離心泵的工作原理

1、離心泵的結(jié)構(gòu)、工作原理發(fā)布日期：2015-09-16 22:26:561426離心泵的結(jié)構(gòu)、工作原理 離心泵一、概述l1、泵是輸送液體并提高液體壓力的機(jī)器。l2、泵分為化工用泵、水泵。l3、主要差異：特殊材料和設(shè)計(jì)，防止腐蝕和適應(yīng)化工工藝，包括結(jié)構(gòu)、軸封、材料及檢修難度。l4、化工用泵的要求l（1）適應(yīng)化工工藝要求運(yùn)行可靠。l（2）耐腐蝕，耐磨損。l（3）滿足無泄漏要求。l（4）耐高溫或耐低溫并能有效連續(xù)工作。二、離心泵的工作原理、分類、型號及結(jié)構(gòu)l（一）、離心泵的裝置及工作原理l1、為了使離心泵能正常工作，離心泵必須配備一定的管路和管件，這種配備有一定管路系統(tǒng)的離心泵稱為離心泵裝置。圖11所

2、示為離心泵的一般裝置示意圖，主要有底閥、吸入管路、出口閥、出口管線等。2.、離心泵的工作原理 離心泵在工作時(shí)，依靠高速旋轉(zhuǎn)的葉輪，液體在慣性離心力作用下獲得了能量以提高了壓強(qiáng)。離心泵在工作前，泵體和進(jìn)口管線必須罐滿液體介質(zhì)，防止氣蝕現(xiàn)象發(fā)生。當(dāng)葉輪快速轉(zhuǎn)動時(shí)，葉片促使介質(zhì)很快旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)著的介質(zhì)在離心力的作用下從葉輪中飛出，泵內(nèi)的水被拋出后，葉輪的中心部分形成真空區(qū)域。一面不斷地吸入液體，一面又不斷地給予吸入的液體一定的能量，將液體排出。離心泵便如此連續(xù)不斷地工作。（二）離心泵的氣蝕l1、所謂的氣蝕是指：離心泵啟動時(shí)，若泵內(nèi)存在空氣，由于空氣的密度很低，旋轉(zhuǎn)后產(chǎn)生的離心力很小，因而葉輪中心區(qū)所形

3、成的低壓不足以將液位低于泵進(jìn)口的液體吸入泵內(nèi)，不能輸送流體的現(xiàn)象。l2、離心泵啟動前一定要向泵殼內(nèi)充滿液體以后，方可啟動，否則將造成泵體發(fā)熱，震動，出液量減少，對水泵造成損壞（簡稱“氣蝕”）造成設(shè)備事故?。ㄈ╇x心泵的分類l離心泵的種類很多，分類方法常見的有以下幾種方式l1、按葉輪吸入方式分：（1）單吸式離心泵；如圖1-2所示 我站穩(wěn)前泵、穩(wěn)后泵、循環(huán)水泵等都是此類泵。（2）雙吸式離心泵；如圖1-3所示，我站消防泵是此類泵。（3）單級雙吸離心泵揚(yáng)程范圍為10140m，流量范圍是9028600m3h。按軸的安裝位置不同，分臥式和立式兩種結(jié)構(gòu)。圖123為臥式S型單級雙吸離心泵結(jié)構(gòu)。這種泵實(shí)際上相當(dāng)

4、于兩個(gè)B型泵葉輪組合而成，液體從葉輪左、右兩側(cè)進(jìn)入葉輪，流量大。轉(zhuǎn)子為兩端支承，泵殼為水平副分的蝸殼形。兩個(gè)呈半螺旋形的吸液室與泵殼一起為中開式結(jié)構(gòu)，共用一根吸液管，吸、排液管均布在下半個(gè)泵殼的兩側(cè)，檢查泵時(shí)，不必拆動與泵相連接的管路。由于泵殼和吸液室均為蝸殼形，為了在灌泵時(shí)能將泵內(nèi)氣體排出，在泵殼和吸液室的最高點(diǎn)處分別開有螺孔，灌泵完畢用螺栓封住。泵的軸封裝置多采用填料密封，填料函中設(shè)置水封圈，用細(xì)管將壓液室內(nèi)的液體引入其中以冷卻并潤滑填料。軸向力自身平衡，不必設(shè)置軸向力平衡裝置。在相同流量下雙吸泵比單吸泵的抗汽蝕性能要好。 2按葉輪數(shù)目分：l（1）單級離心泵泵中只有一個(gè)葉輪，單級離心泵是一

