油田注水用离心泵

1、油田注水用离心泵 第一节 离心泵概述 第二节 离心泵的典型结构及主要零部件 第三节 离心泵的基本工作理论 第四节 离心泵的特性曲线 第五节 离心泵的相似理论及应用 第六节 汽蚀与最大允许安装高度 第七节 离心泵的轴向力及其平衡 第八节 离心泵在管线的工作 第十一节 注水泵常见故障分析与排除 第九节 离心泵的振动与平衡问题 第十节 多级离心泵的密封问题 第一节第一节 离心泵概述离心泵概述 离心泵的一般 装置 如图所示 一.单级离心泵结构和工作原理 1.结构组成结构组成 如图如图1所示。所示。 ) 旋转部分：叶轮旋转部分：叶轮,泵轴泵轴 )固定部分：螺壳固定部分：螺壳,吸入管吸入管,排排 出管出管

2、,滤网和底阀滤网和底阀,排出闸门排出闸门, 漏斗漏斗. 2.工作原理工作原理 电机带动泵的输电机带动泵的输 入轴及叶轮旋转入轴及叶轮旋转,充满叶轮的充满叶轮的 液体由许多叶片带动旋转液体由许多叶片带动旋转.在在 离心力的作用下由叶轮中心离心力的作用下由叶轮中心 甩向周边甩向周边.再经过螺形泵壳再经过螺形泵壳, 从排出口排出从排出口排出.随着液体的不随着液体的不 断排出断排出,叶轮中心形成真空叶轮中心形成真空. 吸入池中的液体在大气力作吸入池中的液体在大气力作 用下用下,通过吸入管源源不断的通过吸入管源源不断的 流入叶轮中心流入叶轮中心,再由叶轮甩出再由叶轮甩出. 如此反复如此反复. 3.各部件

3、的作用各部件的作用 叶轮叶轮:把泵轴的机械能传给液体把泵轴的机械能传给液体,变成液体的压变成液体的压 能和动能能和动能; 螺壳螺壳:收集从叶轮甩出的液体收集从叶轮甩出的液体,导向排出口的扩导向排出口的扩 散管散管,使液体流速降低使液体流速降低,把部分动能转化为压能把部分动能转化为压能. 真空表和压力表真空表和压力表:测量泵吸入口和排出口的压力测量泵吸入口和排出口的压力; 底阀底阀:在停泵或灌泵时防止泵内液体流回吸水池在停泵或灌泵时防止泵内液体流回吸水池; 滤网滤网:防止异物进泵防止异物进泵; 顶部漏斗顶部漏斗:用于开泵前的灌泵用于开泵前的灌泵; 排出闸门排出闸门:调节离心泵的流量调节离心泵的流

4、量. 二.离心泵的工作特点(与往复泵比较) 1.主要优点：主要优点： 1)流量均匀、平稳，流量调节方便；流量均匀、平稳，流量调节方便； 2)结构简单紧凑，可用高速电机直接驱动，体积小，重量轻；结构简单紧凑，可用高速电机直接驱动，体积小，重量轻； 3)无往复运动零件，无往复运动惯性力，运动平稳，制造安无往复运动零件，无往复运动惯性力，运动平稳，制造安 装成本低；装成本低； 4)泵中无阀，其他易损件也很少，检修费用少；泵中无阀，其他易损件也很少，检修费用少； 2.主要缺点：主要缺点： 1.)效率较低效率较低.一般油田注水泵一般油田注水泵=0.6-0.7,=0.6-0.7,最高可达最高可达0.85-

5、0.85- 0.900.90 2).输送高粘度、含砂液体时问题较多。输送高粘度、含砂液体时问题较多。 .三.离心泵的分类 1.1.按叶轮数目分：单级泵（图按叶轮数目分：单级泵（图4 4），多级泵（图），多级泵（图2 2）。）。 2. 按吸入方式分：单吸泵，双吸泵（图按吸入方式分：单吸泵，双吸泵（图3）。）。 3. 按泵壳结构分：螺壳泵（图按泵壳结构分：螺壳泵（图3），透平泵（图），透平泵（图2）。）。 4. 按输液性质分：水泵，油泵，泥浆泵，酸泵，碱泵等。按输液性质分：水泵，油泵，泥浆泵，酸泵，碱泵等。 5. 按工作条件分：潜水泵，潜油泵。按工作条件分：潜水泵，潜油泵。 6. 按叶轮比转数分：

