机泵知识简介

1、第一章 绪 论第1节 概 述 炼油厂和石油化工厂都广泛使用各种类型的泵，泵的作用犹如人体中的心脏，起着输送、加压等功能。石油化工企业大都是连续性生产；所需输送的液体或高温或低温，粘度大，往往具有腐蚀性；有的还含有固体颗粒；有的易燃易爆或具有毒性。因此泵长期可靠地运行是石化企业连续生产至关重要的先决条件之一，石油化工生产用泵，在其类型、材料及密封装置的结构等方面均应满足这些条件。美国石油学会API 610规范规定，炼油厂泵应连续运行25万h没有故障。同时泵又是石油化工企业中耗电的最主要设备，炼油厂既是供能大企业又是耗能大企业。据有关统计，全国各大炼油厂共有各类泵16万台以上，其中离心泵为1 16

2、56台，占泵总数的726。一座年处理量为250万t的炼油厂，全厂泵的驱动电机总容量为225万kW，其中离心泵用电机容量为1114万kW，为全厂的55，全国各炼厂每年耗电达30亿kWh(度)上下，耗电量约占全国用电量的35o因此，如何提高运行效率，对节能，提高企业经济效益也是十分重要的。每提高运行效率1，仅炼油厂每年就可节电3000万kW·h(度)o现在效率方面潜力大约在35，如能提高效率35，每年可节电O9亿15亿度电之巨。因此搞好泵的使用和维护，必须围绕泵的高可靠性和高效率两个方面。第2节 石油化工用泵特点 一、泵的分类 泵的分类方法有以下三种： (一)按工作原理分类 1容积式泵

3、依靠泵内工作室容积大小作周期性地变化来输送液体的泵； 2叶片式泵 依靠泵内高速旋转的叶轮把能量传给液体，从而输送液体的泵； 3其它类型泵 依靠一种流体(液、气或汽)的静压能或动能来输送液体的泵。此类泵又称流体动力作用泵。 采用这种分类方法时，根据泵的结构又可分为以下几种。(二)按泵产生的压力(扬程)分类1高压泵 总扬程在600m以上；2中压泵 总扬程为200600ml3低压泵 总扬程低于200m。（三）按泵用处分类 1供料泵 石油化工装置不但要将原料输送到蒸馏塔，有时还要升压后送到反应器。有时是先炉后泵，有时是先泵后炉。如果是先炉后泵，则要求泵输送温度很高，可能高达380，甚至更高。例如热裂化

4、原料泵就是一例，由于石油化工厂生产是连续的，有的装置要求一、二年不大修，因此对这类泵的要求是高可靠性。美国API 610中规定，对炼油厂泵要连续运行25万h不大修。这类泵流量一般要有少许余量，以适应原料量的变动。但此时也要求扬程波动要尽可能地小。多数情况下，要求净正吸入压头为负值，即灌注式进泵；原料罐液位的标高高于泵的吸入口，尤其高温供料泵。 2循环泵 由于石油化工过程中进行反应、吸收、分离等操作需要反复进行，同对吸收液再生后也要送回装置进行还原，各种反应系统中催化剂循环、抽提过程中溶剂循环、重油直接脱硫过程中热油循环、碱洗和碱再生塔之间循环、制冷过程中冷却液再循环等都要求使用循环泵，这类泵循

5、环时压降一般波动不大，而流量稍有一定波动，选泵后，多可在额定工况下运行。关键是要针对介质选用合适泵的材料。 3回流泵 这种泵是控制炼油蒸馏塔热平衡所采用的泵，如塔顶回流、某侧线回流、多和重沸器一起使用，使塔顶或某段获得热量，使整个塔内上下得到热平衡。又如蒸馏塔或解吸塔中进行除气，在装置完全停产前都要求打回流。对这类泵的要求是特性曲线必须平坦，尤其不要出现有驼峰的性能曲线。 4塔底泵或重沸器泵 在塔底为了保持热量，通常用泵在塔底和热源之间进行液体循环。液体多是大流量并处于高温、饱和状态。主要问题是：(1)高温条件下泵的密封、轴承、机体热对中都应优良；(2)高温条件下保证正常吸入，不发生汽蚀。在选

