培训4设备维护维修机泵类

1、目 录 M1 离心泵 M2 容积式泵 M3 水环式真空泵 M4压缩机 M5轴与轴承 M6机械密封 叶片式泵叶片式泵 泵泵 离心泵离心泵 单吸泵、双吸泵单吸泵、双吸泵 单级泵、多级泵单级泵、多级泵 蜗壳式泵、分段式泵蜗壳式泵、分段式泵 立式泵、卧式泵立式泵、卧式泵 磁力驱动泵，屏蔽泵、机械密封泵磁力驱动泵，屏蔽泵、机械密封泵 高速泵高速泵 旋涡泵旋涡泵 单级泵、多级泵单级泵、多级泵 离心旋涡泵离心旋涡泵 混流泵混流泵 容积式泵容积式泵 往复泵往复泵 转子泵转子泵 齿轮泵、螺杆泵、罗茨泵、滑片泵齿轮泵、螺杆泵、罗茨泵、滑片泵 计量泵计量泵 活塞泵、隔膜泵活塞泵、隔膜泵 马达驱动计量泵马达驱动计量泵

2、 电磁驱动计量泵电磁驱动计量泵 气动驱动计量泵气动驱动计量泵 其它类型泵其它类型泵 喷射泵、空气升液泵、真空泵喷射泵、空气升液泵、真空泵 轴流泵轴流泵 泵泵 的的 类类 型型 M1 离心泵 主要构造：泵壳、叶轮、轴封、轴和轴承 工作原理：离心泵运转前，泵内充满了液体。 当叶轮高速旋转时，叶轮带动叶片间的液体旋 转，由于离心力的作用，液体从叶轮中心被甩 向叶轮边缘，其压力和速度都有所提高。当液 体进入蜗壳后，由于流道的截面扩大，速度逐 渐降低，一部分动能转变为静压能，于是液体 以较大的压力被甩出。 离心泵的检修技术知识 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

3、、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、 分类、型号及结构 （一）、离心泵的装置离心泵的装置 及工作原理及工作原理 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 2、离心泵的工

4、作原理离心泵的工作原理 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。 （二）、离心泵的气蚀 1、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

5、送流体的 现象。 2、 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！ 离心泵的气缚 气缚现象：如果泵内进入了空气，由于空气的密度比液体 的密度小许多，产生的离心力也小，导致入口处形成的真 空密度较低，不足将液体吸入泵内。这时尽管叶轮在不断 地转动，却不能输送液体，这种现象称为气缚。 解决汽蚀和气缚的方法 克服汽蚀：必须正确安装泵的几何高度。 克服气缚：排除气体。 （三）、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）双吸或多

6、吸式离心泵 2按叶轮数目分： （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。 （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。 3、 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 ； 4、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；（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

7、泵等 （四）、离心泵型号及结构 1、离心泵的型号、离心泵的型号 表1-1离心泵基本类型代号 型 号 泵 的 名 称型 号泵 的 名 称 IS B或BA D或DA DL Y YG F P ISO3国际标准型单级 单吸离心水泵 单级单吸悬臂式离心 清水泵 多级分段式离心泵 多级立式管形离心泵 离心式油泵 离心式管道油泵 耐腐蚀泵 屏蔽式离心泵 S或sh DS KD KDS Z FY W WX 单级双吸式离心水泵 多级分段式首级为双 吸叶轮 多级中开式离心泵 多级中开式首级为双 吸叶轮 自吸式离心泵 耐腐蚀液下式离心泵 一般旋涡泵 旋涡离心泵 主要性能参数 单位时间内泵排出液体的体积流量: Qv/4

8、 *D2*V单位：m3h 或 Lh 单位时间内泵排出液体的质量流量: QMQv 单位：或 Th 扬程（压头）：在一个输送系统中，泵赋予单位 重量流体的有效能量 符号：H单位：m 转速：泵轴在单位时间内的转数。 符号：n单位：rmin（rpm) 有效功率：单位时间内通过泵的流体所获得的功率 符号：Pe单位：KW Pe=QHg/1000Q Q单位单位:m:m3 3s s 轴功率: Pa= QH/102= Pe / 泵额定工况下的效率: = mhv m：机械效率 h水力效率 v容积效率 离心泵的性能曲线 在一定的转速下以流体的流量为基本变量，其它各参数随 流量的改变而变化的曲线。通常把QH，QN，Q

