输油主泵基础知识及操作

1、输油主泵基础知识及操作 2015年3月 第一节 泵的一般常识 泵是一种把原动机的机械能转变为液体 的动能或势能，借以实现输送液体，提升液 体，增加液体压力的机械，通称为液体输送 机械。 一、 泵的分类 1、按泵的用途分类： 可分为水泵、浆液泵、石油化工用泵、 耐腐蚀泵、液化气泵、油泵、真空泵、及特 殊用泵等。 2、按泵结构分类： 按泵轴轴线位置分，可分为卧式、立式 两种。 3、根据输送液体从泵叶轮的一侧吸入还是 从两侧吸入，液体经叶轮一次作用，还是 依次经数个叶轮的多次作用，可分为单吸 泵，多吸泵，单级泵，多级泵。 4、按工作原理分类： 可分为离心泵，容积泵，其他类型泵。 5、离心泵的工作原理

2、 离心泵在启动前，泵内应灌满液体， 此过程称为灌泵。启动后工作时，驱动机 通过泵轴带动叶轮旋转，叶轮中的叶片驱 使液体一起旋转，因而产生离心力。 在离心力作用下，液体沿叶片流道被 甩向叶轮出口，并流经蜗壳送入排出管。 液体从叶轮获得能量，使压力能和速度能 均增加，并依靠此能量将液体输送到储罐 或工作地点。 在液体被甩向叶轮出口的同时，叶轮入口 中心处便形成了低压，在吸液罐与叶轮中 心处的液体之间就产生了压差，吸液罐中 的液体在这个压差的作用下，不断地经吸 入管路及泵的吸入室进入叶轮中。 这样，叶轮在旋转过程中，一面不断地吸 入液体，一面又不断地给吸入的液体以一 定的能头，将液体排出。离心泵便如

3、此连 续不断地工作。 当用一个离心叶轮不能使液体获得满足工 艺要求的能头时，可用多个叶轮串联起来 对液体做功。 二、 输油泵的组成 1、MSD2型输油泵由以下几部分组成： （1）泵壳部分；（2）转子部分；（3）轴 承部分；（4）机械密封；（5）联轴器； （6）辅助管线；（7）检测保护设备 泵壳部分包括：（1）上泵壳；（2）下泵 壳；（3）泵体口环；（4）泵壳垫片；（5） 底座联接部件及出入口管路。 泵转子部分包括：叶轮、轴、轴套、键、 叶轮口环、隔板、泄压套、机械密封组件。 2、MSD2型输油泵轴承的润滑： MSD2型输油泵的轴承为滑动轴承，采用 油环甩油润滑，润滑油型号为N46。轴承油 箱中

4、设有润滑油加热器，温度计，温度传 感器，润滑油视窗，恒油位加油器等。 对于油环甩油润滑来说，油位必须稍稍 高于油环的内径，如果低于了油环的内 径，会使油环挑不起油来就会造成轴承润 滑恶化，必须注意油位。向油箱内加油时， 不能从顶部倒入，以免造成假油位现象， 要通过恒油位加油器进行加油。 3、MSD2型输油泵的机械密封采用整体套筒 式机械密封，泵壳顶部安装了机械密封冲 洗循环管路，起到机械密封的动环和静环 之间润滑作用防止磨损，并将机械密封面 上所产生的热量散发掉。 主要部件有密封面动环、静环、静环密封 胶圈、动环密封胶圈、胶碗、弹簧、弹簧 座、锁销、密封压盖、安装定位板等。 机械密封有五个密封

5、点，其中四处静密 封，一处动密封，它们分别是：（1）压盖 与泵体结合处；（2）静环与压盖之间； （3）动环与轴套之间； （4）轴套与泵 轴之间；（5）动环与静环之间的密封（此 为动密封）。 4、MSD2型输油泵机组联轴器为刚性联 轴器，由两个半联轴器，隔离段，弹簧， 螺栓等组成。联轴器的作用是用来将泵和 电机联接起来，进行动力传递的。还可以 补偿组装或运行时的不精确性。将联轴器 的隔离段拿掉，可以拆卸泵的机械密封、 轴承箱以及电机的轴承，无须揭开泵盖和 移动电动机，大大方便了检修。 5、MSD2型输油泵辅助管线有： （1）.泵体排气放空管线，泵底部排污 放空管线，泵的排污通过污油干线进入污 油

