離心泵的結(jié)構(gòu)與工作原理

離心泵的結(jié)構(gòu)與工作原理離心泵將原動機(jī)的能和外部的能傳遞給液體，使液體增加能量。泵是一種水力機(jī)械，它從原動機(jī)得到能量，一局部能量用于克服本身轉(zhuǎn)動所產(chǎn)生的阻力，大局部能量傳給了液體，使液體具有一定的壓力能和速度能。二、泵的分類

泵的種類很多，按其工作原理和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，主要可分為兩大類：葉片式泵-離心泵，靠葉輪旋轉(zhuǎn)把機(jī)械能傳給液體，使液體比能增加；容積式泵-依靠泵體容積的變化，由往復(fù)運(yùn)動或旋轉(zhuǎn)運(yùn)動的活塞或轉(zhuǎn)子擠壓液體，使液體比能增加。常用的有：往復(fù)泵、齒輪泵、螺桿泵等。泵是油氣集輸生產(chǎn)的心臟設(shè)備。4.1.2泵的分類葉片式泵(透平式泵)：離心泵軸流泵混流泵旋渦泵容積式泵往復(fù)泵：活塞泵柱塞泵隔膜泵回轉(zhuǎn)泵：齒輪泵螺桿泵滑片泵其他類型泵：噴射泵水錘泵真空泵另外，按壓力分為低壓泵〔低于2MPa〕中壓泵〔2-6MPa〕高壓泵〔高于6MPa〕4.2離心泵的典型結(jié)構(gòu)與工作原理4.2.1離心泵的典型結(jié)構(gòu)4.2.2離心泵的分類4.2.3離心泵的命名方式4.2.1離心泵的典型結(jié)構(gòu)4.2.3離心泵的命名方式一、離心泵型號的表示方法〔一〕用比轉(zhuǎn)數(shù)表示例如：“8BA-6×4〞“8〞——吸入直徑為8英寸；“BA〞——單級單吸懸臂式離心泵；“6〞——縮小10倍后的比轉(zhuǎn)數(shù)；“4〞——葉輪級數(shù)為4級?！捕秤脫P(yáng)程表示例如：“DG85-45×4〞“DG〞——多級鍋爐給水泵；“85〞——泵的排量；“45〞——單級揚(yáng)程；“4〞——葉輪級數(shù)?！踩秤昧髁亢蛽P(yáng)程表示例如：“D300-150×10〞“D〞——單吸多段式離心泵；“300〞——泵排量300m3/h；“150〞——單級揚(yáng)程；“10〞——葉輪級數(shù)。字母：在產(chǎn)品全名稱中選出具有代表意義的字母，取這個字母的第一個拼音字母代表泵型號。數(shù)字：表示泵的性能參數(shù)。揚(yáng)程后邊加字母表示切割次數(shù)。如：B、BA單級懸臂式離心泵；D、DA多級分段式離心泵；S、Sh單級、雙吸、臥式離心泵；Y單級離心油泵；Ys雙吸離心油泵；YD多級分段式離心泵；G鍋爐給水泵；Is國際標(biāo)準(zhǔn)：單級單吸清水離心泵。4.3.2離心泵的工作過程2.1.1離心泵的根本構(gòu)造1—底閥2—壓水室3—葉輪4—蝸殼5—閘閥6—接頭7—壓水管8—止回閥9—壓力表

圖2-1離心泵工作狀態(tài)示意圖2.1.1離心泵的根本構(gòu)造圖2-2是常用的單級單吸臥式離心泵的結(jié)構(gòu)示意圖。主要部件包括：葉輪泵軸泵殼泵座填料盒〔軸封裝置〕減漏環(huán)軸承座等1—葉輪2—泵軸3—鍵4—泵殼5—泵座6—灌水孔7—放水孔8—真空表接孔9—壓力表接孔10—泄水孔11—填料盒12—減漏環(huán)13—軸承座14—填料壓蓋調(diào)節(jié)螺栓15—傳動輪圖2-2單級單吸臥式離心泵結(jié)構(gòu)示意圖離心泵實(shí)體剖面圖軸聯(lián)軸節(jié)軸承箱鍵出口葉輪入口蝸殼軸承機(jī)械密封離心泵的工作原理

