第一章泵的基夲知识

1、第章 泵的基夲知识第节离心泵的基夲知识一、泵的定义和分类1、泵的定义：泵是把原动机的机械能转换为抽送液体能量的机器。2、泵的分类泵的种类很多，按作用原理分为以下三大类：1、叶片式泵它是利用叶轮的叶片和液体相互作用来输送液体。如离心泵、混流泵、轴流泵、旋涡泵等。2、容积泵它是利用工作室容积周期性的变化来输送液体的。如活塞（柱塞）泵、齿轮泵、螺杆泵、隔膜泵等。3、其它类型泵包括只改变液体位能的泵，如水车等；利用液体能量来输送液体的泵，如射流泵、水锤泵等；依靠电磁力的作用来输送液体的泵，如电磁泵等。泵分三大类，如下图所示叶片式泵其它类型泵喷射泵、空气升液泵、电磁泵转子泵齿轮泵、螺杆泵、罗茨泵、滑片泵

2、往复泵电动泵蒸气泵柱塞（活塞）泵、隔膜泵计量泵容积式泵泵单吸泵、双吸泵单级泵、多级泵蜗壳式泵、分段式泵立式泵、卧式泵屏蔽泵、磁力驱动泵高速泵混流泵轴流泵离心泵单级泵、多级泵离心漩涡泵旋涡泵二、离心泵的定义，工作原理及其分类1、离心泵的定义靠高速旋转的叶轮，带动液体高速旋转，又利用离心力的原理将液体甩出，从而实现输送液体的目的，这种机器就叫离心泵。2、工作原理离心泵启动前泵壳内要灌满液体，当原动机带动泵轴和叶轮高速旋转时，液体一方面随叶轮作圆周运动，另一方面在离心力的作用下自叶轮中心向外甩出，液体从叶轮获得了压力能和速度能。当液体流经涡壳到排液口时，部分速度能将转换为静压力能。在液体从叶轮甩出时

3、，叶轮中心部分造成低压区，与吸入液面的压力形成压力差，于是液体不断的被吸入，并以一定压力排出。如此不断的循环，液体被送到另外一个地方。离心泵工作原理简图见图1-1。图1-1 离心泵工作原理3、离心泵的分类1、按叶轮的数目分：单级离心泵和多级离心泵2、按叶轮的吸入方式分：单吸离心泵和双吸离心泵3、按扬程大小分：低压离心泵 P1.6MPa中压离心泵 1.6P4.0MPa高压离心泵 P4.0MPa4、按工作转速分：低转速 n960转/分中转速 1500n3000转/分高转速 n3000转/分5、按比转数大小分：低比转数 ns在5080范围内中比转数 ns在80150范围内高比转数 ns大于1506、

4、按泵轴所处位置分：卧式泵泵轴为水平安装立式泵泵轴为直立安装7、按泵壳型式分：分段式离心泵、水平中开式离心泵和蜗壳式离心泵。8、按输送介质分水泵输送水油泵输送油品化工泵输送酸碱或其它化工原料泥浆泵输送泥浆4、离心泵的优缺点：优点：1、结构简单，零部件少，便于维修；2、体积小，占地面积少；3、在动力足够的情况下，泵产生的压头取决于叶轮直径和泵的转数，并且不能超过这些参数所规定的数值。4、流量、压力平稳，泵正常运转时，振动较小。缺点：1、自吸能力差，容易抽空。如果抽送的液体动液面在泵的中心线以下，开泵前必须灌满或抽空（抽净空气），否则离心泵不能正常工作；2、在低于额定流量以下的小流量操作时，泵的效率

5、较低；3、适用于输送粘度较低的各种液体，液体的粘度对泵的性能影响较大。三、离心泵型号的表示方法及含义：离心泵型号表示方法，大体分四大部分：第一大部分：阿拉伯数字，单位：毫米或英寸。表示该泵的吸入口直径。如：6D10015011型泵，其吸入口直径为6英寸，相当于150毫米。200D434型泵，其吸入口直径为200毫米，相当于8英寸。1英寸=25.4毫米第二大部分：汉语拼音字母，一定的汉语拼音字母代表一种结构型式的泵。用泵的名称汉语拼音第一个字母或者用第一个字母与代表特征的字母合并成两个或多个字母组成的一组字母表示，便于记忆，方便书写。介绍如下：BA、B、IS单级单吸式离心泵，其中IS型是根据IS

6、O设计和生产的一种B、BA的替代产品。SH（Sh）、S、SA単级双吸水平中开式离心泵，其中S型是根据ISO设计的种SH、SA的替代产品。D、DA多级分段式离心水泵。DS多级矿山用第一级双吸分段式离心泵。2GC小型锅炉给水离心泵。Y、YD、DY单吸单级或多级离心油泵。G、BG管道离心泵。PW污水离心泵。PN、PNL泥浆泵。J、JD、SD单吸多级离心式深井泵。QS、QY、QSD潜水电泵。SZ1、SZ3、SZ4水环式真空泵。第三大部分：由阿拉伯数字组成，有如下四种意义：1、表示该泵的额定流量和额定扬程数值。如：DKS750550型号中“750550”分别表示该泵的额定流量为750米3/小时，额定扬程