6、罐排污控制系统。 （2）.机械密封冲洗循环管线。 （3）.机械密封泄漏压力开关式密封测 漏探头管线； 三、 MSD2型输油泵的结构特点 （1）.MSD2型输油泵为卧式单吸多级水 平中开式离心泵，吸入条件较好，抗气蚀 能力强。叶轮采用背靠背安装，大部分轴 向力相互抵消。剩余的残余轴向力，可由 止推轴承平衡掉。泵体为双蜗壳式，消除 了径向力。 （2）.机械密封采用整体套筒式机械密封。 该密封可整体进行安装和拆卸。另外联轴 器采用隔离段，拿掉隔离段，更换机械密 封就更为方便，无须揭开泵盖和抽出转子。 （3）.泵内叶轮口环间隙可自行浮动调 整，其结构在口环外圆浮动，当口环四周 间隙不均匀时，由于外圆可

7、浮动，形成压 力差，自动调整口环位置，直到四周间隙 一致。这样使口环处在动态平衡之中。浮 动作用使口环间隙均匀，减少内泄漏，提 高泵的容积效率。 （4）.泵的轴承采用滑动轴承，能承载 较大的冲击载荷，噪音小，运行稳定。在 泵的非驱动端有一个用来吸收轴向力的滚 珠轴承即为止推轴承。 轴承润滑油箱内有电加热器。其作用是将 润滑油加热到具有流动性，防止润滑油因 温度过低流动性差而使轴承润滑恶化。 （5）.泵壳内流道光滑，设计合理，水 力损失小，水力效率高。 四、离心泵的主要工作参数 离心泵的主要工作参数： 流量、扬程、功率、效率、转速和汽蚀 余量等。 1、流量: 流量是指泵在单位时间内输送的 液体量

8、，通常用体积流量Q表示，通用的单 位是m3/h, m3/s或L/s。 容积流量计算公式：Q （m3/h） 式中 Q 液体的体积流量 m3/h V 流体的体积 m3 t 时间 s 质量流量计算公式：GQ 式中 G 质量流量 t/h Q 流体的体积 m3 流体的密度 kg/m3 2、扬程：泵的扬程是指每公斤液体从泵进 口 (泵进口法兰)到泵出口 (泵出口法兰)的能 头增值，也就是单位质量液体通过泵以后 获得的有效能头，即泵的总扬程，常用符 号H表示，单位为J/kg。 3、转数 是指泵轴每分钟的转数， 用符号n表示，单 位为r/min。 4、功率：功率是指单位时间内所做的功， 如果在1秒钟内把1牛顿

9、重的物体提高1m的 高度，这时就对物体做了1N.m的功，即功 率等于1N.m/s，或1 W。瓦单位在工程上使 用太小，常用千瓦(kW)来表示。 轴功率是指泵所需要的功率，为电机的输 出功率。用符号N轴表示 。有效功率指泵 在单位时间内对液体所作的功，为质量流 量和扬程的乘积，用符号Nc有效表示。 4、效率：效率是衡量离心泵工作经济性的 指标，用符号来表示。 五、离心泵中的各种能量损失 液体从泵入口流到出口的过程中，通常存 在下列三种损失。 (1) 流动损失 离心泵内的流动损失包括摩擦阻力损失 和冲击损失等。 摩阻损失 指液体流经吸入室、叶轮流道、蜗壳和 扩压管(或导叶)时的沿程摩擦阻力损失以及

10、 液流因转弯、突然收缩或扩大等所产生的 局部阻力损失。由流体力学可知，当有粘 滞性的非理想流体沿固体壁面流动时，流 体流场可分为两个区域，紧靠壁面很薄的 一层称为边界层，在边界层中必须考虑流 体的粘性力，边界层中的流动可看成粘性 流体的有旋流动。边界层虽然很薄，但沿 其厚度方向流体速度急剧变化，它严重地 影响着流体流动过程的能量损失及流体与 壁面间的热交换等物理现象。实验证明， 流体的摩阻损失集中在边界层中。边界层 以外的中心部分，粘性力很小，可以看作 是理想流体的无旋流动 冲击损失 当液流进入叶道(或导叶流道)时，液流 相对运动方向角与叶片进口角不一致，以 及液体离开叶轮进入转能装置的液流角

