石油礦場(chǎng)機(jī)械7.ppt

1、第七章，石油礦場(chǎng)用離心泵，第二，第一節(jié)概述，離心泵是典型的葉輪式泵，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中得到廣泛應(yīng)用。 在石油礦場(chǎng)，離心泵主要用于油田注水、采油、油品輸送、鉆井泵注入和排水供應(yīng)等。 具有體積小、質(zhì)量小、流量大、安裝簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)。 3、第一節(jié)概述一、離心泵工作原理離心泵工作時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)通過泵軸使葉輪旋轉(zhuǎn)，葉輪內(nèi)的液體受到葉輪上許多彎曲的葉片作用而旋轉(zhuǎn)，在離心力的作用下，液體沿葉輪間流路從葉輪中心向邊緣，渦旋殼體4、隨著液體的排放，在泵的葉輪中心成為真空，在大氣壓的作用下，吸入池的液體通過吸入管一個(gè)接一個(gè)地流入葉輪中心，從葉輪排出。 5、離心泵的工作過程：在打開泵之前，將泵內(nèi)輸送的液體充滿。 打開泵，泵軸使葉

2、輪高速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生離心力。 液體在該作用下從葉輪的中心向葉輪的外周拋出，壓力變高，以高速度(15-25 m/s )流入泵殼。 在蝸桿泵殼中，由于流路的擴(kuò)大，液體的流速變慢，動(dòng)能的大部分被轉(zhuǎn)換為壓力能。 最后的液體以高靜壓從排出口流入排出配管。 當(dāng)泵內(nèi)的液體被排出時(shí)，葉輪的中心成為真空，通過液面壓力(大氣壓)和泵內(nèi)壓力(負(fù)壓)的差壓，液體通過吸入管路進(jìn)入泵內(nèi)，填補(bǔ)液體被排出的位置。 6、7、7、8、此時(shí)，泵內(nèi)充滿氣體(其密度遠(yuǎn)小于液體)，葉輪旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的離心力小，即產(chǎn)生的真空度不充分，貯槽液面與泵吸入口之間的壓力差小，克服流體在吸入管路中的阻力損失及液勢(shì)的變化9、離心泵種類繁多，分類方法各異。 根據(jù)葉

3、輪的數(shù)量：1)單級(jí)泵，泵軸只有一個(gè)葉輪，三，離心泵的種類，10，2 )多級(jí)泵軸有兩個(gè)以上葉輪，液體依次通過各葉輪，如圖所示，其總壓子為各級(jí)葉輪壓子之和。 三、離心泵的種類，11、12、3、離心泵的種類，吸入方式分為：1)單吸泵，葉輪為吸入口(圖21 )，13、3、離心泵的種類，2 )只有二吸泵葉輪，14、15，根據(jù)泵殼體的能量轉(zhuǎn)換部分的結(jié)構(gòu)蝸殼泵：泵殼呈截面逐漸擴(kuò)大的螺旋形狀，流體從葉輪甩出后，直接進(jìn)入蝸殼的螺旋流路，導(dǎo)向排出管線。 (2)雙渦旋泵：泵體設(shè)置修訂雙渦旋室。 雙渦旋泵可以平衡泵的徑向力。 三、離心泵的種類、16、3、離心泵的種類、(3)導(dǎo)葉泵在泵殼內(nèi)裝有固定的導(dǎo)葉(導(dǎo)輪)，如圖所

