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泵与风机 第三章 结构 泵与风机的结构 泵的主要部件离心泵的主要部件轴流泵的主要部件风机主要部件离心式风机的构造轴流式风机的构造电厂常用泵与风机的典型结构 离心泵的主要部件 叶轮轴吸入室导叶压水室密封装置轴向推力平衡装置 泵与风机的结构 叶轮是将原动机输入的机械能传递给液体 提高液体能量的核心部件 轴 轴是传递扭矩的主要部件 轴径按强度 刚度及临界转速确定 中小型泵多采用水平轴 叶轮间距离用轴套定位 近代大型泵则采用阶梯轴 不等孔径的叶轮用热套法装在轴上 并利用渐开线花键代替过去的短键 此种方法 叶轮与轴之间没有间隙 不致使轴间窜水和冲刷 但拆装困难 吸入室 离心泵吸人管法兰至叶轮进口前的空间过流部分称为吸人室 其作用是在最小水力损失情况下 引导液体平稳地进入叶轮 并使叶轮进口处的流速尽可能均匀地分布 导叶 导叶又称导流器 导轮 分径向式导叶和流道式导叶两种 应用于节段式多级泵上作导水机构 径向式导叶如图所示 它由螺旋线 扩散管 过渡区 环状空间 和反导叶 向心的环列叶栅 组成 压水室 压水室是指叶轮出口到泵出口法兰 对节段式多级泵是到后级叶轮进口前 的过流部分 其作用是收集从叶轮流出的高速液体 并将液体的大部分动能转换为压力能 然后引入压水管 压水室按结构分为螺旋形压水室 环形压水室和导叶式压水室 密封装置 离心泵密封装置有密封环 又称口环 卡圈 和轴端密封两部分 1 密封环其作用是减小叶轮与泵体之间的泄漏损失 另一方面可保护叶轮 避免与泵体摩擦 2 轴端密封 简称轴封 在泵的转轴与泵壳之间有间隙 为防止泵内液体流出 或防止空气漏人泵内 当人口为真空时 需要进行密封 目前电厂各种泵采用的轴端密封装置有 填料密封 机械密封 迷宫式密封和浮动环密封 密封环 由于离心泵叶轮出口液体是高压 人口是低压 高压液体经叶轮与泵体之间的间隙泄漏而流回吸人处 所以需要装密封环 其作用是减小叶轮与泵体之间的泄漏损失 另一方面可保护叶轮 避免与泵体摩擦 密封装置 密封环 轴端密封 填料密封 带水封环的填料密封结构 它由填料箱4 水封环5 填料3 压盖2和压紧螺栓等组成 是目前普通离心泵最常用的一种轴封结构 密封装置 机械密封 迷宫密封 浮动环密封 实物彩图 填料密封 端部填料箱实物图 机械密封 机械密封是无填料的密封装置 它由动环 静环 弹簧和密封圈等组成动环随轴一起旋转 并能作轴向移动 静环装在泵体上静止不动 这种密封装置是动环靠密封腔中液体的压力和弹簧的压力 使其端面贴合在静环的端面上 又称端面密封 形成微小的轴向间隙而达到密封的 为了保证动静环的正常工作 轴向间隙的端面上需保持一层水膜 起冷却和润滑作用 填料密封 密封装置 迷宫密封 浮动环密封 新发展 就是在动环座轴套上增设了名叫高鲁皮夫反向螺旋槽这一结构实际上就是使旋转套上的螺纹与静止衬套里口的螺纹方向相反 因而在几乎所有的情况下 都能使泄漏返回水提高压力 经过通道8强制进人动环1和静环2的间隙中去 以带走摩擦热和冲掉气泡杂质等 迷宫式密封 迷宫式密封在现代高速锅炉给水泵上也广泛应用 常用的有炭精迷宫密封及金属迷宫密封 其密封原理是 由轴套密封片与炭精环组成微小间隙 流体通过间隙时压力降低 速度升高 但在密封片间的空间速度能转为压力能 从而减少间隙两侧压差 达到密封的目的 如图为炭精迷宫密封 填料密封 密封装置 浮动环密封 机械密封 浮动环密封 浮动环密封是靠轴 或轴套 与浮动环之间的狭窄间隙产生很大的水力阻力而实现密封的 采用机械密封与迷宫式密封原理结合起来的一种新型密封 称浮动环密封 浮动环密封是靠轴 或轴套 与浮动环之间的狭窄间隙产生很大的水力阻力而实现密封的 密封装置 填料密封 机械密封 迷宫密封 轴向力及其平衡 离心泵在运行时 由于作用在叶轮两侧的压力不相等 尤其是高压水泵 