《船舶辅机（一类）》-第一章 船用泵操作与管理

第一章船用泵的操作与管理第一节船用泵的分类和性能泵的作用：用来输送流体或提高流体机械能的机械应用：应用最广、数量和类型最多的辅助机械一、船用泵的分类1.按船上用途分：船舶动力装置用泵、船舶通用泵、特殊船用泵2.按工作原理分类：

容积式泵，如齿轮泵、往复泵、叶片泵、螺杆泵；叶轮式泵，如离心泵、旋涡泵和轴流泵；喷射泵，如，水喷射泵、水喷射真空泵和蒸汽喷射泵二、泵的性能参数1.流量，指泵在单位时间内所排送流体的数量，包括体积流量和质量流量2.扬程或压头（排出压力）扬程：泵传给单位重量液体的机械能，常用H表示，单位为m泵铭牌上所标注的是额定扬程，即设计工况的扬程。如果知道泵的排出压力pd(Pa)和吸入压力ps(Pa)，其压头即可近似地表示为：H＝(pd﹣ps)／ρg（m）。容积式泵往往不标注额定扬程而是额定排出压力，它是按照试验标准连续工作所允许的最高排出压力。容积式泵工作时的实际排出压力不允许超过二、泵的性能参数3.功率输出功率（有效功率）：指泵单位时间内实际传给液体的能量，用Pe表示，可由下式求得：Pe＝ρgQH（W）。输入功率（轴功率）：是指泵轴所接受的功率，用P表示。铭牌上标的是额定转速下的功率

二、泵的性能参数有效功率轴功率配套功率二、泵的性能参数4.效率由于泵在实际工作中总存在各种能量损失，所以泵的有效功率总小于轴功率，可用效率η来衡量。输出功率和输入功率之比称为泵的效率，即η＝Pe/P。

效率表示泵性能的好坏以及动力的利用程度，效率越高说明泵的工作越经济。容积损失——因泄漏等造成的流量损失，用容积效率（实际流量与理论流量之比）表示。水力损失——液体在泵内流动因摩擦、撞击、旋涡等造成的损失，用水力率（实际扬程与理论扬程之比）表示机械损失——运动部件与运动部件与液体间的摩擦所造成的能量损失，用机械效率(水力功率与轴功率之比）表示。二、泵的性能参数5.转速：是指泵轴每分钟的回转数，用n表示，单位是r／min。往复泵由于结构上的特点，它的转速也可用活塞在每分钟所完成的双行程数来表示。6.允许吸上真空度泵所允许的(液体不汽化)最大吸入真空度(Mpa)

7.汽蚀余量为了保证泵不产生汽蚀，泵入口处的单位质量液体所具有的能量相对于汽化压力所富余的能量三、泵的正常工作条件泵正常吸入的条件：影响泵吸入压力的主要因素：泵内必须形成足够大的真空度或足够低的吸入压力必须保证泵内的最低吸入压力大于被输送液体在输送温度下的饱和蒸发压力，以避免液体汽化而产生“汽蚀”现象。泵正常排出的条件吸入液面的压力、吸入高度、泵的流量、液体温度、吸入管路阻力第二节离心泵离心泵是叶轮式泵的一种，应用广泛一、离心泵基本结构和工作原理（一）离心泵的基本结构1.叶轮闭式半开式开式常用：单吸闭式后弯叶轮（一）离心泵的基本结构2.泵壳作用：以最小的水力损失汇聚从叶轮中流出的高速液体，将液体引向泵的出口或下一级，并使液体流速降低，将大部分动能转换为压力能分类：蜗壳式（单级离心泵）、导轮式（多级离心泵）（一）离心泵的基本结构3.密封环（阻漏环）（一）离心泵的基本结构3.密封环（阻漏环）作用：叶轮进口处的径向间隙对容积效率影响最大。使用密封环可使泵壳和叶轮进口处的径向间隙很小，磨损后容易修复。密封环多为铜合金，也有不锈钢或酚醛树脂等。叶轮—动环、泵壳—静环，可成对使用，或只设静环。（一）离心泵的基本结构3.密封环（阻漏环）阻漏环形式可分为：平环和曲径环，曲径越多、间隙越小，阻漏效果越好。（一）离心泵的基本结构4.轴封设置部位：泵轴伸出泵壳处的密封装置；作用：防止外部漏泄（阻止水漏出以及空气的漏入）；

