第一章 液體輸送設(shè)備

1、第一章 液體輸送設(shè)備第一節(jié) 概述在石油和化工生產(chǎn)裝置中，流體輸送是必不可少的單元操作。做功以完成輸送任務(wù)的機(jī)械或設(shè)備稱(chēng)為“體輸送設(shè)備”。流體輸送設(shè)備是石油、化工和其它領(lǐng)域最常用的機(jī)械設(shè)備。生產(chǎn)上對(duì)流體輸送的要求差別很大，輸送的流體流量和揚(yáng)程各不相同；流體種類(lèi)繁多、性質(zhì)千差萬(wàn)別；溫度、壓力等操作條件也有較大的差別。為了適應(yīng)生產(chǎn)上各種不同的要求，所以輸送設(shè)備的型式種類(lèi)是多種多樣的，規(guī)格更是十分廣泛，常見(jiàn)的如泵、風(fēng)機(jī)、壓縮機(jī)等。泵通常是指為液體提供能量的流體輸送設(shè)備。泵的種類(lèi)很多，其中離心泵具有性能范圍廣泛、流量均勻、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、運(yùn)轉(zhuǎn)可靠和維修方便等諸多優(yōu)點(diǎn)，因此離心泵是工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用最為廣泛的一種液

2、體輸送設(shè)備。除了在高壓小流量或計(jì)量時(shí)常用往復(fù)式泵，液體含氣時(shí)常用旋渦泵和容積式泵，高粘度介質(zhì)常用轉(zhuǎn)子泵外，其余場(chǎng)合，絕大多數(shù)使用離心泵。據(jù)統(tǒng)計(jì)，在石油、化工生產(chǎn)裝置中，離心泵的使用量占泵總量的7080。第二節(jié) 泵的分類(lèi)及特點(diǎn)離心泵的類(lèi)型很多：按葉輪數(shù)目可分為單級(jí)泵（只有一個(gè)葉輪）和多級(jí)泵（有兩個(gè)以上的葉輪，級(jí)數(shù)越多，揚(yáng)程越高）；按葉輪進(jìn)液方式可分為單吸式（液體從一側(cè)進(jìn)入葉輪）和雙吸式（液體從葉輪兩側(cè)吸入，吸入性能較好，多見(jiàn)于大流量的離心泵）；按泵殼剖分形式可分為水平剖分泵和垂直于泵軸剖分泵；按泵殼的結(jié)構(gòu)還可分為蝸殼式泵（具有像蝸牛殼形狀的泵殼）和透平式泵（在葉輪外圍安裝有幾個(gè)固定葉片的泵，用于

3、多級(jí)泵）。此外，按泵揚(yáng)程的大小分為低壓泵（揚(yáng)程小于20米水柱）、中壓泵（20160米水柱）和高壓泵（高于160米水柱）；按泵轉(zhuǎn)速的高低分為普通離心泵和高速離心泵；桉輸送介質(zhì)不同又分為水泵、輕烴泵、油泵以及耐腐蝕泵等；按用途可以分為進(jìn)料泵、循環(huán)泵、回流泵、塔底泵或重沸器泵、產(chǎn)品泵等；按密封形式分為屏蔽泵、磁力泵和外加密封泵等。2.1 離心泵的分類(lèi)按離心泵的結(jié)構(gòu)分類(lèi)，見(jiàn)表1.2.1表1.2.1 泵按結(jié)構(gòu)分類(lèi)分類(lèi)方式類(lèi) 型特 點(diǎn)圖 例按吸入方式單吸泵液體從一側(cè)流入葉輪，存在軸向力圖1.2.1雙吸泵液體從兩側(cè)流入葉輪，不存在軸向力，泵的流量幾乎比單吸泵增加一倍圖1.2.2按級(jí)數(shù)單級(jí)泵泵軸上只有一個(gè)葉輪

4、圖1.2.1多級(jí)泵同一根泵軸上裝兩個(gè)或多個(gè)葉輪，液體依次流過(guò)每級(jí)葉輪，級(jí)數(shù)越多，揚(yáng)程越高圖1.2.3按泵軸方位臥式泵軸水平放置圖1.2.1、1.2.2、1.2.3立式泵軸垂直于水平面圖1.2.4按殼體型式分段式泵殼體按與軸垂直的平面剖分，節(jié)段與節(jié)段之間用長(zhǎng)螺栓連接圖1.2.2中開(kāi)式泵殼體在通過(guò)軸心線的平面上剖分蝸殼泵裝有螺旋形壓水室的離心泵，如常用的端吸式懸臂離心泵圖1.2.1特殊結(jié)構(gòu)潛水泵泵和電動(dòng)機(jī)制成一體浸入水中 液下泵泵體浸入液體中圖1.2.4管道泵泵作為管路一部分，安裝時(shí)無(wú)需改變管路屏蔽泵（磁力泵）葉輪與電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子聯(lián)為一體，并在同一個(gè)密封殼體內(nèi)，或采用磁力驅(qū)動(dòng)方式，將動(dòng)密封改為靜密封，

5、不需采用密封結(jié)構(gòu)，屬于無(wú)泄漏泵圖1.2.5圖1.2.1 單級(jí)單吸臥式泵圖1.2.2 雙吸泵1泵蓋；2泵殼；3葉輪；4軸；5密封環(huán)；6軸套；7密封組件；8軸承圖1.2.3 多級(jí)泵1吸入段；2中段；3平衡盤(pán)；4軸；5軸承；6首級(jí)葉輪；7密封環(huán)；8末級(jí)葉輪；8密封組件圖1.2.4 液下泵圖1.2.5 屏蔽泵按離心泵的工作介質(zhì)分類(lèi)，見(jiàn)表1.2.2。表1.2.2 按工作介質(zhì)分類(lèi)類(lèi) 型特 點(diǎn)水泵清水泵最常用的離心泵，采用鑄鐵泵，填料密封鍋爐給水泵(1)泵的壓力較高，要求保證法蘭連接的緊密性；(2)應(yīng)防止泵進(jìn)口處產(chǎn)生汽蝕，過(guò)流部件應(yīng)采用抗腐蝕性和抗電化學(xué)腐蝕的材料；(3)防止溫度變化引起不均勻變形熱水循環(huán)泵

6、(1)吸入壓力高，溫度高，要求泵的強(qiáng)度可靠；(2)填料函處于高壓、高溫下，應(yīng)考慮減壓和降溫；(3)如采用端吸式懸臂泵時(shí)，由于軸向推力大，要求軸承可靠凝結(jié)水泵(1)對(duì)泵的汽蝕性能要求高，常采用加誘導(dǎo)輪或加大葉輪入口直徑和寬度的方法改善泵的汽蝕性能；（2）泵運(yùn)轉(zhuǎn)易發(fā)生汽蝕，過(guò)流部件有時(shí)采用耐汽蝕的材料(如硬質(zhì)合金、磷青銅等)；(3)填料函處于負(fù)壓下工作，應(yīng)防止空氣侵入油泵通用油泵(1)油品往往易燃易爆，要求泵密封性能好，常采用機(jī)械密封，采用隔爆電動(dòng)機(jī)；(2)泵的材質(zhì)和結(jié)構(gòu)上應(yīng)考慮耐腐和耐磨；(3)為保證泵的連續(xù)可靠運(yùn)轉(zhuǎn)，應(yīng)采取專(zhuān)門(mén)的冷卻、密封、沖洗和潤(rùn)滑等措施冷油泵當(dāng)粘度20mm2s(20cSt)