会产生一个很大的压差作用力 此作用力的方向与离心泵转轴的轴心线相平行 故称为轴向力 1 轴向力产生的原因及其计算 2 轴向力的平衡 轴向力产生的原因及其计算 轴向力的平衡 采用双吸叶轮和对称排列的方式平衡轴向力采用平衡孔和平衡管平衡轴向力采用平衡盘平衡轴向力采用平衡鼓平衡轴向力平衡鼓 平衡盘及推力轴承组合装置 单级泵可采用双吸叶轮 多级泵采用对称排列的方式 采用平衡孔和平衡管平衡轴向力 单吸单级泵 可在叶轮后盖板上开一圈小孔 平衡孔 单吸单级泵 在后盖板泵腔接一平衡管 平衡盘 平衡鼓 平衡鼓的优点是没有轴间间隙 当轴向窜动时 避免了与静止的平衡圈发生摩擦 但由于它不能完全平衡变工况下的轴向力 因而单独使用平衡鼓时 还必须装设止推轴承 而一般都采用平衡鼓与平衡盘组合装置 平衡鼓 平衡盘以及推力轴承联合平衡法 由于平衡鼓能承受50 80 左右的轴向力 这样就减少了平衡盘的负荷 从而可稍放大平衡盘的轴向间隙 避免了因转子窜动而引起的摩擦 平衡鼓首先承受轴向推力 而弹簧式双向止推轴承只承担10 的轴向推力 其余的轴向推力则由平衡盘自动平衡 经验证明 这种结构效果比较好 所以目前大容量高参数的分段式多级泵大多数采用这种平衡方式 轴流泵的主要部件 轴流泵的特点是流量大 扬程低 其主要部件有 1 吸入喇叭管 2 进口导叶 3 叶轮 4 轮毂 5 轴承 6 出口导叶 7 出水弯管 8 轴 9 推力轴承10 联轴器 泵与风机的结构 叶轮 叶轮是轴流泵提高液体能量的唯一部件 它装在叶轮外壳内 由动叶头 轮毂4 叶片3等组成 大型轴流泵的叶轮通常还设有专门的动叶调节机构 动叶头呈流线形锥体状 用于减小液休流人叶轮前的阻力损失 轮觳4用来安装叶片及其调节机构 通常有圆柱形 圆锥形和球形三种 叶片装在转动的轮觳上 又称动叶片 其作用是对液体作功 提高其能量 叶片的形式有固定式 半调式和全调式三种 轴流泵结构 离心式风机 离心式风机的主要部件 离心式风机主要由叶轮 机壳 导流器 集流器 进气箱以及扩散器等组成 离心风机 叶轮 一般由前盘 盖板 后 中 盘 盖板 叶片和轮毂 轴盘 等组成 其结构有焊接和铆接两种形式 叶轮前盘的形式有 平前盘 锥前盘和弧形前盘等几种 叶片形状 离心式风机部件 叶片 前向叶轮一般都采用圆弧型叶片 后向叶轮中 大型风机多采用翼型叶片 对于除尘效率较低的燃煤锅炉引风机可采用圆弧型或平板型叶片 离心式风机部件 集流器 进风口又称集流器 其作用是使气流能均匀的充满叶轮的进口 在流动损失最小的情况下进人叶轮 离心通风机的进风口有圆筒形 圆锥形 弧形 锥筒形 锥弧形 弧筒形等多种 大型风机多采用弧形或锥弧形进风口 以提高风机的效率 离心式风机部件 轴流式风机的主要部件 轴流式风机的主要部件有 叶轮 集风器 整流罩 导叶和扩散筒等 如图所示 近年来 大型轴流式风机还装有调节装置和性能稳定装置 泵与风机的结构 1 进气室 2 外壳 3 动叶片 4 导叶 5 扩散筒 6 扩压器 7 导流体 8 轴 9 轴承 10 联轴器 叶轮 叶轮由轮毂和叶片组成 其作用和离心式叶轮一样 是实现能量转换的主要部件 轮毂的作用是用以安装叶片和叶片调节机构的 其形状有圆锥形 圆柱形和球形三种 叶片多为机翼形扭曲叶片 叶片做成扭曲形 其目的是使风机在设计工况下 沿叶片半径方向获得相等的全压 为了在变工况运行时获得较高的效率 大型轴流风机的叶片一般做成可调的 即在运行时根据外界负荷的变化来改变叶片的安装角 轴流式风机部件 导叶 叶轮前仅设置前导叶 叶轮后仅设置后导叶 叶轮前后均设置有导叶 前导叶的作用是使进入风机前的气流发生偏转 把气流由轴向引为旋向进入 且大多数是负旋向 即与叶轮转向相反 这样可使叶轮出口气流的方向为轴向流出 后导叶在轴流式风机中应用最广 气体轴向进入叶轮 从叶轮流出的气体绝对速度有一定旋向 经后导叶扩压并引导后 气体以轴向流出 轴流式风机部件 