工作時泵葉輪中的液體跟著葉輪旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生離心力，在離心力作用下，液體自葉輪飛出。液體經(jīng)過泵的壓液室、擴(kuò)壓管，從泵的排液口流到泵外管路中。與此同時，由于輪內(nèi)液體被拋出，在葉輪中間的吸液口處造成了低壓，因而泵進(jìn)口的液體在壓力作用下，進(jìn)入葉輪。這樣葉輪在旋轉(zhuǎn)過程中，一面不斷的吸入液體，一面不斷地賦予吸入的液體一定的能量，將它拋到壓液室，并經(jīng)擴(kuò)壓管而流出泵外。葉輪：它的作用是帶動液體旋轉(zhuǎn)，將原動機(jī)的機(jī)械能傳遞給液體，使液體的能量提高。按照其結(jié)構(gòu)可分為閉式、半開式及開式葉輪三種。閉式葉輪一般有6-8片葉片開式和半開式葉輪一般2-4片葉片葉輪是使液體產(chǎn)生速度能的零件，由葉片、蓋板和輪轂組成，葉輪有閉式、開式和半開式，有蓋板為閉式，沒有蓋板即為開式。懸臂泵一般為單吸葉輪，只能單側(cè)進(jìn)液，如果把兩只單吸葉輪背靠背疊在一起，就成為雙吸葉輪，可以雙側(cè)進(jìn)液。開式葉輪半開式葉輪閉式葉輪雙吸葉輪單吸葉輪按吸液方式的不同，葉輪還可分為單吸和雙吸兩種。

離心泵各部件的作用1．泵軸的作用是什么？2．泵殼的作用是什么？3．泵座的作用是什么？4．填料盒的種類和組成有哪些？5．填料盒的作用是什么？裝哪？6．減漏環(huán)的作用是什么？裝哪？2.1.1離心泵的根本構(gòu)造2．泵軸〔見圖2-2中2〕泵軸的作用是用來傳遞扭矩，使葉輪旋轉(zhuǎn)。泵軸的常用材料是碳素鋼和不銹鋼。葉輪和軸靠鍵相連接，由于這種連接方式只能傳遞扭矩而不能固定葉輪的軸向位置，故在水泵中還要用軸套和鎖緊螺母來固定葉輪的軸向位置。葉輪采用鎖緊螺母與軸套軸向定位后，為防止鎖緊螺母退扣，要防止水泵反轉(zhuǎn)，尤其是對初裝水泵或解體檢修后的水泵要按規(guī)定進(jìn)行轉(zhuǎn)向檢查，確保與規(guī)定轉(zhuǎn)向一致。2.1.1離心泵的根本構(gòu)造3．泵殼〔見圖2-2中４〕泵殼通常鑄成蝸殼形，是主要固定部件。它收集來自葉輪的液體，并使液體的局部動能轉(zhuǎn)換為壓力能，最后將液體均勻地導(dǎo)向排出口。泵殼頂上設(shè)有充水和放氣的螺孔，以便在水泵起動前用來充水及排走泵殼內(nèi)的空氣。在泵殼的底部設(shè)有放水螺孔，以便在水泵停車檢修時放空積水。2.1.1離心泵的根本構(gòu)造4．泵座〔見圖2-2中５〕其作用是固定水泵。泵座上有與底板或根底固定用的法蘭孔，在泵座的橫向槽底開有泄水螺孔，以隨時排走由填料盒內(nèi)流出的滲漏水。泵殼和泵座上的這些螺孔，如果在水泵運(yùn)行中暫時無用，可以用帶螺紋的絲堵〔悶頭〕拴緊。2.1.1離心泵的根本構(gòu)造5．填料盒〔見圖2-2中11〕泵軸穿出泵殼時，在軸與殼之間存在間隙。在單吸式離心泵中，該部位如不用軸封裝置，泵殼內(nèi)高壓水就會向外大量泄漏。填料盒就是常用的一種軸封裝置。圖２-６是較常見的壓蓋填料盒，是由軸封套、填料、水封管、水封環(huán)和填料壓蓋５個部件組成。軸承密封——填料盒填料式軸封壓蓋填料盒示意圖