5、種應(yīng)用廣泛的泵。由于液體在泵內(nèi)只有一次增能，所以揚(yáng)程較低。如圖12所示為單級單吸離心泵。l（2）多級離心泵具有兩個(gè)或兩個(gè)以上葉輪的離心泵稱為多級離心泵。級數(shù)越多壓力越高。圖14所示為一臺分段式離心水泵，這種泵的葉輪一般為單吸式。多級離心泵 結(jié)構(gòu)圖3、按離心泵揚(yáng)程分：（1）、低壓泵：揚(yáng)程20m；（2）、中壓泵：揚(yáng)程20-100m；（3）、高壓泵：揚(yáng)程100m ；4、按泵的用途和輸送液體性質(zhì)分類：泵可分為：（1）清水泵；（2）泥漿泵；（3）酸泵；（4）堿泵；（5）油泵；（6）砂泵；（7）低溫泵；（8）高溫泵；（9）屏蔽泵等。（四）、離心泵型號及結(jié)構(gòu)1、離心泵的型號表1-1離心泵基本類型代號型號泵

6、的 名稱型號泵 的 名稱ISB或BAD或DADLYYGFPISO3國際標(biāo)準(zhǔn)型單級單吸離心水泵單級單吸懸臂式離心清水泵多級分段式離心泵多級立式管形離心泵離心式油泵離心式管道油泵耐腐蝕泵屏蔽式離心泵S或shDSKDKDSZFYWWX單級雙吸式離心水泵多級分段式首級為雙吸葉輪多級中開式離心泵多級中開式首級為雙吸葉輪自吸式離心泵耐腐蝕液下式離心泵一般旋渦泵旋渦離心泵2、離心泵的結(jié)構(gòu)l離心泵的品種很多，各種類型泵的結(jié)構(gòu)雖然不同，但主要零部件基本相同。l主要零部件有泵殼、泵蓋、泵體、葉輪、密封環(huán)、泵軸、機(jī)封或填料函、聯(lián)軸器、軸承等。（1）、單級單吸離心泵如圖1-5所示圖1-5 B型泵1-葉輪背帽2-葉輪背

7、帽止回墊3-葉輪外口環(huán)4-葉輪內(nèi)口環(huán)5-密封填料6-密封填料壓蓋7-支撐軸承壓蓋8-支撐軸承9-托架10-止推軸承11-油封12-泵軸13-葉輪鍵14-擋油環(huán)單級單吸離心泵的特點(diǎn)l B型泵此泵用于輸送溫度不超過80的清水及與水相近的清潔液體，揚(yáng)程范圍為8125m，流量范圍為4.5362m3h。B型泵結(jié)構(gòu)簡單，工作可靠，易于加工制和維護(hù)保養(yǎng)，是在IS型泵之前應(yīng)用最廣泛的一種離心泵。l B型泵有前開門式和后開門式兩種。前開門式為葉輪前面為泵蓋，后面為泵殼；而后開門式與前開門式相反，葉輪前面為泵殼，后面為泵蓋。l 圖15所示為B型泵的前開門式結(jié)構(gòu)，泵的進(jìn)口在泵蓋上，出口在泵殼上，泵殼是螺旋形蝸殼，泵

8、軸的一端支承在泵體內(nèi)的軸承上，另一端伸出稱為懸臂端，葉輪裝在懸臂端。葉輪上開有平衡孔，用來平衡部分軸向力，未平衡的軸向力由軸承承受。軸承用潤滑脂潤滑,多為球軸承。軸封裝置采用填料密封，泵內(nèi)的壓力水可直接由開在泵殼上的孔送到水封環(huán)，起水封作用。(2) IS型泵仍是單級單吸懸臂式離心泵圖l6所示為IS型泵的結(jié)構(gòu)IS型泵仍是單級單吸懸臂式離心泵特點(diǎn)l 但它是按國際標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的性能和尺寸設(shè)計(jì)的是一種節(jié)能新產(chǎn)品，目前已替代B型泵。IS型泵用于輸送清水和性質(zhì)與水相似的液體，溫度不超過80，流量范圍為63400m3h，揚(yáng)程范圍為5125m，轉(zhuǎn)速為2900rmin或1450rmin。l圖l6所示為IS型泵的結(jié)構(gòu)

