离心泵知识培训-海洋

1、,离心泵结构和原理,一、离心泵工作原理 二、离心泵主要参数 三、离心泵构造 四、离心泵的运行维护 五、 离心泵的常见故障及处理,1 轴 2 机封 3 扩压管 4 叶轮 5 吸入室 6 口环 7 蜗壳,离心泵典型结构,1.1 离心泵工作原理 a). 吸入： 在泵内灌满水的前提下, 当轴带动叶轮高速旋转时,叶轮中的水受离心力的作用而从叶轮四周射出,导致叶轮中心处形成真空(低压区),即此处的压力低于大气压力,而下游(进水池)水面上却作用着大气压力,那么,下游的水在大气压力的作用下,从下游流向叶轮中心,也就达到了吸入的目的.b). 压出：在离心力的作用下,到达叶轮中心的水进入叶轮腔内,高速运转的叶片就

2、会驱使叶轮中的水一起转动.在叶片与水流的相互作用过程中,叶片对水流作功,水流得到能量而从叶轮四周射出,此时,水流就带有很大的动能和压能,并在泵壳与叶轮外缘所形成的空间(压水室)内汇集后流向压水室出口扩散段,经扩散段的能量转换,最后在泵出口法兰处形成高压水流,并进入出水管路,也就达到压出的目的.,1.2 离心泵工作流程：,1.3 离心泵的汽蚀 1.3.1 汽蚀发生的机理 离心泵运转时，流体的压力随着从泵入口到叶轮入口而下降，在叶片附近，液体压力最低。此后，由于叶轮对液体做功，压力很快上升。当叶轮叶片入口附近压力小于等于液体输送温度下的饱和蒸汽压力时，液体就汽化。同时，还可能有溶解在液体内的气体溢

3、出，它们形成许多汽泡。当汽泡随液体流到叶道内压力较高处时，外面的液体压力高于汽泡内的汽化压力，则汽泡会凝结溃灭形成空穴。瞬间内周围的液体以极高的速度向空穴冲来，造成液体互相撞击，使局部的压力骤然剧增（有的可达数百个大气压）。 这不仅阻碍流体的正常流动，更为严重的是，如果这些汽泡在叶轮壁面附近溃灭，则液体就像无数小弹头一样，连续地打击金属表面，其撞击频率很高（有的可达20003000Hz），金属表面会因冲击疲劳而剥裂。若汽泡内夹杂某些活性气体（如氧气等），他们借助汽泡凝结时放出的能量（局部温度可达200300），还会形成热电偶并产生电解，对金属起电化学腐蚀作用，更加速了金属剥蚀的破坏速度。上述这

4、种液体汽化、凝结、冲击，形成高压、高温、高频率的冲击载荷，造成金属材料的机械剥裂与电化学腐蚀破坏的综合现象称为汽蚀。,1.4.2 汽蚀的后果 汽蚀使过流部件被剥蚀破坏 通常离心泵受汽蚀破坏的部位，先在叶片入口附近，继而延至叶轮出口。起初是金属表面出现麻点，继而表面呈现槽沟状、蜂窝状、鱼鳞状的裂痕，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。因而汽蚀严重影响到泵的安全运行和使用寿命。 汽蚀使泵的性能下降 汽蚀使叶轮和流体之间的能量转换遭到严重的干扰，使泵的性能下降，严重时会使液流中断无法工作。,1.4.2 汽蚀的后果 汽蚀使泵产生噪音和振动 气泡溃灭时，液体互相撞击并撞击壁面，

5、会产生各种频率的噪音。严重时可以听到泵内有“噼啪”的爆炸声，同时引起机组的振动。而机组的振动又进一步足使更多的汽泡产生和溃灭，如此互相激励，导致强烈的汽蚀共振，致使机组不得不停机，否则会遭到破坏。,1.5.3 离心泵产生汽蚀的原因 1、被输送的介质温度过高； 2、水池液位过低，有气体被吸入； 3、泵的安装高度过高； 4、流速和吸入管路上的阻力太大； 5、吸入管道、压兰(指不带液封的)密封不好，有空气进入。 6、流量过大，也就是说出口阀门开的太大,1.5.4 气蚀的解决方案 清理进口管路的异物使进口畅通，或者增加管径的大小； 降低输送介质的温度； 降低安装高度； 重新选泵，或者对泵的某些部件进行

6、改进，比如选用耐汽 蚀材料等等 6 使泵体内灌满液体或者在进口增加一缓冲罐就可以解决,2. 离心泵主要工作参数：,流量 Q 扬程 H 转速 n 功率 N 效率 气蚀余量（hr）,2.1 流量 即泵在单位时间内排出的液体量,通常用体积单位表示,符号Q,单位有m3/h,m3/s,l/s等, 体积流量Q ： L/s m3/s m3/h 质量流量m ： kg/h kg/s t/h m=Q 液体密度kg/m3。,用的较多,2.2 扬程 输送单位重量的液体从泵入口处(泵进口法兰)到泵出口处 (泵出口法兰),其能量的增值。 常用H表示,单位J/kg、m液柱。 （J=Nm）,2.3 转速 泵的转速是泵每分钟旋