7、550米。2、表示该泵的额定扬程。如：D30015011型号中，“150”是表示该泵单级扬程为150米，“11”表示泵的级数。3、表示该泵的比转数的十分之一。如：8sh9和10sh6型号中的“9”和“6”是表示该泵的比转数被10除得整数，即该泵的比转数为90和60。4、特殊性：如SD1014型的深井泵型号中的“10”是表示该泵下井的井筒套管不能小于10英寸。第四大部分：“”乘号后面的阿拉伯数字，表示该离心泵的级数。如：D30015011型号中“11”表示该泵有11级叶轮。还有在末尾加注A、B、C英文字母的，表示该泵经过技术改造、车削叶轮直径等。有的在型号字母右下角标罗马数字I、II、III字样

8、，表示采用不同的材料制造泵体或各部件等。比如：I类材质铸铁，其温度范围为-20+200II类材质铸钢，其温度范围为-20+400III类材质合金钢、不锈钢，其温度范围为-54+400材料不同，使用场合不同，其泵的寿命也不同。举例：（1）、I S65-50-160 I S-单级单吸式离心泵 65-泵吸入口直径65mm 50-泵吐出口直径50mm，即2吋 160-叶轮直径160毫米 （2）、S80-65-160 S-单级双吸式离心泵 80-泵吸入口直径80mm，即3吋 65-泵吐出口直径65mm，即2吋半 160-叶轮直径160毫米 （3）、4 PW 4-泵吸入口直径，4吋，即100 mm PW-

9、污水泵 （4）、80 y-100 80-泵吸入口直径， y-离心式油泵 100-泵的额定扬程，100米 （5）、12 SH-13 12-泵吸入口直径12吋，即300 mm SH-单级双吸式离心泵 13-泵的比转数 ns=13 x 10=300 （6）、D300-150x11 D-多级给水离心泵 300-泵的排量300米3小时 150-泵的单级扬程150米 11-泵的级数为11级四、离心泵的基本参数离心泵的基本参数就是表示泵的整体性能的参数，泵在所规定范围内运转，是最经济、最合理的。1、流量离心泵的流量，是指泵在单位时间内输送出液体的数量。容积流量，一般用Q表示，其单位是米3/小时（m3/h）、

10、米3/秒（m3/s）、升/秒（L/s）；重量流量，一般用G表示，其单位是吨/小时（T/h）、公斤/秒（kg/s）。2、扬程：泵的扬程，是指单位重量的液体通过泵后获得能量。用H表示，单位是米（m），即排出液体的液柱高度。泵在工作过程中，其扬程大小是用压力表测量的，其单位为：公斤/厘米2（kg/cm2）或兆帕（MPa）对水来说，1kg/cm2相当于10米水柱；1MPa相当于100米水柱。3、功率N我们知道，力乘以力矩等于功，而在单位时间内所做的功，就叫功率，通常工程上用马力或千瓦表示。1马力=75公斤米/秒1千瓦=102公斤米/秒所以得知：1千瓦=1.36马力1马力=0.735千瓦1、轴功率：原动

11、机传给泵轴上的功率或者说泵轴从原动机所获得的功率，叫轴功率。用N轴表示 单位：千瓦、马力计算公式：式中：I电流 安培（A）V电压 伏特（V）功率因数 0.85电机效率 给出或查表2、有效功率：泵实际用在输送液体上所消耗的功率。即轴功率减去由于泵在运转中所损失的功率，也就是说在单位时间内泵对被输送液体所做的功。就叫有效功率。用N有效表示单位：千瓦、马力计算公式：式中：Q排量 升/秒（L/S）H扬程 米（m）r液体的密度 kg/(dm)3或式中：P液体密度 1000kg/m3g重力加速度 9.81米2/秒2如果排量单位为米3/小时，可直接采用公式：3、配套功率：用一定功率的原动机驱动泵，该原动机的

12、功率为配套功率，一般用N配表示计算公式：式中：N轴泵的轴功率 kwK电机额定功率安全系数K的选择原则见下表N轴335.57.517225575K1.51.31.251.151.10原动机与离心泵的传动系数按传动方式不同分别取值为：直接传动 =1.0皮带传动 0.900.95齿轮传动 0.900.97一般取N配=1.11.5N轴4、效率水泵从原动机那里取得的轴功率，不可能全部转化为有效功率，因为泵内有各种损失（水力损失，容积损失、机械损失）存在。我们把有效功率与轴功率的比值，称为效率。用表示计算公式：5、转速：离心泵的转速，是指单位时间内泵的叶轮旋转的圈数。用n表示 单位：转/分（r/min）转

13、速是离心泵性能中很重要的参数指标。泵的转速改变时，泵的流量、扬程、功率都要发生变化。提高转速不得超过额定转速的10%，否则损坏泵；若是降低转速，不应低于额定转速的4050%，否则泵不上水。6、比转数1、定义：为将具有不同流量，不同扬程的水泵进行比较，我们将某一台泵的实际尺寸，几何相似地缩小为标准泵，此标准泵应满足流量为75升/秒，扬程为1米，有效功率为1马力，此时泵的转数，就叫比转数。用ns表示2、计算公式：单级单吸离心泵：单级双吸离心泵：多级单吸离心泵：式中：ns水泵的比转数Q水泵的流量 米3/秒（m3/s）H水泵的扬程 米（m）n水泵的转速 转/分（r/min）Z水泵的级数，即叶轮的个数3

