流机第4章(7-8)第四章___离心式泵与风机的结构

流体机械 辽宁工程技术大学机械工程学院 第四章离心式泵与风机的结构 第一节离心式泵主要部件第二节离心式泵整体结构第三节离心式风机主要部件第四节离心式风机整体结构 第一节离心式泵主要部件 一 叶轮作用 传递能量结构组成 前盘 后盘 叶片结构形式 分闭式 半开式 全开式 二 吸入室 作用 将吸水管中的水均匀地引向叶轮 结构形式 圆环形 锥形管 三 压出室 作用 收集末级叶轮流出的高速水流引向出口 同时将部分动能转换为压力能 结构形式 螺旋形 环形 四 中段作用 导流 增压 结构形式 由导水圈 返水圈 带有叶片的静止圆环 与泵壳固定在一起组成 五 密封装置1 密封环 作用 叶轮与泵壳之间的密封 结构形式 大口环 小口环 2 轴封1 填料函 作用 泵轴与泵壳之间的密封 其松紧度对水泵的性能有影响 结构形式 由填料箱 填料 压盖组成 2 机械密封 3 浮动环密封 六 轴向推力平衡装置1 轴向推力产生的原因 离心式叶轮前 后盘受流体作用的面积不等 产生的压力不等 从而产生了一个指向吸水侧的轴向推力 2 轴向推力的计算 1 设 水以 2旋转 根据欧拉平衡微分方程 泵的前 后盘外腔内水的压力沿半径方向按抛物线规律分布 作用在单个叶轮后盘上的轴向力F 1 式中Hst 势扬程 Hst p2 p1 g若为多级水泵 则由叶轮压力差引起的总的轴向力F1为 3 危害 1 轴推力会推动叶轮及装在轴上的整个转子沿轴线向吸水侧移动 使之与固定部分摩擦而损坏 2 使叶轮出口与导水圈入口中心偏离 恶化了流动状况 降低水泵效率 2 叶轮进口处动量变化所产生的力F2 3 泵立式布置 泵转子的重力构成的轴向力 F3 离心泵总的轴向力F为 4 轴向推力的平衡 1 平衡孔 单级泵用 2 双吸入口 大流量泵 3 平衡 背 叶片 4 对称排列 偶数叶轮用 5 平衡鼓 多级泵 6 平衡盘 多级泵 平衡盘特点 A 自动平衡轴向推力 总是处于动态的平衡状态 B 结构紧凑 平衡效果好 C 由于轴的窜动 使平衡盘和平衡板经常磨损以及增加漏损 作业 P56 思考题 3 1 3 4 第二节离心式泵整体结构 一 IS型泵结构特点 IS型泵为单级单吸清水泵 悬臂支承结构 轴承装于叶轮的同一侧 轴向力用平衡孔平衡 性能范围 n 2900 1450r minqV 6 3 400m3 hH 5 125m 二 S型单级双吸泵 结构特点 S型泵为水平中开式 残余的轴向推力由滚动轴承承受 性能范围 扬程为12 125m流量为72 2020m3 h输送液体温度不超过80 适用性 工厂 矿山 城市的给水 中 小型火力发电厂循环水泵 三 NLT型凝结水泵 结构特点 1 NLT型泵为筒袋型立式多级离心泵 整个泵为垂直悬吊式 2 叶轮上设置平衡孔及叶轮背口环以降低转子轴向力 剩余轴向力由泵自身带推力轴承承受 3 泵与电动机为弹性联接 4 在泵转子中设有 n 2 个径向水润滑轴承 n为叶轮的级数 保证轴系运转有足够的刚性 水润滑轴承材料有吸水性 可承受短时缺水 它还具有抗熔咬 不会与轴发生 咬煞 现象 5 首级叶轮前装置诱导轮 采用轴向导叶 以减少泵的径向尺寸 适用性 大容量火力发电厂汽轮机组的凝结水泵输送介质温度小于80 常用类型 国产DG型德国KSB公司 CHTA型 CHT型英国Weir公司 FK型转速 定速型 调速型结构 分 节 段式 圆筒式 一 分段式多级泵 1 在启 停和工况突变时 常常会受到热冲击 产生热应力 容易造成泵动 静部分的摩擦与振动 2 级数较多时 拉紧螺栓很难保证节段间接触严密 因而运行中易造成级间泄漏 3 泵检修时 需拆卸泵进 出水管道 再解体泵 因此费工费时 适用 低压给水系统中 四 锅炉给水泵 二 圆筒型 双层壳体 多级泵 CHTA型 在内 外壳体之间充有水泵出口引来的高压水 这部分高压水在两层壳体间不断旋转 使轴线周围的热流和应力均匀 