7、時(shí)，應(yīng)考慮粘度對(duì)泵性能的影響熱油泵(1)應(yīng)考慮各零部件的熱膨脹，必要時(shí)采取保溫措施；(2)過(guò)流部件采用耐高溫材料；(3)要求第一級(jí)葉輪的吸入性能好；(4)軸承和軸封處要冷卻；(5)開(kāi)泵前應(yīng)預(yù)熱(常用熱油循環(huán)升溫來(lái)加熱泵，一般泵體溫度不應(yīng)低于入口溫度40)液態(tài)烴泵(1)泵吸入壓力高，應(yīng)保證泵體的強(qiáng)度和密封性；(2)要求第一級(jí)葉輪的吸入性能好；(3)因液態(tài)烴易泄漏引起結(jié)冰，因此對(duì)軸封要求高，不允許泄漏；(4)泵內(nèi)應(yīng)防止液態(tài)烴氣化，并保證能分離出氣體；(5)選配電動(dòng)機(jī)時(shí)應(yīng)考慮裝置開(kāi)工試運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的功耗，或采取限制泵試運(yùn)轉(zhuǎn)流量的措施，以免產(chǎn)生電機(jī)過(guò)載油漿泵(1)由于介質(zhì)中含固體顆粒，過(guò)流部件應(yīng)采用耐磨蝕的

8、材料和結(jié)構(gòu)；(2)為防止固體顆粒進(jìn)入軸封，含顆粒較少時(shí)，可采用注入比密封腔壓力高的清潔液沖洗軸封，含顆粒較多時(shí)一般采用付葉輪(或背葉片)加填料密封的軸封結(jié)構(gòu)耐腐蝕泵通用特點(diǎn)：(1)用于輸送酸、堿及其它腐蝕性化學(xué)藥品，過(guò)流部件應(yīng)采用耐腐蝕材料；(2)結(jié)構(gòu)上應(yīng)考慮到不耐蝕零部件(如托架)的防腐；(3)密封環(huán)間隙比水泵應(yīng)大些；(4)應(yīng)避免在小流量下工作，以免液體溫度升高加劇腐蝕；(5)停車(chē)時(shí)應(yīng)及時(shí)關(guān)閉吸入閥，或采用停車(chē)密封，以免介質(zhì)漏出泵體耐蝕金屬泵(1)常用的耐蝕金屬泵，其過(guò)流部件的材質(zhì)有：普通鑄鐵、高硅鑄鐵、不銹鋼、高鎳合金鋼、鈦及其 合金等，應(yīng)根據(jù)介質(zhì)特性和溫度范圍選用不同的材質(zhì)；(2)高鎳合

9、金鋼、鈦及其合金的價(jià)格高，一般應(yīng)避免選用；(3)耐蝕金屬泵的耐溫、耐壓及工作穩(wěn)定性一般優(yōu)于非金屬泵非金屬泵(1)非金屬泵過(guò)流部件的材料有：聚氯乙烯、玻璃鋼、聚丙烯、F46、氟合金、PVDF、超高分子量聚 乙烯、石墨、陶瓷、搪玻璃、玻璃等。應(yīng)根據(jù)介質(zhì)的特性和溫度范圍選用不同材質(zhì)；(2)般非金屬泵的耐腐蝕性能優(yōu)于金屬，但非金屬泵的耐溫、耐壓性一般比金屬泵差。常用于 流量不大、且溫度較低、使用壓力較低的場(chǎng)合雜質(zhì)泵(1)輸送含有固體顆粒的漿液、料漿、污水、渣漿的泵總稱(chēng)為雜質(zhì)泵。其過(guò)流部件應(yīng)采用耐磨蝕自材料和結(jié)構(gòu)；(2)為防止堵塞，采用較寬的過(guò)流通道，葉輪的葉片數(shù)少，采用開(kāi)式或半開(kāi)式葉輪；(3)軸封處應(yīng)

10、防止固體顆粒的侵入，含顆粒較少時(shí)，可采用注入比密封腔壓力高的清洗液沖洗輛封。含顆粒較多時(shí)，可采用副葉輪(或背葉片)加填料密封(或帶沖洗機(jī)械密封)的軸封結(jié)構(gòu)2.2 石油化工用離心泵的特點(diǎn)石油化工用離心泵和普通泵的主要差別，在于選用的材料和采用的結(jié)構(gòu)有些不同。石油化工用泵常采用一些特殊材料和特殊結(jié)構(gòu)，以保證流通，保護(hù)環(huán)境，獲得高的效率和良好的性能。對(duì)于輸送性質(zhì)惡劣液體、使用條件苛刻的石油化工泵，發(fā)生故障的原因比普遍泵要復(fù)雜得多，在設(shè)計(jì)、選用和使用維護(hù)檢修時(shí)必須引起足夠重視。石油化工用泵大至有以下幾點(diǎn)要求。1、適應(yīng)化工工藝要求、運(yùn)行可靠。泵在化工生產(chǎn)中的地位，猶如人體中的心臟，起著輸送、加壓的功能，

11、如果泵經(jīng)受不住長(zhǎng)期運(yùn)轉(zhuǎn)的考驗(yàn)，檢修又費(fèi)時(shí)間，這樣的泵在化工生產(chǎn)中后果不堪設(shè)想。正常的石油化工用泵必須滿足工藝要求中的流量、壓力等指標(biāo)，并且要保證長(zhǎng)周期連續(xù)可靠運(yùn)轉(zhuǎn)，還要操作維護(hù)檢修方便和達(dá)到長(zhǎng)期免維修水平。2、耐腐蝕、耐磨損?；どa(chǎn)中的液體種類(lèi)極其繁多，特性多種多樣，所輸送的液體往往具有腐蝕性(有機(jī)溶劑、酸、堿等)，有的含有固體顆粒。因此，泵殼、葉輪等部件就要針對(duì)不同的介質(zhì)采用不同耐腐蝕和耐磨蝕的材料，以防腐蝕和磨損造成失效無(wú)法工作。常用的不銹鋼材料、鈦材、搪瓷、塑料、橡膠等整體或復(fù)合材料基本上能滿足這方面的要求。3、滿足無(wú)泄漏要求。由于化工生產(chǎn)中泵所輸送的許多介質(zhì)是易燃易爆，有毒有害，揮發(fā)

12、性強(qiáng)的。為了保證生產(chǎn)的安全，不污染環(huán)境以及保護(hù)人的身體健康等要求，煉油或石油化工用泵在輸送過(guò)程中不應(yīng)有泄漏。泵的泄漏主要是泵軸的動(dòng)密封處泄漏較多，那么如何選用有效的密封，運(yùn)用密封新技術(shù)，掌握正確的檢修方法來(lái)提高檢修質(zhì)量以保證泵不泄漏，是檢修人員應(yīng)該掌握的內(nèi)容。4、耐高溫或低溫并能有效連續(xù)工作。在化工生產(chǎn)中泵的操作條件往往十分苛刻，高溫介質(zhì)和低溫介質(zhì)均有。例如在導(dǎo)熱油加熱系統(tǒng)中，導(dǎo)熱油泵的工作溫度通常在300左右，有的泵的工作溫度甚至可達(dá)到900。另外，在乙烯分離裝置以及輸送液氯、液氧等冷態(tài)介質(zhì)的場(chǎng)合，泵的工作溫度都要在20以下，有的可達(dá)100以下。耐高溫泵要考慮熱膨脹對(duì)泵正常工作的影響，耐低溫