9、三 种曲线绘在一张图上，这张图就叫性能曲线 常见的QH性能曲线： 2、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。 (2) 单级单吸悬臂式离心泵 离心泵的主要零部件 叶轮：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。常有封闭式、半开式、开式。 轴：传递扭矩的主要部件。有光轴（轴套定位）、 阶梯轴。 吸入室：在最小水力损失情况下，引导液体平稳进 入叶轮，并使叶轮进口处的流速尽可能均匀的分布。 吸入管法兰至叶轮进口前空间过流部分。 压水室：叶轮出口到泵出口法兰。主

10、要收集从叶轮 流出的高速液体，并将液体的大部分动能转换为压 力能，然后引入压水管或后级叶轮进口。 密封装置： 密封环（叶轮口环）：由于泵出口液体是高压， 入口是低压，高压液体经叶轮与泵体之间的间隙泄 漏而流回吸入处，所以需要装密封环。 轴端密封：泵的转轴和泵壳之间有间隙，为了防 止泵内液体流出，和防止空气进入泵内需要进行密 封。常用的有：填料密封、机械密封、迷宫式密封 和浮动环密封。 （5）、屏蔽式离心泵 屏蔽式离心泵的特点 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； 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。

11、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. 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

12、一般离心泵低2650。 高速离心泵 高速离心泵的特点 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。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。 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

13、，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。 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。 高速泵结构紧凑、体积小、质量轻、占地面积少。缺点是

14、加工精 度要求高，制造上比较困难。 三、离心泵的主要零部件 （一）、离心泵转子（一）、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19 1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。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。

15、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

16、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 结构图 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

17、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。 2泵轴 图112 3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。轴套表面一般 也可以进行渗碳、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 4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，

18、 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114 (二)、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。 1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

19、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。 2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。

20、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。 (三)、密封 环 l 从叶轮流出的高压液体通过旋转 的叶轮与固定的泵壳之间的间隙又回 到叶轮的吸入口，称为内泄漏，如图 117所示。为了减少内泄漏，保护

21、 泵壳，在与叶轮入口处相对应的壳体 上装有可拆换的密封环。 l 密封环的结构形式有三种，如图 118所示。图118 (a)为平环式， 结构简单，制造方便。但密封效果差； 图l18 (b)为直角式的密封环，液体 泄漏时通过一个90的通道，密封效 果比平环式好，应用广泛； 图118 (c)为迷宫式密封环，密封效果好，但结构复杂，制造困难， 一般离心泵中很少采用。密封环内孔与叶轮外圆处的径向间隙一般 在0102mm之间。 l 密封环磨损后，使径向间隙增大，泵的排液量减少，效率降低， 当密封间隙超过规定值时应及时更换。 l 密封环应采用耐磨材料制造，常用的材料有铸铁、青铜等。 (四)、轴向密封装置 从

22、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。 1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119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

23、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。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

24、泵外。也可采用机械密封 装置。 低压离心泵输送温度小于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。 2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，近年来在化工生产中得到了广泛的使用。 (1)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120所示。紧定螺钉

25、1， 将弹簧座2固定在轴上，弹簧座2、弹簧3、推环4、动 环6和动环密封圈5均随轴转动，6静环7、静环密封圈 8装在压盖上，并由防转销9固定，静止不动。动环、 静环、动环密封圈和弹簧是机械密封的主要元件。而 动环随轴转动并与静环紧密贴合是保证机械密封达到 良好效果的关键。 l机械密封中一般有四个可能泄漏点A、B、C、D和E。密 封点A在动环与静环的接触面上，它主要靠泵内液体压 力及弹簧力将动环压贴在静环上，防止A点泄漏；但两 环的接触面A上总会有少量液体泄漏，它可以形成液膜， 一方面可以阻止泄漏，另一方面又可起润滑作用；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

26、间，属于静密封点；用有弹性的O形 (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在动环与轴之间，此处也 属静密封，考虑到动环可以沿轴向窜动，可采用具有弹 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，可用密封圈或垫片作为密封元件。 密封E点有轴套，在轴套与轴之间，也是静密封，可用 密封圈或垫片作为密封元件。 (2)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(见图120、图121)，外装 式则是弹簧置于被