6、低比转数泵，正常比转数泵，高比按叶轮比转数分：低比转数泵，正常比转数泵，高比 转数泵。转数泵。 7. 按压力大小分按压力大小分 低压离心泵：低压离心泵：p5MPa。 8.按泵轴所处位置分：按泵轴所处位置分： 卧式泵：泵轴为水平安装。卧式泵：泵轴为水平安装。 立式泵：泵轴为直立安装。立式泵：泵轴为直立安装。 单级悬臂式B型泵 单级双吸螺壳泵 分段式多级离心泵 四离心泵的特性参数 标志离心泵工作性能的基本参数，一般包括一般包括:流量流量Q、 扬程扬程H（或压头）、功率（或压头）、功率N、效率、效率 、允许吸入真空度、允许吸入真空度 Hs(或允许汽蚀余量或允许汽蚀余量h )和转速和转速n等。等。 1

7、流量流量Q:是指泵单位时间内输送的液体量。通常 用Q表示体积流量,单位是:L/s、m3/s或m3/h、m3/d； 用m表示质量流量,单位是:kg/s、kg/h；两者的关 系是：m=Q，其中，液体密度。 2扬程扬程(或压头或压头)H:是指单位重量的液体,经泵后所 增加的能量,用H表示,单位:J/N或m液柱高。 油田 注水泵有时用压力增量p作为注水泵的特性参数， 单位：MPa。两者的关系是：p=gH， 离心泵实际扬程计算： H=(p排-p吸)/g+(c排2-c吸2)/2g+H0 m液柱 其中: p排、p吸分别为泵排出口和吸入口处的压力MPa； c排、c吸分别为泵排出口和吸入口处的液体平均流速， m

8、/s； H0泵吸入口中心到排出口的垂直距离，m。 由于p排-p吸= P表+P真,且当吸入管与排出管直径相同时, c排 =c吸,扬程公式又可以表达为: H=（P表+P真）/g+H0 m液柱 其中:P表,P真分别为泵排出压力表和吸入真空表的显示压 力，MPa. 对于高压注水泵P真和H0 相对很小 ，若忽略不计，则 H= P表/ g 3 功率功率 离心泵的功率通常是指离心泵的功率通常是指泵的轴功率泵的轴功率N轴 轴,即输 即输 入泵轴的功率入泵轴的功率,常以常以 kW为单位为单位. 泵的输出功率称为泵的输出功率称为有效功率有效功率N,它表示单位时间内泵输它表示单位时间内泵输 送出的液体从泵中获得的能

9、量送出的液体从泵中获得的能量,泵的有效功率泵的有效功率N为为 N=gHQ/1000 (或或=Pq) kW 4. 效率效率 表示输入离心泵的功率的有效利用率表示输入离心泵的功率的有效利用率. =N/N轴 轴 5 转速转速n 是指泵轴每分钟的转数是指泵轴每分钟的转数,单位单位 r/min. 6.允许吸入高度允许吸入高度Hs 离心泵的允许吸人高度又称做允许吸上真空高度，或离心泵的允许吸人高度又称做允许吸上真空高度，或 最大允许吸上真空高度，用最大允许吸上真空高度，用Hs表示。它表示离心泵能够表示。它表示离心泵能够 吸上液体的高度，单位为米吸上液体的高度，单位为米(m)。 第二节 离心泵的典型结构及主

10、要零部件 一.离心泵的典型结构 1。单级悬臂式。单级悬臂式B型泵型泵, 如图4所示.一般 Q=5-360m3/h,H=8-98m水柱 2.单级双吸式S型泵(6Sh-9)， 如图3所示，一般Q=90-6500 m3/h,H=10-104 m水柱 3)DA型透平式多级离心泵， 特点：多个叶轮和导叶，一个叶轮和导叶组成一级，各级结特点：多个叶轮和导叶，一个叶轮和导叶组成一级，各级结 构相同，由段隔开，各段和吸入端、排出端用长螺柱联接。构相同，由段隔开，各段和吸入端、排出端用长螺柱联接。 轴向力用自动平衡盘平衡；两端径向轴承用强制润滑方式轴向力用自动平衡盘平衡；两端径向轴承用强制润滑方式。 图式为DA

