《离心泵的日常运行与操作培训教材》由会员分享，可在线阅读，更多相关《离心泵的日常运行与操作培训教材（43页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、 . . . 第一章 离心泵的日常运行与操作第一节 离心泵的结构和工作原理 泵是把原动机的机械能转换为所抽取液体能量的机器，用来输送液体并提高液体的压力。泵的种类很多，按其工作原理和结构特征可分为两大类。容积式泵。它是利用工作室容积的周期性变化而提高液体压力达到输送液体的目的。如往复泵、隔膜泵、齿轮泵等。叶片式泵。它是一种依靠泵作高速旋转的叶轮把能量传递给液体，进行液体输送的机械。如离心泵、轴流泵、旋涡泵等。一、离心泵的工作原理 离心泵主要是依靠离心力作用来输送液体，故称其为离心泵。离心泵在运转之前必须先在泵灌满液体，并将叶轮全部浸没。当泵运转时，原动机带动叶轮高速旋转，叶轮中的叶片带动液体一
2、起旋转，因而产生离心力，在此离心力作用下，叶轮中的液体沿叶片流道被甩向叶轮外缘，经蜗壳送入排出管，液体从叶轮获得能量,使压力能和速度能均增加,并依靠此能量将液体输送到工作地点。而叶轮中间吸入口处却形成了低压，在吸液罐和叶轮中心处的液体之间就产生了压差,吸液罐中的液体在这个压差作用下,不断地经吸入管路与泵的吸入室进入叶轮中。这样，在叶轮旋转过程中，一面不断吸入液体，一面又不断给吸入液体一定的能量，将液体排出并输送到工作地点。其工作原理见图1。图1 离心泵工作原理图 二、离心泵的优缺点 离心泵在化工生产中被大量采用，与其他类型泵相比，离心泵具有下列一些优点。转速高。一般离心泵转速在700-3500
3、r/min，它可以直接和电动机或蒸汽轮机相连接。同样流量和压力的离心泵和往复泵相比较，离心泵重量轻、占地面积小、运转稳定，故设备费用低廉。离心泵在运转时，可以利用调节阀的不同开度，很方便的在很宽围调节泵的流量，使泵操作简便。离心泵流量均匀，运转时的噪音低。它可以输送带杂质的液体。但离心泵也有如下一些缺点：离心泵无自吸作用，在启动之前一定要在吸入管与叶轮中充满液体。由于无自吸作用，所以少量气体进入吸液管时易使泵产生汽蚀现象。一般适用于流量大而扬程不变的流体，不适用于粘性大的流体。三、离心泵的结构与部件离心泵的主要构件有：轴、密封（填料密封或机械密封）、轴承、出口管、叶轮、吸入室、口环、蜗壳、轴承
4、等。详见图2。1、轴 2、机封 3、出口管 4、叶轮 5、吸入室 6、口环 7、蜗壳 8、轴承图2 离心泵结构图另外，分段多级离心泵还采用导叶作为转能装置，并采用平衡装置来平衡轴向力，有的离心泵为了提高汽蚀性能而采用了诱导轮。1、叶轮叶轮是离心泵中传递能量的部件，通过它将原动机来的机械能转变为液体的静压能和动能。叶轮是离心泵的做功零件，依靠它高速旋转对液体做功而实现液体的输送，是离心泵重要零件之一。 叶轮一般由轮榖、叶片和盖板三部分组成。叶轮的盖板有前盖板和后盖板之分，叶轮入口侧的盖板称为前盖板，另一侧的盖板称为后盖板。按结构形式，叶轮可分为以下三种。(1)闭式叶轮，闭式叶轮的两侧均有盖板，盖