27、密封介质的外部，如图1-22所示。 图120非平衡型单端面机械密封 图121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 l 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，动环与静环接触端面上所受介质 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，就会出现密封不稳定；而 l 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

28、，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。所以外装式适用于介质易结晶、有腐蚀性、较黏稠和 压力较低的场合。 l 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 l 非平衡型与平衡型在端面密封中，介质施加于密封端面上的 载荷情况，可用载荷系数久表示，如图123所示。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 l 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 擦副的称为单端面机械密封，如图120所示，有两个摩擦副的称为 双端面机械密封，如图l21所示。与单端面密封相比，双端面密封 有更好的可靠性，适用范围更

29、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。 (3)机械密封机械密封零件材料 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

30、弹簧常用材料有磷青铜、弹簧钢及不锈钢。 (4)冷却冲洗 l由于机械密封本身的工作特点，动静环的端面在工作中相互摩擦， 不断 l产生摩擦热，使端面温度升高，严重时会使摩擦副间的液膜汽化， 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。 a、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，

31、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 l24所示。 lb、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。缺点是冷却水硬度高时， 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。 l间接冷却常采用静环背部引入冷却水结构，如图125所示。也 可采用密封腔外加冷却显著，话用于输送高温液体。 图1-24冲洗冷却机械密封装置 图125静环背部引入冷却水 图

32、126密封腔外加冷却水套 （五）、轴向力平衡装置 1轴向力及危害性轴向力及危害性 l离心泵工作时，由于叶轮两侧 液体压力分布不均匀，如图1227 所示，而产生一个与轴线平行的轴 向力，其方向指向叶轮入口。此外， 当液体从轴向流入叶轮，然后又立 即转为径向进入叶片间的流道时， 由于轴向动量的突然变化，产生作 用于叶轮的轴向冲力。但是，这个 力比较小，并被压力差引起的轴向 力抵消，一般可不考虑。 l由于轴向力的存在，使泵的整个转子发生向叶轮吸人口的窜动， 引起泵的振动，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

33、平衡轴向力以限制转子的轴向窜动。 图l27离心泵轴向力示意图 2平衡装置 (1)单级泵的平衡装置单级泵的平衡装置 l叶轮上开平衡孔如图128 (a)所示，可使叶轮两侧的压力基 本上得到平衡。但由于液体通过平衡孔有一定阻力，所以仍有 少部分轴向力不能完全平衡，并且会使泵的效率有所降低，这 种方法主要优点是结构简单，多用于小型离心泵。 l泵体上装平衡管如图128 (b)所示，将叶轮背面的液体通过 平衡管与泵入口处液体相连通来平衡轴向力。这种方法比开平 衡孔优越，它不干扰泵入口液体流动，效率相对较高。 (a)开平衡孔 (b)接平衡管 (c)叶轮背面带平衡叶片 采用双吸叶轮双吸叶轮的外形和液体 流动方

34、向均为左右对称，所以理论上不会产生 轴向力，但由于制造质量及叶轮两侧液体流动 的差异，仍可能有较小的轴向力产生，由轴承 承受。 采用平衡叶片如图l28 (c)所示，在叶 轮轮盘的背面装有若干径向叶片。当叶轮旋转 时，它可以推动液体旋转，使叶轮背面靠叶轮 中心部分的液体压力下降，下降的程度与叶片 的尺寸及叶片与泵壳的间隙大小有关。此法的 优点是除了可以减小轴向力以外，还可以减少 轴封的负荷；对输送含固体颗粒的液体，则可 以防止悬浮的固体颗粒进入轴封。但对易与空 气混合而燃烧爆炸的液体，不宜采用此法。 (2)多级泵的平衡装置 l 分段式多级离心泵的轴向力是各级叶轮轴向力的叠加，其数值很 大，不可能

35、完全由轴承来承受，必须采取有效的平衡措施。 l 叶轮对称布置将离心泵的每两个叶轮以相反方向对称地安装在同 一泵轴上，使每两个叶轮所产生的轴向力互相抵消，如图129所示。 这种方案流道复杂，造价较高。当级数较多时，由于各级泄漏情况不 同和各级叶轮轮毅直径不相同，轴向力也不能完全平衡，往往还需采 用辅助平衡装置。 图129叶轮对称布置图 平衡盘装置因分段式多级离心泵叶轮沿一个方向 装在轴上，其总的轴向力很大，常在末级叶轮后面装平衡 盘来平衡轴向力。平衡盘装置由装在轴上的平衡盘和固定 在泵壳上的平衡环组成，如图1-30所示。 在平衡盘5与平 衡环4之间有一轴向间隙b，在平衡盘5与平衡套3之间有 一径