4、示，液體從葉輪流出后，先進(jìn)入導(dǎo)葉轉(zhuǎn)換能量，再進(jìn)入泵殼這種泵也叫渦輪泵。17、3、離心泵的種類按殼體分割方式分為(1)中開式泵：殼體由通過泵軸中心線的水平面分離。 (2)分段式泵：殼體被與泵軸垂直的平面分割。 18、3、離心泵的種類按泵軸的配置方式分為(1)臥式泵：泵軸水平配置。 (2)立式泵：泵軸垂直配置。 19、根據(jù)輸送液體的性質(zhì)分為水泵、熱油泵、汽油泵、酸泵、堿泵、污水泵、電動(dòng)潛油泵等。20、4、離心泵的名稱編號(hào)、離心泵的名稱編號(hào)，即離心泵的型號(hào)。 包括離心泵的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、尺寸、主要性能殘奧表及應(yīng)用范圍等信息。 這是修訂選型、施工配套、運(yùn)行管理及維護(hù)工作的重要依據(jù)。 離心泵的型號(hào)由基本型號(hào)和

5、四組補(bǔ)充型號(hào)組成。 值得注意的是，每個(gè)模型不一定都有四對(duì)補(bǔ)充模型。不同的字母模型通常有不同的含義。21、舉例說(shuō)明，泵形式為100Y60A，形式中的各項(xiàng)含義為： 100泵吸入口徑為100mm。 y送油離心泵泵材料為鑄鐵的60泵設(shè)定點(diǎn)揚(yáng)程為60m水柱的a葉輪直徑第1次切割(初次設(shè)定修訂)。 泵型號(hào)250YS 1502，型號(hào)中的各項(xiàng)含義是： 250泵吸入口徑250mm YS雙吸式送油離心泵材料是鑄鋼，60泵設(shè)置修正點(diǎn)單級(jí)揚(yáng)程是150m水柱，2泵葉輪的級(jí)數(shù)是2級(jí)。 22、第二節(jié)離心泵的典型結(jié)構(gòu)是在石油礦場(chǎng)使用各種類型的離心泵。 單級(jí)離心泵中最常見的是單級(jí)離心泵式BA型離心泵圖2.5為其典型結(jié)構(gòu)。 本系

6、列泵排量范圍為5330m3/h，揚(yáng)程為898米。 其結(jié)構(gòu)的特征是，通過將葉輪安裝在懸臂軸的一端，不需要吸入端的密封，從而降低從吸入端泄漏空氣的可能性。 具有小巧便宜，使用方便，工作可靠的優(yōu)點(diǎn)。 該泵的排出線可根據(jù)安裝條件安裝在任意角度(水平、垂直或相對(duì)于水平成角度30、60等)，在法蘭的連結(jié)部位進(jìn)行調(diào)整即可。24、排量大揚(yáng)程不高時(shí)，采用sh系列單級(jí)雙吸泵。 廣泛用于礦場(chǎng)送水、輸油、民間供水等。 本系列泵的一般流量為903500 m3/h，揚(yáng)程為10104m。 該泵結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，泵殼一般為水平截面分式，葉輪、軸和密封裝置等可預(yù)先安裝，然后整體裝入泵殼，制造和檢查方便。 注意，要確保泵殼的兩端密封，以

7、免吸入空氣損害泵的正常工作。 通常，為了將泵室內(nèi)的高壓液體導(dǎo)向兩端密封件的中間的液密封環(huán)而使用管，防止空氣侵入吸入端，也有助于密封部的冷卻和潤(rùn)滑。25、揚(yáng)程需要較大時(shí)，采用d或DA系列的分段式多級(jí)離心泵。 油田注水采用的3D100150 (吸入管徑3英寸，額定流量100 m3/h，額定壓力15MPa )和150D17010 (吸入管徑150mm，單段揚(yáng)程170m，10級(jí))。 這些結(jié)構(gòu)如圖23所示，26、該泵中的液體在各葉輪和導(dǎo)向葉片中連續(xù)流動(dòng)，泵的各段結(jié)構(gòu)相同，泵整體用長(zhǎng)螺桿連接。 它們?cè)谂欧帕恳欢ǖ那闆r下，可根據(jù)工作需要選擇不同的級(jí)數(shù)，得到不同的額定揚(yáng)程。 輸送石油制品和其他腐蝕性介質(zhì)的離心