14、、比转数大小与叶轮形状的关系：离心泵的比转数越小，叶轮流道越窄，叶片成圆柱形，叶轮越扁，叶轮直径越大，扬程较高，流量较低；反之，比转数越大，叶轮流道就越宽，叶片扭曲，叶轮显得短粗，扬程较低，流量较大。离心泵的比转数均小于300，型号中标注的数字比实际缩小10倍。7、离心泵允许吸入扬程允许吸入扬程是指泵入口处在保证不产生汽蚀的情况下的最大吸入高度。允许吸入高度也叫允许吸上真空度，或叫最大许可吸上真空高度，也就是离心泵的吸水扬程，它表示离心泵能吸上水的高度。用ns表示 单位为米（m）8、正压上水和负压上水：正压上水是指给泵供水的装置的动液面高于泵叶轮的中心高度，这种供水方式大大改善了泵的吸入条件，

15、对防止泵汽蚀有好处，如大罐供水。负压上水是指给泵供水的装置的动液面低于泵叶轮中心高度，此种情况泵进口下端必须装单流底阀，启泵前要将泵内灌满水，将空气排净，或用真空泵将泵内空气抽净，否则离心泵不能正常工作。五、离心泵能量损失离心泵是从原动机那里取得的轴功率，其中较大部分是转变成的流量和扬程，做出有用功，也就是我们所说的有效功率，而另一部分则被泵的本身所消耗掉转换为热量。比如一台离心泵的工作效率为75%，也就是说泵本身消耗掉了轴功率的25%。泵的结构不同，泵内损失大小也不一样，离心泵的能量损失总的分为容积损失、水力损失、机械损失三大类。1、容积损失水泵在工作时，水泵液体由于流经路径不一样，造成泵内

16、各处液体压力不相同。由于结构上的需要，泵体和转子之间必然存在一定的间隙，当间隙两侧压力不同时，势必产生液体从高压侧向低压侧流动，液体从叶轮所获得的能量就消耗在克服间隙的阻力上，这种能量损失，称为容积损失。离心泵的容积损失包括：1、密封环漏失损失；2、级间漏失损失；3、平衡机构漏失损失。其中：单级泵密封环漏失损失最大，多级泵平衡机构漏失损失最大。2、水力损失由液体力学的边界层理论可知，液体流动前后是相互影响的，即前面的流动状态对后面零件内液体的流动有很大影响，因此离心泵内由于液体冲击、旋涡和沿程摩擦造成的能量损失，称为水力损失。水力损失包括：1、冲击损失；2、漩涡损失；3、沿程摩擦损失。其中以沿

17、程摩擦损失最大。3、机械损失由于机械摩擦产生的能量损失，称为机械损失。机械损失包括：1、盘根、轴承摩擦损失，一般比较小，只占轴功率的0.10.8%；2、泵内密封环、衬磨套、平衡机构摩擦损失；3、圆盘摩擦损失，主要指的是叶轮在泵内旋转时叶轮与液体的摩擦。其中，以叶轮圆盘摩擦损失最大，在高压离心泵中约占轴功率的1012%。4、减少能量损失的措施：1、在检修装配时，特别注意各种配合间隙，过大会造成漏失，过小产生摩擦。因此，装配各部件时要严格按工艺技术要求，执行标准；2、提高叶轮两侧盖板、泵体、叶轮流道、导翼流道的表面粗糙度，也就是让过流面平整光滑一些。3、适当控制泵腔两边的宽度及控制叶轮出口侧与泵腔

18、到压出室之间的宽度，给流动的液体一个畅通的通道，减少水力损失。4、提高泵的转速，缩小叶轮直径。因为叶轮的直径越大，圆盘摩擦损失越大。根据专家试验证明：圆盘摩擦损失与转速的三次方成正比，与叶轮外径的五次方成正比。因此在扬程不变的前提下，提高泵的转速，叶轮的直径可以相应的缩小，而圆盘摩擦损失可成五次方下降。5、改变密封环形状：把密封环制作成迷宫式的、锯齿形的，减少漏失，减少容积损失。对密封环的制造有较高的技术要求：形式要先进，材质要好，要耐磨等。6、轴封（盘根）采用机械密封。六、离心泵的性能曲线1、离心泵的性能曲线：表示离心泵扬程、轴功率、效率与流量的关系，一般采用数轴图表示的曲线，叫做离心泵的性

19、能曲线。2、离心泵的性能曲线包括：轴功率与流量关系曲线QN轴扬程与流量关系曲线是QH效率与流量关系曲线是Q3、绘制离心泵性能曲线1、利用调节出口阀门的方法，取不同的六个或六个以上的点，并记录下来这六个点的电压（V）、电流（I或A）、流量（Q）、扬程（H）；2、利用公式计算出各个点的轴功率、有效功率和效率。举例1：已知V=380伏，A（I）=150安，Q=440米3/小时，H=30米，=0.85，=0.96。求：轴功率N轴，有效功率N有效，效率。解：根据公式：或例2：已知V=6000伏，I=135安，H=1790米，Q=150米3/小时，=0.85，=0.96求：轴功率N轴，有效功率N有效，效率

20、。解：根据公式：3、绘制离心泵性能曲线图：序号电压V电流I排量m3/h扬程m%N轴kwN有效kw%1600013515017900.850.961144.773163.92600016221017300.850.961373.7989.4723600018827017000.850.961594125078.44600020330816700.850.961721140081.45600021533816300.850.961823.2150082.36600022535616000.850.961908.0155181.37600024037815600.850.962035.2160578