9、。它為后開門結(jié)構(gòu)，主要由泵殼、泵蓋、葉輪、軸、密封環(huán)、軸套及泵體等組成。泵通過加長彈性聯(lián)軸器與電動機(jī)相連接，自進(jìn)口方向看葉輪逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)。與B型泵比較，IS型泵的效率和吸程有較大提高，噪聲低、振動小。拆下加長聯(lián)軸器的中間連接件，即可取下泵的轉(zhuǎn)子，故檢修方便。（3）、單級雙吸式離心泵 如圖1-3所示l圖13為臥式S型單級雙吸離心泵結(jié)構(gòu)。這種泵實(shí)際上相當(dāng)于兩個(gè)B型泵葉輪組合而成，液體從葉輪左、右兩側(cè)進(jìn)入葉輪，流量大。轉(zhuǎn)子為兩端支承，泵殼為水平剖分的蝸殼形。兩個(gè)呈半螺旋形的吸液室與泵殼一起為中開式結(jié)構(gòu)，共用一根吸液管，吸、排液管均布在下半個(gè)泵殼的兩側(cè)，檢查泵時(shí)，不必拆動與泵相連接的管路。由于泵殼和吸液

10、室均為蝸殼形，為了在灌泵時(shí)能將泵內(nèi)氣體排出，在泵殼和吸液室的最高點(diǎn)處分別開有螺孔，灌泵完畢用螺栓封住。泵的軸封裝置多采用填料密封，填料函中設(shè)置水封圈，用細(xì)管將壓液室內(nèi)的液體引入其中以冷卻并潤滑填料。軸向力自身平衡，不必設(shè)置軸向力平衡裝置。在相同流量下雙吸泵比單吸泵的抗汽蝕性能要好。（4）、多級離心泵如圖1-4所示；l人們把若干個(gè)葉輪安裝在同一個(gè)泵軸上，每個(gè)葉輪與其外周的液體導(dǎo)流裝置形成一個(gè)獨(dú)立的工作室，這個(gè)工作室與葉輪組成的系統(tǒng)可以認(rèn)為是一個(gè)單級離心泵，每個(gè)工作室前后串聯(lián)，就構(gòu)成了多級泵。與多個(gè)單級離心泵串聯(lián)相比，多級泵具有效率高、占地面積小、操作費(fèi)用低、便于維修等優(yōu)點(diǎn)。該泵流量范圍為5720

11、m3h，揚(yáng)程最高達(dá)2800m。l 多級離心泵除了具有單級離心泵的優(yōu)點(diǎn)之外，它最大的優(yōu)點(diǎn)就是揚(yáng)程高。多級離心泵的用途十分廣泛，例如，化肥生產(chǎn)中，用多級泵將氨水打入碳化塔，由氨水吸收加壓氮?dú)浠旌蠚庵械亩趸?，生產(chǎn)出碳酸氫銨；鍋爐的給水；山區(qū)的深井提灌等。（5）、屏蔽式離心泵 如圖1-7所示屏蔽式離心泵的特點(diǎn)l化工廠常用的屏蔽泵，屬于單級懸臂式離心泵，其結(jié)構(gòu)圖如圖1-7所示；l屏蔽泵又稱無填料泵，這種泵用于輸送易燃、易爆、有毒、有放射性及貴重液體，也可選作高壓設(shè)備的循環(huán)用泵。其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)使泵的葉輪與電機(jī)的轉(zhuǎn)子在同一根軸上，裝在同一格密封的殼體內(nèi)，沒有聯(lián)軸器和封裝置，從根本上消除了液體外漏。為了防止輸

12、送液體昱電氣部分接觸，電機(jī)的定子和轉(zhuǎn)子分別用金屬薄壁圓筒（屏蔽套）于液體隔離。屏蔽套的材料應(yīng)能耐腐蝕，并具有非磁性和高電阻率，以減少電動機(jī)因屏蔽套存在而產(chǎn)生額外功率消耗。為了不干擾電機(jī)的磁場，這種金屬薄臂圓筒采用奧氏體系非磁性材料（1Gr18Ni9Ti）制成。由于有屏蔽套，增加了電機(jī)轉(zhuǎn)子和定子的間隙，使電機(jī)效率下降，因此，要求屏蔽套的壁要很薄，一般為0.30.8mm.l 屏蔽泵具有結(jié)構(gòu)簡單緊湊，零件少，占地少，操作可靠，長期不要檢修等優(yōu)點(diǎn)。缺點(diǎn)是效率低，比一般離心泵低2650。三、離心泵的主要零部件（一）、離心泵轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子是指離心泵的轉(zhuǎn)動部分，它包括葉輪、泵軸、軸套、軸承等零；如圖19所示。圖1