圖2-6壓蓋填料盒示意圖填料盒1—軸封套2—填料3—水封管4—水封環(huán)5—壓蓋水封環(huán)其中1為環(huán)圈空間，2為水孔2.1.1離心泵的根本構(gòu)造填料又稱“盤根〞，在軸封裝置中起阻水隔氣的密封作用。常用的填料是浸油、浸石墨的石棉繩填料。填料壓蓋的作用是壓緊填料，它對填料的壓緊程度可通過擰松或擰緊壓蓋上的螺栓來進(jìn)行調(diào)節(jié)。使用時，壓蓋的松緊要適宜，壓得太松，那么達(dá)不到密封效果；壓得太緊，那么泵軸與填料的機(jī)械磨損大，消耗功率大，如果壓得過緊，那么有可能造成抱軸現(xiàn)象，產(chǎn)生嚴(yán)重的發(fā)熱和磨損。一般地，壓蓋的松緊以水能通過填料縫隙呈滴狀滲出為宜〔約每分鐘泄漏６０滴〕。水封管與水封環(huán)的作用是將泵內(nèi)的壓力水引入填料與泵軸間的縫隙，起到引水冷卻與潤滑的作用(有的水泵利用在泵殼上制做的溝槽來取代水封管，結(jié)構(gòu)更為緊湊)。2.1.1離心泵的根本構(gòu)造6．減漏環(huán)位置：葉輪吸入口的外圓與泵殼內(nèi)壁的接縫處。它是上下壓交界面且具有相對運(yùn)動的部位，很容易發(fā)生泄漏，如圖2-2中12所示。為了減少泵殼內(nèi)高壓水向吸水口的回流量，一般在水泵的構(gòu)造上采用兩種減漏方式：1〕減小接縫間隙〔不超過0.1~0.5mm〕。2〕增加泄漏通道中的阻力。2.1.1離心泵的根本構(gòu)造應(yīng)用中，該間隙處容易發(fā)生葉輪與泵殼間的磨損現(xiàn)象，影響葉輪和泵殼的使用壽命。減漏環(huán)的外形與安裝示意圖如圖2-7所示。圖2-8為3種不同形式的減漏環(huán)，其中，〔c〕為雙環(huán)迷宮形的減漏環(huán)，其水流回流時的阻力很大，減漏效果好，但構(gòu)造復(fù)雜。減漏環(huán)的另一作用是承磨，水泵中有了減漏環(huán)，當(dāng)摩擦是間隙變大后，只須更換減漏環(huán)而防止使葉輪和泵殼報廢。因此，減漏環(huán)又稱承磨環(huán)，是一個易損件。減漏環(huán)

圖2-7減漏環(huán)2.1.1離心泵的根本構(gòu)造7．軸承座軸承座是用來支承軸的。軸承裝于軸承座內(nèi)作為轉(zhuǎn)動體的支持局部。軸承座的構(gòu)造如圖2-9所示。圖中6為冷卻水套，一般在軸承發(fā)熱量較大、單用空氣冷卻缺乏以將熱量散發(fā)時，可采用這種水冷套的形式來冷卻，水套上要另接冷卻水管。軸承與軸是緊配合，裝配前應(yīng)先將軸承在機(jī)油中加熱到120℃左右，使軸承受熱膨脹后再套在軸上，軸承的拆卸一般要用專用工具。無論是安裝還是拆卸軸承，都要注意按規(guī)定操作，切忌野蠻作業(yè)，以防損壞軸和軸承。軸承座構(gòu)造

1—雙列滾珠軸承2—泵軸3—阻漏油橡皮圈4—油杯孔5—封板6—冷卻水套

圖2-9軸承座的構(gòu)造滾動軸承圖滾動軸承動畫滾動軸承滑動軸承滑動軸承2.1.1離心泵的根本構(gòu)造

8．軸向力平衡措施單吸式離心泵的葉輪缺乏對稱性，導(dǎo)致工作時葉輪兩側(cè)的作用壓力不相等，如圖2-10所示。因此，在水泵葉輪上作用有一個推向吸入口的軸向力ΔP，必須采用專門的軸向力平衡裝置來解決。單級單吸式離心泵一般在葉輪的后蓋板上鉆平衡孔，并在后蓋板上加裝減漏環(huán)，如圖2-11所示。此環(huán)的直徑可與前蓋板上的減漏環(huán)的直徑相等。壓力水經(jīng)此減漏環(huán)時壓力下降，并經(jīng)平衡孔流回葉輪中去，使葉輪后蓋板上的壓力與前蓋板相接近，因而就消除了軸向推力。此方法的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單，容易實(shí)行；缺點(diǎn)是葉輪流道中的水流受到平衡孔回流水的沖擊，使水力條件變差，從而使水泵的效率有所降低。

軸向力平衡措施

1—排出壓力2—加裝的減漏環(huán)3—平衡孔

4—泵殼上的減漏環(huán)