对称 即使泵受到剧烈的热冲击 亦能保证泵部件的同心度 圆筒型多级泵由于内 外壳体间充满着最后一级叶轮送出的高压液体 所以它能自动地密封内壳体节段结合面 而不产生泄漏 圆筒型多级泵的进 出管口焊接在圆筒上 圆筒与泵脚焊在一起装在基础上 拆装 整个泵芯可从圆筒高压端取出或放入 有备用芯 适用 高压 超高压锅炉给水泵 第三节离心式风机主要部件 一 叶轮结构 前盘 后盘 叶片及轮毂等 平直前盘 制造工艺简单 但气流进口后分离损失较大 因而风机效率较低 弧形前盘 制造工艺较复杂 但气流进口后分离损失很小 效率较高 锥形前盘 介于两者之间 高效离心风机前盘采用弧形型式 2 集流器集流器装置在叶轮前 它应使气流能均匀地充满叶轮的入口截面 并且气流通过它时的阻力损失应该最小 圆筒形 叶轮进口处会形成涡流区 直接从大气进气时效果更差 圆锥形 好于圆筒形 但它太短 效果不佳 弧形 好于前两种 锥弧形 最佳 高效风机基本上都采用此种集流器 集流器与叶轮的配合 以套口间隙形式为好 而对口间隙形式一般较少采用 为了减弱涡流 控制倒流 在风机内部进气口部位加装了一个挡风圈 双吸式离心风机的叶轮在运转时 两侧的出气流速常不相等 产生强涡流 致使风机运行不稳定 在叶轮两侧盖板上装上了小叶片 则双吸叶轮出口强涡流消失 性能稳定 同时亦减小了风机在小流量区运行时出现喘振的可能性 三 进气箱气流进入集流器有两种方式 1 集流器直接从周围吸取气体 称自由进气 2 集流器从进气箱吸取气体 集流器前的进气箱作用 改善气流的流动状况 由于结构上的需要 如风机进风口前装接弯管 气流转弯流速分布不均匀 进气箱设计要求 1 进气箱的通流截面应该是不断缩小的 使气流在其中能加速 图 a 进气箱性能较差 箱内旋涡区大 进口气流不稳定 图 b 进气箱 通流截面是收敛的 进气室底端与进风口对齐 可减少涡流 2 进气箱进口横截面积Ai与叶轮进口截面积A0之比不能太小 太小会使风机压力和效率显著下降 一般 Ai A0 1 5最好 Ai A0 1 75 2 0 3 进气箱与风机出气口的相对位置 以 90 为最佳 而以 180 为最差 为了进行风机的调节 一般在进风口前或进气箱流道内装设进口导流器 四 蜗壳作用 汇集叶轮流出的气流 然后引向出口 与此同时将气流的一部分动能转变成压力能 蜗壳的外形 阿基米德螺旋线 对数螺旋线蜗壳出口扩压器 因为气流从蜗壳流出时向叶轮旋转方向偏斜 所以扩压器一般做成向叶轮一边扩大 其扩散角 通常为6 8 离心通风机蜗壳出口附近有 舌状 结构 一般称作蜗舌 蜗舌可以防止气体在机壳内循环流动 蜗舌组成 尖舌 深舌 短舌 平舌 尖舌 风机虽然最高效率较高 但效率曲线较陡 且噪声大 风机性能恶化 不能使用 深舌 大多用于低比转速通风机 短舌 大多用于高比转速通风机 平舌 风机虽然效率较尖舌的低 但效率曲线较平坦 且噪声小 蜗舌顶端与叶轮外径的间隙s 对噪声的影响较大 间隙s小 噪声大 间隙s大 噪声减小 一般取s 0 05 0 10 D2 蜗舌顶端的圆弧r 对风机气动力性能无明显影响 但对噪声影响较大 圆弧半径r小 噪声会增大 一般取r 0 03 0 06 D2 第四节离心风机整体结构 火力发电厂用离心风机大多采用单级单吸或单级双吸 且卧式布置 一 4 13 2 4 73 11NO16D型1 组成 叶轮 机壳 集流器 进气箱 调节门及传动机构等1 叶轮 由低合金板焊接而成 后弯式机翼型斜切叶片 弧形轮盖 平板形轮盘 2 机壳 蜗形 用普通碳素钢板焊接而成 3 主轴 由优质碳素钢制成 4 轴承 采用滚动轴承 并承受叶轮所产生的轴向力 5 调节门 由数片花瓣形叶片组成 轴向安装在进气口前 6 风机出风口 规定了 左 或 右 的回转方向 各有8种不同的基本出风口位置 2 特点 效率高 低噪声 强度高 最高效率可达90 3 适用性 锅炉送风机 除尘效率大于85 的锅炉引风