離心泵的基礎(chǔ)知識(shí)

1、油品加工工藝油品加工工藝 -煤制油間接液化煤制油間接液化 郭徽郭徽中廣核伊泰項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)中廣核伊泰項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)2013年年6月月20日日伊泰項(xiàng)目工作進(jìn)展匯報(bào)伊泰項(xiàng)目工作進(jìn)展匯報(bào) 化工常用泵的基礎(chǔ)知識(shí)化工常用泵的基礎(chǔ)知識(shí) -郭徽郭徽主要內(nèi)容主要內(nèi)容概述離心泵的分類(lèi)離心泵的主要性能參數(shù)離心泵的工作原理離心泵的汽蝕及氣縛現(xiàn)象離心泵的主要零部件介紹離心泵的結(jié)構(gòu)圖離心泵密封及冷卻沖洗方案離心泵軸向力平衡方法離心泵的正確操作方法其他類(lèi)型泵概概 述述 泵是輸送液體或使液體增壓的機(jī)械。它是將原動(dòng)機(jī)輸出的能量轉(zhuǎn)換為介質(zhì)壓力能的能量轉(zhuǎn)換裝置。 泵主要用來(lái)輸送水、油、酸堿液、乳化液、懸乳液和液態(tài)金屬等液體，也可輸送液、氣混

2、合物及含懸浮固體物的液體。 目前，煉油廠、石油化工企業(yè)以及煤化工企業(yè)都在廣泛的使用各種類(lèi)型的泵，泵的作用猶如人體的心臟，起著輸送、加壓等功能。因此，泵長(zhǎng)期可靠運(yùn)行是石化企業(yè)連續(xù)生產(chǎn)的先決條件之一。國(guó)內(nèi)常見(jiàn)化工泵生產(chǎn)廠家 這類(lèi)泵在東北大連工業(yè)園相對(duì)較多大連深藍(lán)，大耐，環(huán)友大連蘇爾壽（sulzer）重慶水泵廠重慶西泉沈陽(yáng)水泵廠杭州堿泵 上海凱士比（ksb）離心泵的分類(lèi)離心泵的分類(lèi)離心泵的種類(lèi)很多，分類(lèi)方法常見(jiàn)的有以下幾種方式離心泵的種類(lèi)很多，分類(lèi)方法常見(jiàn)的有以下幾種方式1.1.按葉輪吸入方式分：按葉輪吸入方式分： a.單吸式離心泵 即葉輪上只有一個(gè)進(jìn)水口，流量為4.5-300m3 /h，揚(yáng)程8-1

3、50m。 b.雙吸式離心泵 即葉輪兩側(cè)都有一個(gè)進(jìn)水口。它的流量比單吸式泵大 一倍，可以近似看作是二個(gè)單吸泵葉輪背靠背地放在了一起。流量2000m3 /h，甚至更大，揚(yáng)程10-110m。端吸式離心泵端吸式離心泵雙吸式離心泵雙吸式離心泵2.2.按葉輪數(shù)目分：按葉輪數(shù)目分： a.單級(jí)離心泵 即在泵軸上只有一個(gè)葉輪。 b.多級(jí)離心泵 即在泵軸上有兩個(gè)或兩個(gè)以上的葉輪，這時(shí)泵的總揚(yáng)程為n個(gè)葉輪產(chǎn)生的揚(yáng)程之和。流量5-720m3 /h，甚至更大，揚(yáng)程100-650m，甚至更大。臥式多級(jí)離心泵臥式多級(jí)離心泵3.3.按葉輪結(jié)構(gòu)分：按葉輪結(jié)構(gòu)分： 敞開(kāi)式葉輪離心泵、半開(kāi)式葉輪離心泵、封閉式葉輪離心泵。 開(kāi)式葉輪

4、在葉片兩側(cè)無(wú)蓋板，制造簡(jiǎn)單、清洗方便，適用于輸送含有較大量懸浮物的物料，效率較低，輸送的液體壓力不高。一般的輸送泵多為此類(lèi)。 半開(kāi)式葉輪在吸入口一側(cè)無(wú)蓋板，而在另一側(cè)有蓋板，適用于輸送易沉淀或含有顆粒的物料，效率也較低。一般的渣漿泵多為此類(lèi)。 閉式葉輪在葉輪在葉片兩側(cè)有前后蓋板，效率高，適用于輸送不含雜質(zhì)的清潔液體。一般的離心泵葉輪多為此類(lèi)。 4.4.按揚(yáng)程分：按揚(yáng)程分： a.低壓離心泵 揚(yáng)程20m b.中壓離心泵 揚(yáng)程20-100m c.高壓離心泵 揚(yáng)程100m5.5.按泵軸位置分：按泵軸位置分： a.臥式離心泵：泵軸位于水平位置。 b.立式離心泵：泵軸位于垂直位置。臥式多級(jí)離心泵臥式多級(jí)離