11、与 转能装置中叶片角不一致而产生冲击所引 起的能量损失，称为冲击损失。 (2) 流量损失 由于泵的转动部件与静止部件之间存在 间隙，当泵工作时，使间隙两侧的液体因 获得能头不同而产生压力差，造成部分液 体从高压侧通过间隙向低压侧泄漏，这种 损失称为泄漏损失或流量损失。 泄漏损失主要发生在叶轮口环与泵壳间的 间隙、多级泵级间导叶隔板与轴套之间隙 处、轴向力平衡装置与泵壳间的间隙、轴 封处的间隙等。所以，流入叶轮 的理论流 量不可能全部从泵出口排出，总会有小部 分漏损。 (3) 机械损失 机械损失主要指叶轮外盘面与液体之间 的摩擦而引起的圆盘摩擦损失、泵轴与填 料密封件之间的摩擦损失以及轴与轴承之

12、 间的摩擦损失等。 轴承与密封的摩擦损失与轴承和密封的结 构型式以及输送流体的性质有关，但其值 相对其它各项损失较小，仅约为轴功率的 15。 机械损失中圆盘摩擦损失最大。所谓圆盘 摩擦损失，是当叶轮在充满液体的泵壳中 转动时，靠近叶轮外表面的液体被叶轮带 着转动，其圆周速度与叶轮上相应点的圆 周速度大致相同，而靠近泵壳的液体的圆 周速度很小，紧贴泵壳的液体的圆周速度 为零。这样自壳壁至叶轮外表面的间隙中， 液体的圆周速度是不均匀的，故有摩擦力 存在。为了克服摩擦力，必然消耗能量。 此外，由于叶片流道入口截面上液体的圆 周速度不同，因而离心力也不同， 形成旋涡回流运动，增加功耗。由摩擦和 旋涡消

13、耗的总功也称为轮阻损失。 六、离心泵的汽蚀与吸入特性 1、汽蚀概念 汽蚀现象 ： 在一定的温度和压力条件下，水和汽可以 互相转化，这是液体所固有的物理特性。 同时还可能有溶解在液体内的气体从液体 中逸出，形成大量小气泡，即产生了空化。 当这些小气泡随液体流到叶轮流道内压力 高于临界值 的区域时，由于气泡内是气化压力，而外 面的液体压力高于气化压力，则小气泡在 四周液体压力作用下，便会重新凝结、溃 灭。 在叶轮内，当产生的小气泡重新凝结、溃 灭后，这时周围的液体以极高的速度向空 化点冲来，液体质点互相撞击形成局部水 力冲击，使局部压力可达数百大气压。 气泡越大，其凝结溃灭时引起的局部水击 压强越

14、大。如果这些气泡是在叶轮金属表 面附近溃灭，则液体质点的冲击就连续地 打击在金属表面上。这种水力冲击，速度 很快，频率高达每秒数千、甚至几万次， 金属表面很快会因疲劳而剥蚀。 若所产生的气泡内还加杂有某种活泼性气 体 (如氧气等)，它们借助气泡凝结时放出的 热量，使局部温升可达200300，对 金属会起电化学腐蚀，更加快了金属的破 坏速度。上述这种空化、空蚀现象统称为 “汽蚀”。 2、汽蚀对泵工作的影响 (1)躁音和振动 ：会产生各种频率范围的噪 音。在汽蚀严重的时候，可以听到泵内有 “劈劈” “啪啪”的爆炸声，同时机组振 动。 (2)对泵性能曲线的影响 ：汽蚀发展到一定 程度时，气泡大量产生

15、，堵塞流道，使泵 内液体流动的连续性遭到破坏，泵的流量、 扬程和效率均会明显下降，在泵性能曲线 上出现 “断裂工况”。 (3)对叶轮材料的破坏：发生汽蚀时，由于 机械剥蚀和电化学腐蚀的共同作用，使叶 轮材料受到破坏。被汽蚀的金属表面呈海 绵状、沟槽状、鱼鳞状。严重时，整个叶 片和前后盖板 都有这种现象，甚至将叶片 和盖板蚀穿。 七、离心泵串并联运行 串联泵运行 最普遍的泵配置是纯串联泵站。串联配置中， 泵连在一起，所以一台泵的出口端连接下一台泵 的进口端，当流量恒定时，压头增加串联配置一 台泵的出口端连接下一台泵的进口端。在给定的 流量下，串联泵站生成的总压头等于单个泵在此 流量下生成压头之和