13、泵要考慮到泵材質(zhì)的冷脆性等等，裝配間隙的大小要考慮溫差的影響。第三節(jié) 離心泵一、離心泵的工作原理離心泵是由于葉輪高速旋轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生離心力而輸送液體的。圖1.3.1所示是典型離心泵的一般裝置示意圖。離心泵在啟動(dòng)之前，泵內(nèi)應(yīng)灌滿液體，此過(guò)程稱(chēng)為灌泵。工作時(shí)驅(qū)動(dòng)機(jī)通過(guò)泵軸帶動(dòng)葉輪旋轉(zhuǎn)，葉輪中的葉片驅(qū)使液體一起旋轉(zhuǎn)，因此產(chǎn)生離心力，在此離心力的作用下，液體沿葉片流道被甩向葉輪出口，液體經(jīng)過(guò)蝸殼送入排出管。液體從葉輪獲得能量，使壓力能和速度能均增加，并依靠此能量將液體輸送到工作地點(diǎn)。當(dāng)一個(gè)葉輪不能使液沐獲得足夠的能量時(shí)，可用多個(gè)葉輪串聯(lián)或并聯(lián)起來(lái)對(duì)液體作功。當(dāng)液體甩向葉輪出口的同時(shí)，葉輪入口中心處就形成了低

14、壓，在吸液罐和葉輪中心處的液體之間就產(chǎn)生了壓差，吸液罐中的液體在這個(gè)壓差作用下，便不斷地經(jīng)吸入管路及泵的吸入室進(jìn)入葉輪。這樣，葉輪在旋轉(zhuǎn)過(guò)程中，一面不斷地吸入液體，一面又不斷地給吸入的液體以一定的能量，將液體排出，使離心泵連續(xù)不斷地工作。離心泵性能和結(jié)構(gòu)有以下特點(diǎn)：流量均勻，壓力穩(wěn)定；揚(yáng)程和流量大小主要取決于葉輪外徑和轉(zhuǎn)速；揚(yáng)程和軸功率與流量存在對(duì)應(yīng)關(guān)系，揚(yáng)程隨流量增大而降低，軸功率隨流量增大而增加；自吸能力差，極易產(chǎn)生汽蝕現(xiàn)象；在低流量下工作效率降低，但設(shè)計(jì)點(diǎn)效率較高；通常采用開(kāi)關(guān)出口閥的方法來(lái)調(diào)節(jié)流量，必要時(shí)可車(chē)削葉輪外徑或改變?cè)瓌?dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，但不宜長(zhǎng)時(shí)間在低流量下操作；離心泵結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊，

15、易于安裝和檢修，占地面積小，易損件少，可與電機(jī)直接連接；故適用于要求大流量、低揚(yáng)程、粘度較小的液體輸送。圖1.3.1 離心泵的一般裝置示意圖1泵；2吸液罐；3吸入口；4吸入管路；5泵入口閥；6入口壓力表；7出口壓力表；8泵出口閥；9單向閥；10排出管路；11流量計(jì)；12排液罐離心泵工作時(shí)，最為擔(dān)心的是泵入口有氣體。因?yàn)闅怏w的密度小，旋轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生的離心力就很小，葉輪中不能產(chǎn)生必要的真空，也就無(wú)法將密度較大的液體吸入泵中。因此在開(kāi)泵前必須使泵和吸入系統(tǒng)充滿液體，而且在工作中，吸入系統(tǒng)不能漏氣，這是離心泵正常工作必須具備的條件。二、離心泵的主要性能參數(shù)與特性曲線離心泵的主要性能參數(shù)有轉(zhuǎn)速、流量、揚(yáng)程、

16、功率和效率等。（1）轉(zhuǎn)速：即離心泵葉輪（或軸）的轉(zhuǎn)速，用符號(hào)n表示，其單位是轉(zhuǎn)/分，以r/min表示。轉(zhuǎn)速改變，泵的揚(yáng)程、流量、功率、效率等都會(huì)發(fā)生變化。（2）流量：泵的流量Q是指單位時(shí)間內(nèi)由泵的排液口排出的液量。有泵的流量（即有效流量）和理論流量之分，大多采用體積流量Q，單位為m3/s、 m3 /min、m3/h或L/s。有時(shí)也用質(zhì)量流量G表示，單位為kg/s、kg/min、和t/h。質(zhì)量流量與體積流量的相互關(guān)系是：G=Q（式中表示液體密度：kg/m3 ）。離心泵的流量與泵的結(jié)構(gòu)、尺寸（主要為葉輪直徑和寬度）及轉(zhuǎn)速等有關(guān)。應(yīng)予指出，離心泵總是和特定的管路相聯(lián)系的，因此離心泵的實(shí)際流量還與管路

17、特性有關(guān)。泵的理論流量QT是指單位時(shí)間內(nèi)流入泵作功部件里的液量。由于一般泵在工作時(shí)不免有內(nèi)部和外部的泄漏，因此泵的理論流量QT與泵的流量Q間有如下關(guān)系：QTQ+q m3/s (1.3.1)式中q為單位時(shí)間內(nèi)泵的容積泄漏量，單位與Q相同，它包括所有不經(jīng)排出管而漏到泵體外的外部泄漏，及葉輪出來(lái)后仍漏回葉輪入口的內(nèi)部泄漏。（3）揚(yáng)程（也稱(chēng)壓頭）：有泵的揚(yáng)程（實(shí)際揚(yáng)程）及理論揚(yáng)程之分。泵的揚(yáng)程H單位重量液體流過(guò)泵后的總能量的增值。或者作功元件對(duì)泵排出的單位重量液體所作的有效功（單位為m液柱）。離心泵的壓頭與泵的結(jié)構(gòu)(如葉片的彎曲情況、葉輪直徑等)、轉(zhuǎn)速及流量有關(guān)。對(duì)于一定的泵和轉(zhuǎn)速，壓頭與流量間具有一

18、定的關(guān)系。理論揚(yáng)程HT作功元件對(duì)流經(jīng)葉輪的單位重量液體所作的功。理論揚(yáng)程為實(shí)際揚(yáng)程與泵內(nèi)的流體阻力損失（包括沖擊損失）之和：HTH+hhyd m液柱 (1.3.2)如前所述，離心泵的理論壓頭可用離心泵的基本方程式計(jì)算。實(shí)際上由于液體在泵內(nèi)的流動(dòng)情況較復(fù)雜，因此目前尚不能從理論上計(jì)算泵的實(shí)際壓頭，一般由實(shí)驗(yàn)測(cè)定。（4）功率：有有效功率Neff、內(nèi)功率Ni和軸功率N之分。有效功率Neff是單位時(shí)間內(nèi)泵排出口流出的液體從泵中取得的能量。其值可按下式計(jì)算：Neff KW (1.3.3)式中 液體密度，Kg/m3；g重力加速度 9.81m/s2內(nèi)功率Ni（或水力功率）為單位時(shí)間內(nèi)作功單元所給出的能量?？?/p>

19、按下式計(jì)算：Ni KW (1.3.4)軸功率N是指單位時(shí)間內(nèi)由原動(dòng)機(jī)傳遞到泵主軸上的功。泵在工作時(shí)，難免有運(yùn)動(dòng)件之間的機(jī)械摩擦損失，另外還有輪阻損失。因?yàn)楸玫妮喿钃p失轉(zhuǎn)為熱量后對(duì)泵內(nèi)液體的狀態(tài)變化影響很小，故輪阻損失功率Ndf可不作為內(nèi)功率的一部分，而是與外部機(jī)械摩擦損失功率歸在一起，統(tǒng)稱(chēng)為機(jī)械損失功率Nmec。軸功率就等于內(nèi)功率和機(jī)械損失功率之和。即：N= Ni+ Nmec KW (1.3.5)（5）效率：泵效率（總效率）是衡量泵工作是否經(jīng)濟(jì)的指標(biāo)，定義為：= Neff/N，即有效功率與軸功率的比值。離心泵在輸送液體過(guò)程中，當(dāng)外界能量通過(guò)葉輪傳給液體時(shí)，不可避免地會(huì)有能量損失，即由原動(dòng)機(jī)提供