11、300-150X11型泵：多级单吸分段式泵 二二. .离心泵主要零部件结构离心泵主要零部件结构 1.叶轮叶轮 有单吸式，双吸式（教模演示），作用有单吸式，双吸式（教模演示），作用: :将泵轴将泵轴 的机械能传给液体的机械能传给液体, ,变成液体的压能和动能变成液体的压能和动能. .结构结构: :闭式，闭式， 半开式，开式。弯曲叶片半开式，开式。弯曲叶片6-126-12片。片。 2.泵壳泵壳 有透平泵泵壳，螺壳泵泵壳如图有透平泵泵壳，螺壳泵泵壳如图8 8所示，作用所示，作用: : 收集液体收集液体, ,导向出口导向出口, ,将部分液动能转化为液压能，径向力将部分液动能转化为液压能，径向力 平衡式

12、螺壳结构如图平衡式螺壳结构如图9,10,9,10,。 3.导叶导叶 作用与螺壳相同，用于分段式多级离心泵中作用与螺壳相同，用于分段式多级离心泵中.从从 结构上分：径向式导叶和流道式导叶，如图结构上分：径向式导叶和流道式导叶，如图11，12所示所示 螺壳互成180度布置 径向式导叶 4.密封装置（目的目的:防止内漏、外漏和空气吸入泵内）防止内漏、外漏和空气吸入泵内） （1）叶轮与泵壳之间密封：叶轮密封环（口环）叶轮与泵壳之间密封：叶轮密封环（口环）, 防止内漏防止内漏 目的：防止获得能量的液体漏回叶轮吸入口目的：防止获得能量的液体漏回叶轮吸入口,承受可承受可 能产生的磨擦能产生的磨擦,以保护叶轮

13、和导叶以保护叶轮和导叶.如图如图.也有装在叶也有装在叶 轮上或两边都装轮上或两边都装 结构形式：结构形式： 平接式平接式:结构简单结构简单,但能产但能产 生附加水力损失生附加水力损失. 直角加减压槽式：水力损失小，直角加减压槽式：水力损失小， 密封效果好，被广泛应用。密封效果好，被广泛应用。 迷宫式和螺旋槽式：密封效果迷宫式和螺旋槽式：密封效果 好，但结构复杂，安装与制造好，但结构复杂，安装与制造 工艺要求高工艺要求高。 图213 密封环形式 （2)轴与泵壳之间的密封轴与泵壳之间的密封,(即轴封即轴封) 目的目的:吸入端防止外界空气吸入泵内吸入端防止外界空气吸入泵内,排出端防止高压液体外漏排出

14、端防止高压液体外漏. 1)软填料密封软填料密封.结构简单结构简单,更换方便更换方便,价格便宜价格便宜,广泛应用广泛应用. 常用填料有常用填料有:黄油浸麻绳盘黄油浸麻绳盘 根，石墨浸石棉绳盘根根，石墨浸石棉绳盘根,碳碳 纤维盘根纤维盘根,聚四氟乙烯成型聚四氟乙烯成型 盘根盘根,劳伦盘根劳伦盘根. 一般结构一般结构:有套筒有套筒,填料盒填料盒, 封漏环封漏环,压盖压盖,压紧螺钉组成压紧螺钉组成., 封漏环中引入高压液体封漏环中引入高压液体,不不 仅起密封作用仅起密封作用,同时也起润同时也起润 滑和冷却密封装置的作用滑和冷却密封装置的作用. 填料密封标准填料密封标准:正常压力和正常压力和 转速下转速

15、下,盘根漏失量盘根漏失量3050滴滴 /分为合格分为合格. (2)机械密封机械密封（如图（如图15所示）由四部分组成所示）由四部分组成 a.主要密封件主要密封件(一对摩擦副一对摩擦副):动环动环2,静环静环1,压盖压盖9,静环防转销静环防转销7 b.辅助密封件辅助密封件:静密封圈静密封圈7、8、D等等 c.压紧件：传动弹簧座压紧件：传动弹簧座4、弹簧、弹簧3、固定螺钉、固定螺钉5等。等。 d.传动件：传动弹簧座传动件：传动弹簧座4、键固定螺钉、键固定螺钉5等等 工作原理工作原理 整个机械密封装置有整个机械密封装置有A,B,C,D四四 处可能发生泄漏处可能发生泄漏.其中其中B,C,D是容是容 易

