石油化工泵培训课件修改版.ppt

1、2020/9/20,1,石油化工泵培训课件,王进 2013.01.06,2020/9/20,2,介绍,泵基础知识 泵的分类 离心泵 屏蔽泵 往复泵 柱塞 隔膜 高速泵 磁力泵 液环真空泵、齿轮泵 螺杆泵 操作 维护 常见运行故障,2020/9/20,3,泵油化工装置常见泵类型,蜗壳泵、导叶泵（按压水室分） 单吸 双吸取（按泵叶轮吸入口分） 单级 双级 多级（叶轮级数） 悬臂 两端支承（支承方式） 立式 卧式（泵轴位置） 屏蔽（泵和电机组成一体，不需轴封） 磁力（磁偶合 无轴封 无泄漏 耐腐蚀） 液力回收透平,离心泵,2020/9/20,4,泵油化工装置常见泵类型,蒸汽泵 电动泵,容积泵,往复泵

2、,转子泵,柱塞泵 隔膜泵,单缸 双缸 多缸,齿轮 螺杆（单 双 三 五） 旋转活塞泵 滑片泵,单缸 双缸 多缸,2020/9/20,5,泵油化工装置常见泵类型,使用条件 高温低温、高压低压、高速低速、计量泵 驱动方式 电动、汽动、气动、水力驱动、磁力驱动 用途 原料、循环、回流泵、塔底、重沸器泵、 成品泵、计量泵、沥青石蜡泵、浆液泵 。,2020/9/20,6,行业”圣经”-API,ASME/ANSI ISO/DIN 美国国家标准学会（American National Standards Institute: ANSI） 美国机械工程师协会(ASME) ASME标准 德国标准化学会(DIN)

3、 DIN标准,American Petroleum Institute,美国石油协会,按使用寿命至少为20年设计和制造 连续运转至少为3年.,设计原则,2020/9/20,7,通用流程泵,2020/9/20,8,立式泵,2020/9/20,9,API 610 单级泵,型 底脚安装 中心线支承 滚动轴承,2020/9/20,10,API 610 立式管道泵,轴承箱单级悬臂 刚性联轴器单级悬臂 共轴式 6 高速齿轮箱,2020/9/20,11,泵型图例,BB1轴向双支承单双级 BB2 径向双支承单双级,2020/9/20,12,泵型图例,BB3 轴向水平双支承多级 BB4 径向水平双支承多级,20

4、20/9/20,13,泵型图例,BB5 径向水平双支承多级双壳体,2020/9/20,14,泵型图例,VS1立式悬臂单壳导流 VS2立式悬臂单壳涡流 VS3立式悬臂单壳轴流 VS4立式悬臂涡流长轴油池 VS5立式悬臂油池 VS6立式悬臂双壳导流 VS7立式悬臂双壳涡流,2020/9/20,15,齿轮泵,2020/9/20,16,螺杆泵,External Bearings,2020/9/20,17,锅炉给水泵,2020/9/20,18,高压清焦泵,2020/9/20,19,加氢进料泵,2020/9/20,20,加氢进料泵,离心泵工作原理,工作原理 简单地说是通过高速旋转的叶轮所产生的离心力来输送

5、液体的。如图所示 被送液体经吸入室进入泵内，并充满泵腔，原动机驱动轴带动叶轮旋转，叶轮的叶片带动被送液体与叶轮一起旋转，在离心力的作用下，被送液体由叶轮中心向叶轮边缘流动，其速度（动能）逐渐增大，在流出叶轮的瞬间其速度最大，然后进入蜗室，被送液体速度逐步降低，将大部分动能转化为压力能，在经过压出管进一步降低速度，被送液体的压力继续升高，达到需要的压力后将液体压入泵的排出管路。当液体由叶轮中心流向叶轮边缘后，叶轮中心呈现低压状态，泵外的液体在泵外与叶轮中心部分的压差作用下进入泵内，再由叶轮流向叶轮边缘。如此叶轮连续旋转，泵连续地吸入和压出被送液体，完成对液体地输送。,离心泵工作原理,只有在泵腔内

