四川石化设备培训-液体输送机械

中国石油四川石化有限责任公司 2009年5月,四川石化设备管理系统培训教材,液体输送机械,提纲,一、离心泵二、其他泵简介三、化工常用泵的密封形式四、化工常用泵的使用与维护,泵的定义 泵是输送液体或使液体增压的机械。它将原动机的机械能或其他外部能量传送给液体,使液体能量增加。泵的主要用途 泵主要用来输送液体包括水、油、酸碱液、乳化液、悬乳液和液态金属等，也可输送含悬浮固体物的液体。,1.化工常用泵的类型 型号按泵的工作原理可以分为三大类：叶片泵，容积泵，流体作用泵.容积泵:利用工作室容积周期性的变化来输送液体,如活塞泵,柱塞泵,隔膜泵,齿轮泵,螺杆泵等.叶片泵:利用旋转的叶片和液体之间的作用来输送液体,如离心泵,轴流泵等.流体作用泵:利用另一种流体在运动过程中的能量变化来输送液体,如喷射泵等.,2离心泵21 离心泵的基本构造离心泵的基本构造是由六部分组成的,分别是:叶轮、泵体、泵轴、轴承、密封环、填料函。1）、叶轮是离心泵的核心部分，它转速高、出力大，叶轮上的叶片又起到主要作用，叶轮在装配前要通过静平衡实验。叶轮上的内外表面要求光滑，以减少水流的摩擦损失。,2）、泵体也称泵壳，它是水泵的主体。起到支撑固定作用，并与安装轴承的托架相连接。3）、泵轴的作用是借联轴器和电动机相连接，将电动机的转距传给叶轮，所以它是传递机械能的主要部件。4）、轴承是套在泵轴上支撑泵轴的构件，有滚动轴承和滑动轴承两种。滚动轴承使用润滑脂作为润滑剂加油要适当,太多会发热，太少又有响声并发热！滑动轴承使用的是润滑油作润滑剂的,加油到油位线,太多油要沿泵轴渗出并且漂贱，太少轴承又要过热烧坏造成事故！在水泵运行过程中轴承的温度最高在85度,一般运行在60度左右，如果高了就要查找原因（是否有杂质、油质是否发黑、是否进水）并及时处理！,5）、密封环又称减漏环。叶轮进口与泵壳间的间隙过大会造成泵内高压区的水经此间隙流向低压区，影响泵的出水量，效率降低！间隙过小会造成叶轮与泵壳摩擦产生磨损。为了增加回流阻力减少内漏，延缓叶轮和泵壳的所使用寿命，在泵壳内缘和叶轮外援结合处装有密封环，密封的间隙保持在0.251.10mm之间为宜。6）、填料函主要由填料、水封环、填料筒、填料压盖、水封管组成。填料函的作用主要是为了封闭泵壳与泵轴之间的空隙，不让泵内的水流不流到外面来也不让外面的空气进入到泵内。始终保持水泵内的真空！当泵轴与填料摩擦产生热量就要靠水封管住水到水封圈内使填料冷却！保持水泵的正常运行。所以在水泵的运行巡回检查过程中对填料函的检查是特别要注意！在运行一段时间就要对填料进行更换。,22离心泵的工作原理离心泵的工作原理是：离心泵所以能把水送出去是由于离心力的作用。水泵在工作前，泵体和进水管必须罐满水行成真空状态，当叶轮快速转动时，叶片促使水很快旋转，旋转着的水在离心力的作用下从叶轮中心被甩向叶轮边缘，流速增大,动能增加.泵内的水进入泵壳后，由于蜗壳型泵壳中的流道逐渐扩大,流速逐级降低,一部分动能转变为静压能,于是液体以较高的压力压出.叶轮的中心部分形成真空区域,而液面处的压力比叶轮中心处要高,吸入管处的液体在压差作用下进入泵内。这样循环不已，就可以实现连续抽水。在此值得一提的是：离心泵启动前一定要向泵壳内充满水以后，方可启动.如果没有充满液体,或者在运转中泵内漏入了空气,由于空气的密度比液体的密度小很多,产生的离心力小,在吸入口处所形成的真空度较低,不足以将液体吸入泵内,这时,虽然叶轮转动,却不能输送液体,这种现象称为气缚.