圖2-10軸向推力離心泵潤滑要求離心泵潤滑的“三濾五定〞是什么意思？三濾：一級過濾：大油桶到小油桶；二級過濾：小油桶到油壺；三級過濾：油壺：油壺到設(shè)備潤滑點(diǎn)。五定：定時、定點(diǎn)、定質(zhì)、定量、定人。冷卻裝置為了改善泵的軸承、填料箱(軸封腔)及機(jī)座操作條件，需要對這些部位進(jìn)行冷卻。各種冷卻如下表:輸送液體溫度℃冷卻部位冷卻水流程＜105軸承、填料壓蓋軸承—填料壓蓋105~200軸承、填料壓蓋、密封冷卻水套軸承—填料壓蓋—污水管軸承—密封冷卻水套—循環(huán)水管＞200軸承、填料壓蓋、密封冷卻水套、泵支座軸承—填料壓蓋—污水管軸承—密封冷卻水套—泵支座—循環(huán)水管汽蝕對泵的危害主要表現(xiàn)在下述幾個方面：1.泵的性能突然下降。泵發(fā)生汽蝕時，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，而且流動損失增大，嚴(yán)重時，泵中液流中斷，泵不能工作。2.泵產(chǎn)生振動和噪音。如果液體汽化時放出的氣體有腐蝕作用，還會產(chǎn)生一定的化學(xué)性質(zhì)的破壞。嚴(yán)重時，葉輪的外表〔尤其在葉片入口附近〕呈蜂窩狀或海綿狀。2.1.2離心泵的工作原理

離心泵在起動之前，應(yīng)先用水灌滿泵殼和吸水管道。3個問題：1〕水是怎樣在葉輪里獲得速度能〔動能〕的？2〕水的局部速度能是如何轉(zhuǎn)化為出水口的壓力能的？3〕水為什么會源源不斷地流進(jìn)葉輪，進(jìn)而使水泵能連續(xù)出水？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)致局部液體汽化所致。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。防止汽蝕的措施結(jié)構(gòu)措施：采用雙吸葉輪，以減小經(jīng)過葉輪的流速，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，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，以提高進(jìn)入葉輪的液流壓力。離心式泵工作示意圖離心泵的工作過程離心泵的工作過程，實(shí)際上是一個能量的傳遞和轉(zhuǎn)換的過程。它把電動機(jī)高速旋轉(zhuǎn)的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為被抽升水的動能和勢能。在這個轉(zhuǎn)化過程中，必然伴隨著許多能量損失，從而影響離心泵的效率。這種能量損失越大，離心泵的性能就越差，工作效率就越低。在泵起動時，如果泵內(nèi)存在空氣，那么葉輪旋轉(zhuǎn)后空氣產(chǎn)生的離心力也小，使葉輪吸入口中心處只能造成很小的真空，液體不能進(jìn)到葉輪中心，泵就不能出水。2.2離心泵的性能離心泵的性能參數(shù)

流量Q：單位時間內(nèi)由泵所輸送的流體體積，即指的是體積流量，單位為m3/s或m3/h。

揚(yáng)程H：即壓頭，指單位重量的流體通過泵之后所獲得的有效能量，也就是泵所輸送的單位重量流體從泵進(jìn)口到出口的能量增值。單位為mH2O。

功率N：通常指輸入功率，即由原動機(jī)傳到泵軸上的功率，也稱為軸功率，單位為W或kW效率η：有效功率Ne與軸功率N之比。轉(zhuǎn)速n

：泵的葉輪每分鐘的轉(zhuǎn)數(shù)，單位是r/min。離心泵的揚(yáng)程

H=Hd+Hv

只要把正在運(yùn)行中的水泵裝置的真空表和壓力表讀數(shù)〔按mH2O計〕相加，就可得出該水泵的工作揚(yáng)程。水泵揚(yáng)程也可以用管道中水頭損失及揚(yáng)升液體高度來計算：圖2-12離心泵裝置離心泵的有效功率有效功率用Ne表示

輸入功率是由原動機(jī)〔如電機(jī)等〕傳到泵軸上的功率，也稱為軸功率，用符號N表示。泵的輸出功率又稱為有效功率，表示單位時間內(nèi)流體從泵中所得到的實(shí)際能量，它等于重量流量與揚(yáng)程的乘積。效率

離心泵的效率用來表示輸入的軸功率N被流體利用的程度，即用有效功率Ne與軸功率N之比來表示效率。效率用符號η表示。2.2.2離心泵的特性曲線離心泵的理論特性曲線

圖2-16離心泵的理論特性曲線離心泵的實(shí)測特性曲線圖2-1714SA型離心泵的特性曲線2.3葉輪葉型對離心泵性能的影響

前向葉型的泵所需要的軸功率隨流量的增加而增加得很快。因此這類泵在運(yùn)行中增加流量時，原動機(jī)超載的可能性比徑向葉型的泵大得多，而后向葉型的葉輪一般不會發(fā)生原動機(jī)的超載現(xiàn)象。這也是后向式葉型被離心泵廣泛采用的原因之一。