36、向间隙b0，平衡盘5后面的平衡室与泵的吸人口用管 子连通，这样径向间隙前的压力是末级叶轮背面的压力 P2，平衡盘后的压力是接近吸入口的压力Pl。泵启动后 由多级泵末级叶轮流出来的高压液体流过径向间隙b0， 压力下降到P ，由于压力P Pl，就有压力P 一Pl作 用在平衡盘5上，这个力就是平衡力，方向与作用在叶轮 上的轴向力相反。 离心泵工作时，当叶轮上的轴向力大于平衡盘5上的 平衡力时，泵的转子就会向吸入方向窜动，使平衡盘5的 轴向间隙b0减小，增加液体的流体阻力，因而减少了泄 漏量。泄漏量减少后，液体流过径向间隙b0的压力降减 小，从而提高了平衡盘5前面的压力p ，即增加了平衡 盘5上的平衡

37、力。随着平衡盘5向左移动，平衡力逐渐增 加，当平衡盘5移动到某一个位置时，平衡力与轴向力相 等，达到平衡。 l 同样，当轴向力小于平衡力时，转子将向右移动， 移动一定距离后轴向力与平衡力将达到新的平衡。由于 惯性，运动着的转子不会立刻停止在新的平衡位置上， 而是继续移动促使平衡破坏，造成转子向相反方向移动 的条件。 l 泵在工作时，转子永 远也不会停止在某一位置， 而是在某一平衡位置左右 轴向窜动。当泵的工作点 改变时，转子会自动地移 到另一平衡位置进行轴向 窜动。由于平衡盘有自动 平衡轴向力的特点，因而 得到广泛应用。 图1230多级泵的平衡盘装 置 l末级叶轮；2尾段；3平 衡套；4一平衡

38、环； 5一平衡盘；6接吸入口的 管孔 (六)、转子的不平衡 动不平衡动不平衡如果在一个转子上， 能够综合出两个大小相等、方向相 反，但不在同一直径的不平衡重量， 则转子在静止时虽然能获得平 衡，但在旋转时就会出现一个不 平衡的力偶，这力偶不能在静力状 态下确定，而只能在转子动态下确 定，故称为动不平衡状态，如图1- 31 b所示。 动不平衡状态一般常出现在长 度与直径之比(LD)较大的(即柱状 的)转子上，如多级离心泵、高速泵、 离心机、水环泵、电动机和离心式 压缩机的转子等。 1动不平衡动不平衡 2混合不平混合不平 衡衡 混合不平衡混合不平衡如果在一个转子上，既有静不平衡： 又有动不平衡，这

39、就称为混合不平衡状态，如图1-31c 所示。这种混合不平衡状态是最普遍的一种不平衡的 状态，它多半产生在长度和直径较大的转子上。 为了消除转子上的不平衡力或不平衡力偶所引起的有 害的影响，必须精确地测定出不平衡重量所在的方位 和大小，然后设法用平衡重来平衡之。这种操作过程 就称为转子找平衡，一般可以分为静平衡和动平衡两 种方法。 通常凡是需要找动平衡的转于，最好都预先找好 静平衡，然后再找动平衡。反之，凡是已经找好动平 衡的转子，就不需要再找静平衡，因为动平衡的精度 比静平衡来得高。 3、静平衡、静平衡 l 静平衡原理静平衡原理凡是可以在静止状态下测定转子不平衡重量所在 的方位，同时又能确定平

40、衡重应加的位置和大小，这种找平衡的方 法称为静平衡。 l 静平衡是根据静力平衡的原理来找平衡的。找静平衡时，一般 是先测定不平衡重量G或G的方位，然后在其相反方向上，选择 一个适当的位置加上一定重量的平衡重Qo来平衡之，如图1232 所示。此时，不平衡重和平衡重应满足以下力矩平衡方程(即两者 的重径积或离心力应相等)： GQoR 或或 GxQoR 式中式中 转子重心偏离 旋转中心线的距离； x x不 平衡重量AG距旋转中心线的距 离； R R平衡重Qo距旋转中 心线的距离。 静平衡只能消除静不平衡的 离心力，而不能消除动不平衡 的力偶，所以，它只适用于找 各种盘状转子的平衡。 l 在实际工作中

