(培訓4)設備維護維修-機泵類

(培訓4)設備維護維修-機泵類第一頁，共119頁。目錄M1離心泵M2容積式泵M3水環(huán)式真空泵M4壓縮機M5軸與軸承M6

機械密封

第二頁，共119頁。葉片式泵泵離心泵單吸泵、雙吸泵單級泵、多級泵蝸殼式泵、分段式泵立式泵、臥式泵磁力驅動泵，屏蔽泵、機械密封泵高速泵旋渦泵單級泵、多級泵離心旋渦泵混流泵容積式泵往復泵轉子泵

——齒輪泵、螺桿泵、羅茨泵、滑片泵計量泵活塞泵、隔膜泵馬達驅動計量泵電磁驅動計量泵氣動驅動計量泵其它類型泵——

噴射泵、空氣升液泵、真空泵軸流泵泵的類型第三頁，共119頁。

M1

離心泵主要構造：泵殼、葉輪、軸封、軸和軸承工作原理：離心泵運轉前，泵內充滿了液體。當葉輪高速旋轉時，葉輪帶動葉片間的液體旋轉，由于離心力的作用，液體從葉輪中心被甩向葉輪邊緣，其壓力和速度都有所提高。當液體進入蝸殼后，由于流道的截面擴大，速度逐漸降低，一部分動能轉變?yōu)殪o壓能，于是液體以較大的壓力被甩出。第四頁，共119頁。離心泵的檢修技術知識第五頁，共119頁。離心泵第六頁，共119頁。一、概述1、泵是輸送液體并提高液體壓力的機器（一種“增能”機器）。2、泵分為化工用泵、水泵。3、主要差異：特殊材料和設計，防止腐蝕和適應化工工藝，包括結構、軸封、材料及檢修難度。4、化工用泵的要求（1）、適應化工工藝要求運行可靠。（2）、耐腐蝕，耐磨損。（3）、滿足無泄漏要求。（4）、耐高溫或耐低溫并能有效連續(xù)工作。第七頁，共119頁。二、離心泵的工作原理、

分類、型號及結構（一）、離心泵的裝置及工作原理

1、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1—1所示為離心泵的一般裝置示意圖，主要有底閥、吸入管路、排出閥、排出管線等。復查聯(lián)軸器找正對中第八頁，共119頁。2、離心泵的工作原理

離心泵在啟動之前，依靠高速旋轉的葉輪，液體在慣性離心力作用下獲得了能量以提高了壓強。水泵在工作前，泵體和進水管必須罐滿水，防止氣蝕現(xiàn)象發(fā)生。當葉輪快速轉動時，葉片促使水很快旋轉，旋轉著的水在離心力的作用下從葉輪中飛去，泵內的水被拋出后，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。第九頁，共119頁。（二）、離心泵的氣蝕1、所謂的氣蝕是指：離心泵啟動時，若泵內存在空氣，由于空氣的密度很低，旋轉后產生的離心力很小，因而葉輪中心區(qū)所形成的低壓不足以將液位低于泵進口的液體吸入泵內，不能輸送流體的現(xiàn)象。2、離心泵啟動前一定要向泵殼內充滿水以后，方可啟動，否則將造成泵體發(fā)熱，震動，出水量減少，對水泵造成損壞（簡稱“氣蝕”）造成設備事故！第十頁，共119頁。離心泵的氣縛氣縛現(xiàn)象：如果泵內進入了空氣，由于空氣的密度比液體的密度小許多，產生的離心力也小，導致入口處形成的真空密度較低，不足將液體吸入泵內。這時盡管葉輪在不斷地轉動，卻不能輸送液體，這種現(xiàn)象稱為氣縛。

解決汽蝕和氣縛的方法克服汽蝕：必須正確安裝泵的幾何高度?？朔饪`：排除氣體。第十一頁，共119頁。（三）、離心泵的分類離心泵的種類很多，分類方法常見的有以下幾種方式1、按葉輪吸入方式分：（1）單吸式離心泵；（2）雙吸或多吸式離心泵

第十二頁，共119頁。2按葉輪數目分：（1）單級離心泵泵中只有一個葉輪，單級離心泵是一種應用廣泛的泵。由于液體在泵內只有一次增能，所以揚程較低。（2）多級離心泵具有兩個或兩個以上葉輪的離心泵稱為多級離心泵。級數越多壓力越高。圖1—4所示為一臺分段式離心水泵，這種泵的葉輪一般為單吸式。第十三頁，共119頁。3、按離心泵揚程分：（1）、低壓泵：揚程≤20m；（2）、中壓泵：揚程≥

