離心泵基本知識

1、一般情況下，液體只能從高處自動流向低處，從高壓設備內(nèi)自動流向低壓設備內(nèi)。如果把低處的液體送往高處，把低壓設備內(nèi)的液體送往高壓設備內(nèi)，就必須給這些液體提供一定的能量才能達到此目的。我們通常把能給液體提供能量的設備叫泵根據(jù)化工生產(chǎn)工藝流程分類：進料泵、回流泵、塔底泵、循環(huán)泵、產(chǎn)品泵、注入泵、補給泵、沖洗泵、排污泵、燃料油泵、潤滑油和封油泵。一、泵的分類型 號泵 的 名 稱型 號泵 的 名 稱ISB或BAD或DGDLYYGFPISO3國際標準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

2、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根據(jù)介質(zhì)溫度情況軸承支架分無冷、風冷及水冷結構介質(zhì)需保溫時可用殼體保溫夾套結構根據(jù)介質(zhì)含固量可選擇開式葉輪結構根據(jù)介質(zhì)溫度可采用密封箱體保溫結構重工位軸系設計可配各種機械密封雙吸葉輪，平衡軸向力，低汽蝕值軸向剖分殼體，無須拆卸進出口管路即可維修稀油潤滑，充分冷卻軸承軸向剖分軸承箱，轉(zhuǎn)子拆裝方便軸可密封，可配各種密封重工位軸承可做接近中心線支承兩級大型高溫流程泵（BB2型）結構示意圖特征：兩端支承、徑向剖分、兩級、雙吸流量：2000m3/h 揚程：2000m 溫度：200

3、C 壓力：25MPa水平中開，多級高壓，背對背設計徑向剖分，節(jié)段式殼體，導葉結構，O形圈密封；殼體底腳支撐或中心支撐軸承重載荷設計，可配風扇冷卻或水冷卻多級單吸葉輪串聯(lián)布置平衡鼓結構平衡軸向力稀油潤滑的滾動軸承，也可選滑動軸承徑向剖分，節(jié)段式殼體，導葉結構，O形圈密封；殼體中心支撐筒體結構，高壓設計，減小溫度急劇變化的影響軸承重載荷設計，可配風扇冷卻或水冷卻平衡鼓結構平衡軸向力稀油潤滑的滾動軸承，也可選滑動軸承多級單吸葉輪串聯(lián)布置，葉輪可以獨立固定高壓的背對背設計，抽芯式設計，鍛造筒體，強制潤滑系統(tǒng)雙吸式葉輪，結合雙流道蝸殼設計，對稱結構，運轉(zhuǎn)平穩(wěn)滾動軸承可脂潤滑或油潤滑可配填料密封或機械密封

4、螺紋接軸，安全可靠，可反轉(zhuǎn)設計滑動軸承，介質(zhì)本身自沖洗護管結構，滑動軸承外沖洗混流式葉輪，加空間導葉式殼體，適合大流量低揚程工況單級單吸葉輪，并有多種葉輪形式可供選擇液下緊湊型結構用于高溫和空間有限的場合轉(zhuǎn)子部件多點支撐，導軸承可外沖洗或自沖洗機械密封+油潤滑滾動軸承+加長聯(lián)軸節(jié)V型環(huán)密封或填料密封+脂潤滑滾動軸承+聯(lián)軸器連接螺柱+接軸鍵+接軸套型式的接軸方式，用于常溫l 懸臂式結構l 液下無軸承l(wèi) 剛性軸設計l 口環(huán)徑向密封l 長度2ml 適用于磨蝕性強的工況多級葉輪串聯(lián)布置，徑向?qū)~加節(jié)段式殼體設計，O型圈密封標準筒袋外殼僅承受入口壓力平衡鼓裝置平衡軸向力，使軸封僅承受入口壓力自動循環(huán)油潤