8、泵，在結(jié)構(gòu)上原則上與上述離心泵沒有區(qū)別，只是對(duì)密封和泵的材料有特別的要求。 27、離心泵的基本結(jié)構(gòu)、28、離心泵的實(shí)體截面圖、軸、聯(lián)軸器、軸承箱、鍵、出口、葉輪、入口、渦旋殼、軸承、機(jī)械密封件其結(jié)構(gòu)為旋轉(zhuǎn)部件的葉輪、泵軸、葉輪螺母、套筒、聯(lián)軸器靜止部件吸入室、渦旋殼體、托架等。 其中，液體流動(dòng)的部件稱為過流部件。 葉輪、蝸殼、吸入室等。 30、1 .葉輪，1 .葉輪葉輪是離心泵中傳遞能量的主要部件。 葉輪通常由612片后彎曲葉片構(gòu)成，其自身固定在泵軸上，并隨之旋轉(zhuǎn)。 葉輪的作用是將泵軸的機(jī)械能傳遞給液體，將其轉(zhuǎn)換為液體的速度能和壓力能。 即，液體從葉輪獲得能量，使壓力能量和速度能量都增加。 3

9、1、1 .葉輪按其機(jī)械結(jié)構(gòu)分為開、半閉式和閉式三種葉輪如圖所示。 葉片兩側(cè)帶前、后蓋板的叫閉式葉輪，適合輸送清洗液的一般離心泵多采用這種葉輪。 沒有前、后蓋板，稱為只由葉片和輪轂構(gòu)成的開式葉輪，稱為只有后蓋板的半閉式葉輪。 開式葉輪和半閉式由于流路難以堵塞，適用于輸送含有固體粒子的液體懸濁液，但由于沒有蓋板，液體在葉片間移動(dòng)時(shí)容易逆流，效率也低。 32、離心泵葉輪(a )閉式(b )半開式(c )開式(d )雙重吸附式、(a )、(b )、(c )、(d )、33、2泵殼體不僅是收集從葉輪放出的液體的部件，其本身也是旋轉(zhuǎn)裝置。液體從葉輪的外緣高速流出時(shí)，在泵殼體的渦流路中流動(dòng)時(shí)的流速逐漸降低，

10、因此能夠減少能量損失，有效地將部分動(dòng)能轉(zhuǎn)化為靜壓能。 34、35、3 .導(dǎo)輪、導(dǎo)輪是具有安裝固定在葉輪和泵殼體間的葉片(稱為導(dǎo)向葉片)的環(huán)狀構(gòu)造。 其作用是電導(dǎo)和轉(zhuǎn)換能量。 導(dǎo)輪多用于分段式多級(jí)離心泵。 能夠降低從葉輪外緣放出的液體與泵殼體的碰撞引起的能量損失。 導(dǎo)向葉片有正方向和反方向的區(qū)別，正方向的導(dǎo)向葉片用于收集液體和能量的變化，反方向的導(dǎo)向葉片用于在下段的葉輪的入口或排出管中導(dǎo)入液體。 導(dǎo)向葉片的結(jié)構(gòu)形式有流路式和徑向式兩種。 1、流路式導(dǎo)葉的特點(diǎn)：液體速度變化均勻，水力性能良好。 但是，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造困難。 2 .徑向式導(dǎo)葉的特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造工藝性好，應(yīng)用廣泛。 36、4 .吸入

11、室、吸入室位于葉輪入口前，起到將液體均勻地導(dǎo)入葉輪的作用。 一般的吸入室有錐形管形、螺旋形、圓環(huán)形。 1 .錐形管形吸入室收集液體，加速均勻地導(dǎo)向葉輪。 多用于小型單級(jí)單吸懸臂式離心泵。 2 .螺旋狀的吸入室能夠在葉輪入口前預(yù)旋轉(zhuǎn)液體，有利于改善吸入性能。 多為單級(jí)雙吸或水平中開式多段離心式油泵。 3 .圓環(huán)狀吸入室的軸向尺寸短。 單吸段式多級(jí)離心泵較多。37、4 .在吸入室、吸入管下部安裝過濾器和底閥，過濾液體，防止管中液體倒流到吸入池。 排出管上安裝了用于調(diào)節(jié)流量的閘門。 渦旋殼體的頂部安裝有漏斗，用于在打開泵之前向泵內(nèi)注入水，排除泵室內(nèi)的氣體。 啟動(dòng)泵之前，通常關(guān)閉排出閘門，啟動(dòng)后打開。

