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1、离心泵基础知识,新乡中新化工有限责任公司李西亚2014年6月18日,1,t课件,目 录一、离心泵的工作原理二、离心泵的分类三、离心泵的结构详解四、离心泵的主要性能参数五、离心泵的汽蚀六、离心泵的轴向力七、离心泵的操作注意事项八、离心泵的常见故障与处理,2,t课件,离心泵工作原理 驱动机通过泵轴带动叶轮旋转产生离心力,使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。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
2、及泵的吸入室进入叶轮中。,一、离心泵的工作原理,3,t课件,一、离心泵的工作原理,4,t课件,一、按工作叶轮数目来分类1、单级泵：即在泵轴上只有一个叶轮。2、多级泵：即在泵轴上有两个或两个以上的叶轮，这时泵的总扬程为n个叶轮产生的扬程之和。,二、离心泵的分类,5,t课件,五、按泵轴位置来分类,二、离心泵的分类,卧式泵：泵轴位于水平位置。立式泵：泵轴位于垂直位置。,6,t课件,二、按工作压力来分类1、低压泵：压力低于100米水柱；2、中压泵：压力在100650米水柱之间：3、高压泵：压力高于650米水柱：,二、离心泵的分类,7,t课件,三、按进水方式来分类1、单侧进水式泵：又叫单吸泵，叶轮上只有
3、一个进水口；2、双侧进水式泵：又叫双吸泵，即叶轮两侧都一个进水口。它的流量比单吸式泵大一倍，可以近似看作是二个单吸泵叶轮背靠背地放在了一起。,二、离心泵的分类,8,t课件,三、离心泵的结构详解,离心泵的品种、结构繁多，但主要部件基本相同。 其主要部件有泵体、叶轮、泵轴、轴封、轴承箱、联轴器等,9,t课件,三、离心泵的结构详解,转子是指离心泵的转动部分。它主要包括叶轮、泵轴、轴套、轴承等零；,10,t课件,三、离心泵的结构详解,1叶轮 叶轮是离心泵的主要零部件，是对液体做功的主要元件。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
4、液体，以增加液体的静压能和动能(主要增加静压能)。,11,t课件,三、离心泵的结构详解,叶轮按其盖板情况可分为封闭式、半开式和开式叶轮三种形式,12,t课件,三、离心泵的结构详解,泵体 泵体由泵壳及泵盖组成，是主要固定部件。它收集来自叶轮的液体，并使液体的部分动能转换为压力能，最后将液体均匀地导向排出口。 泵壳顶上设有充水和放气的螺孔，以便在水泵起动前用来充水及排走泵壳内的空气。 泵壳的底部设有放水螺孔，以便在水泵停车检修时放空积水。,13,t课件,三、离心泵的结构详解,2泵轴、轴套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。泵轴的材料一般选用碳素钢或合金钢并经调质处理。轴套的作用是
5、保护泵轴，以减少泵轴的磨损。轴套的表面一般进行渗碳、渗氮、镀铬、喷涂等处理方法。,粗糙度：Ra3.2-0.8um,14,t课件,三、离心泵的结构详解,2泵轴 叶轮和轴靠键相连接，由于这种连接方式只能传递扭矩而不能固定叶轮的轴向位置，故在水泵中还要用轴套和锁紧螺母来固定叶轮的轴向位置。 叶轮采用锁紧螺母与轴套轴向定位后，为防止锁紧螺母退扣，要防止水泵反转，尤其是对初装水泵或解体检修后的水泵要按规定进行转向检查，确保与规定转向一致,15,t课件,三、离心泵的结构详解,轴承箱 轴承箱用来固定轴承，同时作为装载轴承润滑油或冷却液的容器。,16,t课件,三、离心泵的结构详解,轴承:对泵轴进行支撑，实质是
6、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。离心泵大部分采用滚动轴承，而滚动轴承的元件(滚动体、内外圈滚道及保持架)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。,17,t课件,三、离心泵的结构详解,1叶轮 叶轮是离心泵的主要零部件，是对液体做功的主要元件。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