21、.98600025039715000.850.9621201621.776.5根据上表的各点数值，应用坐标法，用排量Q做横坐标轴，用H、N轴、做纵坐标轴，分别找出不同排量下与相对应的H、N轴、值的交点，用曲线板将QH、QN轴、Q各交点分别连成三条曲线，即为在同一坐标图上的三条离心泵性能曲线，见图12D300-15011型注水泵特性曲线图轴图1-2离心泵性能曲线图注意：连接的曲线要圆滑，不能出现折线，不一定所有的点全在曲线上，多数点在曲线上即可。 离心泵特性曲线分析： 从Q一H曲线看，随着Q的増加，H逐渐下降； 从Q一N轴曲线看，随着Q的增加，N 轴逐渐上升； 从Q一曲线看，随着Q的增加，逐渐上

22、升，上下到一定程度后，反而下降4、离心泵性能曲线图的作用：1、作为用户选泵的主要依据；2、达到合理使用，一般应使离心泵在最高效率点工作，这样才能充分发挥泵的经济性；3、提供操作和维修的依据；4、根据QN轴曲线而决定离心泵的启动状态。从QN轴曲线中知道离心泵在Q等于零时轴功率最小。因此，离心泵启动时必须关闭出口阀门。5、工况点和最佳工况点1、工况点：在性能曲线上，对于一个任意的流量点都可以找出一组相对应的扬程、轴功率和效率值。通常指把一组相对应的参数称为工作状况，简称工况或工况点。2、最佳工况点：对于离心泵最高效率点的工况，称为最佳工况点。一般来说，最佳工况点与设计工况点重合。七、汽蚀1、汽蚀现

23、象液体在一定温度下，由于某种原因使泵的进口处的压力低于液体在该温度下的汽化压力（即饱和蒸汽压），液体开始汽化而产生汽泡，并随液体进入高压区时，汽泡破裂，周围液体迅速填充原汽泡空穴，产生水力冲击。这种汽泡的产生，发展和破裂的现象，称汽蚀现象。2、汽蚀的危害性1、汽泡破裂时，液体质点互相冲击，产生60025000HZ的噪音及机组振动，两者互相激励使泵产生强烈振动，即汽蚀共振现象；2、过流部件被剥蚀及腐蚀破坏；3、泵性能突然下降。3、汽蚀发生的部位和腐蚀破坏的部位汽蚀发生的部位在叶轮进口处，或是液体高速流动的地方，而腐蚀破坏的部位在叶轮出口或压水室出口处。4、防止汽蚀产生的方法1、降低泵的安装高度（

24、提高吸液面的位置或降低泵的安装位置）必要采用倒灌式；2、减小吸入管路的阻力，如加大吸入管径、减少管路附件、底阀、弯管、闸阀等；3、增加一台升压泵；4、降低泵输送液体的温度，以降低汽化压力；5、在流量、扬程相同情况下，采用双吸泵；6、提高流道表面粗糙度，对叶轮流道和壳体流道进行打磨和清理；7、加大叶轮进口处直径，以降低进口流速；8、降低泵的转速；9、在泵进口增加诱导轮；10、过流部件采用耐腐蚀材料，如硬质合金、不锈钢等。5、泵内有汽蚀发生的判断汽蚀现象严重时，在泵外部会出现一定征兆，如泵运行的噪音和振动明显增大，泵出口压力表向小刻度方向摆动。泵长期在汽蚀条件下工作，叶轮叶片、盖板及导翼、密封环，

25、中段等表面会出现麻坑。八、离心泵的并联和串联1、并联：所谓泵的并联就是把两台或两台以上的泵进口连接在同一条管线上，出口连接在同一条出口管线上。泵并联后扬程不变，排量为两台泵或几台泵排量之和。泵并联的条件是：几台泵的扬程必须基本相同，误差0.2MPa。2、串联：所谓串联就是将两台或两台以上的排量基本相同的泵连接起来，即将第一台泵的出口连接在第二台泵的进口，将第二台泵的出口连接在第三台泵的进口上，依次类推。泵串联的条件是：几台泵的排量基本相同，而后一台泵的强度应能承受两台泵的压力和。串联的目的是增加压力。第二节 离心泵的结构和主要零部件一、离心泵的结构（一）单级单吸离心泵的结构（见图1-3）1、转

26、子部分：叶轮、轴、轴套、叶轮锁紧螺母、联轴器；2、定子部分：泵体、泵盖、悬架、轴承压盖、填料压盖、支架、密封环、冷却环；3、支承部分：滚动轴承；图1-3 离心泵结构剖面图1-泵壳；2-叶轮；3-密封环；4-叶轮螺母；5-泵盖；6-密封部件；7-中间支承；8-轴；9-悬架部件（二）单级双吸离心泵结构（见图1-4）1、转子部分：叶轮、轴、前后轴套、轴套锁紧螺母，轴承锁紧螺母、联轴器；2、定子部分：泵体、泵盖、轴承体、轴承体压盖、密封环、水封环、盘根压盖；3、支撑部分：滚动轴承；图1-4 S型双吸中开式泵1-泵体；2-泵盖；3-叶轮；4-轴；5-密封环；6-轴套；7-联轴器；8-轴承体；9-填料压盖