5、滑軸承部件，可整體拆卸分半式定位環(huán)加分半式接軸套型式的接軸方式滑動軸承介質(zhì)本身自沖洗流量： 1800m3/h揚程： 800m溫度：-180 +180壓力： 10.0MPa 排氣至吸入罐；排液PLAN13+53;驅(qū)動機帶動驅(qū)動機帶動葉輪高速旋轉(zhuǎn)葉輪高速旋轉(zhuǎn)葉輪帶動葉輪帶動液體高速旋轉(zhuǎn)液體高速旋轉(zhuǎn)液體液體獲得能量獲得能量（壓力能、速（壓力能、速度能增加）度能增加） 泵的抽空泵啟動前沒灌泵、進空氣、液體不滿或介質(zhì)大量汽化，這種情況下，泵出口壓力近于零或接近泵入口壓力，泵內(nèi)壓力降低。這叫抽空。抽空會讓泵內(nèi)接觸零件和機械摩擦副發(fā)生干摩擦或半干摩擦，加劇磨損或零件移位而損壞泵及密封。 1、被輸送的介質(zhì)溫度

6、過高,壓力過低； 2、水池液位過低，有氣體被吸入； 3、泵的安裝高度過高； 4、流速和吸入管路上的阻力太大； 5、吸入管道、壓蘭(指不帶液封的)密封不好，有空氣進入。 6、流量過大，也就是說出口閥門開的太大汽蝕使過流部件被剝蝕破壞汽蝕使過流部件被剝蝕破壞 通常離心泵受汽蝕破壞的部位，先在葉片入口附近，繼而延至葉輪出口。起初是金屬表面出現(xiàn)麻點，繼而表面呈現(xiàn)槽溝狀、蜂窩狀、魚鱗狀的裂痕，嚴重時造成葉片或葉輪前后蓋板穿孔，甚至葉輪破裂，造成嚴重事故。因而汽蝕嚴重影響到泵的安全運行和使用壽命。汽蝕使泵的性能下降汽蝕使泵的性能下降 汽蝕使葉輪和流體之間的能量轉(zhuǎn)換遭到嚴重的干擾，使泵的性能下降，嚴重時會使

7、液流中斷無法工作。汽蝕使泵產(chǎn)生噪音和振動汽蝕使泵產(chǎn)生噪音和振動 氣泡潰滅時，液體互相撞擊并撞擊壁面，會產(chǎn)生各種頻率的噪音。嚴重時可以聽到泵內(nèi)有“噼啪”的爆炸聲，同時引起機組的振動。而機組的振動又進一步足使更多的汽泡產(chǎn)生和潰滅，如此互相激勵，導致強烈的汽蝕共振，致使機組不得不停機，否則會遭到破壞。離心泵最易發(fā)生氣蝕的部位有： a.葉輪曲率最大的前蓋板處，靠近葉片進口邊緣的低壓側；b.壓出室中蝸殼隔舌和導葉的靠近進口邊緣低壓側； c.無前蓋板的高比轉(zhuǎn)數(shù)葉輪的葉梢 外圓與殼體之間的密封間隙以及葉梢的低壓側；d.多級泵中第一級葉輪 防抽空和汽蝕辦法：1、穩(wěn)定工藝操作條件泵的吸入管徑應適當加大并盡量減少

8、阻力損失；灌注高度要足夠；吸入管路應防止氣體的留存；一旦出現(xiàn)氣體要能返回塔器，為此在進泵前需加一氣體返塔的管線。從工藝操作上,溫度宜取下限，壓力宜取上限，塔底液面不可過低，泵的流量要適中，盡量減小壓力和溫度出樣較大變化。對入口壓力是負壓的備用泵入口閥門應關閉。影響壓力、溫度的因素很多，單純通過工藝操作避免抽空和汽蝕是不可能的。2、注入式?jīng)_洗是解決汽蝕和抽空的有效措施3、從機械密封結構入手 從密封結構無法避免汽蝕的產(chǎn)生，但可以減少汽蝕對密封的危害。 減少摩擦熱，密封面直徑盡量小，寬度盡量窄；選材要有好的自潤滑性能和低的摩擦系數(shù)。靜環(huán)采用夾固式或增加限位壓板。采用平衡型機封（降PV值降摩擦熱，動環(huán)