5、板间有46个叶片，如图3-a所示。闭式叶轮效率较高，应用最广，适用于输送不含固体颗粒与纤维的清洁液体。闭式叶轮有单吸和双吸两种类型。双吸叶轮如图3-d所示，适用于大流量泵，其抗汽蚀性能较好。(2)半开式叶轮，这种叶轮只有后盖板，如图3-b所示。它适用于输送易于沉淀或含固体悬浮物的液体，其效率介于开式和闭式叶轮之间。（3）开式叶轮无前后盖板，如图3-c。这种叶轮结构简单，制造容易，但效率低，适用输送含较多固体悬浮物或带纤维体。（a）闭式叶轮；（b）半开式叶轮；（c）开式叶轮 （d）双吸式叶轮图3叶轮的型式2、泵轴离心泵的泵轴的主要作用是传递动力，支承叶轮保持在工作位置正常运转。它一端通过联轴器与
6、电动机轴相连，另一端支承着叶轮作旋转运动，轴上装有轴承、轴向密封等零部件。3、轴承轴承起支承转子重量和承受力的作用。离心泵上多使用滚动轴承。轴承一般用润滑脂和润滑油润滑。4、蜗室和导叶(1) 蜗室离心泵的蜗室分为螺旋形蜗室和环形蜗室两种(见图4)。一般均采用螺旋形蜗室，当泵的流量较小时可采用环形蜗室。当离心泵的扬程较大时，采用双螺旋形蜗室，可平衡叶轮的径向力，减小叶轮的偏摆和泵的振动，有利于提高离心泵的运行周期。(2) 导叶导叶是多级离心泵或轴流泵常用的一种扩压器和回流器的组合件，主要有径向、轴向、扭曲式和流道式等几种形式。径向导叶(见图5) 多用于多级离心泵，是一个两端面均有叶片(一般为 5
7、10 片)的环形体，叶片、外径较大端为扩压叶片，、外径较小端为回流叶片。多级离心泵前面一级叶轮的出口，对准扩压叶片的入口，而回流叶片的出口对准下一级叶轮的入口。叶轮出口排出的液体进入扩压叶片，将液体流速降低，动能转换为压力能之后，液体进入回流叶片，以较小的阻力改变液体的流动方向，将液体送至下一级叶轮的入口。（a）螺旋形蜗室；（b）双螺旋形蜗室；（c）环形蜗室图4 离心泵的蜗室 图 5径向导叶5、泵壳泵壳(或称壳体)是泵形成包容和输送液体的泵外壳的总称。一般离心泵由吸入液体部分，叶轮运转空间和压出液体等三个大部分构成。吸入液体部分是泵吸入口至叶轮入口部分,由吸入接管和吸入室组成。吸入室有柱形吸入
8、室，直锥形吸入室、环形吸入室和单螺旋形吸入室。压出液体部分由蜗室与压出管或导叶构成。蜗室分有螺旋形蜗室、环形蜗室和双螺形蜗室。为了将叶轮装入叶轮运转空间，泵壳需制成剖分式，常用有轴向剖分和径向剖分两种。当流量较小，排出压力较高，泵送温度较高和易挥发液体时，应采用径向剖分式泵壳。6、口环口环(又称密封环) 装于离心泵叶轮入口的外缘与泵壳壁与叶轮入口对应的位置，两环之间有一定的间隙量，既可使叶轮能正常旋转又可限制泵的液体由高压区(压出室)向低压区(吸入室)回流； 提高泵的容积效率 (见图6)。密封环有固定的和可拆装的两种结构,后者便于在磨损后更换新密封环。密封环材料为铸铁、青铜或表面喷涂硬质合金等
9、减磨或耐磨材料制成。1泵壳；2泵壳密封环；3叶轮；4叶轮密封环图6 闭式叶轮密封环离心式炼油化工泵的密封环应采用可更换的密封环，且密封环应采用压配合加锁定销、或螺栓、或采用法兰、螺钉等方法固定,也可采用三点或三点以上的焊接固定。7、轴封装置从叶轮流出的高压液体，经过叶轮背面，沿着泵轴和泵壳的间隙流向泵外，称为外泄漏。在旋转的泵轴和静止的泵壳之间的密封装置称为轴封装置。它可以防止和减少外泄漏，提高泵的效率，同时还可以防止空气吸入泵，保证泵的正常运行。特别在输送易燃、易爆和有毒液体时，轴封装置的密封可靠性是保证离心泵安全运行的重要条件。常用的轴封装置有填料密封和机械密封两种。（1）填料密封填料密封