7、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)。,18,t课件,三、离心泵的结构详解,问题：油镜油位时多少？ 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，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。,19,t课件,恒位油杯自动补油原理,1.恒位油杯的作用是使轴承箱体内的润滑油位保持恒定。2.恒位油杯的结构简图 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
8、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。,20,t课件,恒位油杯自动补油原理,3.上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。恒位油杯液面高于轴承箱体内液面并能保持一定高度的液位，是由于连通器的原理，油杯内气体压力小于外界大气压力。 4.下图为恒位油杯补油状态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
9、润滑油液面恢复到工作油位点时，补油结束。,21,t课件,三、离心泵的结构详解,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、填料密封和机械密封。,22,t课件,三、离心泵的结构详解,填料密封是常用的一种轴封装置。其是由轴封套、填料、水封管、水封环和填料压盖等部件组成。,填料的压紧程度可通过拧松或拧紧压盖上的螺栓来进行调节。使用时，压盖的松紧要适宜，压得太松，则达不到密封效
10、果；压得太紧，则泵轴与填料的机械磨损大，消耗功率大，如果压得过紧，则有可能造成抱轴现象，产生严重的发热和磨损。一般地，压盖的松紧以水能通过填料缝隙呈滴状渗出为宜（约每分钟泄漏30-60滴）。,填料箱,水封坏,填料,填料压盖,23,t课件,三、离心泵的结构详解,机械密封 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。,动环,静环,24,t课件,三、离心泵的结构详解,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，
11、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它们是否具有轴向补偿能力而称为补偿环或非补偿还。,25,t课件,三、离心泵的结构详解,密封面研磨得非常平（ 1-2 条光带). 密封面形成非常细的 液膜 ( 3-5m ) 作用：1.将两密封面分离开； 2.润滑两相对运动的密封面； 3.减小密封面间的摩擦系数 / 发热量；4.防止介质泄露到大气中去,一条光带0.294m,26,t课件,三、离心泵的汽结构详解,27,t课件,三、离心泵的结构详解,联轴器 联轴器用来联接不同机构中的两根轴（主动轴和从动轴）使之共同旋转以传递扭矩的机械部件。,28,t课件,四、离心泵的主要性能参数,离心
12、泵的性能参数 流量Q ：单位时间内由泵所输送的流体体积，即指的是体积流量，单位为m3/s或m3/h 。 扬程H ：即压头，指单位重量的流体通过泵之后所获得的有效能量，也就是泵所输送的单位重量流体从泵进口到出口的能量增值。单位为m。 转速n ：泵的叶轮每分钟的转数，单位是r/min。 功率N ：通常指输入功率，即由原动机传到泵轴上的功率，也称为轴功率，单位为W或kW 效率：有效功率Ne与轴功率N之比。,29,t课件,四、离心泵的主要性能参数,流量 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 ：m3/h m3/s L/s 质量流
13、量m ：kg/h kg/s t/h m=Q 液体密度kg/m3。扬程 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：m液柱。,30,t课件,四、离心泵的主要性能参数, 提高位高； 克服阻力； 增加液体静压能和速度能,特别注意：H是液体获得的能量，不是简单的排送高度！,H,由能量方程可以看出,m,31,t课件,四、离心泵的主要性能参数,转速 转速：泵的转速是泵每分钟旋转的次数,用n来表示。单位：rpm 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。功率 功率：单位时间内