20-100m；（3）、高壓泵：揚程≥100m；4、按泵的用途和輸送液體性質分類：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）屏蔽泵等第十四頁，共119頁。（四）、離心泵型號及結構1、離心泵的型號表1-1離心泵基本類型代號型號泵的名稱型號泵的名稱ISB或BAD或DADLYYGFPISO3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第十五頁，共119頁。主要性能參數單位時間內泵排出液體的體積流量:Qv﹦∏/4*D2*V單位：m3／h或L／h單位時間內泵排出液體的質量流量:QM﹦Qvρ單位：ｋｇ／ｓ或T／h揚程（壓頭）：在一個輸送系統(tǒng)中，泵賦予單位重量流體的有效能量符號：H單位：m第十六頁，共119頁。轉速：泵軸在單位時間內的轉數。符號：n單位：r／min（rpm)有效功率：單位時間內通過泵的流體所獲得的功率符號：Pe單位：KWPe=QρHg/1000Q單位:m3／s軸功率:Pa=QHρ/102η=Pe/η泵額定工況下的效率:η=ηmηhηv

ηm：機械效率ηh水力效率ηv容積效率第十七頁，共119頁。離心泵的性能曲線在一定的轉速下以流體的流量為基本變量，其它各參數隨流量的改變而變化的曲線。通常把Q－H，Q－N，Q－η三種曲線繪在一張圖上，這張圖就叫性能曲線常見的Q－H性能曲線：第十八頁，共119頁。2、離心泵的結構離心泵的品種很多，各種類型泵的結構雖然不同，但主要零部件基本相同。主要零部件有泵殼、泵蓋、泵體、葉輪、密封環(huán)、泵軸、機封或填料函、聯(lián)軸器、軸承等。第十九頁，共119頁。(2)單級單吸懸臂式離心泵第二十頁，共119頁。離心泵的主要零部件葉輪：將原動機輸入的機械能傳遞給液體，提高液體能量的核心部件。常有封閉式、半開式、開式。軸：傳遞扭矩的主要部件。有光軸（軸套定位）、階梯軸。吸入室：在最小水力損失情況下，引導液體平穩(wěn)進入葉輪，并使葉輪進口處的流速盡可能均勻的分布。吸入管法蘭至葉輪進口前空間過流部分。第二十一頁，共119頁。壓水室：葉輪出口到泵出口法蘭。主要收集從葉輪流出的高速液體，并將液體的大部分動能轉換為壓力能，然后引入壓水管或后級葉輪進口。密封裝置：密封環(huán)（葉輪口環(huán)）：由于泵出口液體是高壓，入口是低壓，高壓液體經葉輪與泵體之間的間隙泄漏而流回吸入處，所以需要裝密封環(huán)。軸端密封：泵的轉軸和泵殼之間有間隙，為了防止泵內液體流出，和防止空氣進入泵內需要進行密封。常用的有：填料密封、機械密封、迷宮式密封和浮動環(huán)密封。第二十二頁，共119頁。（5）、屏蔽式離心泵第二十三頁，共119頁。屏蔽式離心泵的特點化工廠常用的屏蔽泵，屬于單級懸臂式離心泵，其結構圖如圖1-7所示；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，也可選作高壓設備的循環(huán)用泵。其結構特點使泵的葉輪與電機的轉子在同一根軸上，裝在同一格密封的殼體內，沒有聯(lián)軸器和封裝置，從根本上消除了液體外漏。為了防止輸送液體昱電氣部分接觸，電機的定子和轉子分別用金屬薄壁圓筒（屏蔽套）于液體隔離。屏蔽套的材料應能耐腐蝕，并具有非磁性和高電阻率，以減少電動機因屏蔽套存在而產生額外功率消耗。為了不干擾電機的磁場，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，增加了電機轉子和定子的間隙，使電機效率下降，因此，要求屏蔽套的壁要很薄，一般為0.3—0.8mm.屏蔽泵具有結構簡單緊湊，零件少，占地少，操作可靠，長期不要檢修等優(yōu)點。缺點是效率低，比一般離心泵低26％—50％。第二十四頁，共119頁。高速離心泵第二十五頁，共119頁。高速離心泵的特點高速離心泵由電機，增速器和泵三部分組成。泵和增速器一般為封閉結構。可以露天安裝使用。立式結構使用廣泛，驅動功率一般為7.5-132kW。當驅動功率超過160kW時，采用臥式結構。高速離心泵葉輪和泵體之間沒有密封環(huán)，泵內部的間隙較大。葉輪葉片與泵體后蓋板和擴散錐管之間的間隙一般為2—3mm，如果達3—4mm還可應用，而不影響效率。泵的軸封裝置通常采用機械密封。泵內設有旋風分離器，使泵抽送的液體得以凈化，引向機械密封以延長機械密封的壽命。高速離心泵的高速是通過增速器實現(xiàn)的，所以增速器是高速離心泵的關鍵部件之一。增速器主要由齒輪構成，有一級增速和兩級增速兩種基本類型。增速器齒輪一般采用模數較小的漸開線直齒輪，這樣可避免產生軸向力，而且制造方便。增速器殼體分成兩半，一般靠定位銷定位。增速器外殼用散熱性能好的鋁合金制造。高速軸上的軸承對小功率泵采用巴氏合金軸承，功率在150kW以上用分塊式滑動軸承與端面止推軸承組合。增速器的潤滑是由自帶油泵把油經濾油器和油冷器送人殼體各個噴嘴，通過噴嘴將油噴成霧狀，用油霧來潤滑齒輪和軸承。這種泵適用在高揚程，小流量的場合。由于葉輪與殼體的間隙較大，所以可用來輸送含固體微粒及高教度的液體。帶誘導輪的葉輪具有良好的抗汽蝕性能。高速泵結構緊湊、體積小、質量輕、占地面積少。缺點是加工精度要求高，制造上比較困難。第二十六頁，共119頁。三、離心泵的主要零部件（一）、離心泵轉子轉子是指離心泵的轉動部分，它包括葉輪、泵軸、軸套、軸承等零；如圖1—9所示。