5、心泵立式多級(jí)離心泵立式多級(jí)離心泵 1.外觀形式不同，立式泵是立著的而臥式泵是橫臥著。2.連接形式不同，立式泵自下而上疊加連接，臥式泵縱向排列于底座上、進(jìn)出口可以成90度安裝。 3.占地空間不同，立式泵占地面積小而臥式泵占用面積大。4.維修難度不同，立式泵檢修難度大，如檢修葉輪需將上部全部移去后方能進(jìn)行；而臥式泵相對(duì)容易。5.安裝形式不同，立式泵為整體連接，安裝較易；而臥式泵安裝后需進(jìn)行精度調(diào)整。 一般小流量,高揚(yáng)程、不占空間用立式多級(jí)離心泵 。 大流量，低揚(yáng)程用臥式泵，占用很大空間 。臥式泵與立式的區(qū)別臥式泵與立式的區(qū)別5.5.按泵殼的剖分形式：按泵殼的剖分形式： a.水平（軸向）剖分泵 水平

6、剖分式泵是指泵的殼體是沿泵軸的方向剖分的，泵殼的水平剖分面經(jīng)過(guò)精密加工，用周向均布的螺栓連接。該泵均為兩端支撐。雙吸或單吸，單級(jí)或多級(jí)根據(jù)泵的工作條件而選擇。由于泵殼沿軸向剖分形狀為不規(guī)則的曲線(xiàn)形且完全依靠金屬面的嚴(yán)密貼合而實(shí)現(xiàn)密封，因此這類(lèi)泵按API610規(guī)定其介質(zhì)溫度小于205。 b.垂直（徑向）剖分泵 指泵的殼體沿垂直于泵軸的方向剖分的，剖分面均經(jīng)過(guò)精密加工，用螺栓連接。徑向剖分泵可采用懸臂支撐或兩端支撐，也可以是單殼體泵或雙殼體泵，節(jié)段式泵，在煉油廠應(yīng)用較為廣泛。離心泵的型號(hào)表示離心泵的型號(hào)表示 一、一、 離心泵的型號(hào)太多，我國(guó)離心泵的型號(hào)尚未統(tǒng)一，通離心泵的型號(hào)太多，我國(guó)離心泵的型號(hào)

7、尚未統(tǒng)一，通常產(chǎn)品型號(hào)編制有四個(gè)部分組成，其組成方式如下：常產(chǎn)品型號(hào)編制有四個(gè)部分組成，其組成方式如下： 第一部分代表泵的吸入口直徑第一部分代表泵的吸入口直徑，是用單位為毫米的阿拉伯，是用單位為毫米的阿拉伯?dāng)?shù)字表示，如數(shù)字表示，如80、100等。等。 第二部分代表泵的基本結(jié)構(gòu)、特征、用途及材料第二部分代表泵的基本結(jié)構(gòu)、特征、用途及材料等。用漢等。用漢語(yǔ)拼音字母的字首標(biāo)注，如語(yǔ)拼音字母的字首標(biāo)注，如S表示單級(jí)雙吸離心水泵；表示單級(jí)雙吸離心水泵；D表表示分段式多級(jí)離心泵；示分段式多級(jí)離心泵；F表示耐腐蝕泵；表示耐腐蝕泵；Y表示單級(jí)離心油表示單級(jí)離心油泵；泵；R表示熱水泵等等。表示熱水泵等等。 第三

8、部分代表泵的揚(yáng)程及級(jí)數(shù)第三部分代表泵的揚(yáng)程及級(jí)數(shù)，是用，是用mH2O為單位的阿拉為單位的阿拉伯?dāng)?shù)字表示。伯?dāng)?shù)字表示。 第四部分代表泵的變形產(chǎn)品第四部分代表泵的變形產(chǎn)品，用大寫(xiě)的漢語(yǔ)拼音字母，用大寫(xiě)的漢語(yǔ)拼音字母A、B、C三個(gè)字母分別表示葉輪經(jīng)第一次、第二次切割等。三個(gè)字母分別表示葉輪經(jīng)第一次、第二次切割等。 例如：例如：250D-60 x6表示進(jìn)出口公稱(chēng)直徑為表示進(jìn)出口公稱(chēng)直徑為250毫米，單級(jí)毫米，單級(jí)揚(yáng)程為揚(yáng)程為60米水柱，級(jí)數(shù)為米水柱，級(jí)數(shù)為6級(jí)的分段式多級(jí)離心泵。再如：級(jí)的分段式多級(jí)離心泵。再如：100R-37A表示進(jìn)出口公稱(chēng)直徑為表示進(jìn)出口公稱(chēng)直徑為100mm，揚(yáng)程為，揚(yáng)程為37米水

9、柱米水柱，葉輪經(jīng)第一次切割的熱水離心泵。，葉輪經(jīng)第一次切割的熱水離心泵。 離心泵的主要性能參數(shù)離心泵的主要性能參數(shù)1、流量、流量 流量俗稱(chēng)出水量。它是指單位時(shí)間內(nèi)所輸送液體的數(shù)量。可以用體積流量和質(zhì)量流量表示，體積流量的常用單位為m 3 /s或m 3 /h；質(zhì)量流量的常用單位是Kg/s或t/h。2、揚(yáng)程、揚(yáng)程 單位重量液體通過(guò)泵后所獲得的能量稱(chēng)為揚(yáng)程，用字母 H 表示。泵的揚(yáng)程單位一般用液柱的高度（m）表示。3、功率、功率 軸功率：指泵的輸入功率。即泵軸從電動(dòng)機(jī)獲得的功率。 有效功率：指泵的輸出功率。即單位時(shí)間內(nèi)泵對(duì)輸出液體所做的功。由于泵在運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)可能出現(xiàn)超負(fù)荷的情況，因此配用電動(dòng)機(jī)的功率應(yīng)為