6、充满液体时，液体从叶轮中心流向边缘后，在叶轮中心部分才能形成低压区，泵才能正常和连续输送液体。为此离心泵启动前，必须将泵内充满液体，称作灌泵。 离心泵适用于流量大、扬程低、液体粘度小。并适用于输送悬浮液和不干净液 体。,2020/9/20,23,主要技术参数,流量 扬程 转速 轴功率泵轴所需的功率 功率：驱动机给泵的能量 有效功率Ne=QHr/367 轴功率Ne=QHr/367 必需汽蚀余量NPSHr(吸上真空高度） 装置汽蚀余量NPSHa 比转速ns=(3.65nQ1/2)/H3/4 最小连续稳定流量 最小连读热流量,主要技术参数定义,流量：单位时间内排出液体数量，通常以体积计，以Q表示，单

7、位为m3/h，m3/s等等。也可以用质量计，以G表示，单位为t/h，t/s，kg/s。额定流量则指泵在最佳效率时的流量。即泵名牌上所标注的流量。流量与管径的关系： Q=1/4b2v 管内径 流速 流速：单位时间内流体在流动方向上流经的距离以V表示。,主要技术参数定义,扬程：单位质量液体通过泵所增加的能量，以H表示，单位是，通常以米液柱（mH2O）表示。额定扬程则指泵在最佳效率时的扬程。即泵名牌上所标注的扬程。泵的理论扬程与转速、叶片出口安装角、叶片个数、泵的流量有关系。 效率：指液体通过泵后所得到的能量与驱动机传给泵的能量的比值。以Ef（或）表示,主要技术参数定义,功率：驱动机给泵的能量，通称

8、为轴功率，以kw表示。 有效功率：泵在单位时间内所做的功，单位kw，以Ne表示：Ne=QHr/367 转数：单位时间内离心泵转子的工作次数，单位为/in。,主要技术参数定义,必需汽蚀余量hr： 为了使泵不发生汽蚀，泵进口处所需具有的超过汽化压头的能量。该值是泵入口部分优劣的标志，取决于泵的设计制造的质量，一般无法计算，都由泵实验值决定 装置汽蚀余量ha： 泵吸入管路系统可给予泵进口处超汽化压力头的能量。该值大小取决于吸入管路系统的设计。,离心泵的特性,泵的特性参数，标志着泵的特性。泵各个特性参数之间的关系和变化规律，可以用一组特性曲线来表达。 对每一台泵而言，当泵的转速一定时，通过试验的方法，

9、可以绘制出相应的一组特性曲线，即泵的基本特性曲线。 一般以流量Q为横坐标，用扬程H、功率N、效率为纵坐标，绘QH、QN、Q曲线。,离心泵的特性,离心泵特性影响因素,液体的性质： （1） 液体的密度：离心泵的压头和流量均与液体的密度无关，有效功率和轴功率随密度的增加而增加，这是因为离心力及其所做的功与密度成正比，但效率又与密度无关。 （2） 液体的粘度：若粘度大于常温下清水的粘度，则泵的流量、压头、效率都下降，但轴功率上升。所以，当被输送流体的粘度有较大变化时，泵的特性曲线也要发生变化。,离心泵特性影响因素,转速 离心泵的转速发生变化时，其流量、压头、轴功率和效率都要发生变化，泵的特性曲线也将发

10、生变化。 若离心泵的转速变化不大（小于20），则可以假设：转速改变前后液体离开叶轮处的出口速度三角形相似；转速改变前后离心泵的效率不变。从而可导出以下关系： （比例定律）,离心泵特性影响因素,叶轮外径 当泵的转速一定时，压头、流量与叶轮的外径有关。对于某同一型号的离心泵，若对其叶轮的外径进行“切割”，而其他尺寸不变，在叶轮外径的减小变化不超过5时，离心泵的性能可进行近似换算。此时可以假设：（1） 叶轮外径变化前后，叶轮出口速度三角形相似；（2） 叶轮外径变化前后，离心泵的效率不变；（3）叶轮外径变化前后，叶轮出口截面积基本不变。从而可以导出以下关系： （切割定律）,2020/9/20,33,离

11、心泵的流量调节,改变出口阀的开度改变管路特性,泵的工作点由管路特性和泵的特性共同决定,离心泵的流量调节,关小出口阀，曲线变陡，工作点由M变为M1，流量下降，泵所提供的压头上升；相反，开大出口阀开度，曲线变缓，工作点由M变为M2，流量上升，泵所提供的压头下降。,离心泵的流量调节,采用阀门调节流量快速简便，且流量可连续变化，适合化工连续生产的要求，因此应用很广泛。其缺点是当关小阀门时，管路阻力增加，消耗部分额外的能量，实际上是人为增加管路阻力来适应泵的特性。且在调节幅度较大时，往往使离心泵不在高效区下工作，不是很经济,2020/9/20,36,离心泵的流量调节,改变叶轮转速改变泵的特性,泵的工作点