16、。 并联泵运行 泵并联配置时，泵具有相同的进口压头和出 口压头：液体进入泵站后，分为两个或多个流道 流动。液体经过每个流道后重新汇合进入干线。 当泵并联运行时，经过每个泵的流量具有可加性， 而压头保持不变。 八、输油主泵的常见故障有： （1）.输油泵轴承温度超高； （2）.输油泵机械密封泄漏超限； （3）.输油泵机组振动过大； （4）.电机轴承温度超高； （5）.电机定子温度超高； （6）.泵壳温度超高； （7）.电机过载保护动作； 九、离心泵的振动和噪音 (1) 振动 机器振动可降低零件的使用寿命，它会导致过早 地损坏轴、轴承、密封等，严重时拔断地脚螺栓， 震裂出入口接管或震断出入口法兰螺拴

17、。离心泵 的转数很高，振动是个严重的问题，必须引起足 够的重视。引起机泵振动的原因很多，一般情况 下，离心泵的振动有机械的原因，还可能是由水 力学方面的原因。由各种原因产生的振动的特点 各有不同，这对我们分析振动和采取消除振动的 措施是很重要的。有时产生振动的原因是多方面 的，为此，必须作周密的调查，分清主次，并且 有步骤地逐个排除次要因素，从而找出主要的原 因。当情况复杂时，还可以用测振仪测定振幅、 相位、波形、频率等，然后进行分析、比较、判 断。 由机械原因产生的振动 转子质量不平衡是其中最常见的原因之 一。另外机组中心不正、动静部分摩擦、 支承部件缺陷、润滑不正常等都会产生振 动。 由转

18、子质量不均匀所引起的振动，其特点 是在两轴承处发生较大振动，当转速上升 接近额定值时，振幅增加很快。离心泵的 叶轮或轴等转动零件经过长期运转以后， 由于磨损和腐蚀以及局部损坏或堵塞异物 等原因，均可造成转子的质量不平衡，在 旋转时由此而引起振动，甚至是破坏性的振动， 其振动频率和转数一致，而振幅与负荷、吸人压 头大小无关，仅随转速变化而变化。在转动轴的 振动中，这是最常见的。在泵检修时，特别是更 换转动部件以后，要重新做平衡试验，进行校正。 达到平衡，才能消除振动。作为检查的方法，对 低速泵只须做静平衡试验，而对现代高速泵，如 有的高达40007000rmin，必须做动平衡试验。 允许的振动极

19、限值随泵的型式、圆周速度不同而 不同。 当机组中心不正时，振动随负荷增加，有时还会 发生突然的变化。中心不正的原因是很多的，诸 如机械加工质量不好，安装找正不好，在吸、压 水管上承受过载负荷，轴承磨损或前后轴瓦不同 心都会引起泵的振动。此时不能用配重方法，如 用配重方法，则振动加剧。 联轴节对正不良引起的振动。 在泵的安装过程中，如联轴器不同心、 联袖器(对轮)的螺栓配合不良、接合面的平 行度达不到要求(机械加工精度差或安装不 合要求)，或者由于找正不准确，原动机轴 和离心泵轴不在一条直线上，当泵运转时 必然引起振动。或者泵开始时不振动，但 经过一段时间的运转由于地脚螺栓松动垫 板位移，或基础

20、下沉等原因，使泵中心偏 移也要引起振动。如果原动机单独运行时 不振动，而把联轴器接上去就出现振动的 话，首先应该怀疑的是对正不良。 对于输送高温液体的泵，内于热膨胀使原 动机一侧的联轴器在运转中摇动，或者由 于泵的联接管路的重量、热膨胀、联接法 兰不对中心，使泵与原动机的对中变动， 也必然引起泵的振动。法兰形弹性联轴器 的橡皮圈配合不均匀，也产生性质完全相 同的结果。 润滑不正常。轴承间隙大，油膜被破坏时 振动值随运转情况的改变而变化，而且振 动时机件有不正常的抖动与响声。 当转子与机壳发生摩擦时，一般是由于泵 轴弯曲，叶轮擦到泵壳发生噪声，或新修 的泵口环密封安装不好造成的。振动一般 表现在