41、，通常认为当长颈比LD 02时，则力偶的影响可以忽略不计，所 以，这种转于通常只需作静平衡，但当转速 超过3000转分时则需作动平衡。 4、静平衡的设备和操作方法 静平衡的设备和操作方法静平衡的设备和操作方法通常找静平衡是在平行导轨 式的平衡架上进行的，如图： 1233所示。平行导轨 的断面有平刀形、棱柱形、梯形和圆形等四种，如图 1234所示。平刀形和梯形的导轨，形式非常简单； 但是，由于顶部的宽度b不能变动，所以，必须备有 顶部宽度各不相同的整套导轨，才能满足各种不园重 量的转子找平衡的要求。棱柱形导轨有四个宽度各不 相同的工作平面，可以平衡重量不同的转子；但是， 它在垂直方向上的刚度较小

42、，因此，只能用于重量较 小(200公斤以下)的转子。圆形导轨没有平顶面，其优 点是加工简单(外圆磨削)，同时，只要把导轨转一个 不大的角度，就可以把损坏的地方移出接触区它用于 重量不超过4050公斤的转子 l 在这种平衡架上进行平衡工作时，若转子的轴颈与导轨 间的滚动摩擦系数愈小，则平工作表面粗糙度也就愈高。因 此，为了要减少摩擦系数，导轨的工作部分应该淬硬，而且 要得很光（Ra0.8mRa0.4m)。宽度为b的工作面和其他 各面所形成的棱，要制成圆角，使转子的轴或心轴不会被磨 坏或碰伤。导轨工作面的宽度b应尽可能做得窄些，窄到不 会在轴颈表面刻出凹槽为限。一般导轨工作面的宽度b可由 下式确定

43、： l 式中G转子的重量，公斤； l b= 毫米 d转子的轴颈或心轴的直径，毫米。 l 平行导轨的工作长度，在任何情况下都不能少于与轴颈 或心轴周长的两倍，以便在找平衡时可以让转子在导轨上滚 动两圈。平行导轨两工作表面(刀口)应严格的水平和相互平 行，其水平度和不平行度误差不得大于002毫米米。找 平衡前，应预先调整好。平行导轨还应该有足够的刚度，以 免在进行转子平衡时产生弯曲而影响平衡的精确度。 平行导轨的工作长度，在任何情况 下都不能少于与轴颈或心轴周长的两倍， 以便在找平衡时可以让转子在导轨上滚 动两圈。平行导轨两工作表面(刀口)应 严格的水平和相互平行，其水平度和不 平行度误差不得大于

44、002毫米米。 找平衡前，应预先调整好。平行导轨还 应该有足够的刚度，以免在进行转子平 衡时产生弯曲而影响平衡的精确度。 机械密封 离心泵的运行及维护 复习：离心泵的主要部件有哪些？ 问题：简述更换泵的轴承的步骤。 你会正确操作离心泵吗？ 开车前的准备 检查地脚螺栓有无松动； 检查润滑油是否合格，油液面是否达到高度； 检查冷却水供应情况； 检查压力表、电流表运行情况； 手动盘车数圈； 检查防护网是否完好。 待一切完好则可开车。 运行工况调节 运行工况调节：泵在运行时，由于外界负荷的变化而要 求改变其工况，用人为的方法改变其工况的方法。而工 况点的调节则是流量的调节。 改变泵的特性曲线法： 变速

45、调节：在管路特性不变时，用改变转速来改变泵的 性能曲线，从而改变它们的工作点。 切割叶轮外圆法：叶轮切割后直径变小，可以改变泵的 QH曲线，泵的工作点也随之改变。 改变管路特性曲线法： 最常用的方法是调节离心泵的出口开度。 联系实际 请你结合自已的操作经验说说你是怎样维护 离心泵的？ 常见的故障有哪些？你是如何处理的？ M2 容积式泵 往复泵 往复泵的工作原理 活塞在外力作用下向右移动，泵内体积增大，压 强减小，排出阀受压关闭，吸入阀则因泵外液体 的压力而打开，液体吸入泵内。 当活塞向左移动时，泵内液体受到活塞的挤压而 压强增高，吸入阀受压关闭，排出阀则被顶开， 液体排出泵外。 活塞不断的往复