10、軸功率的 1.11.2倍。4、效率、效率 效率是指泵的有效功率與軸功率的比值。5、轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)速 轉(zhuǎn)速是指泵軸每分鐘的轉(zhuǎn)數(shù)。用字母 n 表示，常用單位為 r/min。6、汽蝕余量、汽蝕余量汽蝕余量分有效氣蝕余量NPSHa和必須氣蝕余量NPSHrA代表available有效的，可以提供的，這個(gè)由系統(tǒng)和管路決定，必須經(jīng)過(guò)嚴(yán)格計(jì)算；r代表required必需的，由泵本體決定，具體與轉(zhuǎn)速，葉輪形式等有關(guān)；要保證泵不氣蝕，NPSHa必須大于NPSHr。具體大多少，各種不同形式的泵都有經(jīng)驗(yàn)值；1、泵發(fā)生汽蝕的基本條件是 (1)葉片入口處的最低液流壓力Pk該溫度下液體的飽和蒸汽壓Pt。2、有效汽蝕余量和必需汽蝕

11、余量：1）有效汽蝕余量：液體流自吸液罐,經(jīng)吸入管路到達(dá)泵吸入口后,所富余的高出液體飽和蒸汽壓的那部分能頭。用ha表示。2）泵的必須汽蝕余量：液流從泵入口到葉輪內(nèi)最低壓力點(diǎn)K處的全部能量損失,用hr表示。(3)hr與ha的區(qū)別和聯(lián)系:泵的有效汽蝕余量大于泵的必須汽蝕余量：泵不汽蝕泵的有效汽蝕余量等于泵的必須汽蝕余量：泵開(kāi)始汽蝕泵的有效汽蝕余量小于泵的必須汽蝕余量：泵嚴(yán)重汽蝕（4）一般把泵的必須汽蝕余量增加0.5-1m的富余能頭作為允許汽蝕余量。3、泵的必須汽蝕余量是泵的特性，有設(shè)計(jì)決定，泵的有效汽蝕余量由工藝管路決定。離心泵的特性曲線(xiàn)離心泵的特性曲線(xiàn) 對(duì)一臺(tái)離心泵，在轉(zhuǎn)速固定的情況下，以流量以流

12、量Q為橫坐標(biāo)，用揚(yáng)程為橫坐標(biāo)，用揚(yáng)程H、功率、功率N、效率、效率這些關(guān)系的圖形表示就稱(chēng)為離心泵的性能曲線(xiàn)離心泵的性能曲線(xiàn)，包括Q-H曲線(xiàn)、Q-N曲線(xiàn)和Q-曲線(xiàn),這些關(guān)系一般都通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)測(cè)定。 n 從qV-H曲線(xiàn)中可以看出，隨著流量的增加，揚(yáng)程（壓頭）是下降的，即流量越大，泵向單位重量流體提供的機(jī)械能越小。n 軸功率隨著流量的增加而上升，所以大流量輸送一定對(duì)應(yīng)著大的配套電機(jī)。另外，這一規(guī)律還提示我們，離心泵應(yīng)在關(guān)閉出口閥的情況下啟動(dòng)，這樣可以使電機(jī)的啟動(dòng)電流最小。n 泵的效率先隨著流量的增加而上升，達(dá)到一最大值后便下降，根據(jù)生產(chǎn)任務(wù)選泵時(shí)，應(yīng)使泵在最高效率點(diǎn)附近工作，其范圍內(nèi)的效率一般不低于最高

13、效率點(diǎn)的92%。n 離心泵的銘牌上標(biāo)有一組性能參數(shù)，它們都是與最高效率點(diǎn)對(duì)應(yīng)的性能參數(shù)。 在原動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)下，葉輪高速度旋轉(zhuǎn)，在葉片之間的液體受到葉片的推動(dòng)，發(fā)生旋轉(zhuǎn)作用，產(chǎn)生離心力，在離心力作用下，產(chǎn)生動(dòng)能，使液體不斷從中心流向四周，甩出之液體首先流入蝸殼中，然后通過(guò)排出管排出。當(dāng)液體從中心流向四周時(shí)，在葉輪中心形成低壓，在壓力作用下液體經(jīng)吸入管的入口流入葉輪心，這樣離心泵就能連續(xù)不斷地工作，即一面吸入液體，一面給吸入的液體以適當(dāng)?shù)哪芰慷鴮⑺懦?。離心泵的工作原理離心泵的工作原理 多級(jí)泵相當(dāng)于多個(gè)單級(jí)離心泵串聯(lián)，一級(jí)一級(jí)增壓，其工作原理與單級(jí)離心泵相同。 汽蝕現(xiàn)象：汽蝕：又稱(chēng)為空化、空蝕、空洞、