13、91葉輪l葉輪是離心泵的做功零件，依靠它高速旋轉(zhuǎn)對液體做功而實(shí)現(xiàn)液體的輸送，是離心泵重要零件一。l葉輪一般由輪毅、葉片和蓋板三部分組成。葉輪的蓋板有前蓋板和后蓋板之分，葉輪口側(cè)的蓋板稱為前蓋板，另一側(cè)的蓋板稱為后蓋板。l按結(jié)構(gòu)形式，葉輪可分為以下三種。l(1)閉式葉輪葉輪的兩側(cè)均有蓋板，蓋板間有46個(gè)葉片，如圖110 (a)所示。閉式葉輪效率較高，應(yīng)用最廣，適用于輸送不含固體顆粒及纖維的清潔液體。閉式葉輪有單吸和雙吸兩種類型。雙吸葉輪如圖111所示，適用于大流量泵，其抗汽蝕性能較好。如圖110 (b)。這種葉輪結(jié)構(gòu)簡單，制造容易，但效率低，適用輸送含較多固體懸浮物或帶纖維體。l(3)半開式葉輪

14、這種葉輪只有后蓋板，如圖110 (c)所示。它適用于輸送易于沉淀或含固體懸浮物的液體，其效率介于開式和閉式葉輪之間。l 離心泵葉輪的葉片有圓柱形葉片和組曲葉片兩種。圓柱形葉片是指整個(gè)葉片沿寬度方向均與葉輪軸線平行，圖1-10所示的葉輪葉片均為圓柱形葉片。l葉輪的材料，主要是根據(jù)所輸送液體的化學(xué)性質(zhì)、雜質(zhì)及在離心力作用下的強(qiáng)度來確定。清水離心泵葉輪用鑄鐵或鑄鋼制造，輸送具有較強(qiáng)腐蝕性的液體時(shí)，可用青銅、不銹鋼、陶瓷、耐酸硅鐵及塑料等制造。葉輪的制造方法有翻砂鑄造、精密鑄造、焊接、模壓等，其尺寸、形狀和制造精度對泵的性能影響很大。葉輪 結(jié)構(gòu)圖2泵軸l離心泵的泵軸的主要作用是傳遞動力，支承葉輪保持在

15、工作位置正常運(yùn)轉(zhuǎn)。它一端通過聯(lián)軸器與電動機(jī)軸相連，另一端支承著葉輪作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，軸上裝有軸承、軸向密封等零部件。l 泵軸屬階梯軸類零件，一般情況下為一整體。但在防腐泵中，由于不銹鋼的價(jià)格較高，有時(shí)采用組合件。接觸介質(zhì)的部分用不銹鋼，安裝軸承及聯(lián)軸器的部分用優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼，不銹鋼與碳鋼之間可以采用承插連接或過盈配合連接。由于泵軸用于傳遞動力，且高速旋轉(zhuǎn)，在輸送清水等無腐蝕性介質(zhì)的泵中，一般用45#鋼制造，并且進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理。在輸送鹽溶液等弱腐蝕性介質(zhì)的泵中，泵軸材料用40Cr，且調(diào)質(zhì)處理。在防腐蝕泵中，即輸送酸、堿等強(qiáng)腐蝕性介質(zhì)的泵中，泵軸材質(zhì)一般為1Crl8Ni9或1Crl8Ni9Ti等不銹鋼。圖

16、1123軸套l軸套的作用是保護(hù)泵軸，使填料與泵軸的摩擦轉(zhuǎn)變?yōu)樘盍吓c軸套的摩擦，所以軸套是離心泵的易磨損件。軸套表面一般也可以進(jìn)行滲碳、滲氮、鍍鉻、噴涂等處理方法，表面粗糙造度要求一般要達(dá)到Ra3.2mRa0.8m?？梢越档湍Σ料禂?shù)，提高使用壽命。4軸承軸承起支承轉(zhuǎn)子重量和承受力的作用。離心泵上多使用滾動軸承，其外圈與軸承座孔采用基軸制，內(nèi)圈與轉(zhuǎn)軸采用基孔制，配合類別國家標(biāo)準(zhǔn)有推薦值，可按具體情況選用。軸承一般用潤滑脂和潤滑油潤滑。圖114(二)、蝸殼和導(dǎo)輪蝸殼與導(dǎo)輪的作用，一是匯集葉輪出口處的液體，引入到下一級葉輪入口或泵的出口；二是將葉輪出口的高速液體的部分動能轉(zhuǎn)變?yōu)殪o壓能。一般單級和中開式