46、运动，液体便间断的忽而吸入， 忽而排出。它的流量是不均匀的。 往复泵的特点 活塞在泵体内左右移动的端点叫“死点”，两个死点间的 距离叫冲程。当活塞往复一次时，它只在压出行程时排出 液体，而在吸入行程时无液体排出。 泵的往复运动是依靠电动机通过曲柄连杆机构使旋转运动 变为活塞的往复运动在一个冲程中，活塞移动的距离随时 间变化，流量是按正弦曲线变化的。 往复泵的理论扬程与流量无关，只要泵的机械强度和原动 机的功率足够，外界要求多大的压头，泵就能提供多大的 压头。因此它特别适用于外加压头大而流量不大的系统。 往复泵不能像离心泵那样利用出口阀来调节流量， 因活塞作往复运动时，必须保证泵内的液体及时排

47、出，否则泵内压强将急剧升高以至造成泵体和电动 机损坏。 操作特点：启动前必须将回流支路上的阀门打开。 回路调节装置：通过调节回流支路中控制阀的开启 程度，使其中一部分液体从支路流回到吸入管路， 从而实现对排出管路中流量的调节。 往复泵回路调节装置示意图 计量泵 在连续和半连续生产过程中往往需要按照工艺流 程精确地输送定量的液体，有时还需要将两种或 两种以上的液体按比例输送，计量泵就是按此设 计的。 计量泵有两种基本形式：柱塞式和隔膜式 它们都是由转速稳定的电动机通过可变偏心轮带 动活塞杆而运行，改变偏心程度就可改变活寒杆 的冲程，从而达到调节流量的目的。 隔膜式计量泵 M3 水环式真空泵 水环

48、式真空泵 凡是从设备中抽出气体，使设备内部达到负 压的机器称为真空泵。 从结构上大致可分为：往复式、回转式、射 流式。 特点：结构紧凑，工作平稳可靠，流量均匀， 多用来抽吸易燃、易爆和有腐蚀性的气体。 由于叶轮搅拌液体，损失能量较大，效率低。 工作原理：泵缸内注入一定的水，星形叶轮偏心的装在泵 缸内，当叶轮旋转时,水受离心力作用被甩向四周,形成一 个相对于叶轮为偏心的封闭水环。被抽的气体进入水环与 叶轮之间的空间，右边月牙形部分由于叶轮旋转，空间逐 渐增大，产生真空抽吸气体。而左边空间逐渐减小，气体 受到压缩升压，气与水一起被排到水箱里。 水环式真空泵是以气体为中间介质的容积泵，由于工作介 质

49、是可压缩的气体，因而抽气速率与吸入端的真空度密切 相关，真空度越大，抽气速率越低。 水环式真空泵的性能参数：抽气速率、真空度、 功率、效率、转速等。 真空泵运转时，部分用作水环的水会随气体从出 口排出，为了分离和回收自来水，并及时向真空 泵内补充水，使泵壳内的水量满足规定值的要求， 泵的排出端必须配置气水分离器，并与泵的回水 口形成回路，依靠气水分离器中水的静压力向泵 供水。 水环式真空泵及辅助系统 进气管 真空泵 自来水 排气 溢水 水罐 接真空罐 水环式真空泵的开、停车 转动联轴节一周以证实是否有卡住现象。 检查各部位螺栓有无松动。 开车：关闭进气管上阀门。 打开填料函和泵进水管上的阀门。

50、 打开泵向气水分离器排水管上的阀门，向分离器进 水至溢流水管高度。 当气水分离器的水达到溢水管规定高度的水平面时， 启动泵。 缓慢打开泵进气管上的阀门，其开度以溢流水不溢 在地面为准。 调整泵的进水量与溢水量基本平衡。 检查运转是否平稳，有无杂音。 检查真空度是否符合工艺要求。 停车：关闭泵进气管上的阀门。（防止停泵液体倒 溢） 切断电源。 关闭给水阀门。 长期停车时排尽泵内、气水分离器内的存水。 异常现象异常现象 不抽真空或排气量小。 真空度达不到要求。 消耗功率大。 振动及噪声大。 填料函泄露量大。 填料函发热。 泵过分发热及转不动。 轴承发热及易损。 气体由排水口溢出。 M4 压缩机 压