6、泵时要求泵所需的净正吸入压头尽量小。吸入管路上尽可能减少损失，并留有足够余量。 5成品泵 多数是常温常压条件下输送液体，有时将塔顶或侧线抽出液直接送到产品罐。主要问题是保持产品纯度，为此有时采用屏蔽泵。 6计量泵 多用来注入化学溶剂、防腐药品等，要求输出量较精确。一般采用往复式计量泵或齿轮泵或螺杆泵，同时配有注入量调节装置。 7沥清石蜡泵 由于粘度大，含蜡，虽在高温下输送，仍多采用往复式蒸汽泵，或用容积式泵。这也是为了防止一旦出现高粘高蜡时，可以具有自动保护作用。8浆液泵 如输送催化剂浆液泵，既是高温更含有固体颗粒，是一种工作条件恶劣的特殊杂质泵 9轻烃泵 鉴于轻烃易挥发，所以多在高压低温下工

7、作，一旦泄漏就产生白霜。这类泵关键之一是密封问题。另外，这类泵防止汽蚀极为重要，宁可牺牲少许效率也要保证安全运行。这类泵多采用筒袋多级离心式，外形似如潜水式泵吸入口多埋在地下，以防汽蚀。 二、石油化工用泵特点 此处仅简介液化气泵、超低温泵、高温用泵、含固粒泵、高粘度用泵和腐蚀液用泵等的 特点。 1液化气离心泵 输送密度(指与20水密度的相对值)在O65以下的液化烃和氨液等饱和液体的泵由于容易发生汽化导致泵烧损事故，因此在装置工艺吸入管线要尽量避免发生汽化，同时对泵制造厂来说，则要求在发生少量汽化时结构上要确保不会引起重 图1-1 烃蒸气压曲线大故障。图1-1是液化烃的温度与蒸气压力曲线。由图中

8、可知，当液温变化时，蒸气压力的变化幅度很大。例如40的丙烷，每下降1就要使蒸气压力下降约O04MPa，折算到密度则为O46的液体，此时净正吸入压头(NPSH)有效值减小近85m。在实际中很难保证有这么大的净正吸入压头。此外，还有必要采取若干措施，如在泵的吸入口设置气体分离器，使在管路中气化的气体通过所增设的回路排出，吸入管路尽可能短，管路有较大的倾斜度，气体可逆液体而流动。当液源温度突然下降时，吸液槽内的饱和压力随着降低，然而此时已流到吸入管路中的液温仍保持液源温度下降的前状态，于是NPSH有效值就将随着液源温度下降和压力的降低而变小。当液温低于大气温度时，液体在流经管路的过程中会吸热，使泵吸

9、入口的液温上升，导致NPSH有效值变小。这种情况下的吸入管路必须进行保冷，并且尽可能缩短管路长度。此外，由于节流减压会引起汽化，而且不易再恢复液态，导致气体吸入泵内，因此必须尽力避免在管路中有节流阻力。在泵的设计及结构方面，最好采用能自身分离气体的立式泵。若采用卧式泵，则泵吸入口最好向上。吸入口沿水平方向的泵或多级泵在吸入气体后会使气体积聚在叶轮的中心部 位，不但引起扬程下降，而且还可能发生振动，导致旋转密封件的烧损。对吸入压力较高的悬臂式泵，其吸入压力乘以轴封内径的截面积所得出的轴向推力作用在指向联轴器一侧的方向，因此必须研究推力轴承所能承受的负荷。 机械密封装置要尽力防止因摩擦热引起的温度

10、上升，同时为了防止汽化，还应适当提高其密封压力，应使冲洗流量增大，密封压力比吸入压力高约O2MPa以上，此时由于密封端面比压的增高，机械密封装置的消耗功率将增加，所以必须注意驱动机的输出功率。 对承磨环、内衬环等旋转密封件的材料，必须选择特别难以咬死的摩擦副材料。 2超低温泵 主要问题是必须充分考虑保冷问题，以防从吸入管路和泵体本身吸收热量。在泵制造材料上考虑，通常金属材料在低温状态下，抗拉强度和硬度增加而韧性却下降。尤其是抗冲击能力变得很弱，甚至在更低温度下会发生脆裂现象。因此在选定材料时，应将试件冷却到使用温度以下再进行冲击试验，只有对冲击能量达到21×105Jm2以上的材料才可

