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离心泵的检修技术 王东 离心泵的检修技术 一 离心泵的分类和基本结构1 离心泵的分类2 离心泵的基本结构3 离心泵的部件二 离心泵的检修工艺及技术要求1 离心泵的拆卸2 离心泵典型零部件检修工艺及技术要求3 离心泵的装配 一 离心泵的分类和基本结构 1 离心泵的分类离心泵的分类很多 现介绍几种主要分类方法1 1按叶轮级数分类 单级离心泵 泵轴上只有一个叶轮 由于液体在泵内只有一次增加能量的机会 所以泵压力 扬程较低 多级离心泵 同一根轴上装有两个或两个以上叶轮 多级泵一般都为单吸式 也有将第一级叶轮设计为双吸式的 一个叶轮便是一级 级数越多 压力 扬程越高 同时转子上的不平衡轴向力也越大 1 2 按叶轮吸入方式分类 单吸离心泵 液体从一侧流入叶轮 这种泵的叶轮容易制造 应用最为广泛 由于液体从叶轮一侧吸入 所以叶轮两侧压力不一样 从而产生轴向推力 双吸式离心泵 液体从两侧流入叶轮内 由于叶轮两侧液体流动对称 所以无轴向力产生 1 3 按泵壳剖分方式分类 中开式 壳体在通过轴心线的平面上部分 如果主轴水平布置 称为水平中开式离心泵 如果主轴为立式结构 称为垂直中开式离心泵 分段式 多段泵壳的剖分面均与主轴垂直 各段泵壳直接用长螺栓紧固 分段式离心泵均为多级泵 1 4 按泵轴方位分类 卧式泵 泵轴水平放置 立式泵 泵轴垂直于水平面 1 5 按离心泵扬程分 低压泵 扬程 20M 中压泵 扬程 20 100M 高压泵 扬程 100M 离心泵的分类和基本结构 2 离心泵的基本结构2 1 离心泵的型号 2 2 常用离心泵结构 单级单吸式离心泵 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8 125m 流量范围为4 5 362m3 h 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 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 图1 5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型泵仍是单级单吸悬臂式离心泵 IS型泵仍是单级单吸悬臂式离心泵特点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6 3 400m3 h 扬程范围为5 125m 转速为2900r min或1450r min 图l 6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 单级双吸式离心泵如图1 3所示 单级双吸离心泵特点扬程范围为10 140m 流量范围是90 28600m3 h 按轴的安装位置不同 分卧式和立式两种结构 图1 3为卧式S型单级双吸离心泵结构 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 泵壳为水平副分的蜗壳形 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 多级离心泵如图1 4所示 多级离心泵特点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 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 3 离心泵的主要零部件 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 轴承等零部件 如图1 9所示 图1 9 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 叶轮口侧的盖板称为前盖板 另一侧的盖板称为后盖板 按结构形式 叶轮可分为以下三种 1 闭式叶轮的两侧均有盖板 盖板间有4 6个叶片 如图1 10 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1 11所示 适用于大流量泵 其抗汽蚀性能较好 如图1 10 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 半开式叶轮这种叶轮只有后盖板 如图1 10 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 离心泵叶轮的叶片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 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 叶轮结构图 泵轴 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 泵轴属阶梯轴类零件 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1 12 轴套 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 图1 13 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 图1 14 