27、；10-填料（三）多级単吸离心泵的结构（见图1-5）1、转子部分：叶轮、轴、轴套、挡套、平衡盘、卸压套、轴套锁紧螺母、联轴器；2、定子部分：吸入段（前段）、中段、吐出段（后段）、导翼、承磨套（又称导翼套）、尾盖、轴承体、穿杠螺丝和螺母、泵底座等、宻封环、平衡套（盘）；3、支撑部分：滑动轴承、又称（轴瓦）或滚动轴承；图1-5 D型分段式多级泵1-吸入段；2-中段；3-吐出段；4-轴；5-叶轮；6-导叶；7-密封环；8-平衡盘；9-平衡套；10-轴承支架；11-螺栓二、离心泵的主要零部件1、泵轴：离心泵的泵轴主要作用是把动力能传给叶轮旋转做功，并且用轴两端的两个正、反扣锁紧螺母将叶轮、挡套、轴套、

28、卸压套、平衡盘等件固定在轴上，保证零部件一定的位置，借助于两端轴承（滚动或滑动轴承）的支撑，在泵体内高速旋转。泵轴的材料一般选用45#钢、40Cr、3Cr13、35CrMo等强度、钢度好的材料，并进行调质处理。列表如下：泵类型轴材料热处理泵的工作条件一般泵45#调质处理HB=241-286无腐蚀性液体大功率高压泵40Cr调质处理HB=241-302200耐腐蚀泵3Cr13调质处理HB=269-302腐蚀性液体高温泵35CrMo调质处理HB=241-2852004002、叶轮泵的叶轮是把来自原动机的能量通过离心力的作用传递给泵内的液体，使液体增加速度和压力，促使泵内液体排出去，进口管路中的液体又

29、被吸进来。叶轮按结构可分为四种形式：见图1-6图1-6 离心泵叶轮的形式第一种形式，由前盖板、后盖板、叶片和轮毂组成，叫封闭式叶轮；第二种形式，由后盖板、叶片和轮毂组成，叫半开式叶轮；第三种形式，由叶片和轮毂组成，叫全开式叶轮；第四种形式，由两个前盖、叶片和轮毂组成，有两个分布在两侧的两个吸入口，叫双吸式叶轮。半开式和全开式叶轮常用输送含杂质较多的液体；双吸叶轮常用于排量大的场合，抗汽蚀性能好，效率比较高。叶轮常用的材料有：铸铁HT20-40、HT25-47；铸钢ZG15、ZG25；铸铜ZGCuR;不锈钢1Cr13、2Cr13、1Cr18Ni9Ti；另外也有用铝铸铁的。3、泵的吸入室泵吸入室的

30、作用是使液体以最小的损失均匀地进入叶轮。其主要有三种结构形式：见图1-7锥管形吸入式 螺旋形吸入式 圆环形吸入式图1-7 泵吸入室形状1、锥管形吸入室；2、圆环形吸入室；3、螺旋形吸入室。锥管形吸入室结构简单，制造方便，并且液体流经时流速均匀，水力损失小，所以在悬臂式离心泵中广泛应用；圆形吸入室，尽管是在液体进入叶轮时有冲击和漩涡损失，但是结构较为简单，轴向尺寸短，所以在多级离心泵中广泛使用，如油田高压注水泵，多级热洗油泵和多级输油泵得到应用；螺旋和半螺旋形吸入室液体流经时流速均匀，流动状况较好，但是易产生漩涡，多用于水平中开式泵，如：双吸单级泵和首级双吸的多级中开式离心泵广泛采用。4、泵的压

31、出室离心泵压出室的主要作用是将从叶轮流道中甩出的液体汇集收拢后均匀地引入到泵的出口处，尽量减少在此过程中的损失，同时还要将液体的部分动能转变为压力能。压出室的种类很多，常见的有：1、螺旋形涡室；2、环状形压出室，包括径向形导翼和流道式导翼。注水泵和多级油泵所采用的径向导翼和流道式导翼，结构比较紧凑，其工作原理和螺旋形涡室相同。前面所讲述的离心泵叶轮、吸入室、导翼、泵的吸入口和排出口，统称为离心泵的过流部件。这些过流部件的形状和材质好坏将直接影响离心泵的性能，效率和使用寿命。泵的压出室常用的材料：低压泵采用：HT20-40、HT25-47高压泵采用：QT45-5、ZG25耐酸泵采用：ZG1Cr1

32、3、ZG1Cr18Ni9Ti5、平衡机构（平衡装置）一、轴向力的产生图1-8 轴向力的产生单吸离心泵在工作中，由于叶轮是不对称的，液体在吸入压力P吸作用下进入叶轮，而在排出压力P排作用下从叶轮流出。这时在叶轮吸入口的整个面上受P吸的作用而在叶轮两侧的盖板上同时受P排的作用，我们从图1-8中不难看出，P排P吸，所以作用在叶轮两侧的力是不平衡的，产生了一个指向泵吸入口的力。因为产生的力是与泵轴的方向平行，所以把这个力叫轴向力。由于轴向力的产生，会导致泵的整个转子沿轴线向吸入口侧产生移动，从而引起叶轮和图1-9 双叶轮轴向力的平衡密封环的摩擦及泵体的振动，所以必须消除这个轴向力，泵才能正常运转。二、