20、給泵軸的能量不能全部為液體所獲得，致使泵的有效壓頭和流量都較理論值為低，通常用效率來(lái)反映能量損失。離心泵的能量損失包括以下幾項(xiàng)：1)容積損失 容積損失是指泵的液體泄漏所造成的損失。離心泵可能發(fā)生泄漏的地方很多，例如密封環(huán)、平衡孔及密封壓蓋等(如圖1.3.2所示)。這樣，一部分已獲得能量的高壓液體通過(guò)這些部位被泄漏，致使泵排送到管路系統(tǒng)的液體流量少于吸人量，并多消耗了部分能量。容積損失主要與泵的結(jié)構(gòu)及液體在泵進(jìn)、出口處的壓強(qiáng)差有關(guān)。容積損失可由容積效率來(lái)表示，一般閉式葉輪的容積效率為0.850.95。2)機(jī)械損失 由泵軸與軸承之間、泵軸與填料函之間以及葉輪蓋板外表面與液體之間產(chǎn)生摩擦而引起的能量

21、損失稱(chēng)為機(jī)械損失，可用機(jī)械效率來(lái)反映這種損失，其值一般為0.960.99。3)水力損失 粘性液體流經(jīng)葉輪通道和蝸殼時(shí)產(chǎn)生的摩擦阻力以及在泵局部處因流速和方向改變引起的環(huán)流和沖擊而產(chǎn)生的局部阻力，統(tǒng)稱(chēng)為水力損失。水力損失與泵的結(jié)構(gòu)、流量及液體的性質(zhì)等有關(guān)，水力損失可用水力效率來(lái)表示。應(yīng)予指出，離心泵在一定轉(zhuǎn)速下運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，容積損失和機(jī)械損失可近似地視為與流量無(wú)關(guān)，但水力損失則隨流量變化而改變。在水力損失中，摩擦損失hf大致與流量的平方成正比；而環(huán)流、沖擊損失ht與流量的關(guān)系如下：若在某一流量Q下，液體的流動(dòng)方向恰與葉片的入口角相一致，這時(shí)損失最??；當(dāng)流量小于或大于Q時(shí)，損失都將增大。圖1.3.3表示

22、水力損失隨流量的變化關(guān)系。額定流量Qs下離心泵的水力效率一般為0.80.9。圖1.3.2 離心泵的泄漏損失1一密封環(huán)；2一平衡孔；3一葉輪入口；4一密封壓蓋圖1.3.3 水力效率與流量的關(guān)系離心泵的效率反映上述三項(xiàng)能量損失的總和，故又稱(chēng)為總效率。因此總效率為上述三個(gè)效率的乘積，即=vmh (1.3.6)由上面的定性分析可知，離心泵的效率在某一流量(對(duì)正確設(shè)計(jì)的泵，該流量與設(shè)計(jì)流量相符合)下為最高，小于或大于該流量時(shí)都將降低。通常將最高效率下的流量稱(chēng)為額定流量。離心泵的效率與泵的類(lèi)型、尺寸、制造精密程度、液體的流量和性質(zhì)等有關(guān)。一般小型離心泵的效率為5070，大型泵可高達(dá)90。除了以上所述，離心

23、泵還有一個(gè)重要性能參數(shù)就是泵的允許吸上真空度Hs或允許汽蝕余量NPSH，單位均以米液柱表示。離心泵的主要性能參數(shù)之間存在著一定的關(guān)系，可用實(shí)驗(yàn)測(cè)定。將實(shí)驗(yàn)結(jié)果標(biāo)繪于坐標(biāo)紙上，得出一組曲線，稱(chēng)為離心泵的特性曲線。圖1.3.4為某型號(hào)離心泵在轉(zhuǎn)速為2900r/min時(shí)的特性曲線。圖1.3.4 離心泵的特性曲線離心泵性能曲線的特點(diǎn)：(1)HQ曲線 表示泵的壓頭與流量的關(guān)系。離心泵的壓頭一般是隨流量的增大而下降(在流量極小時(shí)可能有例外)。(2)NQ曲線 表示泵的軸功率與流量的關(guān)系。離心泵的軸功率隨流量的增大而上升，流量為零時(shí)軸功率最小。所以離心泵啟動(dòng)時(shí)，應(yīng)關(guān)閉泵的出口閥門(mén)，使啟動(dòng)電流減少，以保護(hù)電機(jī)。

24、（3）Q曲線 表示泵的效率與流量的關(guān)系。由圖1.3.4所示的特性曲線可看出，當(dāng)Q=0時(shí)，=0；隨著流量增大，泵的效率隨之而上升并達(dá)到一最大值；此后隨流量再增大時(shí)效率便下降。說(shuō)明離心泵在一定轉(zhuǎn)速下有一最高效率點(diǎn)，通常稱(chēng)為設(shè)計(jì)點(diǎn)。泵在與最高效率相對(duì)應(yīng)的流量及壓頭下工作最為經(jīng)濟(jì)，所以與最高效率點(diǎn)對(duì)應(yīng)的Q、H、N值稱(chēng)為最佳工況參數(shù)。離心泵的銘牌上標(biāo)出的性能參數(shù)，就是指該泵在運(yùn)行時(shí)效率最高點(diǎn)的性能參數(shù)。根據(jù)輸送條件的要求，離心泵往往不可能正好在最佳工況下運(yùn)轉(zhuǎn)，因此一般只能規(guī)定一個(gè)工作范圍，稱(chēng)為泵的高效率區(qū)，通常為最高效率的92左右，選用離心泵時(shí)，應(yīng)盡可能使泵在此范圍內(nèi)工作。液體物性的對(duì)離心泵性能的影響泵

25、的生產(chǎn)部門(mén)所提供的離心泵特性曲線，一般都是在一定轉(zhuǎn)速和常壓下以常溫的清水為工質(zhì)做實(shí)驗(yàn)測(cè)得的。在化工生產(chǎn)中，所輸送的液體是多種多樣的，即使采用同一泵輸送不同的液體，由于各種液體的物理性質(zhì)(例如密度和粘度)不同，泵的性能就要發(fā)生變化。此外，若改變泵的轉(zhuǎn)速或葉輪直徑，泵的性能也會(huì)發(fā)生變化。（1）密度的影響由離心泵的基本方程可看出，離心泵的壓頭、流量均與流體的密度無(wú)關(guān)，故泵的效率亦不隨液體的密度而改變，所以離心泵特性曲線中的HQ及，Q曲線保持不變。但是泵的軸功率隨液體密度而改變。因此，當(dāng)被輸送液體的密度與水的不同時(shí)，原離心泵特性曲線中的NQ曲線不再適用，此時(shí)泵的軸功率可按式（1.3.3）重新計(jì)算。（2

26、）粘度的影響若被輸送液體的粘度大于常溫下清水的粘度，則泵體內(nèi)部液體的能量損失增大，因此泵的壓頭、流量都要減小，效率下降，而軸功率增大，亦即泵的特性曲線發(fā)生改變。三、離心泵的運(yùn)行特性與串并聯(lián)操作1 離心泵的汽蝕（1）汽蝕機(jī)理及其危害液體在泵葉輪中流動(dòng)時(shí)，由于葉片的形狀和液流在其中突然改變方向等流動(dòng)特點(diǎn)，決定了液道中液流的壓力分布。在葉片入口附近的非工作面上存在著某些局部低壓區(qū)，當(dāng)處于低壓區(qū)的液流壓力降低到對(duì)應(yīng)液體溫度的飽和蒸汽壓時(shí)，液體便開(kāi)始汽化而形成氣泡。氣泡隨液流在流道中流動(dòng)到壓力較高之處時(shí)又瞬時(shí)潰滅。在氣泡潰滅的瞬間，氣泡周?chē)囊后w迅速?zèng)_入氣泡潰滅形成的空穴，并伴有局部的高溫、高壓水擊現(xiàn)象