21、碰擦处附近，在机器将停止转动时， 容易听到摩擦声音。 由于水力方面的原因产生的振动 产生振动的原因有以下几个方面： 由于汽蚀使叶轮产生振动，且造成噪音。 汽蚀主要发生在大流量工况下。汽蚀将引 起泵体剧烈振动，并随之发生噪音。这种 振动频率高达60025000赫兹上下，对现 代输油泵来说，其圆周速度很高，所以汽 蚀引起的振动问题更为突出，必须引起重 视。 在低于最小流量下所发生的振动。离心泵 在低于设计最小流量下运行时，将会发生 不稳定工况，流量忽大忽小，压力忽高忽 低，不断发生相当激烈的波动，并且导致 管路的剧烈振动，随之发出喘气一样的噪 音，这时可能造成严重后果。这种振动的 频率大约为1/1

22、010赫兹。离心泵在低于 最小流量下运行，泵内液体自然要发生汽 化。鉴于上述情况，离心泵在运行时不应 低于所规定的最小流量。通常输油泵的最 小流量不应低于额定流量的20。 防止振动的措施 前面讨论了离心泵发生振动的原因和现 象。要想消除振动，必须在泵的设计、安 装、管路施工、试车等方面严格控制产生 振动的因素。通常要从以下几方面考虑： 安装泵时，安装高度越低越好，长输管道 尽量利用上站余压进泵，避免泵产生汽蚀。 泵的基础要具有足够的稳定性，以免发生 整体共振。地脚螺栓要牢固。 检查原动机和泵的联轴节是否同轴，不同 轴要进行调整使之同轴。 经常检查轴承的润滑和轴与轴瓦及密封环 的间隙是否合适，不

23、合适要停车检修。滚 动轴承发现损坏要立刻更换新轴承。 (2) 异常音响和噪音 离心泵在运行中，常出现的异常音响有： 汽蚀异音：即离心泵发生汽蚀时带来的 声音，一般呈现噼噼啪啪的爆裂声响。 松动异音： 即由转子部件在轴上松动而 发出的声音。这种声音常带有周期性。离 心泵叶轮和轴套在轴上松动时，会发出咯 噔咯噔的撞击声，如这时泵轴有弯曲，则 碰撞声音就会更大。 小流量异音：小流量的噪音类似汽蚀声 音，但有的较大，好像是石子甩到泵壳上 似的。 十、离心泵故障的分析与排除 离心泵的故障种类 离心泵产生的故障种类很多，表现形式 多种多样。根据故障发生的性质可分为以 下四类： 由于各种原因使泵的性能达不到

24、生产上 的要求，即所谓性能的故障。 由于液体的腐蚀或机械磨损所发生的故 障。 填料密封或机械密封损坏而发生的故障。 其它各种机械事故所造成的故障。 离心泵产生故障的原因如下： (1)由于吸入管路的法兰联接得不严，填料压盖不 正或压得不紧，机械密封安装不合适等原因，使 空气进入泵的吸入端。 (2)由于灌泵时没有排净气体，管内积存有气体， 开车后气体进入泵内。 (3)吸入管路截断阀没打开或吸入阀失灵，吸入口 前过滤器滤网被堵塞。 (4)末灌泵或泵内未充满液体。 (5)液面低，吸入管口淹没深度不够，安装高度超 过泵的允许吸上高度，致使吸入口压力不足。 (6)被吸入液体的液面压力下降，或液体温度升高。

25、 (7)泵的转数不够或电机反转。 (8)叶轮松脱或叶轮装反，叶轮严重腐蚀而 损坏。 (9)泵排出端的压力超出设计压力，造成反 压过高。 (10)由于温度降低使液体的粘度增大，或超 过设计时的粘度。 (11)由于调节阀开度太小或单向阀失灵、管 路堵塞等原因，使泵排出管路的阻力增大。 (12)排出管路中有气囊。 (13)由于泵吸进粘杂物使叶轮堵塞，多级泵 中间级堵塞。 (14)转子不平衡，或轴弯曲。 (15)泵轴和电机轴不对正。 (16)机座的地脚螺栓松动，或地基基础薄弱。 (17)轴瓦或滚动轴承损坏，轴瓦太紧或间隙 太大。 (18)由于安装不合适，叶轮与泵体或口环严 重摩擦。 (19)填料密封损