7、转的次数,用n来表示。 单位：rpm，或r/s 一般离心泵转速970 rpm、1450 rpm、2950 rpm； 高速离心泵的转速可达 20000 rpm以上。,2.4 功率 单位时间内所做的功。 单位： 工程单位：1 kW=1000 W 有效功率Ne 单位时间内泵输送出去的液体有效能头。 KW 轴功率N： 泵轴输入的功率。,2.5 效率 用表示，是衡量泵的经济性的指标。 N：泵输入功率 （轴功率） Ne：液体得到功率（有效功率） 两者的差别在于损失，包括流动损失、泄漏、机械摩擦等。,3. 离心泵结构,叶轮 泵体 轴 轴封 轴承箱,吸 入 室,叶 轮,轴,压出室,密封装置,轴向力平衡装置,3

8、.1 叶轮 它是离心泵内传递能量给液体的唯一元件,叶轮用键固定于轴上，随轴由原动机带动旋转，通过叶片把原动机的能量传给液体。 叶轮的作用是将原动机的机械能直接传给液体，以增加液体的静压能和动能(主要增加静压能)。,叶轮：做功部件 结构型式： 闭式输送不含杂质的液体，效率高；造价高 半开式输送易于沉淀或含有固体颗粒的液体 开式输送沙浆、污水、含纤维液体；效率低 叶片数可少到2-4片,材料：铸铁、青铜、钢 叶轮在轴上的安装方式：,A：悬臂式叶轮固定发法,B ：搁置式叶轮固定法,C ：双面进水式叶轮固定法,3.2 泵体 即泵的壳体,包括吸入室和压液室。 吸入室 : 它的作用是使液体均匀地流进叶轮。

9、压液室 : 它的作用是收集液体,并把它送入下级叶轮或导向排出管,与此同时降低液体的速度,使动能进一步变成压力能。压液室有蜗壳和导叶两种形式。,蜗壳与导叶：离心泵转能装置 蜗壳（螺旋形泵体）是单级泵转能装置，其形状应使流体流过的损失小，并且断面逐渐扩大,导叶多级泵采用导叶，末级之后采用蜗壳。导叶是使液体按规定方向流动，或使它的部分速度转化为压力能的具有叶片的零件。由正向导叶和反向导叶组成。,3.3 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

10、一般选用碳素钢或合金钢并经调质处理。,3.4 轴封 由于泵轴转动而泵壳固定不动，在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、机械密封和副叶轮密封。,密封,内部泄漏,外部泄漏,内密封,外密封,内密封形式,外密封形式,填料密封结构简单、易于制造；用于普通水泵和一般化工泵；效果较差；泄漏量大，需经常更换填料。,1、填料箱体；2、填料；3、液封圈；4、填料压盖；5、底衬套,机械密封：由垂直于主轴的两个

11、光制的、精密的平面在弹性元件及密封液体压力的作用下相互紧帖并作相对运动而构成的动密封装置。效果好；使用寿命长；造价高。,1、弹簧座；2、弹簧；3、动环；4、静环；5、动环密封圈；6、压盖；7、静环密封圈；8、防转销；9、紧定螺钉,机械密封的工作原理： 机械密封是靠一对或数对垂直于轴作相对滑动的端面在流体压力和补偿机构的弹力（或磁力）作用下保持贴合并配以辅助密封而达到阻漏的轴封装置。,常用机械密封结构如图所示。由静止环（静环）1、旋转环（动环）2、弹性元件3、弹簧座4、紧定螺钉5、旋转环辅助密封圈6和静止环辅助密封圈8等元件组成，防转销7固定在压盖9上以防止静止环转动。旋转环和静止环往往还可根据

12、它们是否具有轴向补偿能力而称为补偿环或非补偿还。,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。,机械密封要求 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润滑液膜，必须严格腔制端面上的单位面积压力，压力过大，不易形成稳定的润滑液膜，会加速端面的磨损；压力过小，泄漏量增加。所

13、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积压力值在最适当的范围。,副叶轮密封： 非接触式离心密封，输送高（低）温、易燃、易爆、强腐蚀且含颗粒的液体,3.5 轴承箱 3.5.1 轴承箱作用 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，而控制其轴向和径向的移动。 轴承箱则用来固定轴承，同时作为装载轴承润滑油的容器。,3.5.2 轴承润滑 离心泵大部分采用滚动轴承，而滚动轴承的元件(滚动体、内外圈滚道及保持器)之间并非都是纯滚动的。由于在外负荷作用下零件产生弹性变形，除个别点外，接触面上均有相对滑动。滚

