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1、离心泵的基本原理和结构 1 离心泵的基本原理和结构 泵是输送油、水等液体的机械。化工厂各个装置都装有许多台泵,将油品等液体传送于各设备之间。这些泵大多数都是离心泵。本章主要介绍离心泵的基本结构、工作原理及日常操作、维修保养。 a 离心泵的分类、结构及主要零部件 一.离心泵的分类 1.按液体吸入叶轮方式分: (1) 单吸式泵:如图1-1所示，叶轮只有一侧有吸入口,液体从叶轮的一面进入叶轮。 (2) 双吸式泵:如图1-2所示，叶轮两侧都有吸入口,液体从两面进入叶轮。 2.按叶轮级数分: (1) 单级泵:只有一个叶轮。 (2) 多级泵:同一泵轴上装有串联的两个以上叶轮。 3.按泵体形式分: (1)蜗
2、壳泵:壳体呈螺旋线形状,液体自叶轮甩出后,进入螺旋形的蜗室,再送入排出管线,如Y型泵。 (2)双蜗壳泵:叶轮排出侧具有双蜗室的壳体。 (3)筒式泵:整个泵内壳装在一外筒体内的双层壳体离心泵。 4.此外,按泵输送介质不同可分为清水泵、油泵、耐wiki腐蚀/wiki泵等。 二 .离心泵的基本构成 1.概论:一台离心泵主要由泵体、叶轮、密封环、旋转轴、轴封箱等部件组成,有些离心泵还装有导轮、诱导轮、平衡盘等。 2.泵体:即泵的壳体,包括吸入室和压液室。 (1).吸入室:它的作用是使液体均匀地流进叶轮。 (2).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
3、进一步变成压力能。压液室有蜗壳和导轮两种形式。蜗壳因流道做成螺旋形而得名 ,液体沿螺旋线流动,随着流道截面的增大而降低速度,使动能变成压力能;导轮常见于分段多级泵,为了使结构简单紧凑,在一级叶轮和次级叶轮之间的能量转换采用导轮,液体沿导轮规定的流道流至次级叶轮的入口。 3.转子:转子包括泵轴、叶轮及其他附件。 (1)叶轮:它是离心泵内传递能量给液体的唯一元件,泵通过它使机械能变成了液体的压力能,使液体的压力提高。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。 (2)轴:它是传递机械能的重要零件,原动机的扭矩通过它传给叶轮,轴和叶轮及其它定位压紧件组成转子。 第二节
4、离心泵的工作原理及主要工作参数 一.离心泵的工作原理 1.灌泵:离心泵在启动之前,泵内应灌满液体,此过程称为灌泵。大家是否注意到,抽水泵抽水前就有灌泵这一过程。在炼油厂,离心泵同样需要灌泵,不过多数都十分简单,因为泵的入口管线内充满着带压力的液体,只要打开进口wiki阀门/wiki就完成了灌泵工作。 2.工作原理: 驱动机(电机)通过泵轴带动叶轮旋转,叶轮的叶片驱使液体一起旋转,因而产生离心力,在此离心力的作用下,液体沿叶片流道被甩向叶轮出口,液体经蜗壳收集送入排出管。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。当一个叶轮不能使液体获得足够的能量时,可用多个叶