14、所做的功。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。 KW 轴功率N：泵轴输入的功率。,32,t课件,四、离心泵的主要性能参数,效率 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）注：电功率 电机输出功率 轴功率 有效功率 两者的差别在于损失，包括能量损失、流动损失、泄漏、机械摩擦等。一般离心泵的效率为50-70%。,电机,传动,泵,33,t课件,五、离心泵的汽蚀,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。当叶轮叶片入口附近压力小于等于液体输送温度下的饱
15、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）。,34,t课件,五、离心泵的汽蚀,汽蚀发生的机理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
16、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,35,t课件,五、离心泵的汽蚀,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
17、下降，严重时会使液流中断无法工作。,36,t课件,五、离心泵的汽蚀,汽蚀余量 汽蚀余量：为防止气蚀发生，要求离心泵入口处静压头与动压头之和必须大于液体在输送温度下的饱和蒸汽压头的最小允许值。是泵的性能的主要参数,用符号NSPH表示,单位为米液柱。 有效汽蚀余量（NSPHa） 液体流自吸液罐,经吸入管路到达泵吸入口后,所富余的高出汽化压力的那部分能头。 泵的必须汽蚀余量（NSPHr） 液流从泵入口到叶轮内最低压力点处的全部能量损失。 NSPHa/NSPHr与汽蚀的关系: NSPHa NSPHr 泵不汽蚀 NSPHa = NSPHr 泵开始汽蚀 NSPHa NSPHr 泵严重汽蚀,37,t课件,五
18、、离心泵的汽蚀,离心泵产生汽蚀的原因与处理 1.被输送的介质温度过高； 处理：降低输送介质的温度； 2.吸入液位过低（压力低）或泵安装高度过高： 处理：增加吸入液位高度（压力）或降低泵安装高度； 3.吸入管路上的阻力太大； 处理：找出增大管道阻力的因素，如堵塞、过滤器选型不合适、管道设计不合理等，逐一更改； 4.吸入管道密封不好或空气进入。 处理：增大进口管径，减少出口用户用量； 5.进口流量不足，出口流量过大， 处理：增大进口管径，减少出口用户用量；,38,t课件,六、离心泵的轴向力,轴向力的产生：离心泵工作时，由于叶轮两侧液体压力分布不均匀，而产生一个与轴线平行的轴向力，其方向指向叶轮入口
19、。,轴向力的危害：由于轴向力的存在，使泵的整个转子发生向叶轮吸人口的窜动，引起泵的振动，轴承发热，并使叶轮入口外缘与密封环产生摩擦，严重时使泵不能正常工作，甚至损坏机件。尤其是多级泵，轴向力的影响更为严重。因此必须平衡轴向力以限制转子的轴向窜动。,39,t课件,六、离心泵的轴向力,轴向力的平衡：为消除离心泵轴向力的危害，常采用以下平衡装置：平衡孔、平衡管、平衡叶片和平衡盘等。,(a)开平衡孔 (b)接平衡管 (c)叶轮背面带平衡叶片,40,t课件,七、离心泵的操作注意事项,启泵前准备工作1.检查供电系统是否完好；确认电机转向与泵转向一致；“一致”涵义是？2.检查泵及出、入口管线的各部件，如基础
20、、地脚螺栓、联轴器、法兰、流量计等是否完好；3.检查泵及出、入口管线的安全附件，如：压力表、温度计、护罩、静电接地、安全阀是否完整；4.检查轴承箱及油杯油位、轴承箱：油标1/22/3处 油杯:满油位；5.检查并投用泵冷却水系统，再次确认冷却水是否投用？检查流速是否正常；航天泵冷却水：0.2-0.7MPA 1-2m3/h5.检查并投用泵密封水系统，航天泵密封水：P（入口）+（0.7-1.0）MPA 0.5-1.5m3/h 再次确认密封水是否投用；6.打开泵的进口阀，关闭泵的出口阀7.盘车3-5转，检查泵的转动灵活性，是否有不正常的声音；8.打开泵的排气阀，排除泵内存气，使泵内允满液体；,41,t