16、实现的静密封。易实现的静密封。A点处是动密点处是动密 封。在介质压力和弹簧力的作用封。在介质压力和弹簧力的作用 下，在动环和静环之间造成一定下，在动环和静环之间造成一定 的端面压紧力，该结合面是经过的端面压紧力，该结合面是经过 特殊加工，特殊配对材料的严密特殊加工，特殊配对材料的严密 耐磨副，间隙很小，介质通过阻耐磨副，间隙很小，介质通过阻 力很大，阻止泄漏。漏失量很小。力很大，阻止泄漏。漏失量很小。 机械密封又称端面密封机械密封又称端面密封。 5.轴向力平衡机构 轴 向 力 的轴 向 力 的 产 生 如 图产 生 如 图 16，平衡，平衡 装 置 见 第装 置 见 第 九节九节 6泵轴 泵轴

17、是将动力传给叶轮的主要零件， 轴上装有叶轮、轴套等零件，借轴承支 撑，在泵体中高速回转。离心泵运行中， 泵轴在承受很大扭矩和弯矩情况下，其 最大挠度不能超过泵内的最小密封间隙， 所以泵轴的强度、刚度及加工后的精度 必须得到保证。 7轴承 轴承承受径向和轴向载荷，是支撑离心泵转子的部 件。它分滚动轴承与滑动轴承两大类。 滚动轴承间隙小，能保证轴的对中性，摩擦系数小， 泵起动力矩小，轴承的轴向尺寸小，而且互换性好， 维修方便。但承受冲击能力差，高速时有噪音；安装 要求准确；而且承载能力有限。因而高转速大型离心 泵，都用滑动轴承，注水泵就是用滑动轴承。 滑动轴承是由轴承盖、上轴瓦、下轴瓦及轴承体组

18、成。轴瓦内表面镶有巴氏合金，以承受压力和起耐磨 作用。轴承体下部有油室及冷却水套。滑动轴承一般 用油环带油润滑。由于润滑油具有吸振能力，所以滑 动轴承能承受较大的冲击载荷。对于大型泵还采用自 动调心滑动轴承，轴瓦球面能自动调心。高压注水泵 和配用电机就是这种轴承；它加工较复杂，并由专门 润滑系统提供强制润滑油。 8联轴器 泵是通过它直接与电动机连接的，它是泵轴 与原动机轴连接并传递功率的部件。常用的联 轴器有三种：爪型弹性联轴器和柱销弹性联轴 器以及齿型联轴器。 爪型弹性联轴器，体积小，重量轻，结构简 单，便于加工制造，而且安装方便，在小功率 和轴径不大于50mm的泵上广泛采用。 柱销联轴器是

19、通过电动机联轴器、橡胶圈、 柱销等将扭矩传递给泵的联轴器，它传递功率 大，最大许用扭矩为3490kgfm，最大轴径为 150mm。配套功率在2000kW以上的泵，一般 采用齿形联轴器。 9、常用离心泵型号的意义及表达方法、常用离心泵型号的意义及表达方法 泵的型号一般由汉语拼音字母和数字表示，分 四部分组成。 等等 型号的第一部分 为阿拉伯数字，表示泵的吸入口直径。单 位 是 毫 米 ( m m ) 或 英 寸 ( i n ) 。 例 如 ： 150D170X9型泵的吸入口径为150mm； 8Sh6型泵的吸入口径为8in。 型号的第二部分 为拼音字母，一定的字母就代表一种结构型式的离心 泵，一般