9、限位等）或用其他限位方式。 清理進口管路的異物使進口暢通，或者增加管徑的大小； 降低輸送介質(zhì)的溫度； 降低安裝高度； 重新選泵，或者對泵的某些部件進行改進，比如選用耐汽 蝕材料等等 6 使泵體內(nèi)灌滿液體或者在進口增加一緩沖罐就可以解決 (一一) 離離 心心 泵泵 轉(zhuǎn)轉(zhuǎn) 子子轉(zhuǎn)子是指離心泵的轉(zhuǎn)動部分，它包括葉輪、泵軸、軸套、軸承等零件； 如圖19所示圖19葉輪是離心泵的做功零件，依靠它高速旋轉(zhuǎn)對液體做功而實現(xiàn)液體的輸送，是離心泵重要零件一。 葉輪一般由輪轂、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，葉輪口側的蓋板稱為前蓋板，另一側的蓋板稱為后蓋板。按結構形式，葉輪可分為以下三種。(1

10、)閉式葉輪葉輪的兩側均有蓋板，蓋板間有46個葉片，如圖110 (a)所示。閉式葉輪效率較高，應用最廣，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。（2）半開式葉輪這種葉輪只有后蓋板，如圖110 (b)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。(3)開式葉輪如圖110 (c)。這種葉輪結構簡單，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。 葉輪的材料，主要是根據(jù)所輸送液體的化學性質(zhì)、雜質(zhì)及在離心力作用下的強度來確定。清水離心泵葉輪用鑄鐵或鑄鋼制造，輸送具有較強腐蝕性

11、的液體時，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。離心泵的泵軸的主要作用是傳遞動力，支承葉輪保持在工作位置正常運轉(zhuǎn)。它一端通過聯(lián)軸器與電動機軸相連，另一端支承著葉輪作旋轉(zhuǎn)運動，軸上裝有軸承、軸向密封等零部件。 泵軸屬階梯軸類零件，一般情況下為一整體。但在防腐泵中，由于不銹鋼的價格較高，有時采用組合件。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)碳素結構鋼，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

12、且進行調(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、堿等強腐蝕性介質(zhì)的泵中，泵軸材質(zhì)一般為1Crl8Ni9或1Crl8Ni9Ti等不銹鋼。軸套的作用是保護泵軸，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到Ra3.2mRa0.8m。可以降低摩擦系數(shù)，提高使用壽命。 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，配合類別國家標準有推薦值，可按具體情況選用。軸承一般用潤滑脂和潤滑油

13、潤滑。蝸殼與導輪的作用，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。一般單級和中開式多級泵常設置蝸殼，分段式多級泵則采用導輪。 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。其流道逐漸擴大，出口為擴散管狀。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。蝸殼的優(yōu)點是制造方便，高效區(qū)寬，車削葉輪后泵的效率變化較小。缺點是蝸殼形狀不對稱，在使用單蝸殼時作用在轉(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輪裝置。 蝸殼的材質(zhì)一般為鑄

14、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)強度要求較高，其蝸殼一般用鑄鋼制造。導輪是一個固定不動的圓盤，正面有包在葉輪外緣的正向?qū)~，這些導葉構成了一條條擴散形流道，背面有將液體引向下一級葉輪人口的反向?qū)~，其結構如圖116所示。液體從葉輪甩出后，平緩地進入導輪，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)導輪背面的反向?qū)~被引入下一級葉輪導輪上的導葉數(shù)一般為48片，導葉的入口角一般為8一16，葉輪與導葉間的徑向單側間隙約為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，采用導輪的分段式多級離心泵的泵

15、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，當工況偏離設計工況時，液體流出葉輪時的運動軌跡與導葉形狀不一致，使其產(chǎn)生較大的沖擊損失。由于導輪的幾何形狀較為復雜，所以一般用鑄鐵鑄造而成。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，保護泵殼，在與葉輪入口處相對應的殼體上裝有可拆換的密封環(huán)。 密封環(huán)的結構形式有三種，如圖118所示。圖118 (a)為平環(huán)式，結構簡單，制造方便。但密封效果差；圖l18 (b)為直角式的密封環(huán)，液體泄漏時通過一個90的通道，密封效果比平環(huán)式好，應用廣泛；圖118 (c)為迷宮式密封