11、以使用。表1-1所示为低温用泵主要部件使用材料，可供参考。表1-1低温泵材料表(日本钢号) 在-45100的温度范围内，焊接结构的部件和形状复杂的铸件一般使用奥氏体不锈钢。至于像轴承座、驱动机安装座、支架等不与液体直接的部件，即使是-100以下的液温，它们一般仍不会低于-30，因此使用普通的钢材就可以了。 机械密封中“O”形“V”形垫圈材料的耐寒性为：丁苯橡胶(-60)，硅橡胶(-80)，氟橡胶(-45)，聚四氟己烯(-79)。因此带有垫圈的单端面机械密封，其使用界限为-70，低于此温度时可使用波纹管式密封。有时因轴封部液体容易汽化引起密封不稳定，则采用双端面机械密封，并在密封室内加入润滑油。

12、 在泵保温和启动时，吸入管路和泵都必须用绝热效果良好的保冷材料进行保冷，保冷材料的吸水要小，保冷材料的厚度必须能保证外表温度确保在露点以上。 如果在吸液前管路和泵内存有油或湿气，则吸液时会导致冻结，使泵无法运转。一般用甲醇等不冻液加以洗净，再用氮气或其它干燥气体进行吹干，最好干燥到泵内露点接近液温时为止。当低温液吸入泵内后，在泵尚未完全冷却至液温的时间内液体有可能气化，因此必须连续进行放气，一般相差高达100就必须放气34h。 启动前，如果单端面机械密封的端面靠大气一侧有结冰，则要用不冻液加以消除。如启动后泵的出口压力不上升，或上升后立即下降，这主要是泵内气体没有放完，因此必须将泵停止运转进行

13、彻底放气；一面运转一面放气不易把泵内气体放完，在这种状态下连续运转有可能导致烧损事故。 3高温用离心泵 一般所谓热油多数是指液温接近该液体的沸点，此时对吸入管路等问题必须跟输送液化气一样，同样给以特别注意。 在泵材料与结构方面，如果是无腐蚀性液体，则370以下的耐压部件材料都采用碳钢，370以上则用含铬5或含13铬钢；对于强度不大的部件，在230以下都可采用铸铁。当组合件的材料热膨胀系数不相同时，紧配合部分会出现松动，而旋转密封部件的间隙却又会变小以至发生事故，形状复杂的泵壳有可能因膨胀变形不规则而导致事故，所以一般都采取垂直剖分。温度变化时会引起耐压泵壳的螺栓紧固力发生变化，从泵壳接合面处产

14、生泄漏，所以接合面处必须使用止口垫圈。如果使用水平剖分型泵壳那种密封平垫圈，则当螺栓紧固力放松而开始泄漏时，垫圈即被吹破，于是有发生高温液吹出的危险，因此这种垫圈不适合高温使用。 热油泵的轴封以前采用压盖填料，目前已发展了高温用机械密封装置。由于密封端面的磨损随温度升高而急剧增大“O”形和“V”形垫圈的耐热性也成问题，因此多数都对轴封装置采取降温措施，其冷却方法是利用在工作温度下并不蒸发的冷却液进行外部冲洗或自身冲洗，同时在冲洗管路中设置了冷却器，使冲洗液冷却至80120再注入机械密封装置。采用自身冲洗的冷却容易在停泵期间有高粘度介质凝聚在冷却器内，所以必须对冷却器装加热用的蒸汽管路。此外，在

15、停泵进行暖机或自身冲洗但又不带冷却器时，都需要注意轴密封装置的温度不能太高，一旦超过机械密封的耐热温度，则即使泵已停止，仍须从排出管路止逆阀后引出冲洗液进行冲洗。 在使用方法上，热油一般随温度的降低相对密度会增大，粘度也增高，呈非牛顿体状态，因此需要考虑装置启动时低温状态下的动力损耗，并按此确定驱动机的输出功。一般在设计泵时都把输液看作不可压缩的液体。但根据斯坦波诺夫(Stepanoff)提供的实例来看，高温时的烃类液体具有一定的压缩性。例如360时O1 MPa下油的相对密度是O598；压力增高到28MPa，相对密度是O620；再增高到56MPa时又变为O638 。因此对高温高压泵来说，必须从