形式：机械轴封、软填料轴封。填料轴封作用：防止泵内液体通过泵轴和泵壳间隙外漏；防止空气漏入引起噪声和振动。填料密封应该适当泄漏，不超过60滴/分钟，可通过轴封压盖调整压紧度水封环由断面呈H形的两个半圆构成，安装在轴封壳上水封管位置，压力水沿泵轴向两端渗出。作用：可以防止空气漏入，对泵轴和填料润滑、冷却。（一）离心泵的基本结构机械密封机械轴封装置有四个密封面机械密封与填料密封相比，机械轴封密封性能好，泄漏量少，使用寿命长，摩擦损失的功率小。但制造和安装工艺复杂，价格昂贵，含固体杂质的液体不宜使用。（二）离心泵的工作原理离心泵的压头取决于叶轮的直径和转速（增大则压头增大）离心泵的压头还与叶片出口安装角有关——大部分采用后弯离心泵的压头与运动速度有关，与液体性质无关——离心泵无排出气体的能力（三）离心泵轴向力产生原因：单侧吸入式离心泵闭式与半开式叶轮两侧液体压力分布不均衡，构成一个轴向推力。（叶轮与泵壳间的液体随叶轮旋转，产生离心力。）（三）离心泵轴向力①采用止推轴承：一般用于小型泵，可完全平衡。作为大型泵平衡措施的补充。②采用双吸叶轮或叶轮对称布置双吸叶轮：因结构及磨损不均原因平衡不是很完善，需装止推轴承。叶轮对称布置适用于多级偶数叶轮。③采用平衡孔或平衡管：容积效率有所下降，平衡不是很完善。④采用液力自动平衡装置（动态平衡）二、离心泵的特性曲线最佳工况点，不是流量最大，而是效率最高三、离心泵的工况调节1.节流调节法——经济性最差，简便，应用最广2.回流调节法——经济性很差，调节范围广3.改变管路静压调节法——应用压力继电器4.变速调节法四、离心泵的并、串联工作1.离心泵的并联工作