将造成泵体发热、震动、出水量减少，对水泵造成损坏,造成设备事故！,23泵的主要性能参数 泵的性能参数主要有流量和扬程，此外还有轴功率、转速和必需汽蚀裕量。流量是指单位时间内通过泵出口输出的液体量，一般采用体积流量；扬程是单位重量输送液体从泵入口至出口的能量增量 ，对于容积式泵，能量增量主要体现在压力能增加上，所以通常以压力增量代替扬程来表示。泵的效率不是一个独立性能参数，它可以由别的性能参数例如流量、扬程和轴功率按公式计算求得。反之，已知流量、扬程和效率，也可求出轴功率。 泵的各个性能参数之间存在着一定的相互依赖变化关系，可以通过对泵进行试验，分别测得和算出参数值，并画成曲线来表示，这些曲线称为泵的特性曲线。每一台泵都有特定的特性曲线，由泵制造厂提供。通常在工厂给出的特性曲线上还标明推荐使用的性能区段，称为该泵的工作范围。 泵的实际工作点由泵的曲线与泵的装置特性曲线的交点来确定。选择和使用泵，应使泵的工作点落在工作范围内，以保证运转经济性和安全。此外，同一台泵输送粘度不同的液体时，其特性曲线也会改变。通常，泵制造厂所给的特性曲线大多是指输送清洁冷水时的特性曲线。对于动力式泵，随着液体粘度增大，扬程和效率降低，轴功率增大，所以工业上有时将粘度大的液体加热使粘性变小，以提高输送效率。,24泵的汽蚀现象 液体在一定温度下，降低压力至该温度下的汽化压力时，液体便产生汽泡。把这种产生气泡的现象称为汽蚀。汽蚀时产生的气泡，流动到高压处时，其体积减小以致破灭。这种由于压力上升气泡消失在液体中的现象称为汽蚀溃灭。 泵在运转中，若其过流部分的局部区域（通常是叶轮叶片进口稍后的某处）因为某种原因，抽送液体的绝对压力降低到当时温度下的液体汽化压力时，液体便在该处开始汽化，产生大量蒸汽，形成气泡，当含有大量气泡的液体向前经叶轮内的高压区时，气泡周围的高压液体致使气泡急剧地缩小以至破裂。在气泡凝结破裂的同时，液体质点以很高的速度填充空穴，在此瞬间产生很强烈的水击作用，并以很高的冲击频率打击金属表面，冲击应力可达几百至几千个大气压，冲击频率可达每秒几万次，严重时会将壁厚击穿。 在水泵中产生气泡和气泡破裂使过流部件遭受到破坏的过程就是水泵中的汽蚀过程。水泵产生汽蚀后除了对过流部件会产生破坏作用以外，还会产生噪声和振动，并导致泵的性能下降，严重时会使泵中液体中断，不能正常工作,2.5离心泵的类型离心泵的种类很多，分类方法常见的有以下几种方式:1按叶轮吸入方式分：单吸式离心泵 双吸式离心泵。2按叶轮数目分：单级离心泵 多级离心泵。3按叶轮结构分：敞开式叶轮离心泵 半开式叶轮离心泵 封闭式叶轮离心泵。4按工作压力分：低压离心泵 中压离心泵 高压离心泵。按所输送介质的性质不同，可分为清水泵、耐腐蚀泵、油泵、杂质泵等。,下面介绍几种常用的离心泵型： 清水泵这是化工生产中最常用的泵，适用于输送清水，或黏度与水相近，无腐蚀以及无固体杂质的液体。其中IS型单级单吸式离心泵是我国第一个按国际标准设计、研制的，全系列共有29个品种，流量范围6.3400立方米/秒，扬程范围内5-125米。现以IS50-32-200型为例说明型号的意义：其中，IS国际标准单级单吸清水离心泵；50泵吸入口直径，mm；32泵排出口直径，mm；200叶轮的名义直径，mm；当输送的液体的扬程要求不高而流量较大时，可选用单级双吸式离心泵，其叶轮厚度较大，有两个吸入口，系列代号为S。以100S90A为例，其中，100为泵入口直径，mm；S表示单级双吸式；90为设计点扬程值，m；A表示叶轮经第一次切削。