圖1—9第二十七頁，共119頁。1．葉輪葉輪是離心泵的做功零件，依靠它高速旋轉對液體做功而實現(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)閉式葉輪葉輪的兩側均有蓋板，蓋板間有4—6個葉片，如圖1—10(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1—11所示，適用于大流量泵，其抗汽蝕性能較好。如圖1—10(b)。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。(3)半開式葉輪這種葉輪只有后蓋板，如圖1—10(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。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。葉輪的材料，主要是根據所輸送液體的化學性質、雜質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。第二十八頁，共119頁。葉輪結構圖第二十九頁，共119頁。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。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。接觸介質的部分用不銹鋼，安裝軸承及聯(lián)軸器的部分用優(yōu)質碳素結構鋼，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，在輸送清水等無腐蝕性介質的泵中，一般用45#鋼制造，并且進行調質處理。在輸送鹽溶液等弱腐蝕性介質的泵中，泵軸材料用40Cr，且調質處理。在防腐蝕泵中，即輸送酸、堿等強腐蝕性介質的泵中，泵軸材質一般為1Crl8Ni9或1Crl8Ni9Ti等不銹鋼。2．泵軸圖1—12

第三十頁，共119頁。3．軸套軸套的作用是保護泵軸，使填料與泵軸的摩擦轉變?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Ra3.2μm—Ra0.8μm?？梢越档湍Σ料禂?，提高使用壽命。圖1—13

第三十一頁，共119頁。4．軸承軸承起支承轉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，內圈與轉軸采用基孔制，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潤滑。圖1—14第三十二頁，共119頁。(二)、蝸殼和導輪蝸殼與導輪的作用，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。第三十三頁，共119頁。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1—15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，對材質強度要求較高，其蝸殼一般用鑄鋼制造。第三十四頁，共119頁。2．導輪導輪是一個固定不動的圓盤，正面有包在葉輪外緣的正向導葉，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導葉，其結構如圖1—16所示。液體從葉輪甩出后，平緩地進入導輪，沿著正向導葉繼續(xù)向外流動，速度逐漸降低，動能大部分轉變?yōu)殪o壓能。液體經導輪背面的反向導葉被引入下一級葉輪導輪上的導葉數一般為4—8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殼容易制造，轉能的效率也較高。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。第三十五頁，共119頁。(三)、密封環(huán)

從葉輪流出的高壓液體通過旋轉的葉輪與固定的泵殼之間的間隙又回到葉輪的吸入口，稱為內泄漏，如圖1—17所示。為了減少內泄漏，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1—18所示。圖1—18(a)為平環(huán)式，結構簡單，制造方便。但密封效果差；圖l—18(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1—18(c)為迷宮式密封環(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)內孔與葉輪外圓處的徑向間隙一般在0．1—0．2mm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。第三十六頁，共119頁。第三十七頁，共119頁。(四)、軸向密封裝置從葉輪流出的高壓液體，經過葉輪背面，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，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。第三十八頁，共119頁。1．填料密封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1—19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。填料密封的密封性可用調節(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體從填料函中滴狀漏出，每分鐘控制在15—20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1．8MPa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2．5MPa的石油產品時，用金屬箔包石棉芯子填料。第三十九頁，共119頁。2．機械密封