14、汽包。 水利機(jī)械特有的在一定條件下流體與氣體相互轉(zhuǎn)化引起破壞現(xiàn)象 汽蝕過(guò)程：葉輪進(jìn)口處液體氣化、凝結(jié)、沖擊、破壞現(xiàn)象 汽蝕的機(jī)理：泵運(yùn)行葉輪進(jìn)口壓力下降 局部最低壓力PkNPSHr時(shí)，離心泵不發(fā)生汽蝕；當(dāng)NPSHa=NPSHr時(shí)，離心泵剛開(kāi)始汽蝕；當(dāng)NPSHaNPSHr時(shí)，離心泵內(nèi)嚴(yán)重汽蝕。離心泵汽蝕的危害離心泵汽蝕的危害1、產(chǎn)生噪聲和振動(dòng) 離心泵產(chǎn)生汽蝕時(shí)，由于汽泡潰滅，造成液體微團(tuán)之間及液體微團(tuán)與流道壁面之間的撞擊，因而會(huì)產(chǎn)生各種頻率范圍的噪聲，一般噪聲頻率在600到2500Hz之間，有時(shí)也會(huì)產(chǎn)生更高頻率的超聲波。汽蝕嚴(yán)重時(shí)，可聽(tīng)到泵內(nèi)有噼噼啪啪的聲音，并引起泵的振動(dòng)，致使泵不能正常工作。

15、2、汽蝕是離心泵向高流速發(fā)展的巨大障礙； 因?yàn)橐后w流速越高，會(huì)使壓力變得越低，更容易汽化發(fā)生汽蝕。3、過(guò)流部件的侵蝕破壞汽泡在金屬表面破裂時(shí)，金屬表面受到連續(xù)強(qiáng)烈的水擊，出現(xiàn)麻點(diǎn)，金屬晶粒松動(dòng)并剝落而呈海綿狀，甚至出現(xiàn)空洞。汽蝕破壞除機(jī)械作用外，還伴有電解、化學(xué)腐蝕等多種復(fù)雜的作用。實(shí)際破壞情況表明，泵過(guò)流部件汽蝕破壞的部位，往往正是汽泡潰滅的地方，如葉輪出口、壓水室進(jìn)口等部位。4、泵的性能下降 若離心泵在發(fā)生汽蝕時(shí)繼續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，由于氣泡的存在，會(huì)導(dǎo)致離心泵流量下降，同時(shí)，泵的揚(yáng)程、效率也急劇下降，下圖為實(shí)線(xiàn)為泵正常工作時(shí)的性能曲線(xiàn)，虛線(xiàn)部分為發(fā)生汽蝕后的性能曲線(xiàn)。防止汽蝕的措施防止汽蝕的措施 由

16、汽蝕條件可知，要提高離心泵的抗汽蝕性能有兩種措施，一種是改進(jìn)泵本身的結(jié)構(gòu)參數(shù)或者結(jié)構(gòu)型式，使泵具有盡可能小的必需汽蝕余量NPSHr；另一種是合理地設(shè)計(jì)泵前的吸入裝置及其安裝位置，使泵入口處具有足夠大的有效汽蝕余量NPSHa，以防止發(fā)生汽蝕。一、提高離心泵本身抗汽蝕的性能一、提高離心泵本身抗汽蝕的性能1、改進(jìn)泵的吸入口至葉輪附近的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。增大過(guò)流面積增大過(guò)流面積；增大葉輪蓋板進(jìn)口增大葉輪蓋板進(jìn)口段的曲率半徑段的曲率半徑，減小液流急劇加速與降壓；適當(dāng)減少葉片進(jìn)口的厚度，并將葉片進(jìn)口修圓，使其接近流線(xiàn)形，也可以減少繞流葉片頭部的加速與降壓；提高葉輪和葉片進(jìn)口部分表面光潔度以減小阻力損失；將葉片進(jìn)口

17、邊向葉輪進(jìn)口延伸，使液流提前接受作功，提高壓力。 2、采用前置誘導(dǎo)輪，使液流在前置誘導(dǎo)輪中提前作功，以提高液流壓力。 3、采用雙吸葉輪（臥式雙吸泵、立式雙吸泵、強(qiáng)自吸泵），讓液流從葉輪兩側(cè)同時(shí)進(jìn)入葉輪，則進(jìn)口截面增加一倍，進(jìn)口流速可減少一倍。 4、設(shè)計(jì)工況采用稍大的正沖角，以增大葉片進(jìn)口角，減小葉片進(jìn)口處的彎曲，減小葉片阻塞，以增大進(jìn)口面積；改善大流量下的工作條件，以減少流動(dòng)損失。但正沖角不宜過(guò)大，否則影響效率。 5、采用抗氣蝕的材料。實(shí)踐表明，材料的強(qiáng)度、硬度、韌性越高，化學(xué)穩(wěn)定性越好，抗氣蝕的性能越強(qiáng)。二、提高吸液裝置汽蝕余量的措施二、提高吸液裝置汽蝕余量的措施1.增加吸液罐中液面上的壓力