当扬程要求较高时，可采用多级离心泵。这种泵实际上是将几个叶轮装在一根轴上串联地工作，液体依次通过各个叶轮时，受离心力作用，能量依次增加，所以扬程较高。我国生产的多级泵的系列代号为D（或DG型），以D15567*3为例，D为多级泵代号，155为设计点流量；67为设计点单级扬程值，m；3表示泵的级数即叶轮数。,2)耐腐蚀泵化工生产中有许多液体都是有腐蚀性的，这就要求采用耐腐蚀泵。这种泵的结构和清水泵基本相同，主要区别在于和液体接触的部件用各种耐腐蚀材料制成。我国生产的耐腐蚀泵系列代号为F，全系列流量为3.6360立方米/秒，扬程为6103米。以150F35为例，150为泵入口直径，mm；F为悬臂式耐腐蚀离心泵；35为设计点扬程值，m。,3)油泵输送石油产品的泵，统称为油泵。石油产品的特点是易燃易爆，因此对油泵的一个重要要求是密封完善可靠。我国生产的离心式油泵的系列代号为Y，有单级与多级，单吸与双吸等不同型式，全系列的扬程范围为60600m，流量范围为6.25500立方米，适用温度范围是253673K。Y型泵的代号编制与F泵相似，以80Y100和80Y100*2A为例，80为泵入口直径，mm；Y表示单级离心油泵；100为设计点扬程值，m；*2表示该泵为二级；A表示叶轮经第一次切削。若为双吸式油泵，则泵的代号用YS代替。除上述类型外，还有用来输送含有固体粒子悬浮液或稠液的杂质泵（包括污水泵，砂泵，泥浆泵等），用以提取底下水的深井泵，用以输送液化乙烯，液化天然气等强烈挥发性液体的低温泵等。,2.6 离心泵的选用 通常选用离心泵的原则如下：根据被输送介质的性质确定泵的类别，同时还要确定具体的泵型。根据管路所需要的流量计算管路要求的外加压头，有效功率和轴功率，选择泵的型号。如果输送介质的密度与水的密度相差较大，应校核电动机的功率是否够用。若几种型号的泵都能满足操作要求，应当选择经济且在高效区工作的泵。一般情况下均采用单泵操作，在重要岗位可设置备用泵。,3屏蔽泵屏蔽泵的特点是泵与电机直连，叶轮直接固定在电机轴上，并安装在同一个密闭的壳体内。轴采用耐腐蚀材料制造，泵与电机之间无密封装置，电机转子与叶轮一起浸没在液体中旋转。采用耐腐蚀，非磁性材料做成薄臂圆型屏蔽套将电机定子和转子分别与被输送的液体隔绝。泵的轴承以石墨制成。对于输送一般常温液体的屏蔽泵，轴承的冷却与润滑，以及电机的冷却，是由泵的排液口引一股液体，从电机后面的轴承进入，经转子与定子间的间隙和前轴承返回叶轮，形成循环系统。有些屏蔽泵在转子上也有屏蔽套，有些屏蔽泵在泵外壳有显示石墨磨损情况的装置，以便在石墨磨损后及时更换。屏蔽泵的优点是无外泄露，结构紧凑，轴承不需要另加润滑剂。但制造困难，成本高，转子旋转磨擦阻力大，故泵的效率低。屏蔽泵主要输送易燃易爆，具有放射性或贵重的液体。我国屏蔽泵的系列是P型，有立式和卧式两种；一般大容量机组采用立式，小容量机组则采用卧式。工作温度-35100摄氏度（常温型）和100350摄氏度（高温型）；流量为0.9200立方米/h，扬程为1698m。型号示例：40GP40A 表示吸入口直径为40mm，高温型（C为低温型）屏蔽泵，设计点扬程为40m，叶轮经过一次切削。,4高速泵高速泵一般指高转速泵，转速范围：500025000r/min，采用一级或二级齿轮箱增速。国内高速泵转速达到20700 r/min。国外高速泵单级扬程可达2280m，最大功率1855KW。