27、，這就是產(chǎn)生汽蝕的機(jī)理。水擊是汽蝕現(xiàn)象的特征。由于水擊作反復(fù)敲擊，致使金屬表面受到疲勞破壞。而且，在連續(xù)的壓力波作用下，液體能滲入和流出金屬的孔隙，使金屬質(zhì)點(diǎn)脫離母體而被液體帶走，金屬表面出現(xiàn)一個(gè)個(gè)空穴，產(chǎn)生嚴(yán)重的點(diǎn)蝕。泵的零件在這樣大的周期性作用力的作用下，將引起泵的振動(dòng)。所以汽蝕對(duì)泵的危害很大，主要表現(xiàn)在下述幾個(gè)方面：1）泵的性能突然下降。泵發(fā)生汽蝕時(shí)，葉輪與液體之間的能量傳遞受到干擾，流道不但受到氣泡的堵塞，而且流動(dòng)損失增大，嚴(yán)重時(shí)，泵中液流中斷，泵不能工作。2）泵產(chǎn)生振動(dòng)和噪音。3）泵的過(guò)流部件表面受到機(jī)械性質(zhì)的破壞以外，如果液體汽化時(shí)放出的氣體有腐蝕作用，還會(huì)產(chǎn)生一定的化學(xué)性質(zhì)的破壞

28、（但前者的破壞是主要的）。嚴(yán)重時(shí)，葉輪的表面（尤其在葉片入口附近）呈蜂窩狀或海綿狀。（2）形成汽蝕的條件泵發(fā)生汽蝕是由于液道入口附近某些局部低壓區(qū)處的壓力降低到液體飽和蒸汽壓，導(dǎo)致部分液體汽化所致。所以，凡能使局部壓力降低到液體汽化壓力的因素都可能是誘發(fā)汽蝕的原因。產(chǎn)生汽蝕的條件應(yīng)從吸入裝置的特性，泵本身的結(jié)構(gòu)以及所輸送的液體性質(zhì)三方面加以考慮。（3）防止汽蝕的措施通常，防止泵產(chǎn)生汽蝕的措施有以下幾種：1）結(jié)構(gòu)措施：采用雙吸葉輪，以減小經(jīng)過(guò)葉輪的流速，從而減小泵的汽蝕余量；在大型高揚(yáng)程泵前裝設(shè)增壓前置泵，以提高進(jìn)液壓力；葉輪特殊設(shè)計(jì)，以改善葉片入口處的液流狀況；在離心葉輪前面增設(shè)誘導(dǎo)輪，以提高

29、進(jìn)入葉輪的液流壓力。2）泵的安裝高度，泵的安裝高度越高，泵的入口壓力越低，降低泵的安裝高度可以提高泵的入口壓力。因此，合理的確定泵的安裝高度可以避免泵產(chǎn)生汽蝕。3）吸液管路的阻力，在吸液管路中設(shè)置的彎頭、閥門(mén)等管件越多，管路阻力越大，泵的入口壓力越低。因此，盡員減少一些不必要的管件或盡可能的增大吸液管直徑，減少管路阻力，可以防止泵產(chǎn)生汽蝕。4）泵的幾何尺寸，由于液體在泵入口處具有的動(dòng)能和靜壓能可以相互轉(zhuǎn)換，其值保持不變。入口液體流速高時(shí)，壓力低，流速低時(shí)，壓力高，因此，增大泵入口的通流而積，降低葉輪的入口速度可以防止泵產(chǎn)生汽蝕。5）液體的密度。輸送密度越大的液體時(shí)泵的吸上高度就越小，當(dāng)用已安裝

30、好的輸送密度較小液體的泵改送密度較大的液體時(shí)。泵就可能產(chǎn)生汽蝕，但用輸送密度較大液體的泵改送密度較小的液體時(shí)，泵的入口壓力較高，不會(huì)產(chǎn)生汽蝕。6）輸送液體的溫度。溫度升高時(shí)液體的飽和蒸氣壓升高。在泵的入口壓力不變的情況下，輸送液體的溫度升高時(shí)，液體的飽和蒸氣壓可能升高至等于或高于泵的入口壓力，泵就會(huì)產(chǎn)生汽蝕。7）吸液池液面壓力。吸液池液面壓力較高時(shí)，泵的入口壓力也隨之升高，反之，泵的入口壓力則較低，泵就容易產(chǎn)生汽蝕。8）輸送液體的易揮發(fā)性在相同的溫度下較易揮發(fā)的液體其飽和蒸汽壓較高，因此，輸送易揮發(fā)液體時(shí)的泵容易產(chǎn)生汽蝕。9）其他措施：采用耐汽蝕破壞的材料制造泵的過(guò)流部分元件；降低泵的轉(zhuǎn)速。2

31、 離心泵的最小連續(xù)流量最小連續(xù)流量分兩種：一種是最小連續(xù)穩(wěn)定流量，另一種是最小連續(xù)熱流量，兩中，其大者為泵的最小連續(xù)流量（1）最小連續(xù)穩(wěn)定流量是指泵在不超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的噪聲和振動(dòng)的限度下能夠正常工作的最小流量，一般由泵廠通過(guò)試驗(yàn)測(cè)定并提供給用戶，必要時(shí)也可進(jìn)行估算。（2）最小連續(xù)熱流量泵處在小流量條件下工作時(shí)，部分液體的能量轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮?，使進(jìn)口處液體的溫度升高。當(dāng)液體溫度達(dá)到使系統(tǒng)有效汽蝕余量等于泵必需汽蝕余量時(shí)，這一溫度即為產(chǎn)生汽蝕的臨界溫度，泵在低于該點(diǎn)溫度下能夠正常工作的流量就是泵的最小連續(xù)熱流量。泵的最小連續(xù)熱流量可用一定的方法估算。3 管路特性曲線與泵的工作點(diǎn)當(dāng)離心泵安裝在特定的管路系統(tǒng)

32、中工作時(shí)，實(shí)際的工作壓頭和流量不僅與離心泵本身的性能有關(guān)，還與管路的特性有關(guān)，即在輸送液體的過(guò)程中，泵和管路是互相制約的。所以，在討論泵的工作情況前，應(yīng)先了解與之相聯(lián)系的管路狀況。在圖1.3.5所示的輸送系統(tǒng)中，若貯槽與受液槽的液面均保持恒定，液體流過(guò)管路系統(tǒng)時(shí)所需的壓頭(即要求泵提供的壓頭)，可由圖中所示的截面11，與2-2，間列柏努利方程式求得，即圖1.3.5 管路輸送系統(tǒng)示意圖圖 (1.3.6)在特定的管路系統(tǒng)中，在一定的條件下進(jìn)行操作時(shí)，上式的均為定值，即。若貯槽與受液槽的截面都很大，該處流速與管路的相比可以忽略不計(jì)，則。式1.3.6可簡(jiǎn)化為 (1.3.7)若輸送管路的直徑均一，則管路

33、系統(tǒng)的壓頭損失可表示為 (1.3.8)式中 Qe管路系統(tǒng)的輸送量，m3h；A管路截面積，m2。對(duì)特定的管路，上式等號(hào)右邊各量中除了和Qe外均為定值，且也是Qe的函數(shù)，則可得 (1.3.9)將式1.3.9代人式1.3.7中可得 (1.3.10)式1.3.10或式1.3.7即為管路特性方程。若流體在該管路中流動(dòng)已進(jìn)入阻力平方區(qū)，又可視為常量，于是可令則式1.3.8可簡(jiǎn)化為He=B (1.3.11)所以，式1.3.7變換為He=K+B (1.3.12)由式1.3.11可看出，在特定的管路中輸送液體時(shí)，管路所需的壓頭He隨液體流量Qe的平方而變。若將此關(guān)系標(biāo)在相應(yīng)的坐標(biāo)圖上，即得如圖218所示的HeQ