填料密封的密封性能差，不適用于高溫、高壓、高轉速、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，近年來在化工生產中得到了廣泛的使用。(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1—20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均隨軸轉動，6靜環(huán)7、靜環(huán)密封圈8裝在壓蓋上，并由防轉銷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。第四十頁，共119頁。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。第四十一頁，共119頁。(2)結構形式機械密封的結構形式很多，主要是根據摩擦副的對數、彈簧、介質和端面上作用的比壓情況以及介質的泄漏方向等因素來劃分。①內裝式與外裝式內裝式是彈簧置于被密封介質之內(見圖1—20、圖1—21)，外裝式則是彈簧置于被密封介質的外部，如圖1-22所示。圖1—20非平衡型單端面機械密封圖1—21非平衡型雙端面機械密封l一緊定螺釘；2一彈簧座；3彈簧；4推環(huán)；1一靜密封圈；2靜環(huán)；3動環(huán)；4一動環(huán)密封圈；5一動環(huán)密封圈；6一動環(huán)；7靜環(huán)；5一推環(huán)；6一彈簧；7緊定螺釘；8彈簧座；8靜環(huán)密封圈；9防轉銷9一防轉銷第四十二頁，共119頁。內裝式可使泵軸長度減小，但彈簧直接與介質接觸，外裝式正好相反。在常用的外裝式結構中，動環(huán)與靜環(huán)接觸端面上所受介質作用·力和彈簧力的方向相反，當介質壓力有波動或升高時，若彈簧力余量不大，就會出現(xiàn)密封不穩(wěn)定；而當介質壓力降低時，又因彈簧力不變,使端面上受力過大，特別是在低壓啟動時，由于摩擦副尚未形成液膜，端面上受力過大容易磨傷密封面。所以外裝式適用于介質易結晶、有腐蝕性、較黏稠和壓力較低的場合。內裝式的端面比壓隨介質壓力的升高而升高，密封可靠，應用較廣。第四十三頁，共119頁。②非平衡型與平衡型非平衡型與平衡型在端面密封中，介質施加于密封端面上的載荷情況，可用載荷系數久表示，如圖1—23所示。載荷系數K為介質壓力的作用面積與密封端面面積之比，第四十四頁，共119頁。③單端面與雙端面機械密封

單端面與雙端面機械密封動環(huán)與靜環(huán)組成摩擦副，有一對摩擦副的稱為單端面機械密封，如圖1—20所示，有兩個摩擦副的稱為雙端面機械密封，如圖l—21所示。與單端面密封相比，雙端面密封有更好的可靠性，適用范圍更廣，可以完全防止被密封介質的外泄漏，但結構較復雜，造價高。第四十五頁，共119頁。(3)機械密封零件材料正確合理地選擇機械密封裝置中的各零件材料，是保證密封效果，延長使用壽命的重要條件。材料必須滿足設備運轉中的工作條件，具有較高的強度、剛度、耐蝕性、耐磨性和良好的加工性。在一對摩擦副中，不用同一材料制造動環(huán)和靜環(huán)，以免運轉時發(fā)生咬合現(xiàn)象。通常是動環(huán)材質硬，靜環(huán)材質軟，即硬—軟配對。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。第四十六頁，共119頁。(4)冷卻沖洗由于機械密封本身的工作特點，動靜環(huán)的端面在工作中相互摩擦，不斷產生摩擦熱，使端面溫度升高，嚴重時會使摩擦副間的液膜汽化，造成干摩擦，使摩擦副嚴重磨損，溫度升高還使輔助密封圈老化，失去彈性，動靜環(huán)產生變形。為了消除這些不良影響，保證機械密封的正常工作，延長使用壽命，故要求對不同工作條件采取適當的冷卻措施，以將摩擦熱及時帶走。常用的冷卻措施有沖洗法和冷卻法。a、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顆粒積聚。在被輸送液體溫度不高，雜質含量較少的情況下，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，使密封腔內液體不斷更新，帶走摩擦熱。當被輸送液體溫度較高或含有較多雜質時，可在沖洗回路中裝冷卻器或過濾器，也可以從外部引入壓力相當的常溫密封液。常用的沖洗冷卻機械密封裝置的結構如圖l—24所示。第四十七頁，共119頁。b、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徑接觸，冷卻效果好。缺點是冷卻水硬度高時，水垢堆積在軸上會使密封失效。并且要有防止冷卻水向大氣一側泄漏的措施，因此，使用受到限制。間接冷卻常采用靜環(huán)背部引入冷卻水結構，如圖1—25所示。也可采用密封腔外加冷卻顯著，話用于輸送高溫液體。圖1--24沖洗冷卻機械密封裝置圖1—25靜環(huán)背部引入冷卻水圖1—26密封腔外加冷卻水套第四十八頁，共119頁。（五）、軸向力平衡裝置1．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12—27所示，而產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，然后又立即轉為徑向進入葉片間的流道時，由于軸向動量的突然變化，產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。由于軸向力的存在，使泵的整個轉子發(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子的軸向竄動。

