离心泵基础理论知识(一)

1、主讲人主讲人-许炳琰许炳琰机泵装配机泵装配1. 1. 离心泵工作原理离心泵工作原理蜗壳蜗壳扩压器扩压器1. 1. 离心泵工作原理离心泵工作原理1.1 离心泵工作原理离心泵工作原理 驱动机（电机，汽轮机）通过泵轴驱动机（电机，汽轮机）通过泵轴带动叶带动叶轮轮 旋转产生旋转产生离心力离心力 在离心力作用下在离心力作用下,液体沿液体沿叶片流道被甩向叶轮出口叶片流道被甩向叶轮出口,液体经液体经蜗壳收集蜗壳收集 送送入排出管。入排出管。液体从叶轮获得能量液体从叶轮获得能量, 使压力能和使压力能和速度能均增加速度能均增加,并依靠此能量将液体输送到工并依靠此能量将液体输送到工作地点。作地点。 在液体被甩向叶

2、轮出口的同时在液体被甩向叶轮出口的同时,叶轮叶轮入口中入口中心处形成了低压心处形成了低压, , 在在吸液罐吸液罐 和和叶轮中心处叶轮中心处 的的液体之间就液体之间就产生了压差产生了压差, , 吸液罐中的液体在这吸液罐中的液体在这个压差作用下个压差作用下,不断地经吸入管路及泵的吸入不断地经吸入管路及泵的吸入室进入叶轮中。室进入叶轮中。1. 1. 离心泵工作原理离心泵工作原理中心形成低压中心形成低压驱动机带动叶轮驱动机带动叶轮高速旋转高速旋转叶轮带动液体叶轮带动液体高速旋转高速旋转离心力离心力液体液体获得能量获得能量（压力（压力能、速度能增加）能、速度能增加） 产生压差产生压差实现连续工作实现连续

3、工作输送液体输送液体1.2 离心泵工作流程：离心泵工作流程：1. 1. 离心泵工作原理离心泵工作原理1.3 离心泵工作动画演示离心泵工作动画演示1. 1. 离心泵工作原理离心泵工作原理1.4 离心泵的气蚀离心泵的气蚀1、所谓的气蚀是指：离心泵启动时，若泵、所谓的气蚀是指：离心泵启动时，若泵内内存在气体存在气体，由于空气的密度很低，旋转后，由于空气的密度很低，旋转后产生的产生的离心力很小离心力很小，因而叶轮中心区所形成，因而叶轮中心区所形成的的低压不足低压不足以将液位低于泵进口的液体吸入以将液位低于泵进口的液体吸入泵内，泵内，不能输送流体不能输送流体的现象。的现象。注：注：（液体进入叶轮，如果叶

4、轮的压力下降，压力下降导致液体沸点下降，过低容易在叶轮发生汽化产生气泡）1. 1. 离心泵工作原理离心泵工作原理通常离心泵受汽蚀破坏的部位，先在叶片通常离心泵受汽蚀破坏的部位，先在叶片入口入口附近附近，继而，继而延至叶轮出口延至叶轮出口。起初是金属表面出现麻。起初是金属表面出现麻点，继而表面呈现槽沟状、蜂窝状、鱼鳞状的点，继而表面呈现槽沟状、蜂窝状、鱼鳞状的裂痕裂痕，严重时造成叶片或叶轮前后盖板穿孔，甚至叶轮破严重时造成叶片或叶轮前后盖板穿孔，甚至叶轮破裂，造成严重事故。裂，造成严重事故。因而汽蚀严重影响到泵的安全因而汽蚀严重影响到泵的安全运行和使用寿命。运行和使用寿命。1.4.3气蚀破坏案例

5、气蚀破坏案例1. 1. 离心泵工作原理离心泵工作原理船的螺旋桨气蚀破坏船的螺旋桨气蚀破坏1. 1. 离心泵工作原理离心泵工作原理1. 1. 离心泵工作原理离心泵工作原理1、被输送的介质、被输送的介质温度过高温度过高； 2、吸入罐、吸入罐液位过低液位过低，有气体被吸入；，有气体被吸入； 3、泵的、泵的安装高度安装高度过高；过高； 4、流速和吸入管路上的、流速和吸入管路上的阻力太大阻力太大； 5、吸入管道、压兰、吸入管道、压兰(指不带液封的指不带液封的)密封不好密封不好，有空气进入。有空气进入。 6、流量过大流量过大，也就是说出口阀门开的太大，也就是说出口阀门开的太大1. 1. 离心泵工作原理离心