34、e曲線。這條曲線稱(chēng)為管路特性曲線，表示在特定管路系統(tǒng)中，于固定操作條件下，流體流經(jīng)該管路時(shí)所需的壓頭與流量的關(guān)系。此線的形狀由管路布局與操作條件來(lái)確定，而與泵的性能無(wú)關(guān)。若將離心泵的特性曲線H-Qe與其所在管路的特性曲線HeQe繪于同一坐標(biāo)圖上，如圖1.3.6所示。兩線交點(diǎn)M稱(chēng)為泵在該管路上的工作點(diǎn)。該點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的流量和壓頭既能滿足管路系統(tǒng)的要求，又為離心泵所能提供，即Q=Qe，H=He。換言之，對(duì)所選定的離心泵，以一定轉(zhuǎn)速在此特定管路系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，只能在這一點(diǎn)工作。1.3.6 管路特性曲線與泵的工作點(diǎn)4 離心泵的流量調(diào)節(jié)離心泵在指定的管路上工作時(shí)，由于生產(chǎn)任務(wù)發(fā)生變化，出現(xiàn)泵的工作流量與生產(chǎn)要求

35、不相適應(yīng)；或己選好的離心泵在特定的管路中運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，所提供的流量不一定符合輸送任務(wù)的要求。對(duì)于這兩種情況，都需要對(duì)泵進(jìn)行流量調(diào)節(jié)，實(shí)質(zhì)上是改變泵的工作點(diǎn)。由于泵的工作點(diǎn)為泵的特性和管路特性所決定，因此改變兩種特性曲線之一均可達(dá)到調(diào)節(jié)流量的目的。（1）改變閥門(mén)的開(kāi)度改變離心泵出口管路上調(diào)節(jié)閥門(mén)的開(kāi)度，即可改變管路特性曲線。例如，當(dāng)閥門(mén)關(guān)小時(shí)，管路的局部阻力加大，管路特性曲線變陡，如圖1.3.7中曲線1所示。工作點(diǎn)由M點(diǎn)移至M1點(diǎn)，流量由QM降至OMlo當(dāng)閥門(mén)開(kāi)大時(shí)，管路局部阻力減小，管路特性曲線變得平坦，如圖中曲線2所示，工作點(diǎn)移至M2，流量加大到QM2。圖1.3.7 改變閥門(mén)開(kāi)度時(shí)流量變化示意采用

36、閥門(mén)來(lái)調(diào)節(jié)流量快速簡(jiǎn)便，且流量可以連續(xù)變化，適合化工連續(xù)生產(chǎn)的特點(diǎn)，因此應(yīng)用十分廣泛。其缺點(diǎn)是，當(dāng)閥門(mén)關(guān)小時(shí)，因流動(dòng)阻力加大需要額外多消耗一部分能量，且在調(diào)節(jié)幅度較大時(shí)離心泵往往在低效區(qū)工作，因此經(jīng)濟(jì)性差。（2）改變泵的轉(zhuǎn)速改變泵的轉(zhuǎn)速，實(shí)質(zhì)上是改變泵的特性曲線。如圖1.3.8所示，泵原來(lái)的轉(zhuǎn)速為n，工作點(diǎn)為M，若將泵的轉(zhuǎn)速提高到n1，泵的特性曲線HQ向上移，工作點(diǎn)由M變至M1，流量由QM加大到QM1；若將泵的轉(zhuǎn)速降至n2，HQ曲線便向下移，工作點(diǎn)移至M2，流量減少至QM2。這種調(diào)節(jié)方法能保持管路特性曲線不變。由式4-31可知，流量隨轉(zhuǎn)速下降而減小，動(dòng)力消耗也相應(yīng)降低，因此從能量消耗來(lái)看是比較

37、合理的。但是，改變泵的轉(zhuǎn)速需要變速裝置或價(jià)格昂貴的變速原動(dòng)機(jī)，且難以做到流量連續(xù)調(diào)節(jié)，因此至今化工生產(chǎn)中較少采用。圖1.3.8 改變泵的轉(zhuǎn)速時(shí)流量變化示意此外，減小葉輪直徑也可以改變泵的特性曲線，從而使泵的流量變小，但一般可調(diào)節(jié)范圍不大，且直徑減小不當(dāng)還會(huì)降低泵的效率，故生產(chǎn)上很少采用。5 離心泵的并聯(lián)和串聯(lián)操作（1）泵的操作臺(tái)數(shù)一種液體、一種用途的泵，一般只設(shè)一臺(tái)泵操作，連續(xù)運(yùn)行的泵一般設(shè)有備用泵。但在某些特殊情況下，也可采用兩臺(tái)泵同時(shí)串聯(lián)或并聯(lián)操作。（2）串聯(lián)操作當(dāng)輸送管線系統(tǒng)需要高揚(yáng)程而現(xiàn)有泵又不能滿足要求時(shí)，可選兩臺(tái)相同流量的泵串聯(lián)操作(揚(yáng)程可不同)，但應(yīng)考慮第二臺(tái)泵的泵體強(qiáng)度及密封是

38、否滿足要求。兩臺(tái)泵工作時(shí)，在相同的流量下，將兩臺(tái)泵的揚(yáng)程疊加即為輸送系統(tǒng)泵的揚(yáng)程。對(duì)于離心泵，先將兩臺(tái)泵的Q-H曲線合并為串聯(lián)后的Q-H曲線，并繪出管線系統(tǒng)的操作曲線，圖1.3.9（a）為兩臺(tái)相同流量、相同揚(yáng)程的泵串聯(lián)操作示意圖。從該圖可看出：兩臺(tái)泵串聯(lián)工作時(shí)的工作點(diǎn)為A，單臺(tái)泵的工作點(diǎn)為A1，此時(shí)，HA=2H2。當(dāng)管線系統(tǒng)操作曲線不變時(shí)，單臺(tái)泵操作時(shí)的工作點(diǎn)為A1，此時(shí)H1H2，Q1Q 2，H1HA。并聯(lián)操作的單臺(tái)泵按并聯(lián)操作時(shí)的功率要求選配原動(dòng)機(jī)。(a) 串聯(lián) （b）并聯(lián)圖1.3.9 泵串聯(lián)或并聯(lián)工作特性圖四、離心泵主要零部件結(jié)構(gòu)及其作用離心泵的主要部件有：泵殼、葉輪、密封環(huán)、軸和軸承、軸

39、封等，如圖1.3.10所示。有些離心泵還裝有導(dǎo)輪、誘導(dǎo)輪和平衡盤(pán)等等。圖1.3.10 離心泵結(jié)構(gòu)剖面圖1泵殼；2葉輪；3密封環(huán)；4葉輪螺母；5泵蓋；6密封部件；7中間支撐；8軸；9軸承（1）泵殼泵殼有軸向剖分式和徑向剖分式兩種。大多數(shù)單級(jí)泵的殼體都是蝸殼式的，多級(jí)泵徑向剖分殼體一般為環(huán)形殼體或圓形殼體。一般蝸殼式泵殼內(nèi)腔呈螺旋型液道，其功用是把從葉輪內(nèi)流出來(lái)的液體收集起來(lái)，并引向擴(kuò)散管至泵出口。泵殼承受全部的工作壓力和液體的熱負(fù)荷。（2）葉輪葉輪是離心泵的重要部件，液體就是從葉輪中得到能量的。對(duì)葉輪的要求是在損失最小的情況下使單位重量的液體獲得較高的能量。按照有無(wú)前后蓋板,其結(jié)構(gòu)可分為閉式、半