14、动轴承各元件接触面积小，单位面积压力往往很大，如果润滑不良，元件很容易胶合，或因摩擦升温过高，引起滚动体回火，使轴承失效，所以轴承时刻都要处于油膜的涂覆之中。 轴承润滑通常用油槽或油雾进行润滑，为了保证滚动体和滚道接触面间形成一定厚度的油膜，采用中黏度的涡轮油(国际标准化组织68级)较适宜。在油槽润滑中，轴承部分浸在油中，油浸润高度以没过轴承底的50为宜。如果超过50，过量的油涡流会使油温上升，油温升高会加速润滑荆的氧化，从而降低润滑性能；如果低于50，则油对轴承的冲洗作用降低，润滑效果不好。,3.5.3 滚动轴承的浸油润滑 N3000rpm时，油位在轴承最下部滚动体中心以下，但不低于滚动体下

15、缘。 N15003000rpm时，油位在轴承最下部滚动体中心以上，但不得浸没滚动体上缘。 N1500rpm时，油位在轴承最下部滚动体的上缘或浸没滚动体。,3.5.4 恒位油杯原理 恒位油杯的作用是使轴承箱体内的润滑油位保持恒定。 恒位油杯的结构简图如右所示，斜面的位置对恒位油杯非常关键，由此形成的工作油位点是正常工作状态时的油位。有的恒位油杯没有专门的气孔，但都要保证斜面以上部位与大气自由相通。,3.5.4 恒位油杯原理 下图为恒位油杯正常工作状态，理论设计上工作油位点和设计油位是相同的，恒位油杯内初始油量一般保持在整个油杯的2/3处。恒位油杯内液面高于轴承箱体内液面并能保持一定高度的液位，是

16、由于连通器的原理，油杯内气体压力小于外界大气压力。,3.5.4 恒位油杯原理 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种原因而损耗后，箱体内油位下降，由于连通器原理，恒位油杯斜面处的油位降低到工作油位点以下，导致恒位油杯内油液的压力平衡被破坏，润滑油从恒位油杯内流出并进入轴承箱体，外界气体在大气压力作用下通过斜面的上端进入恒位油杯，直到润滑油液面恢复到工作油位点时，补油结束。,4.离心泵的运行维护,4.1 开车前的检查准备工作4.2 离心泵运行中的注意事项4.3 离心泵停车时的注意事项4.4 离心泵的维护,4.1 开车前的检查准备工作,检查流体与配管是否在清洗及过滤杂质的装置。 检

17、查入口水池水量足够。 检查所有螺栓螺钉是否紧固。 确认驱动电机转向正确。 手动盘轴2圈以上，确认无机械摩擦。 联轴器护罩等安装完毕。 电气连接正确并已准备好（应由电工确认）。 检查润滑油加注正确适量（玻璃镜1/2处）。 开启辅助冲洗/冷却水/气，确认压力流量正常。,确认所有进口管路阀门完全开启，有些泵辅助管路系统必须在 开启进口管路灌泵前开启运行。 出口阀门关闭或微开10左右。 灌泵：确认泵腔充满液体； 如果是正压灌泵应检查管路密封等是否有泄漏。 如流体温度在摄氏93度以上时，请先预热泵，加热时以每小 时不超过约28摄氏度之速率来加热，一直到温度差在28摄氏 度以内时才可启动泵，记得再查一次中

18、心校正。,4.2 离心泵运行中的注意事项,启动泵后，应立刻检查泵出口压力，若压力不上升，应停止泵，检查灌泵， 查明原因后再启动(关阀启动一般不超过35min，以免水在泵循环发热，损 坏机件)。 泵出口压力上升后，缓慢开启出口阀门，调节至额定的流量和出口压力。（ 应将泵控制在性能曲线设定的操作点下运行）。 出口压力较高的泵在关阀启动和启动后开启阀门时可能会有啸叫。 阀门调节完毕后，应该检查泵的震动、噪音和轴承的温度。 应持续运转12小时，至轴承温度基本稳定(轴承温升一般不应超过4050 ，最高温度不得超过9095 )。,4.3 离心泵停车时的注意事项,除非紧急情况，而且有止回阀的情况下，否则应该先缓缓关闭出口管路，然后才可以切断驱动电源（离心泵）。 确认泵完全停止后，才可以靠近操作，辅助系统是否关闭应根据停车时间和 目的来定。 有些泵的辅助管路系统在泵排液干净前不能够关闭。 有些泵在停车后必须打开保温/加热的辅助管路来保护泵零件和保持有利的 开车温度。 泵停车后，在没有确认完全停止，温度回复到正常温度，泵腔压力释放完毕 前，应非常小心的接触和检查泵。,4.4 离心泵的维护,（1）停车后，及时擦干水泵及管路上的水渍和油污，保持机组的清洁。 （2）定时更换轴承内的润滑油、脂。对于装有滑动轴承的新泵，运行100h左右，应更换润滑油，以后一般每 运转300500h应换油一