12、 38、5 .離心泵工作時(shí)，由于液體吸入端和液體出口端存在壓力差，所以密封裝置還有，在泵軸從泵殼突出的地方，旋轉(zhuǎn)軸和泵殼之間存在間隙。 因此，在旋轉(zhuǎn)的泵軸和泵殼之間需要密封裝置，也稱為軸封裝置。 起到防止高壓液體沿軸泄漏、外部空氣反向泄漏的作用。 一般的離心泵密封裝置主要有填料密封和機(jī)械密封。 39、填料密封裝置、填料密封裝置由填料外殼、軟填料和填料壓板構(gòu)成，軟填料是浸油或涂有石墨的石棉繩，將其放入填料與泵軸之間，按壓壓板使其變形，達(dá)到密封目的。 液封環(huán)的作用是在泵內(nèi)的壓力低于大氣壓的情況下，防止空氣的侵入。在泵內(nèi)的壓力高于大氣壓的情況下，能夠減少出口泄漏。 液封圈的水和油還起到冷卻和潤(rùn)滑的作

13、用。 40、機(jī)械密封裝置，如圖所示，密封裝置由安裝在泵軸上旋轉(zhuǎn)的可動(dòng)環(huán)和固定在泵殼上的靜環(huán)構(gòu)成，兩環(huán)端面通過彈簧力緊密接觸，達(dá)到密封目的。 可動(dòng)環(huán)由硬質(zhì)金屬材料制成，靜環(huán)一般是浸漬石墨和酚醛樹脂等制成的。 機(jī)械密封性能優(yōu)異，壽命長(zhǎng)。 零件加工精度要求高，安裝技術(shù)要求嚴(yán)格，價(jià)格高。 運(yùn)輸酸、堿、鹽、油等的密封要求高時(shí)使用。 41、6 .離心泵的軸力和平衡措施、離心泵工作中，由于進(jìn)出口壓力差，在泵轉(zhuǎn)子軸向上產(chǎn)生推力，下圖顯示單吸和雙吸式離心泵產(chǎn)生軸力的原因。 因此，為了均衡地承受軸向力，需要在離心泵上安裝推力軸承。42、離心泵軸力的平衡方式有多種，常用的帶平衡孔的倒葉輪有將雙吸葉輪平衡鼓對(duì)稱配置等

14、多種方式。 43、對(duì)于單級(jí)泵，采用如圖所示的雙吸葉輪，可抵消葉輪車輛側(cè)蓋板的壓力，有效地消除軸向力。 1 )利用葉輪的對(duì)稱性使軸力平衡，44、對(duì)于多級(jí)泵，利用對(duì)稱排列方式，即總級(jí)數(shù)為偶數(shù)的葉輪，如圖2-7所示背靠背或面對(duì)面地連接到一根軸上的方法，可以有效地減少軸力，另外，在軸上設(shè)置推力軸承水平中開式多級(jí)泵和立式多級(jí)泵多采用這種方法。1 )利用葉輪的對(duì)稱性使軸力平衡，45，2 )改造葉輪使軸力平衡，對(duì)于單吸單級(jí)離心泵，適當(dāng)改變?nèi)~輪的結(jié)構(gòu)，達(dá)到減少或消除軸力的目的。 圖28所示的是平衡孔法，在葉輪的后罩上開小孔，使后罩密封環(huán)內(nèi)的液壓與前罩密封環(huán)內(nèi)的液壓大致相等。 只要后板密封圈直徑和前板密封圈直徑