16、这一点出发确定相对密度和预计轴功率。 高温液急剧吸入时，泵体内部和外壳加热速度不等，所以轴向间隙和旋转密封件的间隙都应比一般泵的数值大些。运转起动前必须充分预热，使各部分温度趋于均匀。预热方法通常从排出口用高温液进行循环，因此排出口方向朝上的泵只对壳上部加热，扩大了泵壳上、下部分的温差，使轴线产生变形。图1-2所示为泵壳长14m、轴承间距2Om的双圆筒壳体泵在靠联轴器一侧的轴承上安装千分表测定其变形基的结果。图1-3是预热过程中泵壳上下部温度的测定值。由图知若从排出口处进行预热，则约经过5h后泵壳上、下温度差已缩小到10，此数值表示泵壳变形和对运行都已不成问题。在这种情况下，虽然增大预热量可能

17、缩短时间，但泵壳上、下温差从一开始就出现很大差值，引起很大的变形量，这是不图l-2 泵壳上下温差引起变形 图1-3 暖泵时泵壳上下温差 从排出管预热上部； 从排出管预热下部；·一从排出口下部预热上部；··一从排出口下部预热下部允许的，因此泵壳的升温应该控制在12min，预热必须进行到泵壳和液温的温差达到30以内为止。 高温用泵一般都采用轴承支承型，因而原则上不必进行高温状态下与驱动机对中测量；然而由于配管的热膨胀产生的泵接管负荷可能导致底座的变形，从而造成与驱动机之间的中心偏移，所以对待配管的支撑问题应该加以充分讨论，而且不但要从热应力角度来考虑支撑方法，还要注意

18、到从泵排出的液流振动有可能使配管发生振动，这也和支撑方法有关。 4悬浮液用离心泵 一般对含有粒度为8400目固体颗粒的混合液进行输送的泵称为悬浮液泵。其结构多数采用全开式叶轮单级离心泵，如采用闭式叶轮则大都用洁净液体冲洗承磨环和内衬环，以防固体颗粒侵入。 当液内含有催化剂等非常硬的固体颗粒时，流速过大的地方容易产生侵蚀，所以通流面积要设计得相当大，泵的转速必须尽量低。机械密封的使用也有困难，因此通常采用外部冲洗的单端面机械密封，把洁净的冲洗液引入，同时缩小轴颈密封环的间隙。 5高粘度液用泵 大都采用性能受粘度影响较小的回转式泵和往复泵。这种情况下的粘度再高也无非是泵可能会自动降转速或影响些活塞

19、速度。 在大流量和工艺流程上要求避免脉动的情况下，有时也会牺牲效率而采用离心泵。此时粘度会使泵性能下降，轴功率随之增大，因此若使用标准泵就必须考虑轴的强度问题，同时为了确定驱动机的输出功，就要按照粘度修正系数推导出泵的性能；而且由于不易得到正确数值，所以有必要留出足够的余量。如果使用机械密封，对多个小弹簧形式，因旋转阻力太大会引起弹簧动作不稳定，应采用单个大弹簧形式。 6腐蚀液用离心泵 主要是材料的耐腐蚀问题。一般的材料腐蚀试验数据多是浸在静止液中的试验结果，此时材料在腐蚀液中发生化学反应，生成一种表面膜，可以保护材料表面免受腐蚀。而离心泵内部的流速在叶轮转动的作用下可以达到很大的数值，同时从

20、高压区流向低压区的交界处也会产生相当高速的喷射液流，这使得材料表面生成的保护膜容易被破坏，造成腐蚀的连续进行。所以泵用材料要比容器、管道高一些。我国泵规范和API 6 1 O规范对此都有较详细的规定。第二章 离 心 泵第1节 离心泵参数 在石油化工生产中，离心泵是使用最广泛的液体输送机械。其特点是结构简单、流量均匀、可用耐腐蚀材料制造，且易于调节和自控。因此，离心泵在石油化工生产中占有特殊的地位，估计约占生产用泵的8090。 一、离心泵各参数的定义 按国家标准化文件，离心泵各参数定义如下： 1流量和额定流量 流量是指单位时间内泵所抽送液体的数量。通常以体积计，以Q表示，单位为m3h，m3s，L