12、由管路特性和泵的特性共同决定,离心泵的流量调节,如图所示，转速增加，流量和压头均能增加。这种调节流量的方法合理、经济，但曾被认为是操作不方便，并且不能实现连续调节。但随着的现代工业技术的发展，无级变速设备在工业中的应用克服了上述缺点。是该种调节方法能够使泵在高效区工作，这对大型泵的节能尤为重要。,2020/9/20,38,离心泵的流量调节,车削叶轮直径,实施起来不方便，且调节范围也不大 叶轮直径减小不当还可能降低泵的效率 因此生产上很少采用 单台离心泵不能满足输送任务要求时 ，可采用离心泵并联或串联操作。,出口回流,保证泵工作在最小流量下工作 调节流量辅助手段,2020/9/20,39,离心泵

13、的汽蚀现象和吸上真空度,当叶片入口附近的最低压强等于或小于输送温度下液体的饱和蒸气压时,液体就 在该处发生气化并产生气泡；液体从低压区流向高压区,气泡在高压的作用下,迅速凝结或破裂的现象。 由于冲击作用及泵体震动并产生噪音，且叶轮局部处在巨大冲击力的反复作用下，是材料表面开始疲 劳，从开始点蚀到形成裂缝，使叶轮或泵壳受到破坏。,2020/9/20,40,离心泵吸上真空高度，又称允许安装高度,提高泵抗汽蚀的途径,1提高装置有效汽蚀余量ha（NPSHa）的措施。通常采用提高吸入液面高度的方法，以及减少吸入管路的阻力损失，降低液面的饱和蒸汽压力，即吸入管路大些，长度短些，弯头阀门少些，输送液体温度尽

14、可能低。 2提高泵本身抗汽蚀的措施。 2.1适当加大叶轮入口处直径和叶轮入口边缘宽度，改进叶轮吸入口或吸入室形状等； 2.2 采用双吸叶轮； 2.3采用合理的叶片进口位置及前盖板的形状； 2.4采用诱导轮，把它装在第一级叶轮的前面； 2.5 采用抗汽蚀材料等。,离心泵的最小流量,泵在低与额定流量下使用效率低，而且长期运转不经济。但在小流量下（偏小到某一限量）较长期运转，特别当泵在接近排出阀的关闭状态的小流量下操作时由于泵出口液体返回吸入口将吸入液体加热会发生汽蚀甚至发生机械故障，使泵不能运转。因此必须考虑泵安全运转的最小流量。,离心泵的最小流量,最小连续稳定流量是指API610标准规定的噪音和

15、振动限度下泵能够工作的最小流量； 最小连续热控流量是指维持工作其运行不致被泵送液体温升所所害的最低流量。,2020/9/20,44,离心泵的主要部件,泵壳 叶轮 泵轴 轴承 联轴器 泵体 密封,2020/9/20,45,离心泵的主要部件,泵壳 叶轮 泵轴 轴承 联轴器 泵体 密封,2020/9/20,46,双吸离心泵的主要部件,泵壳 叶轮 泵轴 轴承 联轴器 泵体 密封,2020/9/20,47,高速离心泵的主要部件,泵壳 叶轮 泵轴 轴承 联轴器 泵体 密封,2020/9/20,48,叶轮,离心泵的关键部件, 将原动机的机械能传给液体,提高通过泵的液体静压能和动能,口环,叶轮与泵体(泵盖)，

16、分别装有可更换的密封环(称口环)，由于它们之间的间隙小，可以减少液体由排出室漏回吸入室。常用结构型式，如图所示,口环,A为平口环，结构简单，但漏损大。 B、C、D、E为角式口环，由于存在径向间隙B及轴向间隙B 1，液体漏出时经过这两道窄缝阻挡，所以漏损较小。 F、G、H为迷宫式，密封效果好构造复杂。 I是凹槽式，密封效果好，制造复杂。,口环,口环一般有硬度差的要求。两者的硬度差最小为HB 150，当两者硬度大于HB400以上时，不作此要求。同时，口环和叶轮应采用压配合，且应有锁紧销或定位销,2020/9/20,52,泵壳,叶轮顺着蜗形通道逐渐扩大方向旋转, 液体从叶轮外缘高速流出,流过蜗形通道

17、时流速降低,部分动能转变为静压能,轴,轴是传递机械能的重要零件,原动机的扭矩通过它传给叶轮。泵轴是泵转子的主要零件，轴上装有叶轮、轴套、平衡盘等零件。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素钢或合金钢并经调质处理。,2020/9/20,54,离心泵的轴承部分,轴承一般分为滑动轴承和滚动轴承 采用止推轴承来承受轴向负荷。,2020/9/20,55,按API610规定，以下情况应采用滑动轴承。,(1)筒形泵（双层壳体泵） (2)DN300000 （D-轴承处轴径mm，N-转速r/min） (3)泵额定功率（hp）与额定转速r/min的乘积2.