40、開(kāi)式及開(kāi)式葉輪三種，分別如圖1.3.11（a）、（b）、（c）所示。圖1.3.11 離心泵葉輪型式閉式葉輪一般由前后蓋板、葉片和輪轂組成，由于其效率高，得到廣泛應(yīng)用，適用于輸送不含顆粒雜質(zhì)的清潔液體。半開(kāi)式葉輪沒(méi)有前蓋板，只有后蓋板、葉片和輪轂，常用于輸送易于沉淀或含有固體顆粒的液體。開(kāi)式葉輪沒(méi)有前后蓋板，只有葉片和輪轂，各葉片用筋條連接并加強(qiáng)，或在葉片根部采用逐漸加厚的辦法加強(qiáng)。由于這種葉輪效率低，只用來(lái)輸送含有雜質(zhì)的污水或含有纖維的液體。開(kāi)式和半開(kāi)式葉輪的葉片數(shù)較少（24片），而且較寬，可以讓雜質(zhì)漿液自由通過(guò)，以免造成堵塞，同時(shí)流道易清洗，制造也較方便。按吸液方式的不同，葉輪還可分為單吸和

41、雙吸兩種。如圖1.3.12所示：圖1.3.12 單吸式和雙吸式葉輪單吸式葉輪液體只能從一側(cè)吸入，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，葉輪懸臂支撐在軸上，適用于流量較小的場(chǎng)合。但這種葉輪兩邊受的力不等，每個(gè)葉輪要受到不平衡的軸向推力。雙吸式葉輪的液體雙向進(jìn)入葉輪，液體在葉輪進(jìn)口處的流速較低，有利于改善泵的汽蝕性能。此外，葉輪兩邊對(duì)稱(chēng)，無(wú)軸向推力。但這種葉輪結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，液流在葉輪中匯合時(shí)有沖擊現(xiàn)象，對(duì)泵的效率有所影響。（3）密封環(huán)密封環(huán)的作用是防止泵的內(nèi)泄漏和外泄漏，由耐磨材料制成的密封環(huán)，鑲于葉輪前后蓋和泵殼上，磨損后可以更換。（4）軸和軸承泵軸是支撐葉輪和偉遞扭矩的零件，它一端裝有聯(lián)軸器，并用軸承支撐在軸承箱內(nèi)，一端

42、安裝葉輪，在電機(jī)的帶動(dòng)下高速旋轉(zhuǎn)（轉(zhuǎn)速一般在1500轉(zhuǎn)/分或更高）。根據(jù)泵的大小，軸承可選用滾動(dòng)軸承和滑動(dòng)軸承。軸承箱和軸承：軸承箱通過(guò)軸承來(lái)支撐離心泵的旋轉(zhuǎn)部分，懸臂式單級(jí)離心泵的軸承箱一般是通過(guò)軸承箱支架固定在泵體上。軸承箱內(nèi)一般裝有潤(rùn)滑油或潤(rùn)滑脂，用來(lái)潤(rùn)滑軸承，部分軸承箱還帶有冷卻的夾套或盤(pán)管，用來(lái)冷卻軸承。軸承分滑動(dòng)軸承和滾動(dòng)軸承，軸承要承受轉(zhuǎn)子的徑向力和軸向力，所以軸承箱內(nèi)還有固定軸承的螺母、花墊、軸承壓蓋等。軸承箱兩端的壓蓋上還有阻止?jié)櫥屯饴┑挠头?。?）軸封裝置為防止液體流出泵外，在泵軸與泵殼之間設(shè)有軸封裝置。離心泵常用的軸封裝置有填料密封和機(jī)械密封。1）填料密封原理：填料密封

43、是將填料裝入填料箱之后，擰緊壓蓋螺栓，經(jīng)壓蓋對(duì)填料作軸向壓縮。由于填料具有塑性，因此產(chǎn)生徑向力，并與軸緊密接觸。與此同時(shí)，填料中浸漬的潤(rùn)滑劑被擠出，在接觸面上形成油膜。顯然，良好的密封在于保持良好的潤(rùn)滑和適當(dāng)?shù)膲壕o。圖1.3.13為離心泵常見(jiàn)的填料密封裝置。圖1.3.13 填料密封結(jié)構(gòu)1.泵體；2.填料3.液封環(huán)；4.填料壓蓋；5.底襯套2）機(jī)械密封原理：機(jī)械密封又稱(chēng)端面密封。是指兩個(gè)光潔精密的平面在介質(zhì)壓力和外力（彈簧力）的作用下，相互緊貼，并作相互旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)而構(gòu)成的動(dòng)密封系統(tǒng)。其主要原理是將較易泄漏的軸向密封改變?yōu)檩^難泄漏的靜密封和端面密封。圖1.3.14是一種波紋管機(jī)械密封的結(jié)構(gòu)圖。該機(jī)械

44、密封適用于高粘度及凝固性介質(zhì)。圖1.3.14 波紋管機(jī)械密封1.石墨擋環(huán)；2.內(nèi)六角螺栓；3.9.12.“O”形圈；4.靜環(huán)底座；5.軸套；6.波紋管彈簧；7.靜環(huán)；8.動(dòng)環(huán)；10.固定環(huán)；11.固定螺栓由于機(jī)械密封在工作時(shí)，動(dòng)靜密封面不斷產(chǎn)生摩擦熱，致使動(dòng)靜環(huán)間的液膜汽化，使某些零件老化、變形，嚴(yán)重影響使用壽命。為此，可使用各種冷卻和沖洗方式，以帶走摩擦熱，防止雜質(zhì)積聚。常用的冷卻和沖洗方式如圖1.3.15所示。圖1.3.15 冷卻和沖洗方式圖中(a)使用泵所輸送的液體（經(jīng)過(guò)過(guò)濾）或外來(lái)的純凈液體直接沖洗密封端面，隨后流入泵腔，帶走摩擦熱量。圖中(b)的冷卻條件有所改進(jìn)，在靜環(huán)背面增加冷卻并

45、收集泄漏的液體，適用于輸送易揮發(fā)、有氣味的液體。圖(c)的結(jié)構(gòu)增加了密封腔外冷卻水套，冷卻效果更好，適用于輸送高溫液體。圖1.3.16 雙端面機(jī)械密封對(duì)于高溫和低溫液體，易揮發(fā)的有毒液體，含有固體顆粒的液體，以及不允許有任何泄漏的特殊液體，常采用雙端面機(jī)械密封結(jié)構(gòu)，如圖1.3.16。是將兩個(gè)單端面機(jī)械密封背靠背地組合起來(lái)形成兩個(gè)端密封。一般在兩個(gè)密封之間注入比泵輸送的液體壓力稍高一些的密封液，以防止泵內(nèi)液體漏出。圖1.3.17是串聯(lián)機(jī)械密封的結(jié)構(gòu)剖面圖，它是同方向安裝兩套機(jī)械密封，阻漏效果更好。圖1.3.17 串聯(lián)機(jī)械密封（6）軸向力平衡裝置由于葉輪軸向力的存在，軸承必須要承受相同的軸向力，如

46、軸向力過(guò)大，將影響軸承的工作壽命，為了減小葉輪（轉(zhuǎn)子）的軸向力，可以采用各種方法，主要有以下幾種：1）葉輪開(kāi)平衡孔并設(shè)葉背口環(huán)，使葉輪背面中部產(chǎn)生一個(gè)近入口壓力的低壓區(qū)，可以部分或全部平衡葉輪的軸向力；2）設(shè)葉輪背葉片，在葉輪的背部做幾條徑向葉片，利用背葉片對(duì)液體的離心作用使葉輪背部中心產(chǎn)生一個(gè)低壓區(qū)，也可以部分或全部平衡葉輪軸向力；3）兩只葉輪背對(duì)背對(duì)稱(chēng)布置，即為雙吸葉輪，葉輪背對(duì)背布置可以完全平衡軸向力，這種結(jié)構(gòu)即為常用的單級(jí)雙吸離心泵；4）多級(jí)串聯(lián)葉輪分段對(duì)稱(chēng)布置也可以平衡大部分軸向力；5）多級(jí)離心泵的平衡盤(pán)結(jié)構(gòu)，在多級(jí)泵中增加平衡盤(pán)和平衡管，利用平衡盤(pán)兩端的壓力差，可自動(dòng)、完全地平衡轉(zhuǎn)