并联工作：为提高流量，两相同的泵并联原则：扬程相等，流量相加四、离心泵的并、串联工作2.离心泵的串联工作串联工作：为提高扬程原则：流量相等，扬程相加五、离心泵的汽蚀现象1.泵的汽蚀现象（概念）叶轮根部压力低，会产生大量的汽泡，此现象称为“气穴”。“气穴”发生在泵内压力最低的地方即在叶轮的叶片根部发生。五、离心泵的汽蚀现象2.泵发生汽蚀的危害产生疲劳破坏引起振动、噪声降低压头、流量和效率附加化学腐蚀五、离心泵的汽蚀现象3.泵的汽蚀余量为了保证泵不产生汽蚀，泵吸入口处单位质量液体所具有的压力能和速度能相对于汽化压力能需有富余能量，该富余能量称为“汽蚀余量”，用△h表示。五、离心泵的汽蚀现象4.减免泵发生汽蚀的措施从维护管理方面减免泵发生汽蚀的措施：减小吸入管路的阻力减小泵的流量降低泵的安装高度降低输送液体的温度从设计制造方面减免汽蚀的措施：①改进泵和叶轮入口处的形状和粗糙度，以降低液体在泵内流动时的阻力损失。②叶轮前加装导轮。③加大叶轮进口直径或采用双吸叶轮。④采用铜合金或不锈钢材料来制造叶轮。六、离心泵的自吸装置1.离心泵水环泵自吸装置六、离心泵的自吸装置1.离心泵的空气喷射器自吸装置七、离心泵的运行管理1.仪表监视。仪表的读数是否正常、稳定。2.声响监听。有无异常振动、机械敲击等情况。3.润滑监视。轴承室液位一般在视液镜1/2高度左右；轴承工作温度不宜超过70℃。4.轴封监视。对机械轴封装置，允许微量泄漏，要求轴封不应发热；对于填料轴封，要求有一定的泄漏，一般以“一滴一滴”的泄漏为宜，不允许泄漏成线。八、离心泵的操作1.外部检查2.滑油检查4.转向检查——点动3.灵活性检查——盘车8.运行管理9.停泵操作：关排水阀——停泵——关进水阀6.封闭启动——防止对电网冲击。全开进水阀，全关排水阀——启动后——慢慢开启排水阀7.开阀供水——封闭运行时间不超过2分钟5.引水排气九、离心泵的常见故障分析与处理3.轴封泄露4.噪声和震动——对中性不好（电机和轴）1.泵启动后不出水——有空气或者泵的转速太低、排水阀未开2.流量不足——内漏、排水阀未开全第三节往复泵一、往复泵基本结构和工作原理1.往复泵的基本结构三层阀箱上层通排出管中层通泵缸下层通吸入管2.往复泵的工作原理往复泵的流量是隨时间在不断变化的、是不均匀的，往复泵流量的不均匀可采用多作用泵和在泵的排出口安装空气室进行改善。二、往复泵的容积效率和作用数1.往复泵的容积效率2.往复泵的作用数作用数是指泵轴每回转一周所吸、排液体的次数。往复泵常用的作用数有1-4作用，其中以三作用往复泵的流量为最均匀的。三、往复泵特性结构较复杂，易损件较多特性有自吸能力理论流量与工作压力无关额定排出压力与泵的尺寸和转速无关流量不均匀转速不能太高不宜输送含有固体杂质的液体电动往复泵的转速一般在200～300，最高不超过500。电动往复泵需安全阀往复泵不能采用改变排出阀开度的方法来调节流量。四、往复的维护管理A看B听C摸F防锈E防冻D闻一般轴承温度不超过70℃五、往复的操作注意：全开进出口截止阀，再启泵。五、往复的故障分析流量不足——阀密封性不良、活塞环、缸套、密封磨损。第四节齿轮泵齿轮泵是容积式泵的一种按齿形可分为正齿泵、斜齿泵和人字形齿轮泵按啮合方式可分为外啮合齿轮泵和内啮合齿轮泵按转动方向可分为可逆转和不可逆转齿轮泵一、外啮合齿轮泵的基本结构和工作原理基本结构组成：主动齿轮、从动齿轮、泵体、吸入口、排出口装配关系：主、从动齿轮分别安装在两根平行的转轴上在齿轮泵的泵体与端盖之间装有调节垫片，此垫片用以调节齿轮泵的轴向间隙和密封两方面的作用。齿轮泵内存在三个间隙，其分别为轴向间隙（或端面间隙）、径向间隙（或齿顶间隙）和啮合间隙。吸排方向取决于转向，脱开啮合的一侧与吸入管连通，插入啮合的一侧与排出管连通。齿轮泵的工作原理分析如下：1.齿轮泵的转向决定吸排方向，齿轮泵不允许反转2.齿轮泵工作中产生径向不平衡力，大小不相等、方向不相同。使齿轮和轴承推向吸入侧。措施：减小排出腔3.齿轮泵间隙：轴向间隙、径向间隙、啮合间隙。影响最大的是轴向间隙。4.困油现象：发生在直齿齿轮中啮合间隙径向间隙轴向间隙对漏泄量影响最大，占70-80%用压铅丝法测量端面间隙。端面间隙齿轮泵的困油现象留在齿间的油液就被困在两对同时啮合的轮齿所形成的一个封闭空间内，这个空间的容积又将随着齿轮的转动而变化。这就是齿轮泵的困油现象。说明：封闭空间的容积是动态变化的，由大变小再由小变大。变小时：油液不可压缩，油液被挤压，压力升高，就从零件接合面的缝隙中强行挤出（这个压力比油泵的工作压力高很多，甚至可达几百个大气压），使齿轮和轴承受到很大的径向压力和附加载荷。变大时:

产生局部真空，空气析出，发生汽化，引起汽蚀。困油现象危害：

轴承负荷增大、功率损失增加、油液发热、引起噪音和振动、影响油泵的工作性能、平稳性和寿命。困油的解决方法：①修正齿形——使封闭空间的容积变化减到最小，该法应用较少。②泄压孔法——在从动齿轮的齿顶到齿根钻径向通孔，在从动齿轮轴上铣出两条沟槽(加工复杂)。③泄压槽（卸荷槽）法④采用斜齿轮或者人字形齿轮齿轮泵的容积效率及影响因素容积效率--是指泵的实际流量与理论流量的比值，称为容积效率。齿轮泵的容积效率值总是小于1的。齿轮泵径向力齿轮泵径向力的产生：合力大小不相等，方向不相同，且作用于从动齿轮上的径向力大于主动齿轮。齿轮泵径向力的危害：齿轮与泵轴被推向泵的吸入一侧齿轮泵径向力减小的方法：齿轮泵径向力减小最常用方法是缩小排出腔作用于轮齿上的面积二、齿轮泵的工作特点齿轮泵除具有容积式的共同特性(有自吸能力、理论流量与工作压力无关、额定压力与泵尺寸和转速无关)外，还具有如下特点：1.齿轮泵的吸、排方向取决于原动机的回转方向，齿轮泵不能反转。2.流量连续，但存在脉动。流量脉动率与齿数和齿形有关。齿数多，脉动率小。3.主、从动齿轮存在不平衡径向力。常采用缩小排油口油液的作用面积，以减小径向力。4.结构简单，价格低廉。5.摩擦面较多，且密封间隙较小，宜输送洁净且具有润滑性的油液。三、可逆转齿轮泵可逆转齿轮泵分为可逆转外齿轮泵和可逆转内齿轮泵1.带月牙形隔板可逆转的内齿轮泵转向改变时月牙形隔板相应随底盘转过180º保证吸排方向不变三、可逆转齿轮泵可逆转齿轮泵分为可逆转外齿轮泵和可逆转内齿轮泵2.转子泵的基本结构及工作原理其外转子比内转子多一个齿，两者的圆心偏心，转向相同，转速不等。四、齿轮泵操作1.检查灵活性2.进出口阀全开3.检查转向4.起动泵五、齿轮泵故障分析1.不排油、流量不足——内漏或外漏，阀未开2.工作噪音太大——有空气或机械故障第五节螺杆泵一、螺杆泵的结构和工作原理螺杆泵是船上常用的一种回转式容积泵。分类（按转子螺杆数分）：单螺杆泵、双螺杆泵、三螺杆泵第五节螺杆泵一、螺杆泵的结构和工作原理1.单螺杆泵的结构和工作原理单螺杆泵螺杆—单头螺纹，材料为金属，螺杆顶部与底部截面间的中心距为2e单螺杆泵泵缸（螺套）—内表面为双头螺纹，材料可以是金属或非金属（橡胶）；工作螺杆的中心线与泵缸中心线不一致，偏离一个e，故需用万向轴联接驱动。第五节螺杆泵一、螺杆泵的结构和工作原理1.单螺杆泵的结构和工作原理第五节螺杆泵一、螺杆泵的结构和工作原理1.单螺杆泵的结构和工作原理单螺杆泵基本工作原理：螺杆转动啮合时，形成各自的密封段并轴向移动，与吸口相通的密封段容积不断增大而吸入液体，然后与吸口隔离，而与排出口相通，容积不断减小而排出液体。单螺杆泵适用场合：常作为油污水输送泵第五节螺杆泵一、螺杆泵的结构和工作原理2.双螺杆泵的结构和工作原理双螺杆泵轴向力平衡：采用结构对称法。双螺杆泵适用场合：仅适用于工作压力不高的场合。第五节螺杆泵一、螺杆泵的结构和工作原理3.三螺杆泵的结构和工作原理1）一个双头螺纹的主动螺杆（凸螺纹，左旋）；