5、轮串联或并联起来对流体作功。 在液体被甩向叶轮出口的同时,叶轮入口中心处形成了低压,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,不断地经吸入管路及泵的吸入室进入叶轮中。这样,叶轮在旋转过程中,一面不断地吸入液体,一面又不断地给吸入的液体以一定的能量,将液体排出,使离心泵连续地工作。 二.离心泵的主要工作参数 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,符号位Q,单位有m3/h,m3/s,l/s等,当用重量流量G表示时,其单位为kgf/h,kgf/s等,G与Q之间的关系为:G=Q(为输送温度下的液体?重度,单位为kgf/m3)。 2.扬程:输送单位
6、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,用H表示,单位为kgf.m/kgf。在工程单位制中,扬程的单位常用m(米)来表示,即用被输送液体的米液柱高度表示。虽然泵扬程单位与高度单位是一样的,但不应把泵的扬程简单?地理解成液体能够排送的高度,因为泵的扬程不仅要用来使液体提高位头,而且要用来克服液体在输送中的阻力,以及用来提高液体的静压头和速度头。所以,液体所能排送的高度总是小于总扬程H的。扬程与压差的换算关系:P=H,离心泵的出口路都应有压力表,扬程通过压力来显示。 3.转速:泵的转速是泵每分钟旋转的次数,用N来表示。电机转速N一般在2900转/分左右。 4.功率
7、与效率:泵的输入功率为轴功率N,也就是电动机的输出功率。泵的输出功率为有效功率Ne。泵的有效功率表示泵在单位时间内输送出去的液体从泵中获得的有效能量，单位常用为kgf.m/h,kw等。因为泵的扬程是单位重量液体从泵中获得的有效能量，所以扬程和重量流量的乘积,就是单位时间内从泵中输出液体所获得的有效能量。 由于泵在工作时,泵内存在各种损失,所以不可能将驱动机输入的功率完全转变成液体的有效功率。轴功率和有效功率之差为泵内损失功率,损失功率的大小用泵的效率来衡量。泵的效率=Ne/N。 （1）离心泵的压头一般随流量加大而下降。（2）离心泵的轴功率在流量为零时为最小，随流量的增大而上升。故在启动离心泵时
8、，应关闭泵出口阀门，以减小启动电流，保护电机。停泵时先关闭出口阀门主要是为了防止高压液体倒流损坏叶轮。 （3）额定流量下泵的效率最高。该最高效率点称为泵的设计点，对应的值称为最佳工况参数。离心泵铭牌上标出的性能参数即是最高效率点对应的参数。离心泵一般不大可能恰好在设计点运行，但应尽可能在高效区（在最高效率的92%范围内，如图中波折号所示的区域）工作。第三节 离心泵的汽蚀与吸入特性 一.汽蚀: 1.汽蚀现象 根据离心泵的工作原理可知,液流是在吸入罐压力Pa?和叶轮入口最低压力Pk间形成的压差(Pa-Pk)作用下流入叶轮的,如图1-3所示,则叶轮入口处压力Pk越低,吸入能力就越大。但若Pk降低到某
9、极限值(目前多以液体在输送温度下的wiki饱和蒸汽压/wiki力Pt为液体汽化压力的临界值)时,就会出现汽蚀现象。汽蚀发生时,泵就会产生噪音和振动,并伴有流量,扬程和效率的降低,有时甚至不能运转。所以,离心泵在使用中特别要防止发生汽蚀。 2.汽蚀的基本过程: 当离心泵叶轮入口处的液体压力Pk降低到小于或等于Pt时,液体就汽化;同时还可能有溶解在液体内的气体从液体中逸出,形成大量小气泡。当这些小汽泡随液体流到叶轮流道内压力高于临界值的区域时,由于气泡内是汽化压力Pt,而外面的液体压力高于汽化压力,则小气泡在四周液体压力作用下,便会凝结,溃灭。 在叶轮内,当产生的小气泡重新凝结,馈灭后,好似形成了