33、常用的平衡轴向力的方法1、单级泵轴向力的平衡方法1、在小型单级离心泵中采用推力滚动轴承来平衡轴向力；平衡孔图1-10 平衡孔法轴向力平衡图2、采用双吸叶轮（见图1-9）采用双吸叶轮时，作用在叶轮盖板两侧的压力P排相同，作用在叶轮两侧吸入面上的压力P吸相同，基本上消除了轴向力。在泵上再安装止推轴承来克服由于加工误差而引起的轴向力。3、采用平衡孔法，如图1-10，在叶轮的后盖板上开有平衡孔，从叶轮出口流出的液体，通过后盖板上的平衡孔流回叶轮的吸入口，使作用在叶轮吸入面上的压力与作用在后盖板上的压力基本相等。为了消除由于加工误差引起的轴向力，在泵上安装止推轴承即可。4、平衡管法：这种方法是将高压侧密

34、封环泄漏出的液体，经过一根外接管线返回泵的吸入口，这根管线称为平衡管，原理和平衡孔法基本相同。2、多级离心泵轴向力平衡方法：图1-11 平衡盘法1-平衡盘头2-平衡盘平衡盘法（见图1-11）这种方法是一种轴向间隙液压平衡装置。它是装在最后一级叶轮与平衡室之间，和轴一起转动的叫平衡盘，静止不动的称平衡环（套）。平衡原理：从叶轮出来的一部分液体经过平衡盘与平衡环之间的轴向间隙而漏入平衡室，再用管路把平衡室与泵吸入口连通，这时平衡盘背面所受的压力是平衡室压力。而平衡盘正面最小直径上受到的压力是泵的吐出压力，而在周界上是平衡室压力。只要选择好平衡盘的内外直径尺寸，就可以使平衡盘正面与背面的压力差和泵的

35、轴向力相等，达到平衡的目的。 假如泵的轴向力增加，这额外的压力就把泵的转子推向吸入口侧，从而使平衡盘和平衡环之间的端面间隙减小，此时通过这间隙的漏失量减少，平衡室压力下降，这时平衡盘前后的压力差增加，将转子向吐出口方向推，直到与轴向力平衡为止。反之，如泵的轴向力减小，就会造成平衡盘与平衡环的轴向间隙增大，漏失量增加，平衡压力增高，直到又获得新的平衡为止。述两法相同。4、叶轮对称布置平衡法：在多级水平中开式离心泵中采用叶轮对称布置的方法来平衡轴向力。使成组叶轮的吸入口方向正好相反，从而起到平衡轴向力的作用。在泵上也要安装止推轴承。5、平衡盘的作用：平衡盘主要是用来平衡轴向力的，但它还起定位的作用

36、，即用平衡盘的位置来保证叶轮出口与导翼口对中，以减少水力损失，提高离心泵的效率。6、平衡机构失灵及其危害造成平衡机构失灵的主要原因有：平衡机构严重磨损平衡管堵塞平衡腔室穿孔与末级连通密封环损坏危害：平衡机构失灵后，泵的轴向力无法平衡，造成泵转子往前窜，使叶轮止口与密封环产生摩擦，造成卡泵，甚至于烧泵等严重后果。（三）材料：平衡盘的材料要求耐磨、耐扭力、耐冲刷，加工精度要高，而平衡盘和平衡环（套）所采用材料不同，加工工艺和热处理硬度也不一样，防止因摩擦过热产生变形而粘接在一起，发生故障。目前多数采用：HT25-47、45#钢、3Cr13，进行调质处理，硬度为HB241-302。6、密封环1、密封

37、环的作用：密封环又叫口环，安装在水泵吸入口外缘与泵体之间，它把整个螺旋壳体分成为进水低压室和高压室，密封环主要起减少压力水回漏到叶轮进口处的低压室内，起密封作用，它与叶轮止口配合间隙的大小将直接影响水泵的效率。密封环还起承磨作用。防止叶轮直接与泵体摩擦，为易损件。2、对密封环质量的要求密封环有固定安装和浮动安装两种。一般情况下，单级低压和多级中压离心泵都是采取浮动安装，即将密封环紧紧装在泵体上，不用螺钉固定。而高压离心泵的密封环是采用固定安装，即将密封环通过六条埋头螺钉固定在泵体上。目前密封环的主要材料有：铸铁、1Cr13不锈钢、球磨铸铁或铸铜。密封环的加工精度要求高，内外圆的跳动误差不超过0

38、.030.05毫米。密封环的形状大致分三种：一种普通圆柱密封环，一种迷宫形密封环，一种锯齿形密封环。见图1-12图1-12 密封环的形式a-普通圆柱形 b-迷宫形 c-锯齿形压盖大气侧压力侧图1-13 软填料密封密封环与叶轮止口之间的配合间隙大小，对水泵的工作性能有很大影响。从理论上讲，配合间隙越小越好，但在实际工作中，如果间隙太小会使叶轮和密封环产生摩擦，甚至卡泵，泵反而不能正常工作。对于低压多级离心泵来说一般密封环与叶轮止口配合间隙为0.450.55毫米，高压多级离心泵一般为0.500.60毫米。7、轴封机构在离心泵的泵轴伸出泵体部分，泵轴与填料函之间必有一定间隙，有间隙就会有漏失，为了减