圖l—27離心泵軸向力示意圖

第四十九頁，共119頁。2．平衡裝置(1)單級泵的平衡裝置①葉輪上開平衡孔如圖1—28(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。②泵體上裝平衡管如圖1—28(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第五十頁，共119頁。

③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，所以理論上不會產生軸向力，但由于制造質量及葉輪兩側液體流動的差異，仍可能有較小的軸向力產生，由軸承承受。④采用平衡葉片如圖l—28(c)所示，在葉輪輪盤的背面裝有若干徑向葉片。當葉輪旋轉時，它可以推動液體旋轉，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。第五十一頁，共119頁。(2)多級泵的平衡裝置

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。①葉輪對稱布置將離心泵的每兩個葉輪以相反方向對稱地安裝在同一泵軸上，使每兩個葉輪所產生的軸向力互相抵消，如圖1—29所示。這種方案流道復雜，造價較高。當級數較多時，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1—29葉輪對稱布置圖

第五十二頁，共119頁。

②平衡盤裝置因分段式多級離心泵葉輪沿一個方向裝在軸上，其總的軸向力很大，常在末級葉輪后面裝平衡盤來平衡軸向力。平衡盤裝置由裝在軸上的平衡盤和固定在泵殼上的平衡環(huán)組成，如圖1-30所示。在平衡盤5與平衡環(huán)4之間有一軸向間隙b，在平衡盤5與平衡套3之間有一徑向間隙b0，平衡盤5后面的平衡室與泵的吸人口用管子連通，這樣徑向間隙前的壓力是末級葉輪背面的壓力P2，平衡盤后的壓力是接近吸入口的壓力Pl。泵啟動后由多級泵末級葉輪流出來的高壓液體流過徑向間隙b0，壓力下降到P‵，由于壓力P‵＞Pl，就有壓力P‵一Pl作用在平衡盤5上，這個力就是平衡力，方向與作用在葉輪上的軸向力相反。離心泵工作時，當葉輪上的軸向力大于平衡盤5上的平衡力時，泵的轉子就會向吸入方向竄動，使平衡盤5的軸向間隙b0減小，增加液體的流體阻力，因而減少了泄漏量。泄漏量減少后，液體流過徑向間隙b0的壓力降減小，從而提高了平衡盤5前面的壓力p‵，即增加了平衡盤5上的平衡力。隨著平衡盤5向左移動，平衡力逐漸增加，當平衡盤5移動到某一個位置時，平衡力與軸向力相等，達到平衡。第五十三頁，共119頁。

同樣，當軸向力小于平衡力時，轉子將向右移動，移動一定距離后軸向力與平衡力將達到新的平衡。由于慣性，運動著的轉子不會立刻停止在新的平衡位置上，而是繼續(xù)移動促使平衡破壞，造成轉子向相反方向移動的條件。泵在工作時，轉子永遠也不會停止在某一位置，而是在某一平衡位置左右軸向竄動。當泵的工作點改變時，轉子會自動地移到另一平衡位置進行軸向竄動。由于平衡盤有自動平衡軸向力的特點，因而得到廣泛應用。圖12—30多級泵的平衡盤裝置l末級葉輪；2尾段；3平衡套；4一平衡環(huán)；5一平衡盤；6接吸入口的管孔第五十四頁，共119頁。(六)、轉子的不平衡

動不平衡如果在一個轉子上，能夠綜合出兩個大小相等、方向相反，但不在同一直徑的不平衡重量，則轉子在靜止時雖然能獲得平衡，—但在旋轉時就會出現(xiàn)一個不平衡的力偶，這力偶不能在靜力狀態(tài)下確定，而只能在轉子動態(tài)下確定，故稱為動不平衡狀態(tài)，如圖1-31b所示。動不平衡狀態(tài)一般常出現(xiàn)在長度與直徑之比(L／D)較大的(即柱狀的)轉子上，如多級離心泵、高速泵、離心機、水環(huán)泵、電動機和離心式壓縮機的轉子等。1．動不平衡第五十五頁，共119頁。2．混合不平衡

混合不平衡如果在一個轉子上，既有靜不平衡：又有動不平衡，這就稱為混合不平衡狀態(tài)，如圖1-31c所示。這種混合不平衡狀態(tài)是最普遍的一種不平衡的狀態(tài)，它多半產生在長度和直徑較大的轉子上。為了消除轉子上的不平衡力或不平衡力偶所引起的有害的影響，必須精確地測定出不平衡重量所在的方位和大小，然后設法用平衡重來平衡之。這種操作過程就稱為轉子找平衡，一般可以分為靜平衡和動平衡兩種方法。通常凡是需要找動平衡的轉于，最好都預先找好靜平衡，然后再找動平衡。反之，凡是已經找好動平衡的轉子，就不需要再找靜平衡，因為動平衡的精度比靜平衡來得高。第五十六頁，共119頁。3、靜平衡