16、環(huán)，密封效果好，但結構復雜，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。 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，當密封間隙超過規(guī)定值時應及時更換。 密封環(huán)應采用耐磨材料制造，常用的材料有鑄鐵、青銅等。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)的泵軸和靜止的泵殼之間的密封裝置稱為軸封裝置。它可以防止和減少外泄漏，提高泵的效率，同時還可以防止空氣吸入泵內(nèi)，保證泵的正常運行。特別在輸送易燃、易爆和有毒液體時，軸封裝置的密封可靠性是保證離心泵安全運行的重要條件。常用的軸封裝置有填料密封和機械密封兩種

17、。填料密封指依靠填料和軸(軸套)的外圓表面接觸來實現(xiàn)密封的裝置。它由填料箱(又稱填料函)、填料、液封環(huán)、填料壓蓋和雙頭螺栓等組成，如圖119所示。液封環(huán)安裝時必須對準填料函上的入液口，通過液封管與泵的出液管相通，引入壓力液體形成液封，并冷卻潤滑填料。填料密封是通過填料壓蓋壓緊填料，使填料發(fā)生變形，并和軸(或軸套)的外圓表面接觸，防止液體外流和空氣吸入泵內(nèi)。填料密封的密封性可用調(diào)節(jié)填料壓蓋的松緊程度加以控制。填料壓蓋過緊，密封性好，但使軸和填料間的摩擦增大，加快了軸的磨損，增加了功率消耗，嚴重時造成發(fā)熱、冒煙，甚至將填料燒毀。填料壓蓋過松，密封性差，泄漏量增加，這是不允許的。合理的松緊度應該使液

18、體從填料函中滴狀漏出，每分鐘控制在1520滴左右。對有毒、易燃、腐蝕及貴中葉體，由于要求泄漏量較小或不準泄漏，可以通過另一臺泵將清水或其他無害液體打到液封環(huán)中進行密封，以保證有害液體不漏出泵外。也可采用機械密封裝置。 低壓離心泵輸送溫度小于40時，常用石墨填料或黃油滲透的棉織填料；輸送溫度小于250、壓力小于18MPa的液體時，用石墨浸透的石棉填料；輸送溫度小于400、允許工作壓力為25MPa的石油產(chǎn)品時，用金屬箔包石棉芯子填料。填料密封的密封性能差，不適用于高溫、高壓、高轉(zhuǎn)速、強腐蝕等惡劣的工作條件。機械密封裝置具有密封性能好，尺寸緊湊，使用壽命長，功率消耗小等優(yōu)點，近年來在化工生產(chǎn)中得到了

19、廣泛的使用。 (1)結構及工作原理依靠靜環(huán)與動環(huán)的端面相互貼合，并作相對轉(zhuǎn)動而構成的密封裝置，稱為機械密封，又稱端面密封。其結構如圖120所示。緊定螺釘1，將彈簧座2固定在軸上，彈簧座2、彈簧3、推環(huán)4、動環(huán)6和動環(huán)密封圈5均隨軸轉(zhuǎn)動，6靜環(huán)7、靜環(huán)密封圈8裝在壓蓋上，并由防轉(zhuǎn)銷9固定，靜止不動。動環(huán)、靜環(huán)、動環(huán)密封圈和彈簧是機械密封的主要元件。而動環(huán)隨軸轉(zhuǎn)動并與靜環(huán)緊密貼合是保證機械密封達到良好效果的關鍵。機械密封中一般有四個可能泄漏點A、B、C、D和E。密封點A在動環(huán)與靜環(huán)的接觸面上，它主要靠泵內(nèi)液體壓力及彈簧力將動環(huán)壓貼在靜環(huán)上，防止A點泄漏；但兩環(huán)的接觸面A上總會有少量液體泄漏，它可以