GSB系列高速泵主要由泵机组，增速装置，润滑及监控系统，底座及电机等部分组成，具有稳定的小流量工作稳定性，高汽蚀性能和高效率，同时还具有明显的结构紧凑，维护方便，适用范围广，可靠性好及使用寿命长等优点。GSB系列高速泵型号示例：GSB18280表示GSB型立式高速泵，流量为18立方米/小时，扬程为280米。,5往复泵往复泵是典型的容积泵，与离心泵相比往复泵结构复杂，易损件多，流量有脉动，大流量时机器笨重。但是在高压，小流量，输送黏度大的液体，要求精确计量及要求流量随压力变化小的情况下，仍采用各种形式的往复泵。按动力来源往复泵可分为电动往复泵和蒸汽直接作用往复泵两大类。,电动往复泵电动往复泵通常有两部分组成，一是将机械能转换为压力能，并直接输送液体的部分，称为液缸部分；二是动力传动部分。液缸部分由活塞（或柱塞） 、泵体（泵缸） 、吸入阀、排出阀等组成。动力传动部分主要有曲轴、连杆、十字头等组成。电动往复泵的型号编制：（a）D（b）（c）（d）/（e）（a）缸数（1单缸，2双缸）（b）介质（S水，Y油，T特殊介质，Yan盐）（c）L立式，C差动式，其他不标（d）流量（立方米/秒）（e）排出压力（Mpa）型号示例：2DY10/0。6 表示卧式双缸电动油泵，流量10立方米/秒，排出压力0。6Mpa,蒸汽直接作用往复泵蒸汽直接作用往复泵也有液缸部分和动力传动部分组成，不同的是它通过配汽机构改变汽缸活塞的运动方向，再通过拉杆，摇臂使泵缸活塞往复运动。蒸汽往复泵的型号编制：（a）QY（b）（c）（d）（e）（a）缸数（1单缸，2双缸）Q蒸汽驱动Y介质为油（b）R热（不标为冷）（c）输送介质最高温度的1/10摄氏度（e）排出压力（Mpa）型号示例：2QYR3535/3 表示卧式双缸蒸汽往复式热油泵，输送油最高温度350摄氏度，流量35立方米/小时，排出压力3 Mpa,6计量泵石油化工中有需要输送的介质，如加注缓蚀剂，输送酸，碱等，这种能够进行计量输送的泵称为计量泵，又称为比例泵和定量泵。多缸计量泵能实现两种以上介质按准确比例进行混合和输送。J计量泵有柱塞式和隔膜式两种。该系列适用于计量输送温度为-30100摄氏度，黏度为0。3800平方毫米/s不含固体颗粒的腐蚀或非腐蚀性液体。隔膜泵尤其适用于输送易燃易爆、剧毒、强腐蚀及放射性液体的无泄露输送。该系列泵在运行状态下可以任意调节流量。,J计量泵的型号编制：J（b）（c）（d）（e）/（f）（g）（a）联（缸）数：单缸不标，2双缸，3三缸J计量泵标志符（b）机座代号：W微型，X小型，Z中型，D大型，T特大型（c）流量调节方式：Q气控，D电控，手控不标（d）液缸结构形式；M隔膜泵，柱塞式不标（e）额定流量（l/h）（f）额定排出压力（Mpa）（g）液体缸材料代号（不标着为1Cr18Ni9 Ti）型号示例：JZ32/10 表示手控单缸柱塞式计量泵，中型机座，液缸材料为1Cr18Ni9 Ti，额定流量为32 l/h，额定排出压力为10 Mpa。,7齿轮泵齿轮泵是依靠齿轮相互啮合，在啮合过程中工作容积变化来输送液体的，属于容积泵的一种类型。当齿轮转动时，被吸进来的液体充满了齿与齿之间的齿坑，并随着齿轮沿外壳壁被输送到压力空间中去。在这里，由于两齿轮的相互啮合，使齿坑内的液体挤出，排向压力管。液体受挤压时，压力作用在齿轮上，给轴施加了一个径向负荷。挤压后封闭空间逐渐增大，形成负压区，外界的液体就在大气压力的作用之下流进齿轮泵吸入口。另外，在负压区由于封闭空间容积的增大，会使液体中的空气和水蒸气析出，发生与汽蚀现象类似的冲蚀作用，使齿轮表面受到破坏。