6、泵工作原理清理进口管路的清理进口管路的异物使进口畅通异物使进口畅通，或者增，或者增加管径的大小；加管径的大小；降低输送降低输送介质的温度介质的温度； 降低安装高度降低安装高度； 重新选泵，或者对泵的某些部件进行改进，重新选泵，或者对泵的某些部件进行改进，比如比如选用耐汽选用耐汽 蚀材料蚀材料等等等等 6 使泵体内使泵体内灌满液体灌满液体或者在进口增加一缓冲或者在进口增加一缓冲罐就可以解决罐就可以解决 离心泵的种类很多，分类方法常见的有以下几种方式离心泵的种类很多，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；）单吸式离心泵；1. 1. 离心泵工作原

7、理离心泵工作原理水封管，自冲洗密封水封管，自冲洗密封水封管，自冲洗密封水封管，自冲洗密封由于泵壳和吸液室均为由于泵壳和吸液室均为蜗壳蜗壳形，为了在灌泵时能将泵内形，为了在灌泵时能将泵内气体排出，在泵壳和吸液室气体排出，在泵壳和吸液室的最高点处分别开有的最高点处分别开有螺孔螺孔，灌泵完毕用灌泵完毕用螺栓封住螺栓封住。泵的轴封装置多采用填料密泵的轴封装置多采用填料密封，填料函中设置封，填料函中设置水封圈，水封圈，用细管将压液室内的液体引用细管将压液室内的液体引入其中以入其中以冷却并润滑填料冷却并润滑填料。轴向力自身平衡，不必设置轴向力自身平衡，不必设置轴向力平衡装置。轴向力平衡装置。螺孔螺孔双吸泵

8、优点双吸泵优点2. 2.按按叶轮数目分叶轮数目分： （1）单级离心泵单级离心泵 泵中只有一个叶轮，单泵中只有一个叶轮，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。在泵内只有一次增能，所以扬程较低。（2）多级离心泵多级离心泵 具有两个或两个以上叶具有两个或两个以上叶轮的离心泵称为多级离心泵。级数越多压轮的离心泵称为多级离心泵。级数越多压力越高。力越高。多级离心泵多级离心泵 动画动画3 3、 按离心泵扬程分：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 4、按

9、泵的用途和输送液体性质分类：、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）屏蔽泵等。2. 2. 离心泵构造离心泵构造2. 2. 离心泵构造离心泵构造叶轮叶轮2. 2. 离心泵构造离心泵构造原动机的机械能原动机的机械能泵轴泵轴叶轮叶轮的叶片的叶片能量传给液体能量传给液体增加液体的静压能和动能增加液体的静压能和动能( (主要增加主要增加静压能静压能) )2. 2. 离心泵构造离心泵构造一般的离心泵叶轮多为此类。一般的离心泵叶轮多为此类。闭式叶轮闭式叶轮在叶轮在叶片两侧有在叶

10、轮在叶片两侧有前后盖板，前后盖板，效率高效率高，适用于输送不含杂质适用于输送不含杂质的清洁液体。的清洁液体。在吸入口一侧无盖板，在吸入口一侧无盖板，而在另一侧有盖板，而在另一侧有盖板，适用于输送适用于输送易沉淀或含易沉淀或含有颗粒的物料有颗粒的物料，效率也较低；效率也较低；半闭式叶轮半闭式叶轮优点优点在叶片两侧无盖板，在叶片两侧无盖板，制造简单、制造简单、清洗方便，清洗方便，适用于输送含有适用于输送含有较大量悬浮物的物料较大量悬浮物的物料缺点效率较低，效率较低，输送的液体压力不高输送的液体压力不高开式叶轮开式叶轮平衡孔平衡孔：消除消除轴向推力轴向推力它的作用是使液体均匀地它的作用是使液体均匀地