51、压 缩缩 机机 活塞式转子式 滑片式 涡旋式 单螺杆 压缩机压缩机 什么是压缩机？ 用来压缩气体借以提高气体压力的机械称为压 缩机。也有把压缩机称为“压气机”和“气泵” 的。 提升的压力小于0.2MPa时，称为鼓风机。 提升压力小于0.015MPa时称为通风机。 压缩机的分类压缩机的分类 按工作原理分类按工作原理分类 1容积式压缩机 直接对一可变容积中的气体进行压缩，使该 部分气体容积缩小、压力提高。其特点是压缩机具有容积可 周期变化的工作腔。 2动力式压缩机 它首先使气体流动速度提高，即增加气体分 子的动能；然后使气流速度有序降低，使动能转化为压力能， 与此同时气体容积也相应减小。其特点是压

52、缩机具有驱使气 体获得流动速度的叶轮。动力式压缩机也称为速度式压缩机。 按排气压力分类 分分 类类名名 称称排气压力排气压力( (表压表压) ) 风风 机机通风机通风机15kPa100Mpa100Mpa 压缩机按结构或工作特征的分类 按工作按工作 原理原理 容积式容积式动力式动力式 按运动按运动 件工作件工作 特性特性 往复式往复式 回回 转转 式式 离离 心心 式式 轴轴 流流 式式 旋旋 涡涡 式式 喷喷 射射 式式 按运动按运动 件结构件结构 特征特征 活活 塞塞 式式 隔隔 膜膜 式式 柱柱 塞塞 式式 转转 子子 式式 滑滑 片片 式式 液液 环环 式式 三角三角 转子转子 涡涡 旋

53、旋 式式 罗罗 茨茨 双双 螺螺 杆杆 单单 螺螺 杆杆 叶轮叶轮 ( (透平透平) ) 式式 喷喷 射射 泵泵 活塞式压缩机基本结构 机体：机身、中体、曲轴箱三部分组成。 传动机构：由皮带轮或联轴器等传动装置带动以 曲轴、连杆、十字头等运动部件，将电动机的旋 转运动转变为活塞的往复运动。 压缩机构：由气缸、活塞组件、进排气阀组成。 润滑机构：由齿轮泵、注油泵、油过滤器和油冷 却器组成。齿轮油泵由曲轴驱动，低压供油。 冷却系统： 风冷，散热风扇。 水冷，各级气缸水套、中间冷却器、管道、阀门组 成。 附属装置：气体过滤器、盘车传动装置、后冷却器、 缓冲罐、油水分离器、储气罐等。 操纵控制系统：减

54、压阀、卸荷阀、负荷调节装置、安 全阀、仪表、及润滑油冷却水、排气压力、温度、声 光报警等。 工作原理 双作用式单级压缩机气缸简图 吸气过程；压缩过程； 排气过程；膨胀过程； 由于气缸两端都装有进、排气阀，因此，不论活塞向左或 向右运动，都能在其前方完成压缩和排气过程，在其后方 完成吸气过程。曲柄旋转一周能完成两个工作过程。 一级气缸 一级冷却器 油水分离器 二级气缸 二级冷却器 油水分离器 二级压缩流程图 活塞式压缩机的分类与型号活塞式压缩机的分类与型号 按排气量分类： 微型，排气量mmin。 按气缸排列方式分类： 直列式：立式Z、卧式P 角式：气缸中心线互成一定角度（L、V、W） 对置式：对动型M、H， 空压机的检查和启动空压机的检查和启动 检查地脚螺栓经及各处法兰、螺栓是否齐全、拧紧。 油箱润滑油油位达到规定值，油质良好。 开气缸和各级冷却器的冷却水。冷却水压力不低于.MPa。 冷却器、气水分离器放水阀门打开，放尽积水，然后关严放 水阀。 开启压缩机出口排空阀，关闭压缩机出口阀。 检查电动机。 启动空气压缩机，待电动机电流恢复到空载电流时，开启出 口阀，关闭排空阀，空气压缩机逐渐带满负荷。 常见问题 压缩机异常振动； 压缩机易损件寿命短； 压缩机出现折断和断裂； 指示器上显示故障； 压缩机出现着火和爆炸；