18、PA來(lái)提高NPSHa；2.增加泵前吸液罐的安裝高度Hg來(lái)提高NPSHa，即提高吸液罐的液位來(lái)提高NPSHa；3.減小泵前吸入管路的阻力損失fH，亦可提高NPSHa；例如讓吸入管路盡可能短而直，減少不必要的彎頭、閥門(mén)及其管件；減小管路中的流速，或者盡量加大閥門(mén)開(kāi)度等；保證底閥及濾網(wǎng)暢通。4.降低入口液體的溫度，避免液體汽化；通常在泵出口的回流線(xiàn)中加一換熱器來(lái)降低回流液體的溫度。5.降低葉輪速度。在滿(mǎn)足生產(chǎn)需要的條件下，降低葉輪速度，既增大了NPSHa；，同時(shí)又降低了NPSHr。可有效避免汽蝕發(fā)生。離心泵的氣縛現(xiàn)象離心泵的氣縛現(xiàn)象 離心泵啟動(dòng)時(shí)，如果泵殼內(nèi)存在空氣，由于空氣的密度遠(yuǎn)小于液體的密度，

19、葉輪旋轉(zhuǎn)所產(chǎn)生的離心力很小，葉輪中心處產(chǎn)生的低壓不足以造成吸上液體所需要的真空度，這樣，離心泵就無(wú)法工作，這種現(xiàn)象稱(chēng)作“氣縛”。離心泵的主要零部件離心泵的主要零部件 離心泵由轉(zhuǎn)子和定子令部分組成，主要包括泵殼,葉輪泵軸軸承聯(lián)軸器泵體密封等零部件。（如圖）（一）轉(zhuǎn)子部分（一）轉(zhuǎn)子部分轉(zhuǎn)子是指離心泵的轉(zhuǎn)動(dòng)部分,它主要包括葉輪、泵軸、軸套、軸承等；如圖：1 1、葉輪、葉輪 作用是將能量傳給液體。按其機(jī)械結(jié)構(gòu)可分為開(kāi)式,半閉式和閉式三種葉輪（如圖所示）。2、泵軸、泵軸 離心泵軸的主要作用是傳遞動(dòng)力，支承葉輪保持在工作位置正常運(yùn)轉(zhuǎn)。它一端通過(guò)聯(lián)軸器與電動(dòng)機(jī)軸相連，另一端支承著葉輪做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，軸上裝有軸承

20、、軸向密封等零件。泵軸泵軸3、軸套、軸套 軸套的作用是保護(hù)泵軸，屬于易磨損件。4 4、軸承、軸承 a. 軸承的功用：1.支承軸及軸上零件，并保持軸的旋轉(zhuǎn)精度；2.減少轉(zhuǎn)軸與支承之間的摩擦和磨損。b.軸承的分類(lèi)1.根據(jù)摩擦性質(zhì)分為：滑動(dòng)軸承和滾動(dòng)軸承。2.根據(jù)受力方向分為：向心軸承（主要承受徑向載荷）和推力軸承（只能承受軸向載荷）向心推力軸承（可以同時(shí)承受徑向和軸向載荷） 。（二）定子部分（二）定子部分 定子是指離心泵的固定部分,它主要包括泵體、蝸殼、密封環(huán)、導(dǎo)葉等1 1、 泵殼泵殼 離心泵的泵殼通常制成蝸牛形,故又稱(chēng)蝸殼。作用是收集被葉輪拋出的液體，并將部分動(dòng)能轉(zhuǎn)換成壓強(qiáng)能；2、導(dǎo)葉、導(dǎo)葉 一

21、般在分段式多級(jí)泵上均裝有導(dǎo)葉。導(dǎo)葉的作用是將葉輪甩出的高速液體匯集起來(lái)，均勻地引向下一級(jí)葉輪的入口或壓出室，并能在導(dǎo)葉中使液體的部分動(dòng)能轉(zhuǎn)變成壓能。3 3、密封環(huán)（也叫口環(huán)）、密封環(huán)（也叫口環(huán)）作用：為了減小內(nèi)泄露，保護(hù)泵殼。密封環(huán)的結(jié)構(gòu)形式：平環(huán)式:結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造方便，但密封效果差；直角式：液體泄露時(shí)通過(guò)一個(gè)90的通道，密封效果比平環(huán)式好，應(yīng)用廣泛；迷宮式：密封效果好，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造困難，一般離心泵很少采用。一般情況密封環(huán)內(nèi)孔與葉輪外圓處的徑向間隙在0.10.2mm之間。離心泵的結(jié)構(gòu)圖（離心泵的結(jié)構(gòu)圖（高壓鍋爐給水泵高壓鍋爐給水泵）離心泵密封及冷卻沖洗方案離心泵密封及冷卻沖洗方案一、軸封裝

22、置一、軸封裝置 在化工泵中，旋轉(zhuǎn)軸從固定的泵體中伸出，為了防止泵體內(nèi)的高壓液體漏出，同時(shí)防止空氣進(jìn)入泵體內(nèi)，所以設(shè)有密封裝置。通常把軸和泵體間的密封稱(chēng)為軸封裝置。軸封裝置主要有填料密封、機(jī)械密封和浮動(dòng)環(huán)密封三種。1 1、 填料密封填料密封填料密封又稱(chēng)為軟填料密封，主要由填料箱、填料、水封環(huán)、填料壓蓋等組成(如圖)。它主要靠泵軸外表面和填料接觸達(dá)到密封。填料又叫盤(pán)根，它是一種石墨或黃油浸透的棉織物及石棉，有的是金屬箔包石棉芯子等。密封的嚴(yán)密性可用松緊填料壓蓋的方法來(lái)調(diào)節(jié)。2、機(jī)械密封、機(jī)械密封 機(jī)械密封又叫端面密封，它是流體旋轉(zhuǎn)機(jī)械的軸封裝置。 在國(guó)家有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)中的定義在國(guó)家有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)中的定義：由至