11、流进叶轮流进叶轮。它的作用是收集液体它的作用是收集液体,并把它并把它导向排出管导向排出管或或送入下级叶轮送入下级叶轮,与此同时降低液体的速度与此同时降低液体的速度,使动使动能进一步变成压力能。能进一步变成压力能。 压液室有压液室有蜗壳蜗壳和和导叶导叶两种形式。两种形式。2. 2. 离心泵构造离心泵构造压液室有压液室有蜗壳蜗壳和和导叶导叶两种形式。两种形式。单级泵和两级泵一般都是蜗单级泵和两级泵一般都是蜗壳式泵，多级泵大多是导叶壳式泵，多级泵大多是导叶式泵。式泵。蜗壳式泵理论上对能量的回蜗壳式泵理论上对能量的回收更好一些，所以单级泵和收更好一些，所以单级泵和两级泵大多采用蜗壳式。两级泵大多采用蜗

12、壳式。但对于多级泵来说，关键但对于多级泵来说，关键是要缩短轴向尺寸，所以是要缩短轴向尺寸，所以多级泵大多采用轴向尺寸多级泵大多采用轴向尺寸紧凑的导叶式。紧凑的导叶式。蜗壳蜗壳导叶导叶 轴是传递机械能的重要零件轴是传递机械能的重要零件,原动机的扭矩通过它传给叶原动机的扭矩通过它传给叶轮。泵轴是泵转子的主要零件，轴上装有轮。泵轴是泵转子的主要零件，轴上装有叶轮、轴套、平衡叶轮、轴套、平衡盘盘等零件。泵轴靠两端轴承支承，在泵中作高速回转，因而等零件。泵轴靠两端轴承支承，在泵中作高速回转，因而泵轴要承载能力大、耐磨、耐腐蚀。泵轴的材料一般选用碳泵轴要承载能力大、耐磨、耐腐蚀。泵轴的材料一般选用碳素钢或

13、合金钢并经调质处理。素钢或合金钢并经调质处理。2. 2. 离心泵构造离心泵构造2. 2. 离心泵构造离心泵构造2.4 轴封轴封 轴轴封装置主要防止泵中的封装置主要防止泵中的液体泄漏液体泄漏和和空气进入泵空气进入泵中，中，以达到密封和防止进气引起泵气蚀的目的。以达到密封和防止进气引起泵气蚀的目的。 轴封的形式：即带有骨架的轴封的形式：即带有骨架的橡胶密封、填料密封橡胶密封、填料密封和机械密封。和机械密封。目前最主要采用目前最主要采用机械密封机械密封和和干气密封干气密封两两种形式。种形式。 2.4.12.4.1填料密封填料密封填料函中间放置一个填料函中间放置一个液封环液封环，通过它向环内注入有压力

14、的通过它向环内注入有压力的中性介质、润滑剂或冷却液中性介质、润滑剂或冷却液2.4.1.2.4.1.干气密封干气密封它和普通机械密封在结构上极为相似，它们最大的区它和普通机械密封在结构上极为相似，它们最大的区别在于在干气密封的动环面上刻有一系列的别在于在干气密封的动环面上刻有一系列的螺旋槽螺旋槽。随着转动，气体被随着转动，气体被向内泵送到向内泵送到螺旋槽螺旋槽的根部，的根部，根部以外根部以外的一段无槽区称为的一段无槽区称为密封坝。密封坝。使动、静使动、静环密封面脱离接触，环密封面脱离接触，产生很小的间隙产生很小的间隙3-7微米。微米。干气密封干气密封322.4.1.2.4.1.干气密封干气密封密

15、封坝对密封坝对气体流动产生阻力作用，气体流动产生阻力作用，增加气体膜压力增加气体膜压力，该密封坝，该密封坝的内侧还有一系列的反向螺旋槽的内侧还有一系列的反向螺旋槽。反向螺旋槽反向螺旋槽的内侧还有一段密封坝，对气体流动产生阻力作的内侧还有一段密封坝，对气体流动产生阻力作用，以用，以增加气体膜压力增加气体膜压力。2. 2. 离心泵构造离心泵构造2. 2. 离心泵构造离心泵构造静止环（静环）静止环（静环）旋转环（动环）旋转环（动环）弹性元件弹性元件弹簧座弹簧座紧定螺钉紧定螺钉旋转环辅助密封圈旋转环辅助密封圈防转销防转销静止环辅助密封圈静止环辅助密封圈压盖压盖旋转环旋转环和和静止环静止环还可根据它们是