39、少漏失和防止气体进入泵腔内就要有泵轴的密封装置，即轴封机构。离心泵常用的轴封机构主要有：填料密封和机械密封。1、填料密封（见图1-13），此种密封形式，目前在油田使用的离心泵中是最常见的密封。这种密封装置由填料函、填料套、水封环、填料、填料压盖、双头螺栓和螺母组成。依靠填料与轴套外圆表面接触实现密封。填料主要有：（一）油浸棉纱填料：多用于低压泵，输送液体温度低于40；（二）石棉浸透石墨或铅粉填料：可在被输送液体温度高于40，低于80环境中使用，对轴套磨损比较严重。（三）金属铂（箔）包裹棉芯子填料：适用于输送石油产品含有酸、碱的液体，适合中压高温（可达400）条件下使用；图1-14 机械密封装置

40、1-轴2-动环3-弹簧4-壳体5-静环6-静环密封圈7-动环密封圈（四）聚四氟乙烯及石墨制品填料：近年来广泛应用于离心泵，对轴套磨损小又节能；（五）碳素纤维编织成型渍浸酚醛树脂或聚四氟乙烯填料：使用寿命长，密封性好，又有自润性，磨损小，寿命可达2万小时。2、机械密封（见图1-14）（一）特点：机械密封又称为端面宻封，它是离心泵或其它回转式机械上广泛采用的种新型旋转轴的一种密封装置。它的主要特点是密封面垂直于旋转轴线，依靠动环和静环端面接触和弹簧张力来阻止和减少泄漏。（二）优缺点：优点：机械密封比填料密封性能好，消耗功率少，在运转中可以达到几乎不漏的程度，而且使用寿命长。缺点：结构复杂，制造技术

41、、精度要求高，成本也高，检修费时、更换零件麻烦。（三）工作原理：机械密封的工作原理，见图1-14所示轴1带动动环2旋转，静环5固定不动，依靠动环2与静环5之间接触端面的滑动摩擦保持密封。在长期工作摩擦表面磨损过程中，弹簧3推动动坏2，以保证动环2和静环5接触面无间隙，为了防止介质通过动环2与轴1之间的间隙泄漏，装有密封圈7；为了防止介质通过静环5与壳体4之间的间隙泄漏，装有密封圈6。它是借助于表面光滑而又精宻的动环与静环宻切配合，并做相对转动而进行宻封的。工作时，动环受液体压力和弹簧張力的作用，沿着轴向移动，紧压在静环端面上，并做相对旋转运动。在旋转过程中，动环与静环密封面上形成一层液膜，液膜

42、必须有一定厚度，才能使机械密封的性能和散热良好，起到密封作用。液膜太厚，泄漏量大，密封性能下降；液膜太薄，动环与静环之间产生干摩擦，使端面过热，损坏密封元件。因此弹簧（或波纹管）的申張力大小的确定十分关键。（四）机械密封主要结构；a、主要密封部件：动环（旋转环）和静环（固定环）组成一对摩擦付，二者一般均采用不同的材料制成，其中一个硬度高，一个硬度较低。b、辅助密封件：动环密封圈，静环密封圈和壳体密封圈和其它垫片组成，这些密封圈大多数是用丁睛橡胶和聚四氟乙烯材料制成的。c、压紧及紧固件：由弹簧、推环、传动座、固定螺钉等组成。（五）机械宻封的种类，按设备结构和使用场合分：a单端面宻封和双端面密封。

43、b单弹簧密封和多弹簧密封。c平衡型宻封和不平衡型宻封。d内装式密封和外装式密封。e波纹管式密封。（六）对机械密封装置在装配时，必须注意的事项如下：a、按照图样技术要求检查主要零件，如轴的表面粗糙度，动环和静环密封表面的粗糙度及平面度等是否符合规定。b、找正静环端面，使其与轴线的垂直度误差小于0.05mm。c、必须使动、静环具有一定的浮动性，以便在运动过程中能适应影响动、静环端面接触的各种变化偏差，这是保证密封性能的重要条件。浮动性取决于密封圈的准确装配，与密封圈接触的主轴或轴套的粗糙度，动环与轴的径向间隙以及动、静环接触面上摩擦力的大小等，而且还要求弹簧有足够的弹力。d、要使主轴的轴向窜动、径

44、向跳动和压盖与轴的垂直度误差在规定范围内，否则将会导致泄漏。e、在总装配过程中要保持清洁，特别是主轴装置密封的部位不得有锈蚀，动、静环端面应无任何异物和灰尘颗粒。f、在装配过程中不允许用坚硬工具直接敲击密封元件。总之，机械密封的作用是靠动环与静环密封面之间的轴向间隙来实现密封的。为了获得较长的使用寿命，密封接触面必须严防损坏。（七）机械宻封常见故障及处理措施： （1）机械宻封产生振动、发热、昌煙、泄漏液体故障的处理。 原因分析： a端面宽度过大； b端面比压过大； c动、静环表面粗糙； d转动体与宻封腔内间隙过小，泵轴摆动引起碰撞。 处哩措施： a减小端面宽度； b减小弹簧压力，降低端面比压；

