泵入口到叶轮内最低压力点K处的全部能量损失,用hr表示。,汽蚀余量 hr与ha的区别和联系: hahr 泵不汽蚀 ha=hr 泵开始汽蚀 hahr 泵严重汽蚀,泵的特性曲线,（1）离心泵的压头一般随流量加大而下降。 （2）离心泵的轴功率在流量为零时为最小，随流量的增大而上升。故在启动离心泵时，应关闭泵出口阀门，以减小启动电流，保护电机。停泵时先关闭出口阀门主要是为了防止高压液体倒流损坏叶轮。 （3）额定流量下泵的效率最高。该最高效率点称为泵的设计点，对应的值称为最佳工况参数。离心泵铭牌上标出的性能参数即是最高效率点对应的参数。离心泵一般不大可能恰好在设计点运行，但应尽可能在高效区（在最高效率的92%范围内，如图中波折号所示的区域）工作。,离心泵压头H、 轴功率N 效率 流量Q,泵的气缚现象,气 缚 离心泵启动时，如果泵壳内存在空气，由于空气的密度远小于液体的密度，叶轮旋转所产生的离心力很小，叶轮中心处产生的低压不足以造成吸上液体所需要的真空度，这样，离心泵就无法工作，这种现象称作“气缚”。,pd-ps=gH,泵的气蚀现象,汽蚀发生的机理 离心泵运转时，流体的压力随着从泵入口到叶轮入口而下降，在叶片附近，液体压力最低。此后，由于叶轮对液体做功，压力很快上升。当叶轮叶片入口附近压力小于等于液体输送温度下的饱和蒸汽压力时，液体就汽化。同时，还可能有溶解在液体内的气体溢出，它们形成许多汽泡。当汽泡随液体流到叶道内压力较高处时，外面的液体压力高于汽泡内的汽化压力，则汽泡会凝结溃灭形成空穴。瞬间内周围的液体以极高的速度向空穴冲来，造成液体互相撞击，使局部的压力骤然剧增（有的可达数百个大气压）。 这不仅阻碍流体的正常流动，更为严重的是，如果这些汽泡在叶轮壁面附近溃灭，则液体就像无数小弹头一样，连续地打击金属表面，其撞击频率很高（有的可达20003000Hz），金属表面会因冲击疲劳而剥裂。若汽泡内夹杂某些活性气体（如氧气等），他们借助汽泡凝结时放出的能量（局部温度可达200300），还会形成热电偶并产生电解，对金属起电化学腐蚀作用，更加速了金属剥蚀的破坏速度。上述这种液体汽化、凝结、冲击，形成高压、高温、高频率的冲击载荷，造成金属材料的机械剥裂与电化学腐蚀破坏的综合现象称为汽蚀。,汽蚀的后果 汽蚀使过流部件被剥蚀破坏 通常离心泵受汽蚀破坏的部位，先在叶片入口附近，继而延至叶轮出口。起初是金属表面出现麻点，继而表面呈现槽沟状、蜂窝状、鱼鳞状的裂痕，严重时造成叶片或叶轮前后盖板穿孔，甚至叶轮破裂，造成严重事故。因而汽蚀严重影响到泵的安全运行和使用寿命。 汽蚀使泵的性能下降 汽蚀使叶轮和流体之间的能量转换遭到严重的干扰，使泵的性能下降，严重时会使液流中断无法工作。,汽蚀的后果 汽蚀使泵产生噪音和振动 气泡溃灭时，液体互相撞击并撞击壁面，会产生各种频率的噪音。严重时可以听到泵内有“噼啪”的爆炸声，同时引起机组的振动。而机组的振动又进一步足使更多的汽泡产生和溃灭，如此互相激励，导致强烈的汽蚀共振，致使机组不得不停机，否则会遭到破坏。,离心泵产生汽蚀的原因 1、被输送的介质温度过高； 2、水池液位过低，有气体被吸入； 3、泵的安装高度过高； 4、流速和吸入管路上的阻力太大； 5、吸入管道、压兰(指不带液封的)密封不好，有空气进入。 6、流量过大，也就是说出口阀门开的太大,气蚀的解决方案 清理进口管路的异物使进口畅通，或者增加管径的大小； 降低输送介质的温度； 降低安装高度； 重新选泵，或者对泵的某些部件进行改进，比如选用耐汽 蚀材料等等 6 使泵体内灌满液体或者在进口增加一缓冲罐就可以解决,离心泵的工作点及其调节：,1、离心泵的工作点： 离心泵的特性方程：Hem-nQe 管路的特性方程：HeA+BQe2 设计或选型时应使离心泵的工作点处在最高效率区。,2、 (工作点) 流量调节： 改变管路特性曲线 方法：调节出口管路上的阀门开度； 特点：调节方便、流量连续，但阀门开度小时因阻力大存 在较大的能量损失； 适用场合：流量调节范围不大的一般场合。,改变泵的特性曲线 方法：改变泵的转速或切割叶轮直径； 特点：能量利用率高，但成本高、调节范围小且损坏设备； 适用场合：实际生产较少使用（提供一种思路）。,此外，改变泵的特性曲线还可以通过多台泵的串、并联来实现。,泵的并联 相同型号的两台泵并联后工作点的流量并不是单台的两倍； 特性曲线平坦的泵适宜并联使用；,泵的串联 相同型号的两台泵串联后工作点的扬程并不是单台的两倍； 特性曲线陡峭的泵适宜串联使用； 多台泵串联使用时，最后一台泵所受的压力必须符合该泵的使用条件。,离心泵的优点,1流量连续均匀，工作平稳 Q容易调节。所适用的Q范围很大，常用范围5 20000m3h。 2转速高 可与电动机或内燃机直接相连 结构简单紧凑，尺寸和重量比同样流量的往复泵小得多，造价低。 3，对杂质不敏感，易损件少,管理和维修较方便。 无论在陆上或海上，离心泵的数量和使用范围超过了其它类型泵。,离心泵的缺点,1本身没有自吸能力 为扩大使用范围 在结构上采取特殊措施制造各种自吸式离心泵 在离心泵上附设抽气引水装置。 2泵的Q随工作扬程而变 H升高，Q减小 达到封闭扬程时，泵即空转而不排液 不宜作滑油泵、燃油泵等要求Q不随H而变场合 3. 扬程由叶轮直径和转速决定的，不适合小Q、高H 这要求叶轮流道窄长，以致制造困难，效率太低。 离心泵产生的最大排压有限，故不必设安全阀。 船用水泵和货油泵大多用离心泵。压载泵、舱底泵、油船扫舱泵等用具备自吸能力的离心泵.,离心泵使用中注意事项,1起动、运行和停车的注意事项 (1)盘车 新装，检修后及停用时间长，起动前应手转联轴节35转 检查是否有卡阻、过紧、松紧不均或异常声响 使滑油进入各润滑部位 发现异常现象，必须予以排除，然后才能起动 (2)润滑 轴承过早损坏大多是由于缺油或滑油变质造成 起动前和运转中都要注意检查润滑状况 初次使用，轴承应充注适量的洁净润滑油或润滑脂 用油环润滑的轴承，油环应被浸没约15mm左右 用润滑脂润滑的轴承，加油量应占轴承室容积的12 -13 润滑油应避免混入水和杂质 运转时轴承温升不应超过35，外表温度不宜超过75。,(3)冷却 对设有填料箱水封管、水冷轴承、水冷机械轴封或具有平衡管、平衡盘的离心泵 注意其相应水管路是否畅通 检查冷却水量和水温。 (4)封闭起、停 关闭排出阀运转时功率最低 但泵封闭运转的时间不能过长(