2.3葉輪葉型對離心泵性能的影響

具有前向葉型的葉輪所獲得的理論揚(yáng)程最大，其次為徑向葉型，而后向葉型的葉輪的理論揚(yáng)程最小。前向葉型的泵雖然能提供較大的理論揚(yáng)程，但由于流體在前向葉型的葉輪中流動時流速較大，在擴(kuò)壓器中進(jìn)行動、靜壓轉(zhuǎn)換時的損失也較大，因而總效率比較低。所以，離心式泵全部采用后向葉型的葉輪，還可以防止發(fā)生電動機(jī)的超載現(xiàn)象。圖2-20葉輪葉型與出口安裝角ａ〕后向葉型ｂ〕徑向葉型ｃ〕前向葉型本章要點(diǎn)1〕離心泵的根本構(gòu)造與工作原理。離心泵的根本構(gòu)造中主要掌握各主要組成部件及其相互位置、作用，離心泵的工作原理主要是要掌握液體獲得能量的過程及能量轉(zhuǎn)換的過程。2〕離心泵的主要性能參數(shù)及其含義。3〕離心泵揚(yáng)程的計算。4〕離心泵理論特性曲線與實(shí)際特性曲線的特點(diǎn)。5〕不同形式的葉輪葉型對泵的性能的影響。實(shí)訓(xùn)！離心泵的工作原理

工作時泵葉輪中的液體跟著葉輪旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生離心力，在離心力作用下，液體自葉輪飛出。液體經(jīng)過泵的壓液室、擴(kuò)壓管，從泵的排液口流到泵外管路中。與此同時，由于輪內(nèi)液體被拋出，在葉輪中間的吸液口處造成了低壓，因而泵進(jìn)口的液體在壓力作用下，進(jìn)入葉輪。這樣葉輪在旋轉(zhuǎn)過程中，一面不斷的吸入液體，一面不斷地賦予吸入的液體一定的能量，將它拋到壓液室，并經(jīng)擴(kuò)壓管而流出泵外。離心泵工作時，最為擔(dān)憂的是泵入口有氣體。因?yàn)闅怏w的密度小，旋轉(zhuǎn)時產(chǎn)生的離心力就很小，葉輪中不能產(chǎn)生必要的真空，也就無法將密度較大的液體吸入泵中。這通常也是我們所說的氣縛現(xiàn)象。因此在開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。離心泵的運(yùn)行操作1、離心泵啟動運(yùn)行條件：⑴軸承箱潤滑油油品合格油位正常，或潤滑脂適宜足夠;⑵盤車正?！矙C(jī)械密封較輕，填料密封較重〕，聯(lián)軸器有防護(hù)罩，固定可靠;⑶電機(jī)如檢修后應(yīng)確認(rèn)轉(zhuǎn)向正確;⑷泵體、電機(jī)、管道等外部固定螺栓無松動現(xiàn)象;⑸確認(rèn)進(jìn)出口閥門正常完好，關(guān)閉或關(guān)小出口閥，翻開進(jìn)口閥，⑹確認(rèn)泵內(nèi)必須已充滿介質(zhì)，檢查泵體各部沒有泄漏;⑺附助設(shè)備如沖洗、冷卻、加熱、潤滑、過濾設(shè)備投用正常;⑻電氣、儀表設(shè)備投用正常2、離心泵的調(diào)節(jié)離心泵的調(diào)節(jié)是指對出口壓力〔流量〕的調(diào)節(jié)，一般有以下幾種方法:⑴運(yùn)行中利用出口調(diào)節(jié)閥開度調(diào)節(jié)⑵變頻電機(jī)的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)⑶檢修時利用切割葉輪外徑調(diào)節(jié)(4)旁路調(diào)節(jié)3、離心泵的停止

離心泵的停泵步驟應(yīng)和開泵時相反，即先關(guān)出口閥，再停泵電源，停輔助設(shè)備，關(guān)入口閥。離心泵常見故障應(yīng)緊急停車處理：泵內(nèi)發(fā)出異常聲響和振動突然加??；軸承溫度突然上升超過規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)；

泵流量突然下降：電流超過額定值持續(xù)不降。過濾缸一、過濾缸的作用過濾缸〔器〕一般安裝在泵的入口或或計量儀表的前段，主要作用是過濾液體中顆粒較大的雜物，以防止堵塞泵的葉輪，使泵不能