18、7106时； (4)标准的滚动轴承不能满足额定条件下的连续操作25000h或最 大轴向和径向负荷下，不能满足在额定转速下操作16000h的L10寿命时； (5)上述(2)及(3)规定，泵转数在3000r/min时，当轴承处轴径为100mm，或额定功率为670kw时，应采用滑动轴承。,2020/9/20,56,滑动轴承,一般采用衬巴氏合金的对开式轴瓦，应有防转销，并在轴向可靠固定。在高速转动时应采用可倾瓦（多块式）或微椭圆形以抗油膜振荡，在某些特殊环境时，可采用自调心的径向轴承。推力轴承 一般选用双向止推多块式，通常选用米歇尔式，在负载较大时可选用金氏伯雷式,轴封,由于泵轴转动而泵壳固定不动，在

19、轴和泵壳的接触处必然有一定间隙。为避免泵内高压液体沿间隙漏出，或防止外界空气从相反方向进入泵内，必须设置轴封装置。 轴封装置主要防止泵中的液体泄漏和空气进入泵中，以达到密封和防止进气引起泵气蚀的目的。 轴封的形式：即带有骨架的橡胶密封、填料密封和机械密封。目前最主要采用机械密封和干气密封两种形式。,2020/9/20,58,轴封,机械密封,作用： 防止高压液体从泵壳内沿轴的四周而漏出和外界空气漏入泵壳内,2020/9/20,60,机械密封,原理 两块密封元件，在其垂直于轴线的光洁而平直的表面上相互贴合，并作相对转动而构成密封的装置。它有许多结构型式，但其基本结构和作用原理是相同的。机械密封根据

20、泵送介质的性质（粘度、润滑性、毒性、挥发性以及是否凝固、易结晶等特性）以及工作条件（温度、压力等）通过仔细的计算选择正确的密封面组对（动环和静环）以及合适的结构和配置密封的冷却、冲洗、急冷等配套系统，就可以达到满足密封可靠的要求。机械密封结构如图所示；从结构来看，机械密封主要是将极易泄漏的轴向密封改变为不易泄漏的端面密封。,机械密封,机械密封泄漏途径 机械密封中流体可能泄漏的途径有A、B、C、D四个通道。 C、D泄漏通道分别是静止环与压盖、压盖与壳体之间的密封，二者均属静密封。B通道是旋转环与轴之间的密封，静密封元件最常用的有橡胶O形圈或聚四氟乙烯V形圈。 A通道则是旋转环与静止环的端面彼此贴

21、合作相对滑动的动密封，它是机械密封装置中的主密封，也是决定机械密封性能和寿命的关键。,机械密封,2020/9/20,64,密封的辅助系统,冲洗的目的在于防止杂质集积，防止气囊形成，保持和改善润滑等，当冲洗液温度较低时，兼有冷却作用。冲洗的方式主要有如下：内冲洗和外冲洗,2020/9/20,65,润滑,润滑可分为强制和非强制润滑两种方式，对非强制润滑采用固定在轴上的甩油环，油面应高出甩油环下缘3.26.4mm.对于强制润滑，按标准要求。非强制润滑时，油温度不高于82；强制润滑时回油温度不高于71,润滑,目前，集中润滑的油雾润滑方式已经成功的应用于炼油企业，它利用由油雾装置产生的高质量油雾通过管道