26、坏，或轴套磨损，填料函压 得过紧。 (20)填料材料选择不当，填料或水封环安装 得不合适。 (21)机械密封安装不合格或机械密封损坏。 (22)冷却系统结垢、堵塞，使冷却水、润滑 油供应不足或中断。 (23)轴瓦或轴承内进入尘埃或脏物。 (24)三相电机只接触两相或电压不足，电机不转。 (25)叶轮与泵体之间有脏物卡住或堵塞。 (26)机器长期不用，轴承、密封环锈死，使轴不 能转动。 (27)泵轴严重弯曲，使叶轮与泵壳卡住，无法转 动。 (28)填料太紧又无冷却水，形成发热膨胀咬住转 轴。 (29)吸入管吸进异物卡住叶轮。 (30)轮叶断裂，卡住叶轮。 (31)轴承处缺润滑，磨损发热咬死。 (

27、32)叶轮旋转方向反转；对轴流泵来说叶片反装。 (33)叶轮和轴的连接键脱出，造成轴转叶轮 却不转。 (34)总扬程和吸程太高，超过水泵额定扬程 和吸程。 (35)电源频率降低。 (36)测量仪表失灵。 (37)电机跑单相。 (38)轴承或轴瓦损坏。 (39)流量太小。 (40)密封腔内有空气。 (41)密封胶圈老化、损坏、压偏或厚度不匀。 (42)机械密封压盖把偏，纸垫损坏。 (43)机械密封弹簧压力不匀。 (44)机械密封摩擦副端面损伤。 (45)机械密封传动螺钉弯曲或折断。 (46)排除阀没关闭。 (47)叶轮平衡盘装得不正确，因磨损增加了 内部漏损。 (48)三相电动机中一相保险丝烧毁

28、。 (49)转速降低。 (50)排出管破裂。 1、电动机过热原因 (1).电机过载运行。 (2).电压过低或过高。 (3).电机扫膛。 (4).定子绕组短路或接地。 (5).电机通风不良，热风散不出去。 (6).电动机绝缘不良。 (7).电机与带动机同轴度不良。 2、输油机组温度超限报警停机 故障原因： （1）.电机定子温度超高； （2）.机组轴承缺润滑油、润滑油变质使轴承温度超 高。 （3）.机组某个轴承损坏。 （4）.机组在运行中进出口阀误关造成泵壳温度过高。 （5）.检测仪表故障，或产生假的温度超高报警信号而停 机。 处理方法： （1）.检查机组电机内外轴承温度及电机定子温度， 泵内外轴

29、承及泵壳温度等13个测温点，确认发生报警停机 点及其超限温度值。 （2）.确认故障点及时排除故障，重新启机。 3、输油泵机械密封泄漏量超值的原因 （1）.机械密封端面进入异物将动环和静环磨损造成 泄漏； （2）.机械密封的推力弹簧压力变弱； （3）.机械密封的密封胶圈老化或变形； （4）.机械密封的压盖螺丝松动； （5）.机械密封泄压盖压偏； （6）.机械密封压力开关输出超高假信号。 4、输油机组振动超值报警停机原因及处理 故障原因： （1）.输油机组地脚螺丝松动。 （2）.输油机组轴弯曲、断裂，或机组同轴度不良。 （3）.输油泵叶轮进入异物，动平衡遭到破坏。 （4）.机组轴承损坏振动加大。 （5）.输油泵发生气蚀，振动加大。 （6）.振动传感器损坏，或固定丝扣松动，使振动检 测失准。 处理方法： （1）.调整机组同轴度，检查地脚螺丝是否松动。 （2）.检查机组轴承是否完好。 （3）.做机组动平衡试验，查出振动原因。 （4）.振动传感器要定期检查，保证准确可靠。 第二节 输油主泵的操作规程及维护保养 一、输油主泵的控制方式分三种： 第一级为就地手动 第二级为站控系统控制 第三级为控制中心远控 二、输油主泵的保护措施 泵壳温度超高保护 泵轴承温度超高保护 泵轴震动超高保护 泵机械密封泄漏量超高保护 泵入口压力低保护 泵出口压力超高保护 电机轴承温度超高保护 电机轴承震动超高保护