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 球面轴承 滚珠轴承 蜗壳和导轮 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 蜗壳是指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 如图1 15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 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 背面有将液体引向下一级叶轮入口的反向导叶 其结构如图1 16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4 8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 填料密封 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 如图1 19所示 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15 20滴左右 机械密封 填料密封的密封性能差 不适用于高温 高压 高转速 强腐蚀等恶劣的工作条件 机械密封装置具有密封性能好 尺寸紧凑 使用寿命长 功率消耗小等优点 结构及工作原理依靠静环与动环的端面相互贴合 并作相对转动而构成的密封装置 称为机械密封 又称端面密封 其结构如图所示 机械密封零件材料 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 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 辅助密封圈一般用各种橡胶 聚四氟乙烯 弹簧常用材料有磷青铜 弹簧钢及不锈钢 二 离心泵的检修工艺及技术要求 1 离心泵的拆卸 离心泵拆卸的基本要求 在拆卸过程中为了防止损坏泵的零部件和提高效率 确保检修质量 拆卸离心泵时应做到以下基本要求 了解泵结构 熟悉工作原理 在拆卸前要查阅本泵的文件包 先了解结构及工作原理 避免盲目拆卸 做好标记 当零部件对装配位置及角度有要求时 在拆卸前做好标记 以便将来装配时能顺利进行 做好记录 在拆卸过程中 对各零部件的配合间隙必须做到边测量边同时做好记录 拆卸顺序合理 一般离心泵拆卸的顺序是先拆泵的附属设备 后拆泵本体零部件 先拆外部 后拆内部 文明施工 拆卸时应选用合适的工具 严禁铲 乱敲 乱打等不文明的施工方法 特别是在对配合表面或有对滑动的部位要保护好 对拆卸下来的零部件及时清洗并应按顺序及所属部位分类别放在木架 耐油橡胶皮或零件盘内 为了避免零部件碰伤或损失 并便于将来装配 严禁将零部件杂乱堆积 离心泵拆卸前准备 掌握泵的运转情况 并备好文件包 对检修过程作出风险评估 并填写好风险评估表 备齐检修工具 量具 起重机具 配件及材料 切断电源及设备与系统的联系 放进泵内介质 达到设备安全与检修条件 离心泵的方法和顺序为提高效率 减少检修时间 保证检修质量 必须注意拆卸顺序和方法 按泵的拆卸程序进行 有些组合件可不拆的尽量不拆 留下原始数据 如泵的驱动机转子的对中数据 主要部位的螺栓拆卸前后的长度 轴瓦间隙等 各零部件的相对位置和方向要做标记 放置要有秩序 以免修后组装时互相搞错 尽管有些零件 如叶轮 轴瓦 轴套等 有互换性 组装时也不应该随意调换位置 否则 转子的平衡就要受到影响 原来配合过了的配合件又要重新配合 或出现其他问题 离心泵拆卸的注意事项 装配间隙很小的零件 拆卸时要防止左右摆动 碰坏零件 有条件的泵 拆卸前可装上导杆 避免零件摆动磕碰 对于大型水平剖分泵的揭盖 首先应松掉壳体中部的连接螺栓 然后再按一定对称顺序松开周边连接螺栓 这样 可防止泵的上壳体周边有可能产生向上的翘曲变形 在分离两相连零件时 若钻有顶丝孔 应借助顶丝拆卸 两相连零件因锈蚀或其他原因拆不开时 可用煤油浸泡一段时间再拆 若仍拆不开时 可将包容零件加热 当包容零件受热膨胀 被包容零件还未膨胀时 迅速将两零件分开 拆卸机座螺栓处垫片时 应将同一个机座螺栓处的垫片放在一起 回装时仍装在原处 这样可以减少回装过程中调整电动机与泵轴同轴度的工作量 拆卸过程中 若泵壳内仍有残留介质 特别是酸 碱 盐溶液 可用清水冲洗干净 以免对皮肤造成化学烧伤 拆卸时尽量使用专用工具 2 离心泵典型零部件的检修 泵轴的检修一般先用煤油将泵轴清洗干净 用纱布打光检查表面是否有沟痕和磨损 然后用千分尺检查轴颈圆度和用百分表检查弯曲度 必要时用金属探伤检查是否有裂纹 下面介绍轴弯曲度的检查 弯曲度测量方法 确定轴向测量部位 一般取安装旋转零部件等重要部位 如取半联轴器 轴承 叶轮等部位为测量点 将轴各测量部位截面划分为四等分或更多偶数份 在测量截面上装上百分表 表测量指针要垂直于轴线 将轴按同一方向缓慢地转动一周 依次测出各点读数并作记录 根据各测量截面的偏差综合分析 用180度对称两方位的径向跳动差值的一半 画出相应的轴弯曲图 分析最大弯曲部位与方位 叶轮的检修 叶轮扣环磨损的处理 叶轮口环磨损可以上车床对磨损部位进行车削 消除磨损痕迹 并配制相应的承磨环毛坯 根据车削后的叶轮扣环直径加工磨环配上 以保持原有的间隙 叶轮腐蚀或汽蚀坏的处理 当离心泵叶轮被汽蚀时 