2）两个双头螺纹，对称配置的从动螺杆（凹螺纹，右旋）；

3）泵壳衬套。

4）螺杆螺旋面的形成线为摆线，保证相啮合螺旋面没有相对滑动。第五节螺杆泵一、螺杆泵的结构和工作原理3.三螺杆泵的结构和工作原理

三螺杆泵工作原理：螺杆的啮合线把主动螺杆和从动螺杆的螺旋槽分割成若干密封容积，主从螺杆啮合转动，啮合线移动，密封容积沿轴向移动，螺杆每转一转，密封容积移动一个导程的距离。吸油腔逐渐增大，完成吸油过程，压油腔逐渐缩小，完成排油过程。

第五节螺杆泵一、螺杆泵的结构和工作原理3.三螺杆泵的结构和工作原理三螺杆泵轴向力的产生原因：

①由于吸排压力差的存在，螺杆承受一个指向吸入端的轴向力；

②螺旋面产生的轴向力，凸螺杆指向吸入端，凹螺杆指向排出端；第五节螺杆泵一、螺杆泵的结构和工作原理3.三螺杆泵的结构和工作原理三螺杆泵轴向力的平衡方法：

1)采用止推轴承（小型低压单侧吸入式螺杆泵适用）。

2)双侧吸入法（每根螺杆分为长度相等，旋向相反的两部分，两端吸入，中部排出）。

3)液压平衡法（平衡活塞、平衡轴套、推力垫圈），适用于工作压力较高的单侧吸入式，能使轴向力完全平衡第五节螺杆泵二、螺杆泵的工作特点1.流量与压力范围广2.流量均匀无脉动3.泵的转速可以很高4.泵内液体的扰动小5.输送液体的种类和粘度范围广6.螺杆的加工和装配要求较高第五节螺杆泵三、螺杆泵的日常管理1.能自吸，但需充液启动，避免干转磨损。

2.保持吸口滤器干净。

3.螺杆泵不允许反转。（否则，吸排方向改变，轴向推力平衡装置丧失作用，使泵严重损坏）

4.启动时，全开吸排截止阀，停用时，应在泵完全停转后，再关吸排截止阀。泵出口旁通安全阀的操作使用，用于卸载启动、换备用泵和并联使用。注：旁通时间不能太长，并注意安全阀失灵等问题。

5.备用螺杆的存放应悬吊固定，检修时应注意防止弯曲变形（吸排管路固定、拆装起吊、联轴节对中）。

6.运行中防止油温过低吸入真空过大,产生气蚀现象和噪声。

7.拆装时注意防止损伤机械轴封等密封元件。第五节螺杆泵四、螺杆泵常见故障分析与处理故障现象故障原因排除方法1.不能排液或流量不足①吸油管露出液面②吸油管漏气③吸入管或吸入滤器堵塞④吸、排阀忘开或开度不足⑤泵反转或转速太低⑥内部间间隙太大或安全阀漏泄⑦安全阀调节压力太低⑧旁通阀开度太大①加油至油尺基准线②检查管子消除漏气③检查管路或清洗滤器④开足吸、排阀⑤重新接线或检查电源⑥拆泵检查⑦重调安全阀⑧重调旁通阀开度2.