21、课件,七、离心泵的操作注意事项,二.启泵的正常操作检查一切准备工作是否就绪？接通电源，注意观察电流、压力、振动、杂音、泄露、油位、轴承温度等变化是否异常？3.当泵达到正常转速，相应压力后，再逐渐打开泵的出口阀，并调节至需要工况。此过程要注意观察以上各项指标变化。 注意事项： 在出口阀关闭的情况下，泵连续运转时间不能超过一分钟。 轴承温度不应高于70，电机温度不应高于70。 油标1/22/3处 油杯:满油位； 振动值：各泵要求振值不一致：P-1301/2/3/4泵：8/S 电流值：各泵要求振值不一致 泄漏量：机械密封型：零泄漏； 填料密封型： 20滴/S 声音：无杂音,42,t课件,七、离心泵的
22、操作注意事项,三.停泵的正常操作1、慢慢关闭出口阀门。避免停泵后出口管线中的高压液体倒流入离心泵泵体内，使叶轮高速反转而造成事故。2、切断电源。3、关闭泵的入门阀。（视情况而定）4.待泵冷却后，关闭个冷却系统和密封水冲洗系统。注：若工作介质为黑水或含固体颗粒。密封水冲洗应最后关闭或对密封腔/泵腔多冲洗一段时间。5、冬季停泵后，要从泵壳和管线中放掉存水及其它易冻结液体，或给上少量冷却水流通，防止冻裂泵壳。6.检查停/备泵转动情况，每天要盘车一次。,43,t课件,七、离心泵的日常维护,离心泵的日常维护1.检查泵供液。2.检查润滑油油位是否合适。3.检查冷却水、密封水情况，有无泄漏情况，水压、流量要
23、求在规定范围内。4.各仪表指示（泵压、流量、电流、电压等）是否正常。5.检查各部管路阀门是否有漏失现象，特别要注意吸入管路不准进气，以免影响泵正常工作。6.各轴承温度，轴承箱不得超过70，7.检查机泵振动不超标准。8.流量计投入运行，观察其流量。9.及时准确填写记录、报表。10.发现处理不了的问题，及时汇报，并做好值班纪录。,44,t课件,八、离心泵常见故障与处理,1电机温度过高 原 因 处 理 方 法绝缘不好 切泵，联系维修定子内绕阻短路 切泵，联系维修电机轴承安装不正 切泵，联系维修超负荷，电流过大 降低流量，电流过大 电压低或有外在负荷外界环境温度高 加风冷却2电机电流过大 原 因 处
24、理 方 法泵流量过大 降流量机泵找正不好 重新找正转子与泵体摩擦 解体修理 密封填料压的过紧 调整填料压盖，注意泄漏量电机潮湿绝缘不好 联系电气维修输送介质粘度过大 通知车间负责人,45,t课件,八、离心泵常见故障与处理,3泵出口压力超标 原 因 处 理 方 法出口管线堵 吹扫泵出口管线泵出口阀阀芯掉 更换阀压力表失灵 更换表4流量、扬程不足 原 因 处 理 方 法进出口管线堵塞 检查清理出口管线设计不当或阻力太大 检查原理变更或消除进口管线漏气 检查，消除漏点泵气缚或汽蚀 检查原因并重新启泵转向不对 调整电机接线泵设计不合理或选型错误 检查流量、扬程或更换泵型号过流部件磨损严重 更换过流部件
25、,46,t课件,八、离心泵常见故障与处理,5泵体振动过大及有杂音 原 因 处 理 方 法泵地脚螺栓或垫铁松动 拧紧螺栓，点焊垫铁机泵中心不正 切泵，重新找正轴承间隙过大或损坏 切泵，更换轴承泵轴弯曲 切泵，更换泵轴转子不平衡 切泵，拆除转子做动平衡试验叶轮或过流部件损坏 切泵，更换叶轮或过流部件泵内件松动或摩擦 切泵，查找原因紧固或重装泵抽空 及时停泵泵汽蚀 停泵，找出原因重新启叶轮中有异物 清除异物,47,t课件,八、离心泵常见故障与处理,6轴承发热 原 因 处 理 方 法机泵中心不正或振动 联系维修重新找正润滑油变质，量小或有杂物 更换或添加润滑油冷却水过小 增大冷却水量轴承损坏或游隙变大
26、 切泵，更换轴承轴承箱漏水 切泵，更换轴承箱7机械密封的泄漏 原 因 处 理 方 法使用时间过长造成磨损 切泵，更换动静环摩擦副介质有杂质磨损密封 切泵，净化介质或更换密封副材料O密封圈泄漏 更换密封圈或是材质机械密封损坏或安装不当 检查，更换并重新安装冷却密封水水量小或中断 增大或投上冷却密封水水密封液压力不当 检查密封液及操作 密封泄漏指标：机械密封：零泄漏 盘根密封：20滴/分,48,t课件,八、离心泵常见故障与处理,总而言之，水泵故障原因是多方面的，要作认真细致的分析，不要忙于拆卸机件。应该遵循“先外部、后内部”的原则检查，找出原因，“对症下药”，排除故障。,49,t课件,谢谢大家！不足之处多多指正！,50,t课件,