靜平衡原理凡是可以在靜止狀態(tài)下測定轉子不平衡重量所在的方位，同時又能確定平衡重應加的位置和大小，這種找平衡的方法稱為靜平衡。靜平衡是根據靜力平衡的原理來找平衡的。找靜平衡時，一般是先測定不平衡重量G或△G的方位，然后在其相反方向上，選擇一個適當的位置加上一定重量的平衡重Qo來平衡之，如圖12—32所示。此時，不平衡重和平衡重應滿足以下力矩平衡方程(即兩者的重徑積或離心力應相等)：G·ρ＝Qo·R或△G·x＝Qo·R式中

ρ——轉子重心偏離旋轉中心線的距離；x——不平衡重量AG距旋轉中心線的距離；R——平衡重Qo距旋轉中心線的距離。靜平衡只能消除靜不平衡的離心力，而不能消除動不平衡的力偶，所以，它只適用于找各種盤狀轉子的平衡。第五十七頁，共119頁。在實際工作中，通常認為當長頸比L／D＜0．2時，則力偶的影響可以忽略不計，所以，這種轉于通常只需作靜平衡，但當轉速超過3000轉／分時則需作動平衡。第五十八頁，共119頁。4、靜平衡的設備和操作方法靜平衡的設備和操作方法通常找靜平衡是在平行導軌式的平衡架上進行的，如圖：12—33所示。平行導軌的斷面有平刀形、棱柱形、梯形和圓形等四種，如圖12—34所示。平刀形和梯形的導軌，形式非常簡單；但是，由于頂部的寬度b不能變動，所以，必須備有頂部寬度各不相同的整套導軌，才能滿足各種不園重量的轉子找平衡的要求。棱柱形導軌有四個寬度各不相同的工作平面，可以平衡重量不同的轉子；但是，它在垂直方向上的剛度較小，因此，只能用于重量較小(200公斤以下)的轉子。圓形導軌沒有平頂面，其優(yōu)點是加工簡單(外圓磨削)，同時，只要把導軌轉一個不大的角度，就可以把損壞的地方移出接觸區(qū)它用于重量不超過40—50公斤的轉子第五十九頁，共119頁。在這種平衡架上進行平衡工作時，若轉子的軸頸與導軌間的滾動摩擦系數愈小，則平工作表面粗糙度也就愈高。因此，為了要減少摩擦系數，導軌的工作部分應該淬硬，而且要得很光（Ra0.8μm—Ra0.4μm)。寬度為b的工作面和其他各面所形成的棱，要制成圓角，使轉子的軸或心軸不會被磨壞或碰傷。導軌工作面的寬度b應盡可能做得窄些，窄到不會在軸頸表面刻出凹槽為限。一般導軌工作面的寬度b可由下式確定：式中G——轉子的重量，公斤；b=毫米d—轉子的軸頸或心軸的直徑，毫米。平行導軌的工作長度，在任何情況下都不能少于與軸頸或心軸周長的兩倍，以便在找平衡時可以讓轉子在導軌上滾動兩圈。平行導軌兩工作表面(刀口)應嚴格的水平和相互平行，其水平度和不平行度誤差不得大于0．02毫米／米。找平衡前，應預先調整好。平行導軌還應該有足夠的剛度，以免在進行轉子平衡時產生彎曲而影響平衡的精確度。第六十頁，共119頁。平行導軌的工作長度，在任何情況下都不能少于與軸頸或心軸周長的兩倍，以便在找平衡時可以讓轉子在導軌上滾動兩圈。平行導軌兩工作表面(刀口)應嚴格的水平和相互平行，其水平度和不平行度誤差不得大于0．02毫米／米。找平衡前，應預先調整好。平行導軌還應該有足夠的剛度，以免在進行轉子平衡時產生彎曲而影響平衡的精確度。第六十一頁，共119頁。第六十二頁，共119頁。機械密封第六十三頁，共119頁。離心泵的運行及維護復習：離心泵的主要部件有哪些？問題：簡述更換泵的軸承的步驟。你會正確操作離心泵嗎？第六十四頁，共119頁。開車前的準備檢查地腳螺栓有無松動；檢查潤滑油是否合格，油液面是否達到高度；檢查冷卻水供應情況；檢查壓力表、電流表運行情況；手動盤車數圈；檢查防護網是否完好。待一切完好則可開車。第六十五頁，共119頁。運行工況調節(jié)運行工況調節(jié)：泵在運行時，由于外界負荷的變化而要求改變其工況，用人為的方法改變其工況的方法。而工況點的調節(jié)則是流量的調節(jié)。改變泵的特性曲線法：變速調節(jié)：在管路特性不變時，用改變轉速來改變泵的性能曲線，從而改變它們的工作點。切割葉輪外圓法：葉輪切割后直徑變小，可以改變泵的Q－H曲線，泵的工作點也隨之改變。改變管路特性曲線法：最常用的方法是調節(jié)離心泵的出口開度。第六十六頁，共119頁。聯(lián)系實際請你結合自已的操作經驗說說你是怎樣維護離心泵的？常見的故障有哪些？你是如何處理的？第六十七頁，共119頁。M2容積式泵第六十八頁，共119頁。往復泵第六十九頁，共119頁。往復泵的工作原理活塞在外力作用下向右移動，泵內體積增大，壓強減小，排出閥受壓關閉，吸入閥則因泵外液體的壓力而打開，液體吸入泵內。當活塞向左移動時，泵內液體受到活塞的擠壓而壓強增高，吸入閥受壓關閉，排出閥則被頂開，液體排出泵外?；钊粩嗟耐鶑瓦\動，液體便間斷的忽而吸入，忽而排出。它的流量是不均勻的。第七十頁，共119頁。往復泵的特點活塞在泵體內左右移動的端點叫“死點”，兩個死點間的距離叫沖程。當活塞往復一次時，它只在壓出行程時排出液體，而在吸入行程時無液體排出。泵的往復運動是依靠電動機通過曲柄連桿機構使旋轉運動變?yōu)榛钊耐鶑瓦\動在一個沖程中，活塞移動的距離隨時間變化，流量是按正弦曲線變化的。往復泵的理論揚程與流量無關，只要泵的機械強度和原動機的功率足夠，外界要求多大的壓頭，泵就能提供多大的壓頭。因此它特別適用于外加壓頭大而流量不大的系統(tǒng)。第七十一頁，共119頁。往復泵不能像離心泵那樣利用出口閥來調節(jié)流量，因活塞作往復運動時，必須保證泵內的液體及時排出，否則泵內壓強將急劇升高以至造成泵體和電動機損壞。操作特點：啟動前必須將回流支路上的閥門打開?；芈氛{節(jié)裝置：通過調節(jié)回流支路中控制閥的開啟程度，使其中一部分液體從支路流回到吸入管路，從而實現(xiàn)對排出管路中流量的調節(jié)。第七十二頁，共119頁。往復泵回路調節(jié)裝置示意圖第七十三頁，共119頁。計量泵在連續(xù)和半連續(xù)生產過程中往往需要按照工藝流程精確地輸送定量的液體，有時還需要將兩種或兩種以上的液體按比例輸送，計量泵就是按此設計的。計量泵有兩種基本形式：柱塞式和隔膜式它們都是由轉速穩(wěn)定的電動機通過可變偏心輪帶動活塞桿而運行，改變偏心程度就可改變活寒桿的沖程，從而達到調節(jié)流量的目的。第七十四頁，共119頁。隔膜式計量泵第七十五頁，共119頁。M3水環(huán)式真空泵第七十六頁，共119頁。水環(huán)式真空泵