除了补焊修复外 还可以用修补剂修补 叶轮与轴配合松动的处理 叶轮与轴的配合过松 会影响叶轮的同周度 使泵运行时产生振动 当叶轮与轴配合过松 可以在叶轮内孔镀铬后再磨削 或在叶轮内孔局部补焊后上车床车削 叶轮键槽与键配合松动的处理 当叶轮与轴配合过松时 在不影响强度的情况下 根据磨损情况适当加大键槽宽度 重新配键 在结构和受力允许时 也可在叶轮原键槽相隔90度或120度处重开键槽 并重新配键 对于修复叶轮或更换新叶轮 都要做静平衡试验 必要时进行动平衡试验 轴套 平衡盘的检修 轴套损坏处理 轴套是一个易损件 在轴套表面产生点蚀或磨损后 一般都是采用更换办法 平衡盘检修 多级离心泵平衡盘装置在装配和运转中常出现的问题是平衡盘与平衡环接触表面磨损 出现这种情况会使泵在运行过程中造成液体大量内泄漏 最终导致平衡盘失效 起不到平衡转子轴向力的作用 因此要对这种情况进行检查和处理 检查平衡盘与平衡环两接触面接触情况时 先在平衡盘和平衡环两接触面的一个面上涂上薄薄一层红丹粉 然后进行对研 根据红丹接触面积大小 判断两接合面接触是否达到要求 一般两者之间接触面积应达75 以上 若是轻微磨损 可在两接触面之间涂细研磨砂进行对研 如果磨损严重 则要上车床进行修复或更换 转子径向和端面圆跳动的测量及处理多级离心泵转子是由许多零件套装在轴上 并用锁紧螺母固定 由此可知 转子各零什接触端面的误差 各端面不垂直的影响 都集中反映在转子上 如果转子各部位径向跳动值过大 则泵在运转中会比较容易产生摩擦 因此 多级离心泵在总装配前转子部件要进行小装 对小装后的转子要进行径向和端面圆跳动检查以消除超差因素 避免因误差积聚而到总装时造成超差现象 每一种旋转泵的转子 它各部位的径向圆跳动和端面圆跳动值是不相同的 但测量方法基本相同 其操作如下 转子径向回跳动值的测量 先将转子放在两个V形铁上 把转子上每个测量部位的圆周分成几等份 例如分为六等份 如图30所示 在测量部位上装上百分表 表测量头要垂直于轴线 按同一方向慢慢转动转子 每转过一等份记录一个读数 转子转动一周后 每个测点都得到六分度数 把这些读数识录在表格中 根据记录计算各测点最大跳动值 将同一测点最大读数减去最小读数的差值就是该测点部位的径问跳动值 转子端面圆跳动值的检查 叶轮装到轴上测量其端面圆跳动值 主要是确保叶轮端面与轴中心线的垂直度符合要求 测量部位如图31所示 用一个百分表垂直指在叶轮的侧面 把表针调整到零位 盘动叶轮旋转一周 百分表的最大读数与最小读数的差值就是叶轮的端面跳动值 特别要注意 转子转动一周后百分表应复位到零位 否则一说明轴有轴向窜动或表头松动 应设法消除 平衡盘端面圆跳动值测量同样是这样操作 转子径向跳动和端面跳动超差的处理 由于转子径向圆跳动和端面圆跳动超差会引起转子与定子发生偏磨或轴振动 因此 在检修中应按表2的规定来处理离心泵的径向跳动和端面圆跳动 3 离心泵的装配离心泵各零部件经检查及处理合格后 应按技术要求组装 同时必须遵循一定方法进行 否则会影响装配质量 离心泵装配的基本要求离心泵的组装顺序与拆卸顺序相反 在组装时要注意以下几点 组装前清洗干净各零部件 组装时各部件配合面要加一些润滑油润滑 组装各部件时必须按拆卸时所打标记定位回装 上紧螺栓时要注意顺序 应对称并均匀把紧 一般分多次上紧 这样才能保证连接螺栓上得紧而且均匀 组装过程要做到边组装边检查 测量 同时作好记录 离心泵轴承的装配 轴承对离心泵正常运转起着十分重要的作用 如果在装配时 质量达不到要求 会使轴承承载能力下降 产生噪声及发热 加快轴承磨损 严重时造成停泵 因此应当正确选用轴承和合理选择其配合并认真地 正确地进行装配 滚动轴承的装配应根据轴承的结构 尺寸大小和轴承部件的配合性质而定 但不管用什么方法 轴承装配时 其作用力应直接加在紧配合的座圈端面上 不能通过滚动体传动力量 否则会在轴承工作表面造成压痕 影响轴承正常工作 甚至会使轴承很快损坏 滚动轴承一般分为冷装法和热装法 当轴承和轴颈或轴承孔配合量较小时可以用冷装法装配 即采用压力机或手锤或铜棒轻敲来装配 当轴承和轴颈或轴承孔配合量较大时可以用热装法装配 即用油温加热或用轴承加热器进行加热装配 一般离心泵轴承装配多采用冷装法 即用手手锤或铜棒轻敲来装配 装配轴承时可将内外圈分开进行装配 装内圈时可在轴承端面上垫上一软金属材料的装配套管 软钢或铜管 如下图 外圈也一样 手锤 套管 轴承 轴 轴承间隙的检查 轴承装配后一定要认真仔细的检查轴承间隙是否符合要求 检查方法有以下几种 a 用百分表检查 把百分表装在轴的端部 用撬杠往复拨动转子 使它往复移动 百分表上指针摆动的范围 就是轴承的轴相间隙 b 用塞尺检查 先将轴向一端推紧 直到此端没有任何间隙为止 然后再用塞尺伸入另一端轴承斜面间隙中 塞尺伸入的深度 应超过滚动体长度的1 2 检查的部分要在轴承的正上方 量出最大间隙 在用公式换算成轴承的轴向间隙 离心泵联轴器的装配离心泵半联轴器与轴配合一般为H7 js6 过渡配合 其连接方式分为有键连接和无键连接两种 轮毂孔也分为圆柱形孔和圆锥形孔两种 联轴器的装配一般采用冷装法和热装法 至于采用什么方法应根据配合过盈量大小而定 在冷装法中最常用的是动力压入 其操作是在半联轴器轮毂的端面垫放木块 铅块或其他软金属材料作缓冲工件 用锤敲击 逐渐把轮毂压人轴颈 这种方法容易使脆性材料制成的联轴器的轮毂局部受损伤 同时容易损坏配合表面 它常用在过盈量小的低速 小型 有键连接的联轴器