23、少一對(duì)垂直于旋轉(zhuǎn)軸線(xiàn)的端面組成,在流體壓力及補(bǔ)償機(jī)構(gòu)彈力(或磁力)共同作用下，以及輔助密封圈的配合下，該對(duì)端面保持貼合并相對(duì)滑動(dòng)，而構(gòu)成的防止流體泄漏的裝置。機(jī)械密封主要由以下四類(lèi)部件組成：（1）摩擦副元件 ：動(dòng)環(huán)和靜環(huán)（2）輔助密封原件：“O” 型圈（3) 彈性原件：彈簧 (4) 傳動(dòng)元件：各種螺釘，彈簧座等 機(jī)械密封中一般有四個(gè)可能泄漏點(diǎn)A/B/C/D.密封點(diǎn)A在動(dòng)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(dòng)環(huán)貼在靜環(huán)上，防止A點(diǎn)泄漏；但兩環(huán)的接觸面A上總會(huì)有少量液體泄漏，它可以形成液膜，一方面可以阻止泄漏，另一方面又可起潤(rùn)滑的作用；為保證兩環(huán)的端面貼合良好，兩端面必須平直光潔。密

24、封點(diǎn)B在靜環(huán)與靜環(huán)座之間，屬于靜密封點(diǎn)，用有彈性的O形圈（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(diǎn)C在動(dòng)環(huán)和軸之間，此處也屬靜密封，考慮到動(dòng)環(huán)可以沿軸向竄動(dòng)，可以采用有彈性和自緊性的V形密封圈來(lái)密封。密封點(diǎn)D在靜環(huán)座與殼體之間，也是靜密封，可用密封圈或密封墊做為密封元件。機(jī)械密封的分類(lèi)：機(jī)械密封的分類(lèi)： 按裝配式方法分為：集裝式機(jī)械密封、散裝式機(jī)械密封散裝式集裝式 按靜環(huán)位于密封端面內(nèi)側(cè)或外側(cè)可分為：內(nèi)裝式和外裝式。 按密封端面的對(duì)數(shù)可分為：?jiǎn)味嗣婧碗p端面。 按彈簧的個(gè)數(shù)可分為：?jiǎn)螐椈墒胶投鄰椈墒健?按彈性元件分類(lèi)：彈簧壓縮式和波紋管式。金屬波紋管式機(jī)械密封金

25、屬波紋管式機(jī)械密封機(jī)械密封零件材料機(jī)械密封零件材料 正確合理地選擇機(jī)械密封裝置中的零件材料，是保證密封效果，延長(zhǎng)使用壽命的重要條件。材料必須滿(mǎn)足設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)中的工作條件，具有較高的強(qiáng)度、剛度、耐蝕性、耐磨性和良好的加工性。 在一對(duì)摩擦副中，不用同一材料制造動(dòng)環(huán)和靜環(huán)，以免運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)發(fā)生咬合現(xiàn)象。通常是動(dòng)環(huán)材質(zhì)硬，靜環(huán)材質(zhì)軟。常用的金屬材料有鑄鐵、碳鋼、鉻鋼、鉻鎳鋼、青銅、碳化鎢等，非金屬材料有石墨浸漬巴氏合金、石墨浸漬樹(shù)脂、填充聚四氟乙烯、酚醛塑料、陶瓷等。 輔助密封圈一般用各種橡膠、聚四氟乙烯、軟聚氯乙烯塑料等。 彈簧常用材料有磷青銅、彈簧鋼及不銹鋼。二、機(jī)械密封冷卻沖洗二、機(jī)械密封冷卻沖洗 由于機(jī)

26、械本身的工作特點(diǎn)，動(dòng)靜環(huán)的端面在工作中相互摩擦不斷，產(chǎn)生摩擦熱，使端面溫度升高，嚴(yán)重時(shí)會(huì)使摩擦副間的液膜氣化，造成干摩擦，使摩擦副嚴(yán)重磨損，溫度升高還使輔助密封圈老化，失去彈性，動(dòng)靜環(huán)產(chǎn)生變形。為了消除這些不良影響，保證機(jī)械密封的正常工作，延長(zhǎng)使用壽命，故要求對(duì)不同工作條件采取適當(dāng)?shù)睦鋮s措施，以將摩擦熱及時(shí)帶走。 常用的冷卻措施有沖洗法和冷卻法。 常用的沖洗方法有：自身沖洗、外部沖洗、反向沖洗、循環(huán)沖洗a.沖洗法：沖洗法： 利用密封液體或其他低溫液體沖洗密封端面，帶走摩擦熱并防止雜質(zhì)顆粒積聚。在被輸送液體溫度不高，雜質(zhì)含量較少的情況下，由泵的出口將液體引入密封腔沖洗密封端面，然后再流回泵體內(nèi)使