凡是從設備中抽出氣體，使設備內部達到負壓的機器稱為真空泵。從結構上大致可分為：往復式、回轉式、射流式。特點：結構緊湊，工作平穩(wěn)可靠，流量均勻，多用來抽吸易燃、易爆和有腐蝕性的氣體。由于葉輪攪拌液體，損失能量較大，效率低。

第七十七頁，共119頁。工作原理：泵缸內注入一定的水，星形葉輪偏心的裝在泵缸內，當葉輪旋轉時,水受離心力作用被甩向四周,形成一個相對于葉輪為偏心的封閉水環(huán)。被抽的氣體進入水環(huán)與葉輪之間的空間，右邊月牙形部分由于葉輪旋轉，空間逐漸增大，產生真空抽吸氣體。而左邊空間逐漸減小，氣體受到壓縮升壓，氣與水一起被排到水箱里。水環(huán)式真空泵是以氣體為中間介質的容積泵，由于工作介質是可壓縮的氣體，因而抽氣速率與吸入端的真空度密切相關，真空度越大，抽氣速率越低。第七十八頁，共119頁。水環(huán)式真空泵的性能參數：抽氣速率、真空度、功率、效率、轉速等。真空泵運轉時，部分用作水環(huán)的水會隨氣體從出口排出，為了分離和回收自來水，并及時向真空泵內補充水，使泵殼內的水量滿足規(guī)定值的要求，泵的排出端必須配置氣水分離器，并與泵的回水口形成回路，依靠氣水分離器中水的靜壓力向泵供水。第七十九頁，共119頁。水環(huán)式真空泵及輔助系統(tǒng)進氣管真空泵自來水排氣溢水水罐接真空罐１２３４５６７第八十頁，共119頁。水環(huán)式真空泵的開、停車轉動聯(lián)軸節(jié)一周以證實是否有卡住現(xiàn)象。檢查各部位螺栓有無松動。開車：關閉進氣管上閥門。打開填料函和泵進水管上的閥門。打開泵向氣水分離器排水管上的閥門，向分離器進水至溢流水管高度。當氣水分離器的水達到溢水管規(guī)定高度的水平面時，啟動泵。第八十一頁，共119頁。緩慢打開泵進氣管上的閥門，其開度以溢流水不溢在地面為準。調整泵的進水量與溢水量基本平衡。檢查運轉是否平穩(wěn)，有無雜音。檢查真空度是否符合工藝要求。停車：關閉泵進氣管上的閥門。（防止停泵液體倒溢）切斷電源。關閉給水閥門。長期停車時排盡泵內、氣水分離器內的存水。第八十二頁，共119頁。