20、形成液膜，一方面可以阻止泄漏，另一方面又可起潤滑作用；為保證兩環(huán)的端面貼合良好，兩端面必須平直光潔。密封點B在靜環(huán)與靜環(huán)座之間，屬于靜密封點；用有彈性的O形(或V形)密封圈壓于靜環(huán)和靜環(huán)座之間，靠彈簧力使彈性密封圈變形而密封。密封點C在動環(huán)與軸之間，此處也屬靜密封，考慮到動環(huán)可以沿軸向竄動，可采用具有彈性和自緊性的V形密封圈來密封。密封點D在靜環(huán)座與殼體之間，也是靜密封，可用密封圈或墊片作為密封元件。密封E點有軸套，在軸套與軸之間，也是靜密封，可用密封圈或墊片作為密封元件。 對于采用平衡盤的多級離心泵，在安裝密封時,必須將轉(zhuǎn)子推向入口端，使平衡盤工作面接觸，才能校核密封壓縮量是否合適.1軸向力

21、及危害性軸向力及危害性離心泵工作時，由于葉輪兩側液體壓力分布不均勻，如圖1227所示，而產(chǎn)生一個與軸線平行的軸向力，其方向指向葉輪入口。此外，當液體從軸向流入葉輪，然后又立即轉(zhuǎn)為徑向進入葉片間的流道時，由于軸向動量的突然變化，產(chǎn)生作用于葉輪的軸向沖力。但是，這個力比較小，并被壓力差引起的軸向力抵消，一般可不考慮。圖l27離心泵軸向力示意圖 由于軸向力的存在，使泵的整個轉(zhuǎn)子發(fā)生向葉輪吸人口的竄動，引起泵的振動，軸承發(fā)熱，并使葉輪入口外緣與密封環(huán)產(chǎn)生摩擦，嚴重時使泵不能正常工作，甚至損壞機件。尤其是多級泵，軸向力的影響更為嚴重。因此必須平衡軸向力以限制轉(zhuǎn)子的軸向竄動。(1)單級泵的平衡裝置單級泵的

22、平衡裝置葉輪上開平衡孔如圖128 (a)所示，可使葉輪兩側的壓力基本上得到平衡。但由于液體通過平衡孔有一定阻力，所以仍有少部分軸向力不能完全平衡，并且會使泵的效率有所降低，這種方法主要優(yōu)點是結構簡單，多用于小型離心泵。泵體上裝平衡管如圖128 (b)所示，將葉輪背面的液體通過平衡管與泵入口處液體相連通來平衡軸向力。這種方法比開平衡孔優(yōu)越，它不干擾泵入口液體流動，效率相對較高。(a)開平衡孔 (b)接平衡管 (c)葉輪背面帶平衡葉片采用雙吸葉輪雙吸葉輪的外形和液體流動方向均為左右對稱，所以理論上不會產(chǎn)生軸向力，但由于制造質(zhì)量及葉輪兩側液體流動的差異，仍可能有較小的軸向力產(chǎn)生，由軸承承受。 采用平

23、衡葉片如圖l28 (c)所示，在葉輪輪盤的背面裝有若干徑向葉片。當葉輪旋轉(zhuǎn)時，它可以推動液體旋轉(zhuǎn)，使葉輪背面靠葉輪中心部分的液體壓力下降，下降的程度與葉片的尺寸及葉片與泵殼的間隙大小有關。此法的優(yōu)點是除了可以減小軸向力以外，還可以減少軸封的負荷；對輸送含固體顆粒的液體，則可以防止懸浮的固體顆粒進入軸封。但對易與空氣混合而燃燒爆炸的液體，不宜采用此法。分段式多級離心泵的軸向力是各級葉輪軸向力的疊加，其數(shù)值很大，不可能完全由軸承來承受，必須采取有效的平衡措施。 葉輪對稱布置將離心泵的每兩個葉輪以相反方向?qū)ΨQ地安裝在同一泵軸上，使每兩個葉輪所產(chǎn)生的軸向力互相抵消，如圖129所示。這種方案流道復雜，造價較高。當級數(shù)較多時，由于各級泄漏情況不同和各級葉輪輪毅直徑不相同，軸向力也不能完全平衡，往往還需采用輔助平衡裝置。 圖129葉輪對稱布置圖 平衡盤裝置因分段式多