27、密封腔內(nèi)液體不斷更新，帶走摩擦熱。當(dāng)被輸送液體溫度較高或含有較多雜質(zhì)時(shí)，可在沖洗回路中裝冷卻器或過(guò)濾器，也可以從外部引入壓力相當(dāng)?shù)某孛芊庖?。b.冷卻法：冷卻法： 分為直接冷卻和間接冷卻。直接冷卻是用低溫冷卻水直接與摩擦副內(nèi)徑接觸，冷卻效果好。缺點(diǎn)是冷卻是硬度高時(shí)，水垢堆積在軸上會(huì)使密封失效。并且要有防止冷卻水向大氣一側(cè)泄漏的措施。因此，使用受到限制。常用的沖洗冷卻機(jī)械密封裝置的結(jié)構(gòu)如圖：常用的沖洗方法有外沖洗方案之一：PLAN32: 外供清潔的液體注入密封室自沖洗方案之一：PLAN11:從泵出口引出，通過(guò)孔板到密封腔內(nèi)的循環(huán)。自沖洗，用得最多的一種反沖洗方案：PLAN13:從密封箱引出，通過(guò)

28、孔板到泵入口的循環(huán)循環(huán)沖洗方案：PLAN21: 從泵殼引出，通過(guò)孔板和冷卻器到密封的循環(huán)3 3、浮環(huán)密封的工作原理、浮環(huán)密封的工作原理 工作原理：靠高壓密封油在浮環(huán)與軸套間形成油膜，節(jié)流降壓，阻止高壓側(cè)氣體流向低壓側(cè)，將氣體封住。 因?yàn)橹饕怯湍て鹱饔?，故又稱(chēng)為油膜密封。 在工作時(shí)浮環(huán)受力情況與軸承相似，所不同的是：軸承相對(duì)固定,浮起的是軸；對(duì)浮環(huán)密封而言，由于浮環(huán)重量很小，故軸轉(zhuǎn)動(dòng)而在浮環(huán)與軸間隙中產(chǎn)生油膜浮力時(shí)，浮起的將是浮環(huán)，軸是相對(duì)固定的。浮環(huán)密封的結(jié)構(gòu)（如下圖）浮環(huán)密封的結(jié)構(gòu)（如下圖） 在中、高壓離心壓縮機(jī)中可供選擇的密封方式有：機(jī)械密封、迷宮密封和填料密封。但由于氣體的散熱和潤(rùn)滑條

29、件不如液體，所以填料密封只有小型、低速才用，而機(jī)械密封在周速大于40m/s,溫度高于200以后也很難適應(yīng)，只有迷宮密封和浮環(huán)密封是最常用的兩種方式。離心泵軸向力平衡方法離心泵軸向力平衡方法產(chǎn)生軸向力的主要原因:葉輪兩側(cè)的液壓力不等Pd1Pd2Ps葉輪生成的軸向推力葉輪生成的軸向推力PAX = Pd2 - Pd1 - Ps 離心泵在運(yùn)行過(guò)程中由于進(jìn)出口壓力的不同，以及流體在泵的進(jìn)出口的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)發(fā)生的變化等等因素，在離心泵轉(zhuǎn)子上產(chǎn)生不同方向和大小的軸向力，這些軸向力的合力，會(huì)使離心泵的轉(zhuǎn)子在其軸向竄動(dòng)。這種竄動(dòng)的后果是嚴(yán)重的，它會(huì)造成葉輪和泵殼等動(dòng)、靜部件發(fā)生碰撞、摩擦和磨損，還會(huì)增加軸承的負(fù)它會(huì)

30、造成葉輪和泵殼等動(dòng)、靜部件發(fā)生碰撞、摩擦和磨損，還會(huì)增加軸承的負(fù)荷，導(dǎo)致機(jī)組振動(dòng)、發(fā)熱甚至損壞，對(duì)離心泵的正常運(yùn)行十分不利荷，導(dǎo)致機(jī)組振動(dòng)、發(fā)熱甚至損壞，對(duì)離心泵的正常運(yùn)行十分不利。因此在機(jī)械上必須消除或平衡掉這些軸向力，使泵可以正常穩(wěn)定的工作，保證其工作壽命。單級(jí)離心泵軸向力平衡方法單級(jí)離心泵軸向力平衡方法輪上開(kāi)平衡孔。 其目的是使葉輪兩側(cè)的壓力相等，從而使軸向力平衡，如圖6-13（a）所示，在葉輪輪盤(pán)上靠近輪轂的地方對(duì)稱(chēng)地鉆幾個(gè)小孔（稱(chēng)為平衡孔），并在泵殼與輪盤(pán)上半徑為r處設(shè)置密封環(huán)，使葉輪兩側(cè)液體壓力差大大減小，起到減小軸向力的作用。這種方法簡(jiǎn)單、可靠，但有一部分液體回流葉輪吸人口，降低