16、否具有轴向补偿能力而称为还可根据它们是否具有轴向补偿能力而称为补偿环或非补偿环补偿环或非补偿环。 A通道则是通道则是旋转环旋转环与与静止环静止环的端面彼此贴合作的端面彼此贴合作相对滑动的相对滑动的动密封动密封，它是机械密封装置中的，它是机械密封装置中的主密封主密封，也是决定的关键，也是决定的关键B通道是通道是旋转环旋转环与与轴轴之间的密封，静密封元件最常用的有之间的密封，静密封元件最常用的有橡胶橡胶O形圈形圈或或聚四氟乙烯聚四氟乙烯V形圈形圈。 C C、D D泄漏通道分别是泄漏通道分别是静止环静止环与与压盖、压盖压盖、压盖与与壳体壳体之间的之间的密封，二者均属密封，二者均属静密封。静密封。2.

17、 2. 离心泵构造离心泵构造P111加氢脱硫塔进料泵机械密封加氢脱硫塔进料泵机械密封橡胶橡胶O形圈形圈机械密封对密封端面的加工要求很高，同时为了机械密封对密封端面的加工要求很高，同时为了使密封端面间保持必要的使密封端面间保持必要的润滑液膜润滑液膜; b.必须严格控制端面上的必须严格控制端面上的单位面积压力单位面积压力: 压力过大，不易形成稳定的润滑液膜，会压力过大，不易形成稳定的润滑液膜，会加速端面加速端面的磨损；的磨损； 压力过小，压力过小，泄漏量增加泄漏量增加。 所以，要获得良好的密封性能又有足够寿命，在设所以，要获得良好的密封性能又有足够寿命，在设计和安装机械密封时，一定要保证端面单位面

18、积压计和安装机械密封时，一定要保证端面单位面积压力值在最适当的范围。力值在最适当的范围。2. 2. 离心泵构造离心泵构造 轴承的作用是对泵轴进行支撑，实质是能够承担径向载荷。轴承的作用是对泵轴进行支撑，实质是能够承担径向载荷。也可以理解为它是用来固定轴的，使轴只能实现转动，而控也可以理解为它是用来固定轴的，使轴只能实现转动，而控制其轴向和径向的移动。制其轴向和径向的移动。 固定轴承固定轴承，同时作为同时作为装载轴承润滑油装载轴承润滑油的容器的容器。2. 2. 离心泵构造离心泵构造轴承起轴承起支承转子重量支承转子重量和和承受力承受力的作用。的作用。离心泵上多使用滚动离心泵上多使用滚动轴承，其外圈

19、与轴承轴承，其外圈与轴承座孔采用基轴制，内座孔采用基轴制，内圈与转轴采用基孔制圈与转轴采用基孔制配合配合(都是都是过渡配合过渡配合)。轴承一般用轴承一般用润滑脂润滑脂和和润滑油润滑油润滑。润滑。2.5 2.5 轴承箱系统轴承箱系统2.5.1 轴承轴承滚动轴承滚动轴承2.5 2.5 轴承箱系统轴承箱系统 离心泵大部分采用离心泵大部分采用滚动轴承滚动轴承，而滚动轴承的，而滚动轴承的元件元件( (滚动体、内外圈滚道及保持器滚动体、内外圈滚道及保持器) )之间之间并非都是并非都是纯滚动纯滚动的。由于在外负荷作用下零件的。由于在外负荷作用下零件产生弹性变形产生弹性变形，除个别点外，接触面上均有除个别点外

20、，接触面上均有相对滑动相对滑动。滚动轴承各。滚动轴承各元件元件接触面积小接触面积小，单位面积压力往往很大，如果，单位面积压力往往很大，如果润润滑不良，元件很容易胶合滑不良，元件很容易胶合，或因，或因摩擦升温过高，引摩擦升温过高，引起滚动体回火，使轴承失效，起滚动体回火，使轴承失效，所以轴承时刻都要处所以轴承时刻都要处于于油膜的涂覆油膜的涂覆之中。之中。 轴承润滑通常用轴承润滑通常用油槽油槽或或油雾油雾进行润滑，为了保进行润滑，为了保证滚动体和滚道接触面间形成一定厚度的油膜，采证滚动体和滚道接触面间形成一定厚度的油膜，采用中黏度的涡轮油用中黏度的涡轮油( (国际标准化组织国际标准化组织6868级