17、多級泵常設(shè)置蝸殼，分段式多級泵則采用導(dǎo)輪。1蝸殼蝸殼是指葉輪出口到下一級葉輪入口或到泵的出口管之間截面積逐漸增大的螺旋形流道，如圖115所示。其流道逐漸擴(kuò)大，出口為擴(kuò)散管狀。液體從葉輪流出后，其流速可以平緩地降低，使很大一部分動能轉(zhuǎn)變?yōu)殪o壓能。l 蝸殼的優(yōu)點(diǎn)是制造方便，高效區(qū)寬，車削葉輪后泵的效率變化較小。缺點(diǎn)是蝸殼形狀不對稱，在使用單蝸殼時(shí)作用在轉(zhuǎn)子徑向的壓力不均勻，易使軸彎曲，所以在多級泵中只是首段和尾段采用蝸殼而在中段采用導(dǎo)輪裝置。蝸殼的材質(zhì)一般為鑄鐵。防腐泵的蝸殼為不銹鋼或其他防腐材料，例如塑料玻璃鋼等。多級泵由于壓力較大，對材質(zhì)強(qiáng)度要求較高，其蝸殼一般用鑄鋼制造。2導(dǎo)輪l導(dǎo)輪是一個(gè)固

18、定不動的圓盤，正面有包在葉輪外緣的正向?qū)~，這些導(dǎo)葉構(gòu)成了一條條擴(kuò)散形流道，背面有將液體引向下一級葉輪人口的反向?qū)~，其結(jié)構(gòu)如圖116所示。液體從葉輪甩出后，平緩地進(jìn)入導(dǎo)輪，沿著正向?qū)~繼續(xù)向外流動，速度逐漸降低，動能大部分轉(zhuǎn)變?yōu)殪o壓能。液體經(jīng)導(dǎo)輪背面的反向?qū)~被引入下一級葉輪導(dǎo)輪上的導(dǎo)葉數(shù)一般為48片，導(dǎo)葉的入口角一般為8一16，葉輪與導(dǎo)葉間的徑向單側(cè)間隙約為lmm。若間隙過大，效率會降低；間隙過小，則會引起振動和噪聲。與蝸殼相比，采用導(dǎo)輪的分段式多級離心泵的泵殼容易制造，轉(zhuǎn)能的效率也較高。但安裝檢修較蝸殼困難。另外，當(dāng)工況偏離設(shè)計(jì)工況時(shí)，液體流出葉輪時(shí)的運(yùn)動軌跡與導(dǎo)葉形狀不一致，使其產(chǎn)生較

19、大的沖擊損失。由于導(dǎo)輪的幾何形狀較為復(fù)雜，所以一般用鑄鐵鑄造而成。(三)、密封環(huán)l從葉輪流出的高壓液體通過旋轉(zhuǎn)的葉輪與固定的泵殼之間的間隙又回到葉輪的吸入口，稱為內(nèi)泄漏，如圖117所示。為了減少內(nèi)泄漏，保護(hù)泵殼，在與葉輪入口處相對應(yīng)的殼體上裝有可拆換的密封環(huán)。l 密封環(huán)的結(jié)構(gòu)形式有三種，如圖118所示。圖118 (a)為平環(huán)式，結(jié)構(gòu)簡單，制造方便。但密封效果差；圖l18 (b)為直角式的密封環(huán)，液體泄漏時(shí)通過一個(gè)90的通道，密封效果比平環(huán)式好，應(yīng)用廣泛； 圖118 (c)為迷宮式密封環(huán)，密封效果好，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造困難，一般離心泵中很少采用。密封環(huán)內(nèi)孔與葉輪外圓處的徑向間隙一般在0102mm之間。l 密封環(huán)磨損后，使徑向間隙增大，泵的排液量減少，效率降低，當(dāng)密封間隙超過規(guī)定值時(shí)應(yīng)及時(shí)更換。l 密封環(huán)應(yīng)采用耐磨材料制造，常用的材料有鑄鐵、青銅等。密封環(huán)的形式(四)、軸向密封裝置l從葉輪流出的高壓液體，經(jīng)過葉輪背面，沿著泵軸和泵殼的間隙流向泵外，稱為外泄漏。在旋轉(zhuǎn)的泵軸