10、指依靠填料和轴(或轴套)的外圆表面接触来实现密封的装置。它由填料箱(又称填料函)、填料、液封环、填料压盖和双头螺栓等组成，如图7所示。液封环安装时必须对准填料函上的入液口，通过液封管与泵的出液管相通，引入压力液体形成液封，并冷却润滑填料。填料密封是通过填料压盖压紧填料，使填料发生变形，并和轴(或轴套)的外圆表面接触，防止液体外流和空气吸入泵。填料密封的密封性可用调节填料压盖的松紧程度加以控制。填料压盖过紧，密封性好，但使轴和填料间的摩擦增大，加快了轴的磨损，增加了功率消耗，严重时造成发热、冒烟，甚至将填料烧毁。填料压盖过松，密封性差，泄漏量增加，这是不允许的。合理的松紧度应该使液体从填料函中滴
11、状漏出，轻质油每分钟控制20滴以，重质油每分钟控制在10滴以。对有毒、易燃、腐蚀与贵重液体，由于要求泄漏量较小或不准泄漏，可以通过另一台泵将清水或其他无害液体打到液封环中进行密封，以保证有害液体不漏出泵外。也可采用机械密封装置。图7 填料密封装置（2）机械密封填料密封的密封性能差，不适用于高温、高压、高转速、强腐蚀等恶劣的工作条件。机械密封装置具有密封性能好，尺寸紧凑，使用寿命长，功率消耗小等优点，近年来在化工生产中得到了广泛的使用。依靠静环与动环的端面相互贴合，并作相对转动而构成的密封装置，称为机械密封，又称端面密封。其结构如图8所示为常用的单端面机械密封结构。由静止环（静环）1、旋转环（动
12、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。图8 单端面机械密封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。四、离心泵的分类离心泵的种类很多，分类方法常见的有以下几种方式 1、按叶轮吸入方式分：（1）单吸式离心泵：安装单吸叶轮的泵
13、为单吸式泵，如图9所示图9 单级单吸离心泵（2）双吸式离心泵，安装有双吸式叶轮的泵为双吸式泵，如图10所示图10 单级双吸离心泵2、按叶轮数目分：（1）单级离心泵 泵中只有一个叶轮，单级离心泵是一种应用广泛的泵。由于液体在泵只有一次增能，所以扬程较低。如图9所示为单级单吸离心泵。如图10所示为单级双吸离心泵。（2）多级离心泵 具有两个或两个以上叶轮的离心泵称为多级离心泵。级数越多压力越高。图11所示为一台分段式离心水泵，这种泵的叶轮一般为单吸式。图11 多级离心泵3、按泵的安装方式分：（1）立式泵立式离心泵的泵轴是直立安装的。这种泵的结构紧凑，占地面积小，体积小。吸入口、排出口都是横向设置的。
14、图12 立式泵（2）卧式泵卧式离心泵的泵轴是水平安装的。它的支撑脚落在基础上，泵轴通过联轴节与电动机连接，维护、检修都在地面上工作，比较方便。如图9、10、11均为卧式离心泵。4、按泵的用途和输送液体性质分类：（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）高温泵等；五、离心泵的汽蚀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的气体溢出，它们形成许
15、多汽泡。当汽泡随液体流到叶道压力较高处时，外面的液体压力高于汽泡的汽化压力，则汽泡会凝结溃灭形成空穴。瞬间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。2、汽蚀的后果（1）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。（2）汽蚀使泵的性能下降汽