正因为如此，有的齿轮泵上开有平衡孔或平衡槽。然而在大多数情况下，是采用斜齿轮；因为斜齿轮在啮合时封闭空间的容积几乎是不变的，即在其中一段容积增大时，另一段容积却在缩小。所以上述现象并不严重。齿轮泵种类很多，按齿轮啮合方式可分为外啮合齿轮和内啮合齿轮；按齿轮齿型可分为圆弧齿轮泵、正齿轮泵、斜齿轮泵和人字齿轮泵等。其中斜齿轮泵和人字齿轮泵运转平稳，应用较多。但小型齿轮泵仍多采用正齿轮。,齿轮泵的特点是:流量与排出压力基本无关，流量和压力有脉动，无进、排阀，结构较简单，制造容易，维修方便，运转可靠。齿轮泵常用于输送无腐蚀性的油类等黏性介质，不适用于输送含有固体颗粒的液体及高挥发性，低闪点的液体。,8螺杆泵螺杆泵是利用相互啮合的一根或数根螺杆使容积变化来吸，排液体的容积泵。螺杆泵的特点是自吸性能好、工作无噪音、寿命长、效率比齿轮泵稍高（0.700.95）。流量范围宽，排出压力大，效率高和工作平稳。适于输送油类液体，还可输送气液混合相液体，高黏度液体，故在油品、合成橡胶、合成纤维生产中得到广泛应用。螺杆泵按相互啮合的螺杆数量分为单螺杆泵，双螺杆泵和五螺杆泵等。,9化工常用泵的密封形式泵内高压腔液体的压力高于低压腔和泵壳外的压力，所以存在内漏（串漏）和外漏的问题。1.减少内漏的密封形式1)密封环 离心泵叶轮与泵壳之间存在间隙，从而造成叶轮出口处液体通过叶轮进口与泵盖之间的间隙漏回到吸液口。为了减少这种泄露，必须尽可能的减小叶轮和泵壳之间的间隙。但是间隙过小容易发生叶轮和泵壳的摩擦，这就要求在此部位的泵壳和叶轮前盖入口处安装一个密封环，以保持叶轮和泵壳之间具有较小的间隙，减少泄漏。 密封环按其截面的形状可分为平环式，直角式和迷宫式等。平环式和直角式由于结构简单，便于加工和拆装，在一般离心泵中得到了广泛的应用。在高压离心泵中，由于单级扬程较大，可采用密封效果较好的迷宫式密封。密封环应选用耐磨材料（优质灰铸铁，青铜或碳钢）制造。,2）选择适当的间隙转子泵（如齿轮泵，螺杆泵）与往复泵等高、低压腔存在串漏问题。为了保证密封，应选择适当的间隙。间隙大，则漏损增加，但不易卡死，机械效率高。在轴向间隙与径向间隙中，轴向间隙是主要的，一般应在0.04mm0.10mm范围内，径向间隙在0.100.15mm范围内。,2 减少外漏的密封形式1）填料密封 将富有压缩性和回弹性的填料放入填料函内，依靠压盖的轴向压紧力转化为径向密封力，从而起到密封作用。这种密封方法称为填料密封，这种填料称为密封填料。由于填料密封结构形式简单、更换方便、价格低廉、适应转速、压力、介质宽泛而在泵的设计中得到普遍采用。输送常温介质时，填料密封一般都设有填料环，其或与泵的高压腔相通，或外接具有一定压力的液体介质，可起到冷却、润滑、密封或冲洗作用。由于填料密封是一种接触密封，因此必然存在磨擦和磨损问题。而磨擦和磨损的大小，主要决定于填料压盖的压紧力。压力大可提高密封效果，但却会加大动力消耗和轴套的磨损，反之则会产生较大泄漏。因此应根据泄漏量大小和泄漏介质的温度对压盖的压紧力进行调整，必要时应对填料进行更换或补充。填料密封的合理泄漏一般为10-60滴/min。当从外界引入液体时，应保证这种液体有良好的化学稳定性，既不污染泵所输送的介质，又不与介质发生反应产生沉淀物和固体微粒，还应与填料有良好的浸渍性和持久的保持性，这样就能起到良好和持久的密封效果常用填料有三种：（1）石墨或黄油浸透的棉织填料，常用于输送低压常温清水。