导叶和叶轮 性能稳定装置 在额定流量下运行时 KSE不起任何作用 如果流量减小 叶轮外缘的一部分或整个进口截面将出现失速 产生切向气流 旋涡 当切向气流很大时 气流开始反向倒流 如果无KSE装置 则叶轮进口截面上的气流越来越不稳定 若带有KSE装置 反向倒流被锥形部和旁路而就地获得稳定 转子进口不再被阻 因反向倒流进入了旁路内转折 叶栅再通过环形槽回流 并与主流会合 从而保证了轴流风机的稳定运行 性能稳定装置 又称KSE装置 该装置由前苏联的3 K 伊凡诺夫发明 轴流式风机部件 电厂常用泵与风机的典型结构 锅炉给水泵 凝结水泵 循环水泵 泵 风机 灰渣泵 炉水循环泵 送风机 引风机 泵与风机的结构 锅炉给水泵 锅炉给水泵作用是将经过加热除氧的高温水升压到某一额定压力后送往锅炉 凝结水泵 凝结水泵又称冷凝泵 其作用是将汽轮机排汽在凝汽器中凝结的水排出 并经低压加热器送至除氧器 凝结水泵工作状态特殊 它从真空状态的凝汽器中抽吸凝结水 因此要求凝结水泵的抗汽蚀性能和人口侧轴封装置要好 凝结水泵的型式有卧式和立式两种 通常小容量机组采用卧式凝结水泵 多为NB型结构大容量机组则采用立式凝结水泵 立式中开带前置诱导轮的两级离心泵 其结构特点 泵的吸入口 压出口均与泵轴平行地布置在泵体的一侧 第一级叶轮和第二级叶轮对称排列 以平衡轴向力 泵壳采用双蜗壳结构以平衡径向力 首级叶轮出口通过泵壳的导管引人次级叶轮 为了改善水泵的抗汽蚀性能 使首级叶轮吸入口面积大于次级叶轮吸人口面积 且还在首级叶轮前装置了诱导轮 由于泵体是轴向中开式结构 所以拆卸 检查和维修十分方便 循环水泵 循环水泵的作用是向凝汽器输送大量的冷却水 以保证冷却汽轮机排出的乏汽 使之凝结成水 循环水泵的工作特点是流量大 扬程低 蜗壳式混流水泵 立式混流水泵 200MW机组配套的沅江48 35型立式离心泵国产125和300MW机组配套的50 ZLQ 50型立式轴流循环水泵近代大容量的循环泵 不仅要求流量大 而且也希望扬程也有所提高 所以目前国内外已发展使用性能界于离心式和轴流式之间的混流式水泵 电厂循环水泵采用这种大流量 中扬程的混流泵最为适宜 立式离心循环水泵 该泵为单级单吸立式离心泵 吸人口朝下 便于布置吸人管道 该泵与常规电厂配套用循环水泵相比有以下特点 具有常规电厂循环水泵的多工况性能和凝结水泵的吸人抗汽蚀性能 立式轴流循环水泵 与300MW机组配套的50 ZLQ 50型立式轴流循环水泵 泵的过流部件由吸人喇叭管 叶轮 导叶和出水弯管组成 其特点是流量大 扬程低 大型轴流泵流量为8 30m3 s 甚至可达50 60m3 s 扬程一般小于25m 通常的使用扬程为4 12m 蜗壳式混流水泵 立式混流水泵 灰渣泵 热力发电厂锅炉燃烧后的灰渣需要排除而设置有灰渣泵 该泵输送的介质是含有灰渣颗粒的液体 通常大块灰渣经碎渣机破碎至25mm以下与水混合而被输送至厂外 无轴封式锅炉循环泵 用于现代强制循环汽包锅炉的强制循环泵 直流锅炉强制循环泵及辅助循环泵 般均采用无轴封结构 称为无轴封泵 这种泵的作用是使水在一定通道内作强制循环 它通过下降管从汽包中吸水 无轴封泵的泵部分是一般的传统结构 所不同的是电动机部分 电动机有湿式电动机与屏蔽式电动机两种 屏蔽式电动机因电动机置于屏蔽套内 故效率比湿式电动机低5 10 锅炉循环泵结构 送风机 锅炉炉膛燃烧需要足够的空气而设有送风机 该风机风压一般不超过15kPa 目前国内较多采用G4型高效机翼型后弯叶片离心式风机 该风机叶轮是由叶片焊接于弧锥形前盘与平板形后盘中间而构成的 叶轮用铆钉固定在轮毂上 轮毂用平键与轴连接 为了调节风量 在风机进口装有轴向或简易导流器 现代大容量锅炉送风机更多地采用轴流式 它具有结构紧凑 占地少 调节效率高等优点 风机主要由进气箱1 转子 动叶6 导叶7 主轴承5 中间轴3 联轴器10及罩壳11与进出口管路相