20、取泵名称中显示其结构特征的汉字的第一个 拼音字母，容易记忆，也比较方便，现介绍如下： IS(旧型号BA、B)国际标准单级单吸悬臂式离心泵； S(旧型号Sh)单级双吸水平中开式离心泵； D多级单吸分段式离心泵； F悬臂式耐腐蚀离心泵； DA多级单吸分段式离心泵； DS多级双吸离心泵； DF多级耐腐蚀离心泵； DK多级中开式离心泵； ， G单级管道泵； J深井泵 型号的第三部分 由阿拉伯数字组成，较常见的有如下四种意义： (1)表示泵比转数的十分之一表示泵比转数的十分之一。例：6Sh9型号 泵中的数字“9”，表示泵的比转数是90。 (2)表示泵的额定流量和扬程表示泵的额定流量和扬程。例：6D100

21、 150型号泵中的“100150”，分别表示泵的额 定流量是100m3h，扬程是150m。 (3)表示泵的额定扬程表示泵的额定扬程。例：2001343X8型号泵 中的“43”，表示泵的单级扬程为43m。 (4)有少数泵表示特殊意义有少数泵表示特殊意义。部分水源深井泵表 示额定流量，例：10J80X3型号泵中的“80， 表示额定流量是80m3h。 型号的第四部分 为阿拉伯数字，表示离心泵具有的叶轮级数。 例：D300150X11型离心泵的叶轮级数为11 级；D155170X9型离心泵的叶轮级数为9级。 目前，有些水泵厂采用国际标准生产的水泵， 其型号意义比较特殊。例如：长春第一水泵厂 生产的，I

22、S8065160型单级单吸悬臂式离 心泵，“IS表示采用国际标准的离心泵； “80”表示吸入口直径为80mm；“65”表示排 出口的直径为65mm；“160”表示叶轮的名义 直径为160mm。 实例 (1).2 B6A 依次表示吸入口直径为2英寸，单级单吸悬臂式离心泵,比转 速为60，叶轮经过一次切割。 (2) 250 D60X5 依次表示吸入口直径为250mm，多级分段式离心泵,单级扬 程为60m，5级叶轮。 (3).D 155 170X11 依次表示电动多级分段式离心泵,额定流量为155m3/h，单级 杨程170m，共有11级叶轮。 (4).6D100 150X11 依次表示吸入口直径6英

23、寸，多级分段式离心泵,额定流量为 100m3/h，单级杨程150m，共有11级叶轮。 5. DFl40-150 x11 依次表示耐腐蚀多级离心泵,额定流量为140m3/h ,单级杨程 150m,共有11级叶轮. 三、离心泵机组润滑油系统 注水泵机组大部分为大中型旋转设备。除少 数中型电动机采用润滑脂润滑外，其余均用润 滑油强制润滑或复合润滑。注水泵大都为强制 润滑，少量中型注水泵为复合式润滑，个别泵 为油环润滑。 1润滑系统流程 润滑系统的流程分两类，一类是集中润滑流 程，即一套润滑设备供数台注水泵机组润滑用 油，如下图所示。另一类是一套润滑设备供一 台注水泵机组润滑用油的分散流程。除上述流

24、程外，也有个别油田采用电动机一套润滑系统、 注水泵又一套润滑系统的流程。 一般润滑系统流程示意图 1一润滑油泵；2一过滤器；3一冷却器； 4一缓冲管和高架事故油箱；5一磁过滤器；6一油箱 2润滑系统的组成 润滑系统主要包括油泵、油箱、过滤器、事故 油箱、压力表等。 1)润滑油泵润滑油泵 常用润滑油泵有以下几种： (1)3HM型旋涡泵 (2)Ch型齿轮油泵：可输送粘度在1500X10-6m2s 以下的各种油类和其他无腐蚀性，无固体颗粒的 液体，温度不得超过600C。 (3)KCB型齿轮油泵：可抽汲温度600C以下，粘 度76X10 -6m2s以下的石油及类似液体。 2)润滑油箱 注水站常用的润滑

25、油箱有两种规格，一种是 200L油箱，外形尺寸为945x 705x405mm 另一 种是1000L油箱，外形尺寸为1600 x900 x800mm。 选用油箱储油量可按下列经验公式计算： V=(KQ)/1000 式中Q润滑油管路工作状态的充油容积，L； V油箱有效容积，m3； K系数，对于离心注水泵机组，K=23。 3)过滤器 它的作用是：用滤网或滤油纸将润滑油中的水 份和杂质过滤掉，保证润滑油质量，避免 机泵烧瓦抱轴而烧毁。 4)事故油箱 事故油箱又叫高架事故油塔。它的作用是：当 润滑油泵已停止运行，而机泵仍在运转的事故状 态下，高架事故油箱内的油就会利用高差，在一 段短时间内继续给机泵轴瓦