15、相同，軸向力就能大致平衡。 如46、圖29所示，在葉輪的前、后蓋板上安裝直徑相同的密封環(huán)，從后蓋板的泵室連接平衡管，同樣使葉輪的后蓋板的密封環(huán)內(nèi)的壓力與吸入壓力相等，以取得軸向力的平衡。47、圖2-10所示葉輪的后罩帶有徑向肋板，也稱為副葉片。 當(dāng)葉輪旋轉(zhuǎn)時(shí)，肋的目的是強(qiáng)制葉輪后面的液體旋轉(zhuǎn)，降低壓力，減小軸向力。 這些方法簡(jiǎn)單易行，具有能耗增加、泵效率略低的缺點(diǎn)。 48、3 )平衡盤法、油田使用的3D100150注水泵、驅(qū)動(dòng)功率800Kw、揚(yáng)程1500m時(shí)產(chǎn)生的軸向力約為1.2104N，使用圖211所示的平衡盤方案取得軸向力的平衡。 49、平衡室位于多級(jí)泵的出口端，與泵的吸入口相通，即平衡室

16、內(nèi)壓力P6與吸入口壓力大致相等。 泵出口處的液體壓力為P2，b1入口處為P3，流過軸向間隙b1 (b1約1.52mm )，壓力降為P4，然后經(jīng)徑向間隙b2，壓力降為P5。 由于平衡板的兩側(cè)面受到的壓力為P6和P4，因此由于這些壓力的差而產(chǎn)生軸向的平衡力f，該力與葉輪受到的軸向的力a平衡。 當(dāng)因葉輪背面的壓力大于吸入口側(cè)的壓力而產(chǎn)生的軸力a (向左)小于平衡板的平衡力f (向右)、即AF時(shí)，泵軸使葉輪及平衡板向右移動(dòng)，間隙b2變大。 50、間隙b2變大，阻力變小，流量增加，流路b1長(zhǎng)度和寬度變化，因此流量增大，在b1中流動(dòng)的阻力損失p1增加，P4 p3 p1由于p3不變化，因此p1的增加使P4減

17、少，P6 p5幾乎不變化為了使用平衡板平衡軸向力，需要軸向自由浮動(dòng)的軸承。51、第三級(jí)離心泵的特性、標(biāo)識(shí)離心泵的工作能力的基本特性殘奧表是流量、揚(yáng)程(壓力)、功率、效率和轉(zhuǎn)速等，流量q、壓頭h、效率、功率n、轉(zhuǎn)速n、會(huì)影響表示泵軸旋轉(zhuǎn)速度的泵的流量。 單位：r/min表示泵對(duì)液體工作的能力。 單位： KW表示泵轉(zhuǎn)換能量的經(jīng)濟(jì)性。 單位：無(wú)，也稱揚(yáng)程。 表示泵在每單位質(zhì)量的液體中產(chǎn)生的能量的增加值。 單位： m表示泵每單位時(shí)間的輸液量。 單位： m3/h、52、理論壓頭、理論壓頭：理想情況下從每單位重量的液體得到的能量稱為理論壓頭，用HT表示。 理論壓頭與液體密度無(wú)關(guān)。 也就是說(shuō)，無(wú)論同一泵輸送什么液體，能夠提供的理論壓頭都是相同的。 注意：泵每單位體積對(duì)流體施加的能量=gHT，與密度成比例，53，實(shí)際壓頭，(1)葉片間的環(huán)流：由于葉片數(shù)量不是無(wú)限的，液體中出現(xiàn)環(huán)流，產(chǎn)生渦流損耗。 (2)阻力損失：實(shí)際流體從泵入口到出口有阻力損失，可近似為與流速的平方成正比。 (3)沖擊損失：液體離開葉輪周邊，沖入渦旋殼體周圍流動(dòng)的液體，產(chǎn)生渦流。 對(duì)于設(shè)置通信量，此損失最小