21、级) )较适宜。较适宜。2. 2. 离心泵构造离心泵构造恒位油杯的作用是使轴承恒位油杯的作用是使轴承箱体内的润滑油位箱体内的润滑油位保持恒定。保持恒定。 恒位油杯的结构简图如右恒位油杯的结构简图如右所示，所示，斜面的位置斜面的位置对恒位油对恒位油杯非常关键，由此形成的工杯非常关键，由此形成的工作油位点是正常工作状态时作油位点是正常工作状态时的油位。有的恒位油杯没有的油位。有的恒位油杯没有专门的气孔，但都要专门的气孔，但都要保证斜保证斜面以上部位与大气自由相通。面以上部位与大气自由相通。2. 2. 离心泵构造离心泵构造下图为恒位油杯正常工下图为恒位油杯正常工作状态，理论设计上作状态，理论设计上工

22、作工作油位点油位点和和设计油位设计油位是是相同相同的的，恒位油杯内初始油量，恒位油杯内初始油量一般保持在一般保持在整个油杯的整个油杯的2/3处处。恒位油杯内液面高于。恒位油杯内液面高于轴承箱体内液面并能保持轴承箱体内液面并能保持一定高度的液位，是由于一定高度的液位，是由于连通器的原理连通器的原理，油杯内气油杯内气体压力小于外界大气压力体压力小于外界大气压力。2. 2. 离心泵构造离心泵构造右图为恒位油杯补油状态图。右图为恒位油杯补油状态图。当轴承箱体内的润滑油由于各当轴承箱体内的润滑油由于各种原因而损耗后，箱体内种原因而损耗后，箱体内油位油位下降下降，由于连通器原理，恒位，由于连通器原理，恒位

23、油杯斜面处的油位降低到工作油杯斜面处的油位降低到工作油位点以下，导致油位点以下，导致恒位油杯内恒位油杯内油液的压力平衡被破坏油液的压力平衡被破坏，润滑，润滑油从恒位油杯内流出并进入轴油从恒位油杯内流出并进入轴承箱体，承箱体，外界气体在大气压力外界气体在大气压力作用下通过斜面的上端作用下通过斜面的上端进入恒进入恒位油杯位油杯，直到润滑油，直到润滑油液面恢复液面恢复到工作油位点时到工作油位点时，补油结束补油结束。2. 2. 离心泵构造离心泵构造补油状态图补油状态图PPa恒恒位位油油杯杯（1） 检查泵检查泵及出、入口管线的各部件，如阀门、法兰、地脚及出、入口管线的各部件，如阀门、法兰、地脚 螺钉、联

24、轴器、温度计和压力表等，看是否正常好用螺钉、联轴器、温度计和压力表等，看是否正常好用（2）给轴承箱内加油，油面应在油标的）给轴承箱内加油，油面应在油标的1/22/3处。处。（3）盘车盘车，检查泵的转动情况，是否有不正常的声音。，检查泵的转动情况，是否有不正常的声音。（4）投用投用轴承及盘根的轴承及盘根的冷却水系统冷却水系统。（5）投用压力表投用压力表。（6）打开泵的入口阀灌泵，排除泵内存气，使）打开泵的入口阀灌泵，排除泵内存气，使泵内允满液体泵内允满液体。（7）具有密封油系统的泵，将）具有密封油系统的泵，将密封油加够密封油加够，并进行循环。，并进行循环。（8）检查好泵的）检查好泵的安全设施安全

25、设施(对轮防护掣，接地线等对轮防护掣，接地线等)（9）开动高压电机时要与）开动高压电机时要与电工联系电工联系送电。送电。4. 4.机机泵开停与维护泵开停与维护4.2 离心泵的开启和维护离心泵的开启和维护 离心泵的开启离心泵的开启1、待一切准备工作就绪后，待一切准备工作就绪后，联系内操联系内操准备启准备启动泵。动泵。2、启动时应注意旋转方向是否正确，同时注、启动时应注意旋转方向是否正确，同时注意电机电流变化，不允许超过规定。意电机电流变化，不允许超过规定。无异常无异常后，再慢慢打开泵的出口阀。后，再慢慢打开泵的出口阀。3、泵的流量用、泵的流量用出口阀控制出口阀控制。切忌，不能用入。切忌，不能用入口阀来调节流量。口阀来调节流量。4、泵正常运行时，要不断检查泵出口、泵正常运行时，要不断