異?，F(xiàn)象不抽真空或排氣量小。真空度達不到要求。消耗功率大。振動及噪聲大。填料函泄露量大。填料函發(fā)熱。泵過分發(fā)熱及轉不動。軸承發(fā)熱及易損。氣體由排水口溢出。第八十三頁，共119頁。M4壓縮機第八十四頁，共119頁。壓縮機第八十五頁，共119頁。活塞式轉子式滑片式渦旋式單螺桿第八十六頁，共119頁。壓縮機什么是壓縮機？用來壓縮氣體借以提高氣體壓力的機械稱為壓縮機。也有把壓縮機稱為“壓氣機”和“氣泵”的。提升的壓力小于0.2MPa時，稱為鼓風機。提升壓力小于0.015MPa時稱為通風機。第八十七頁，共119頁。壓縮機的分類按工作原理分類1．容積式壓縮機直接對一可變容積中的氣體進行壓縮，使該部分氣體容積縮小、壓力提高。其特點是壓縮機具有容積可周期變化的工作腔。2．動力式壓縮機它首先使氣體流動速度提高，即增加氣體分子的動能；然后使氣流速度有序降低，使動能轉化為壓力能，與此同時氣體容積也相應減小。其特點是壓縮機具有驅使氣體獲得流動速度的葉輪。動力式壓縮機也稱為速度式壓縮機。第八十八頁，共119頁。按排氣壓力分類分類名稱排氣壓力(表壓)風機通風機<15kPa鼓風機0.015～0.2Mpa

壓縮機低壓壓縮機0.2～1.0Mpa中壓壓縮機1.0～10Mpa高壓壓縮機10～100Mpa超高壓壓縮機>100Mpa第八十九頁，共119頁。壓縮機按結構或工作特征的分類按工作原理容積式動力式按運動件工作特性往復式

回轉式離心式軸流式旋渦式噴射式按運動件結構特征活塞式隔膜式柱塞式轉子式滑片式液環(huán)式三角轉子渦旋式羅茨雙螺桿單螺桿葉輪(透平)式噴射泵第九十頁，共119頁。活塞式壓縮機基本結構機體：機身、中體、曲軸箱三部分組成。傳動機構：由皮帶輪或聯(lián)軸器等傳動裝置帶動以曲軸、連桿、十字頭等運動部件，將電動機的旋轉運動轉變?yōu)榛钊耐鶑瓦\動。壓縮機構：由氣缸、活塞組件、進排氣閥組成。潤滑機構：由齒輪泵、注油泵、油過濾器和油冷卻器組成。齒輪油泵由曲軸驅動，低壓供油。第九十一頁，共119頁。冷卻系統(tǒng)：風冷，散熱風扇。水冷，各級氣缸水套、中間冷卻器、管道、閥門組成。附屬裝置：氣體過濾器、盤車傳動裝置、后冷卻器、緩沖罐、油水分離器、儲氣罐等。操縱控制系統(tǒng)：減壓閥、卸荷閥、負荷調節(jié)裝置、安全閥、儀表、及潤滑油冷卻水、排氣壓力、溫度、聲光報警等。第九十二頁，共119頁。工作原理雙作用式單級壓縮機氣缸簡圖吸氣過程；壓縮過程；排氣過程；膨脹過程；由于氣缸兩端都裝有進、排氣閥，因此，不論活塞向左或向右運動，都能在其前方完成壓縮和排氣過程，在其后方完成吸氣過程。曲柄旋轉一周能完成兩個工作過程。第九十三頁，共119頁。一級氣缸一級冷卻器油水分離器二級氣缸二級冷卻器油水分離器二級壓縮流程圖第九十四頁，共119頁。

活塞式壓縮機的分類與型號按排氣量分類：微型，排氣量