31、了泵的效率。這種方法在單級(jí)、單吸離心泵中應(yīng)用較多。采用雙吸葉輪。 它是利用葉輪本身結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，達(dá)到自身平衡，如圖6-13(b)所示，由于雙吸葉輪兩側(cè)對(duì)稱(chēng)，所以理論上不會(huì)產(chǎn)生軸向力，但由于制造質(zhì)量及葉輪兩側(cè)液體流動(dòng)的差異，不可能使軸向力完全平衡。葉輪上設(shè)置徑向筋板（稱(chēng)為背葉片）。在葉輪輪盤(pán)外側(cè)設(shè)置徑向筋板以平衡軸向力，如圖6-13（c）所示，設(shè)置徑向筋板后，葉輪高壓側(cè)內(nèi)液體被徑向筋板帶動(dòng)，以接近葉輪旋轉(zhuǎn)速度的速度旋轉(zhuǎn)，在離心力的作用下，使此空腔內(nèi)液體壓力降低，從而使葉輪兩側(cè)軸向力達(dá)到平衡。其缺點(diǎn)就是有附加功率損耗。一般在小泵中采用4條徑向筋板，大泵采用6條徑向筋板。設(shè)置止推軸承。在用以上方法不能完

32、全消除軸向力時(shí)，要采用裝止推軸承的方法來(lái)承受剩余軸向力。多級(jí)離心泵軸向力平衡方法多級(jí)離心泵軸向力平衡方法泵體上裝平衡管如圖6-14所示，在葉輪輪盤(pán)外側(cè)靠近輪毅的高壓端與離心泵的吸人端用管連接起來(lái)，使葉輪兩側(cè)的壓力基本平衡，從而消除軸向力。此方法的優(yōu)缺點(diǎn)與平衡孔法相似。有些離心泵中同時(shí)設(shè)置平衡管與平衡孔，能得到較好的平衡效果。葉輪對(duì)稱(chēng)排列將兩個(gè)葉輪如圖6-15所示背對(duì)背或面對(duì)面地裝在一根軸上，使每?jī)蓚€(gè)相反葉輪在工作時(shí)所產(chǎn)生的軸向力互相抵消。采用平衡鼓裝置，在分段式多級(jí)離心泵最后一級(jí)葉輪的后面，裝設(shè)一個(gè)隨軸一起旋轉(zhuǎn)的平衡鼓，如圖6-16所示。采用平衡盤(pán)裝置，如圖6-17所示，在分段式多級(jí)離心泵最后

33、一級(jí)葉輪后面，裝設(shè)一個(gè)隨軸一起旋轉(zhuǎn)的平衡盤(pán)和在泵殼上嵌裝一個(gè)可更換的平衡座。單獨(dú)采用平衡盤(pán)的結(jié)構(gòu)是很少的，通常是兩者的組合。采用平衡鼓與平衡盤(pán)聯(lián)合裝置該裝置的特點(diǎn)就是利用平衡鼓將50% -80% 的軸向力平衡掉，剩余軸向力再由平衡盤(pán)來(lái)平衡，其結(jié)構(gòu)圖如所示。離心泵的正確操作方法離心泵的正確操作方法 1 離心泵啟動(dòng)前的檢查離心泵啟動(dòng)前的檢查 (1) 電機(jī)檢修后，連接聯(lián)軸器前，先檢查電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)方向是否正確。 (2)檢查泵出入口管線(xiàn)及附屬管線(xiàn)，法蘭，閥門(mén)安裝是否符合要求，地腳螺栓及地線(xiàn)是否良好，聯(lián)軸器是否裝好。 (3) 盤(pán)車(chē)檢查，轉(zhuǎn)動(dòng)是否正常。 (4) 檢查潤(rùn)滑油油位是否正常，無(wú)油加油，并檢查潤(rùn)滑油（

34、脂）油質(zhì)性質(zhì)。 (5) 打開(kāi)各冷卻水閥門(mén)并檢查管線(xiàn)是否暢通。注意冷卻水不宜過(guò)大或過(guò)小，過(guò)大會(huì)造成浪費(fèi)，過(guò)小則冷卻效果差。一般冷卻水流成線(xiàn)狀即可。 (6) 打開(kāi)泵的入口閥，關(guān)閉泵的出口閥，并打開(kāi)壓力表手閥。 (7) 檢查機(jī)泵的密封狀況及油封的開(kāi)度。 注意：熱油泵在啟動(dòng)前要均勻預(yù)熱。 2. 離心泵的啟動(dòng)離心泵的啟動(dòng) (1) 全開(kāi)入口閥，關(guān)閉出口閥，啟動(dòng)電機(jī)。 (2) 當(dāng)泵出口壓力大于操作壓力時(shí)，檢查各部運(yùn)轉(zhuǎn)正常，逐漸打開(kāi)出口閥。 (3) 啟動(dòng)電機(jī)時(shí)，若啟動(dòng)不起來(lái)或有異常聲音時(shí)，應(yīng)立刻切斷電源檢查，消除故障后方可啟動(dòng)。 (4) 啟動(dòng)時(shí)，注意人不要面向聯(lián)軸器，以防飛出傷人。 3. 離心泵的停泵操作離心泵的停泵操作 (1) 慢慢關(guān)閉泵的出口閥。 (2)切斷電機(jī)的電源。 (3)關(guān)閉壓力表手閥。 (4)停車(chē)后，不能馬上停冷卻