26、供油，不致使润滑油 迅速中断。同时，也给操作人员处理润滑油泵停 转事故带来充裕时间，避免机泵烧瓦抱轴事故发 生。正常情况下，它不起作用。 四、注水泵机组冷却系统 大型注水机泵冷却方式有风冷和水冷两种。即：一种是电动 机本身运行所散发的热量被空气吸收，通过冷热空气的密度不 同所产生的空气自然对流，并利用电动机或设备自身的风扇将 热空气直接排至环境大气中去，使冷热空气进行循环，将电动 机的热量带走起到冷却作用。这种冷却系统称为开式冷却系统 或风冷系统；另一种是由冷却水连续不断的流往机泵发热部位， 通过热交换将机泵运行所散发的热量带走，让热交换后的冷却 水再经过冷却塔降温后循环使用。这种冷却方式称为

27、闭式循环 冷却系统或水冷系统，如图所示。 1一冷却水罐；2一冷却水泵；3一机泵空冷器；4冷却塔 五、注水泵机组保护系统 1、供电系统要求的保护系统、供电系统要求的保护系统 供电系统要求注水电动机必须具有以下几种 保护：电流速断保护、单相接地保护、过负荷 保护和低电压保护。当注水电动机出现过载、 接地或电压过低的异常情况时，保护系统就会 使油开关或其他保护装置迅速跳闸断电，以有 效地避免造成重大机械故障、生产损失和人 身伤亡。 2、注水工艺要求的保护系统 1）离心注水泵机组主要保护 离心注水泵机组除了供电系统正常保护外，根据注水工 艺的要求还确定了以下几种保护： (1)泵进口水压过低保护。主要是

28、防止泵的部件汽蚀。产 生低水压的原因是由于泵的吸人管道或过滤器被堵塞，过 水面积减少，阻力增加，以致形成汽蚀，损坏泵的部件。 (2)润滑油系统油压过低保护。润滑油系统油压超过 02MPa时，电动机轴承可能冒油。轴承上游油压低于 003MPa时，轴承润滑不好，所以当系统油压低于要求 时，要求备用油泵自动投入运行并发出声、光信号报警。 （3）注水泵、电动机轴承温度过高报警。当注水泵电动 机轴承温度超过设备要求时，应及时发出报警信号，以便 值班人员采取紧急措施处理故障。 本次课作业 1.与往复泵比较与往复泵比较,离心泵有那些工作特点离心泵有那些工作特点? 2.离心泵的特性参数有哪几个离心泵的特性参数

29、有哪几个?压头和效率如压头和效率如 何计算何计算? 3.离心泵叶轮、导叶的作用分别是什么？离心泵叶轮、导叶的作用分别是什么？ 4.多级离心泵密封环的作用是什么？多级离心泵密封环的作用是什么？ 5.判断填料盘根密封正常工作的标准是什么？判断填料盘根密封正常工作的标准是什么？ 6.机械密封有哪几个部件组成？各部件包含那机械密封有哪几个部件组成？各部件包含那 些元件？些元件？ 7.说明说明6D-150 170X13的意义的意义. 谢谢大家! 第一节第一节 离心泵概述离心泵概述 离心泵的一般 装置 如图所示 单级双吸螺壳泵 3 功率功率 离心泵的功率通常是指离心泵的功率通常是指泵的轴功率泵的轴功率N轴 轴,即输 即输 入泵轴的功率入泵轴的功率,常以常以 kW为单位为单位. 泵的输出功率称为泵的输出功率称为有效功率有效功率N,它表示单位时间内泵输它表示单位时间内泵输 送出的液体从泵中获得的能量送出的液体从泵中获得的能量,泵的有效功率泵的有效功率N为为 N=gHQ/1000 (或或=Pq) kW 4. 效率效率 表示输入离心泵的功率的有效利用率表示输入离心泵的功率的有效利用率. =N/N轴 轴 5 转速转速n 是指泵轴每分钟的转数是指泵轴每分钟的转数,单位单位 r/min. 6.允许吸入高度允许吸入