22、送到泵的轴承处，起到润滑的作用。它可以单独使用，也可以和油浸式润滑联合使用，也可以作为一种润滑油安全保护措施，进行应用。,2020/9/20,67,离心泵轴向力的平衡方法,平衡孔 在叶轮后盖板中央部位均匀开孔，使后盖高压液体可以部分的流向吸入口使轮背压力和吸入口液体压力相等而减少推力，它增多了泵的泄漏损失，穿过平衡孔的液体干扰了液流流速，引起涡流，使泵效率降低 平衡管 将叶轮后盖体用小管与吸入口接通，从而减少推力 利用叶轮对称排列，使轴向力自动平衡 平衡鼓 平衡盘与平衡鼓组合其优点是由于平衡鼓能平衡大部分轴向力减轻平衡盘的负担。延长了使用寿命。,离心泵轴向力的平衡方法,离心泵轴向力的平衡方法,

23、2020/9/20,70,离心泵的操作维护,开泵前的检查准备： 流程阀门、润滑、预热 、盘车 1） 检查泵及出、入口管线的各部件，如阀门、法兰、地脚螺钉、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1/22/3处。 （3）盘车，检查泵的转动情况，是否有不正常的声音。 （4）打开轴承及盘根的冷却水。 （5）打开压力表阀。 （6）打开泵的入口阀，排除泵内存气，使泵内允满液体。 （7）具有密封油系统的泵，风将密封油加够，并进行循环。 （8）检查好泵的安全设施(对轮防护掣，接地线等) （9）开动高压电机时要与电工联系送电。,开泵操作 按下启动按钮，待泵压升起，压力达到

24、额定值并平稳后缓开出口阀，调整泵压到规定值。出口阀关闭时不能连续运转时间太长，一般不起过12分钟。,2020/9/20,72,泵运转中检查,检查泵压和电流波动是否在规定范围内。 “摸、看、听、闻”法定时巡检：摸温度、振动、听运转声音、看各种指示仪表和冷却水大小、闻有无异常气味。 温度标准：电机轴承温度70 泄漏标准：机械密封：轻油10滴/分钟；重油5滴/分钟 填料密封：轻油20滴/分钟，重油10滴/秒。 调节流量和扬程，应通过泵出口阀门予以控制，不能关小进口阀门.,2020/9/20,73,往复泵的工作原理,原理 靠活塞在泵缸左右两端间作往复运动而吸入和压出液体 冲程 活塞在两端点间移动的距离

25、 冲程容积 活塞往复一次的容积排量 单作用 双作用 单缸 双缸 三缸,2020/9/20,74,往复泵用途 调节方法,当要求压头较高而流量不大时，常采用往复泵 往复泵的低压是靠工作室的扩张来造成的，在启动之前，泵内无须充满液体 往复泵的流量调节通常由三种方法：1.改变冲程调节法:2.单位时间内活塞往复的次数调节法：3.旁路调节法：,2020/9/20,75,分类,柱塞（活塞）,隔膜,单隔膜 双隔膜,液压 机械,单作用 双作用,一缸 二缸 三缸 多缸,2020/9/20,76,往复泵用途 调节方法,当要求压头较高而流量不大时，常采用往复泵 往复泵的低压是靠工作室的扩张来造成的，在启动之前，泵内无

26、须充满液体 往复泵的流量调节通常由三种方法：1.改变冲程调节法:2.单位时间内活塞往复的次数调节法：3.旁路调节法：,2020/9/20,77,往复泵特殊形式隔膜泵,隔膜泵是机械隔膜泵 依靠夹紧在泵缸之间的隔膜，通过与之相连推杆的往复运动是隔膜产生交替的运动，通过排出阀和吸入阀的启闭来输送液体 液压隔膜泵 是通过柱塞作用于液压腔中液压油产生脉冲压力使隔膜交替运动而实现。 气动隔膜泵 利用压力空气操作,2020/9/20,78,往复泵另一特殊形式计量泵,有些反应器要求输入的液体量十分准确，而又便于调整；有时又要求两种或两种以上的液体按严格的流量比例送入。利用往复泵流量固定的特点，计量泵能够相当好

27、地满足这些要求，但它们多数是小流量的。,2020/9/20,79,柱塞泵,API674,2020/9/20,80,计量泵,2020/9/20,81,往复式计量泵,计量泵系列,2020/9/20,82,流量脉动,2020/9/20,83,流量调节,Q = k1*n,往复次数n,流量 Q,h0,Q = k2*(h-h0),行程长度 h,流量 Q,最小行程长度 h0,2020/9/20,84,行程调节单元结构,2020/9/20,85,多联泵,多联泵采用共同油浴,减少磨损零件 维护简单，满足ATEX-要求,2020/9/20,86,隔膜泵头结构,第一步：起点是柱塞泵,2020/9/20,87,隔膜泵头结构,第二步: 安装隔