（2）石墨浸透的石棉填料，适于输送温度低于523K，压力不超过1 Mpa的液体（3）金属箔包石棉芯子填料，适于输送石油产品，允许工作压力2.5 Mpa，最高温度673。,2）机械密封机械密封又称端面密封，它是依靠一组研配的密封端面形成的动密封。机械密封的种类很多，但工作原理基本相同。机械密封的主要构成部分有：（1）主要动密封件，动环和静环。动环随泵轴一起转动，静环固定在压盖内并用防转销防转。（2）辅助密封元件，包括各静密封点所用的O型（或V型）圈。（3）压紧元件，弹簧。（4）传动元件，传动座及键或固定销钉。机械密封泄漏量和摩擦力耗功都比较小。,3)干气密封干气密封与一般机械密封的平衡型集装式一样，但端面设计有所不同，表面上有极浅的沟槽，端面宽度较宽。开槽的密封面分为两个功能区，气体进入外区域沟槽中将受到压缩，在槽根部形成局部的高压区，并形成一定厚度的气膜。这个气膜具有较强的刚性使两个密封面完全分离，并保持一定的密封间隙（一般为几微米)。为了获得必要的泵送效应，动压槽必须开在高压侧。密封的内区域是平面，靠它的节流作用而限制泄漏量。干气密封泄漏量和摩擦力耗功比机械密封小，但制造安装要求更高。,10.化工常用泵的使用与维护101离心泵的使用与维护保养离心泵的操作方法随其形式和用途不同而有所不同，特别是石油化工用泵，与工艺过程和输送介质的性质有密切关系。具体的操作方法应按照说明书中的规定执行。因为工作原理相同，所以使用和维护还是基本相同的。,开泵前盘车检查甭轴转动是否灵活；关闭出口阀打开排气阀，灌泵。启动油泵，保证轴承润滑良好；打开轴承冷却水给水阀；打开液封系统阀门及高温液体泵的预热阀等，使各辅助系统投入运行。启动泵，正常运转后，缓慢打开出口阀，定时检查出口压力、噪音和振动，密封泄漏，轴承温度，流量和功率等情况，发现异常要立即报告和及时处理，保持泵体和电机清洁。备用泵要定期盘车，定期切换；对于热油泵停车后每半小时要盘车一次，直至泵体温度降到80摄氏度以下；冬季停车的泵应注意防冻。,10.2往复泵的使用和维护保养在运泵要严格按操作规程进行操作对蒸汽往复泵要定时检查：流量、压力、往复次数，泵体振动及声音是否正常；注油器注油情况及液面情况；各部件（活塞杆，十字头，螺栓，销轴等）有无松动或脱落；密封是否漏油；冷却水是否畅通。定期将注油器加足合格的汽缸油，液面保持在1/21/3之间。每班向各注油点注油，以防长期不用而锈蚀或卡死。冬季要做好防冻防凝工作。 对电动往复泵还应定时检查部位轴承的温度；定时检查各出口阀压力、温度；定时检查润滑油油质；检查填料密封泄漏情况，适当调整压盖螺栓松紧；检查各传动部件紧固情况，防止松动；泵在正常运行中不得有异常振动声响，各密封部位无滴漏，压力表，安全阀灵活好用。,谢 谢 ！,考试复习题填空泵的性能参数主要有（流量）和（扬程）。离心泵的种类很多，按叶轮吸入方式分：（单吸式）离心泵（ 双吸式）离心泵。泵减少外漏的密封形式主要有三种（填料密封）（机械密封）（干气密封）化工常用泵按泵的工作原理可以分为三大类 （ 容积泵）、（叶片泵）、（流体作用泵）化工常用材分为两大类:一是（金属材料）,二是（非金属材料）.金属材料分为（黑色金属）（有色金属）黑色金属根据它的元素组成和性能特点分为三大类,即（铸铁）、（碳素钢）及（合金钢）滑动轴承的类型按其承载方向的不同，滑动轴承可分为（径向轴承）（推力轴承）常用机械传动按工作原理可分为两大类：一是（摩擦传动），二是（啮合传动）,选择题工业上常用的有机非金属材料是D硅酸盐材料 B、石墨 C、铸石 D、塑料2）化工生产中使用异种钢焊接的设备，要考