10、一个空穴。这时,周围的液体以极高的速度向这个空穴冲来,液体质点互相撞击形成局部水力冲击,使局部压力可达数百大气压。汽泡越大,其凝结溃灭时引起的局部水击压强越大。如果这些汽泡是在叶轮金属表面附近溃灭,则液体质点象无数小弹头一样,连续打击金属表面,金属表面很快会因疲劳而剥蚀。这种液体的汽化、凝结、冲出和对金属剥蚀的综合现象就称为汽蚀。 3.汽蚀会引起的严重后果: (1)产生振动和噪音:汽泡溃灭时,液体质点互相冲击,就能够产生各种频率范围的噪音。在汽蚀严重时,可以听到泵内有劈啪的wiki爆炸/wiki声,同时,机组会产生振动。 (2)对泵的工作性能有影响:当汽蚀发展到一定程度时,汽泡大量产生,会堵塞
11、流道,使泵的流量、扬程、效率等均明显下降。 (3)对流道的材质会有破坏:主要是在叶片入口附近金属的疲劳剥蚀。 4、如何避免离心泵的气蚀1、尽可能减小吸人管路的阻力2、减小吸上高度或增大流注高度3、控制液体温度不要过高4、在设计时尽量改进叶轮人口处的几何形状5、采用强度和硬度高、韧性和化学稳定性好的抗汽蚀材料来制造叶轮，以及提高通流部分表面的光洁度。三.离心泵的常见铭牌标记 1.型号表示法: 大部分离心泵的型号按汉语拼音字母编制,通常分首、中、尾三部分。首部是数字,表示泵的主要尺寸规格(一般为泵的吸入口直径,单位有mm或in);中部用汉语拼音字母表示泵的型式或特征,(见表1-2);尾部一般用数字
12、表示该泵的参数(单级m扬程或比转数的1/10,对多级泵,单级扬程后乘上一个叶轮级数)。有的泵型号尾部数字后面还带有A、B或C,分别表示其叶轮经过第一、二、三次切割。表1-2 离心泵型式与拼音字母对照表 字母 泵的型式 B、BA 单级单吸悬臂式水泵 S、Sh 单级双吸式水泵 D、DA 多级分段离心水泵 DK 多级中开式水泵 DG、GB 锅炉给水泵 N,NL 冷凝水泵 Y 单级油泵 DY 单吸多级油泵 Y,Y 热油泵 F 腐蚀泵 2.常见铭牌标记内容: 离心泵的常见铭牌内容除型号外,还有流量、扬程、轴功率、效率、必须汽蚀余量、转速、重量、出厂编号、出厂日期等。 四.改变性能曲线进行工况调节 1.改
13、变工作转速: 根据是:比例定律。如图1-10所示： 优点:比较经济,无附加能量损失。 缺点:要能变速的驱动机,所以目前在炼厂还少见。 2.切割工作叶轮外径: 根据是:切割定律。如图1-11所示： 优点:方法简便易行,比较经济,无附加能量损失。 缺点:叶轮切割后不能恢复原有特性,且只能作有限切割。 适用于较长期的减小流量调节。 3.串联工作： 两泵串联后的总扬程等于两泵在同一流量时的扬程之和。实际使用中多用多级泵代替串联泵使用。 4.并联工作： 两泵并联后的总流量等于两泵在同一扬程下的流量相加。 5.入口节流调节： 原理同出口节流调节一样。为防止发生汽蚀,对非灌注头的离心泵装置很少使用。炼厂机泵
14、绝大多数有灌注头,可以使用,但绝不允许关得太小。在通风机、鼓风机等离心式压缩机中最常用。四、离心泵的缺点1本身没有自吸能力为扩大使用范围在结构上采取特殊措施制造各种自吸式离心泵在离心泵上附设抽气引水装置。2泵的Q随工作扬程而变H升高，Q减小达到封闭扬程时，泵即空转而不排液3. 扬程由叶轮直径和转速决定的，不适合小Q、高H这要求叶轮流道窄长，以致制造困难，效率太低。离心泵产生的最大排压有限，故不必设安全阀。船用水泵和货油泵大多用离心泵。压载泵、舱底泵、油船扫舱泵等用具备自吸能力的离心泵. 第六节 、离心泵的使用中的注意事项1起动、运行和停车的注意事项 (1)盘车新装，检修后及停用时间长，起动前应手转联轴节35转检查是否有卡阻、过紧、松紧不均或异常