45、 c提高动、靜环表面粗糙度； d增大密封腔内径尺寸或更換直径较小的转动体，使其间隙在07mm左右；校正泵轴或找好机泵同心度。 （2）机械宻封端面漏失严重，泄漏液体夹带杂质的故障处理。 原因分析： a摩擦付端面歪斜，平直度达不到要求； b传动、止推部件结构不良，有杂质，固化介质粘接，使动环失去浮动性； c固体颗粒进入摩擦付； d弹簧弹力不夠，造成端面比压不足而摩损，失去补償能力； e摩擦端面宽度过小，端面与轴不垂直偏移量大； f动、静环浮动性差。 （3）机械宻封轴向泄漏故障的处理。 原因分析： a密封胶圈与轴配合过紧或过松； b密封胶圈质量差，过硬或过软，耐腐蚀性和耐热性能差，老化变形或破裂粘接

46、； c安装不慎，宻封胶圈卷边、扭劲、压扁； d宻封介质压力过小，静环脱离静环座。 处理措施： a选择、更換合适尺寸的宻封胶圈； b更換质量合格的宻封胶圈； c密封圈与泵轴的过盈量应合适，安装时应小心谨慎； d调节宻封液体压力，改进密封结构。 （4）机械宻封间断性泄漏故障的处理。 原因分析： a轴窜量过大，动环来不及补償位移； b操作不平稳，宻封腔内压力变化过大； c机泵周期性振动过大。 处理措施： a严格执行机泵维修保养规程，做到勤检査、勤调整、勤保养； b平稳操作，缓慢开关泵进、出口阀门； c经常检查机泵同心度，紧固各部固定螺絲。 （5）机械宻封出现突然漏失的故障处理。 原因分析： a泵发生

47、严重抽空，破坏了机械宻封的机械性能； b弹簧因泵反转而被扭断，防转销钉被切坏或顶住； c动环或靜环断裂，宻封圈老化断裂； d机械宻封固定螺絲松动，造成其正常工作位置移动或偏斜。 处理措施： a立即停泵，放空排净泵内空气，重新起泵； b更換弹簧，更換或修复防转销钉； c更換损坏配件，重新装配好； d重新找好机械宻封的正常工作位置，并紧固好固定螺钉。8、轴承轴承是承受泵的径向载荷和轴向载荷的，是支撑泵的转子重量和动载荷的。轴承与轴之间是由于滚动而产生的摩擦，称滚动摩擦；轴承与轴之间由于滑动而产生的摩擦，称做滑动摩擦。因此根据轴承与轴接触和摩擦方式不同，将轴承分为滚动轴承和滑动轴承两大类，若干种。1

48、、滚动轴承又叫弹子盘。滚动轴承的优点是：间隙小，易保证轴的对中性，结构紧凑，构造简单（只有内外座圈、滚动体和珠架），互换性好，精度高，摩擦阻力小，润滑油消耗量少，泵启动力矩小，维修方便。缺点是：承受冲击能力差，高速旋转时噪音大，承载能力有限，安装时要求精度高，使用寿命不如滑动轴承长。滚动轴承代号组成：从个位数起第一、二位数字表示轴承内径或衬套内径，其表示法：第一、二位数字000102030499内径尺寸（mm）10121517数字5第三位数字表示轴承系列：超轻、特轻、轻、中、重等；第四位数字表示轴承类型：向心球轴承、向心球面轴承、向心短圆柱轴承、向心球面滚子轴承、长圆柱滚子轴承或滚针轴承、向心

49、推力球轴承、圆锥滚子轴承、推力球轴承等10种；第五、六位数字表示结构特点（见国家标准GB30-64所述）；第七位数字表示：轴承宽度系列，分为窄、正常、宽、特宽几种。汉语拼音字母表示精度等级，其顺序是C、D、E、F、G，C级最高，G级最低，F级一般不选用。轴承间隙规定标准：轴承内径mm径向间隙mm新滚珠轴承新滚柱轴承最大允许量20300.010.020.030.050.1035500.010.020.050.070.2055800.020.030.060.080.20851200.020.030.080.100.301301500.020.040.100.120.302、滑动轴承（又称轴瓦）滑动

50、轴承有整体筒式和分上下两半的对开轴承。根据润滑方式又可分为自身润滑式和强制润滑式轴承。整体筒式是靠紧力镶入或用螺栓联接的方式固定在轴承体内；对开式轴承是由上、下瓦和轴瓦压盖组成，固定在轴承架上的。瓦体大多数是用铸铁铸造而成，大型设备瓦体是用铸钢浇铸成的。瓦衬里是用以下几种材料浇铸而成。（一）锡基巴氏合金：CuSnSb11-6含锡80%，含锑11%，含铜6%。多用于高速重载机械上。油田高压注水泵及大型电机的滑动轴承都用此材料；（二）铅基巴氏合金CuPbSn16-16-1.8，含铅65%，含锡16%，含锑16%，含铜1.8%。多用于轻负荷，如汽车、轮船发动机上；（三）青铜：有磷锡青铜，锡锌青铜、铅锡青铜、铝铁青铜等。青铜耐磨性、硬度、强度都比较好，多数用于小轴径、低负荷或低转速的机械上。滑动轴承的主要特点是：工作可靠性好，运转平稳、噪音小，运转起来形成油膜，具有一定的吸震能力。承受冲击截荷能力较大，使用周期较长，制造简便，便于维修。但结构复杂。体积较大，消耗润滑油多，摩擦阻力大，启动时费力较大。滑动轴承间隙规定标准如下：泵轴直径mm滑动轴承顶间隙mmn1500r/minn1500r/min30500.0750.1600.1700.34050800.0950.1950.2000.400801200.1200.2350.