47、子的軸向力；6）多級(jí)離心泵的平衡鼓結(jié)構(gòu)，在多級(jí)泵中增加平衡鼓和平衡管，利用平衡鼓兩端的壓力差，可部分平衡轉(zhuǎn)子的軸向力；7）多級(jí)離心泵的三間隙平衡盤(pán)結(jié)構(gòu)，在多級(jí)泵中增加有平衡鼓作用的平衡盤(pán)（三間隙平衡盤(pán)）和平衡管，利用平衡盤(pán)兩端的壓力差，可自動(dòng)完全平衡轉(zhuǎn)子的軸向力，這時(shí)一種平衡盤(pán)和平衡鼓相接合的結(jié)構(gòu)；8）止推軸承，止推軸承或有止推作用的徑向軸承能承受一定的軸向力，利用止推軸承可平衡葉輪的全部或部分剩余的軸向力。五、離心泵的選擇、安裝與操作維護(hù)1 離心泵的選擇離心泵的選擇，一般可按下列的方法與步驟進(jìn)行：（1）確定輸送系統(tǒng)的流量與壓頭。液體的輸送量一般為生產(chǎn)任務(wù)所規(guī)定，如果流量在一定范圍內(nèi)波動(dòng)，選泵

48、時(shí)應(yīng)按最大流量考慮。根據(jù)輸送系統(tǒng)管路的安排，用柏努利方程式計(jì)算在最大流量下管路所需的壓頭。（2）選擇泵的類(lèi)型與型號(hào)。首先應(yīng)根據(jù)輸送液體的性質(zhì)和操作條件確定泵的類(lèi)型，然后按已確定的流量Qe和壓頭He從泵的樣本或產(chǎn)品目錄中選出合適的型號(hào)。顯然，選出的泵所能提供的流量和壓頭不見(jiàn)得與管路所要求的流量Qe和壓頭He完全相符，且考慮到操作條件的變化和備有一定的裕量，所選泵的流量和壓頭可稍大一點(diǎn)，但在該條件下對(duì)應(yīng)泵的效率應(yīng)比較高，即點(diǎn)(Qe、He)坐標(biāo)位置應(yīng)靠在泵的高效率范圍所對(duì)應(yīng)的HQ曲線下方。2 離心泵的安裝和操作離心泵的安裝和操作方法可參考離心泵的說(shuō)明書(shū)，下面僅介紹一般應(yīng)注意的問(wèn)題：（1）離心泵的安裝

49、高度必須低于允許吸上高度，以免出現(xiàn)氣蝕和吸不上液體的現(xiàn)象。因此在管路布置時(shí)應(yīng)盡可能減小吸人管路的流動(dòng)阻力。（2）離心泵在啟動(dòng)前必須向泵內(nèi)充滿待輸送的液體，保證泵內(nèi)和吸人管路內(nèi)無(wú)空氣積存。（3）熱油泵啟動(dòng)前應(yīng)盤(pán)車(chē)兩周，注意泵內(nèi)有無(wú)異常聲音，轉(zhuǎn)動(dòng)是否輕便。盤(pán)車(chē)后隨即裝好聯(lián)軸器防護(hù)罩。（4）離心泵應(yīng)在出口閥關(guān)閉的條件下啟動(dòng)，這樣啟動(dòng)功率最小。停泵前也應(yīng)先關(guān)閉出口閥，以免排出管路內(nèi)液體倒流，使葉輪受沖擊而被損壞。（5）離心泵在運(yùn)轉(zhuǎn)中應(yīng)定時(shí)檢查和維修，注意泵軸液體泄漏、發(fā)熱等情況，保持泵的正常操作。3 離心泵的正常維護(hù)1）保持泵體的清潔衛(wèi)生。2）定期檢查。- 泵出口壓力和流量有無(wú)異?，F(xiàn)象。- 電機(jī)電流（

50、不得超過(guò)額定電流）。- 端面密封冷卻水情況，有無(wú)漏油。- 潤(rùn)滑油（脂）是否變質(zhì)，液面是否正常。- 機(jī)泵有無(wú)竄軸或振動(dòng)現(xiàn)象。- 軸承和電機(jī)聲音是否正常，要求軸承溫度不大于65，電機(jī)溫度不大于75。-冷卻水流動(dòng)情況，下水暢通情況。-自沖洗管線是否暢通。3）按機(jī)泵潤(rùn)滑制度，定期清洗油箱和更換潤(rùn)滑油。4）備用泵每天白班盤(pán)車(chē)一次，使之處于隨時(shí)可啟動(dòng)狀態(tài)。5）備用泵按制度每三個(gè)月定期切換。六、機(jī)泵常見(jiàn)故障的分析、判斷1 機(jī)泵運(yùn)行常見(jiàn)故障分析（1）離心泵振動(dòng)的標(biāo)準(zhǔn)和振動(dòng)大原因判斷離心泵的振動(dòng)一般以測(cè)量軸承箱軸承位置的水平和垂直兩個(gè)方向?yàn)橹鳎詍m/s為單位，最大值為準(zhǔn)。引起振動(dòng)超標(biāo)的原因很多，主要有：1）轉(zhuǎn)

51、子動(dòng)平衡破壞，如葉輪腐蝕、零件脫落、雜物卡堵、軸彎曲變形等；2）動(dòng)靜之間磨擦，3）零件松動(dòng)，4）軸承損壞，5）氣蝕，6）聯(lián)軸器對(duì)中不良，7）其他原因，如泵地腳螺栓松動(dòng)、管道振動(dòng)、電機(jī)振動(dòng)等引起的振動(dòng)。（2）機(jī)械密封泄漏大的原因1）振動(dòng)大2）轉(zhuǎn)子偏心或軸彎曲3）機(jī)械密封安裝不當(dāng)、過(guò)度磨損或損壞4）沖洗或密封系統(tǒng)故障5）軸承損壞（3）軸承、軸承箱超溫原因1）軸承安裝不當(dāng)2）振動(dòng)過(guò)大3）軸承受軸向力過(guò)大4）軸承磨損或損壞5）油量少或油質(zhì)壞6）軸承箱冷卻效果不好，離心泵的滾動(dòng)軸承可能會(huì)發(fā)生哪些異常聲響？滾動(dòng)軸承的滾珠、隔離架或內(nèi)、外圈磨壞，會(huì)發(fā)出金屬干磨的聲音。泵軸承的潤(rùn)滑油供應(yīng)不足，也會(huì)形成干磨，發(fā)出響聲。如果滾動(dòng)軸承的滾珠、隔離架或滾道表面發(fā)生剝皮，泵在運(yùn)行時(shí)會(huì)發(fā)生跳動(dòng)。如果滾珠和隔離架的間隙太大，致使?jié)L珠的活動(dòng)范圍大，會(huì)使泵發(fā)出異常響聲。（4）離心泵不上量的原因1）吸入管線內(nèi)有空氣或有堵塞，造成管路不通或吸入液體不連續(xù)。2）泵體沒(méi)放空，內(nèi)存有空氣。3）葉輪損壞，吸不上液體，或流道堵塞。4）泵的吸入高度低，吸入壓力低。5）吸入液體的粘度太大。6）泵體、口環(huán)損壞。（5）離心泵的出口壓力低有哪些原因？1）