21、s；也可以质量计，以G表示，单位为th，ts，kgs；额定流量则指泵在最佳效率时的流量。即泵铭牌上所标注的数量。换算关系：GrQ式中r-一液体的重度，m32扬程和额定扬程 扬程是指单位质量液体通过泵时所增加的能量，以H表示。其单位是m，通常以米液柱(mH20)表示。额定扬程是指在最佳效率时的扬程，即泵铭牌上所标注的数量。叶轮直径越大、叶轮数目越多、旋转速度越快，则扬程越高。泵铭牌上标出的扬程是指输送水的扬程，如输送油品或化工产品则应按粘度不同来换算；而且并非标出40米，就能送到40米高，必须减去吸入高度(如吸入罐液面比泵中心高，则应加上此段高度)，还必须减去从吸入端至排出端整个管路、伐门、弯头

22、等的压力损失(折合成米液柱)。如一台水泵吸井水，铭牌标出扬程40米，泵中心至井水面高3米，阻力损失2米，则泵只能送到35米高。还应指出，泵吸水高度不能达到和超过1033米，因吸入高度到1033米时泵入口达到绝对真空。在未达到绝对真空前已汽化了，而且吸入管路还有一定的阻力损失，因此一般离心泵吸入高度不足7米。单级泵所产生的扬程可由下式粗算： Hu22g式中 u2叶轮出口圆周速度，m/s. g-重力加速度，98 m/s2.u2=nD2 /60 式中 n一叶轮转速，rmin. 一圆周率，31415. D2叶轮外径，m/s.当 n2950 rpm时，H1200 D22 ；如是多级泵，总扬程由各单个叶轮

23、所产生的扬程相加。 4功率 是指驱动机给泵的能量，通称轴功率，以kW表示。N轴rQH/102 kW式中 r液体的重度，kg/L; Q流量，L/s; H扬程，m; 5净正吸入压头多以NPSH表示(或汽蚀余量，以h表示)。其含义是指为了保证泵不发生汽蚀，在泵内叶轮吸入口处，单位质量液体所必需具有的超过汽化压力后还富余的能量。单位是m。其中又分NPSHr和NPSHa。 (1)NPSHr是指必需的净正吸入压头，其含义如上所述，其数量大小值和泵叶轮优劣有关，优秀的泵，其NPSHr值较小o (2)NPSHa是指泵吸入管路所能够提供的、保证泵不发生汽蚀、在叶轮吸入口处，单位质量液体所具有的超过汽化压力后还有

24、的富余能量。它的数值大小与吸入管路优劣有关，与泵本身无关。当NPSHa数值大时，表示吸入管路设计合理，其值愈大愈好，要强调的是上述都是指泵在输送液体为水且又在常温时。当输送液体为烃时，其汽化压力和烃的化学结构有关，要进行必要的修正。当非常温时，就是输水也要进行饱和蒸汽压的修正。在高原地区因大气压低，也要进行必要的修正。6比转数 表示离心泵性能和几何结构的一个综合性参数，用nS表示。离心泵的比转数可按下式计算： ns=3.65nQS HS3/4几何结构相似，性能相似的泵，比转数相同。一般来说，离心泵的比转数小，表示泵的扬程大而流量小；比转数大，表示泵的扬程小而流量大。各种离心泵的比转致范围为20

25、500，炼油装置用泵大都是低、中比转数泵，其中低比转数泵占绝大多数，比转数的范围为501OO。7.转速 每分钟主轴旋转数。以n表示,单位：转分钟（r/min or rpm）第2节 离心泵的工作原理及分类一离心泵的基本构成离心泵的主要部件有：叶轮、转轴、吸入室、泵壳、轴封箱和密封环等，如图21所示。有些离心泵还装有导轮、诱导轮、平衡盘等。离心泵的过流部件是吸入室、叶轮和蜗壳。其作用简述如下：（1）吸入室 吸入室位于叶轮进口前，其作用是把液体从吸入管引入叶轮,要求液体吸入室的流动损失要小，并使液体流入叶轮时速度分布均匀。（2）叶轮 叶轮是离心泵的重要部件，液体就是从叶轮中得到能量的。对叶轮的要求损

26、失最小的情况下，使单位重量的液体获得较高的能量。（3）蜗壳 蜗壳位于叶轮出口之后，其功用是把从叶轮内流出来的液体收集起来，并按一定要求送入下级叶轮或送入排出管。由于液体在流出叶轮时速度很高，为了减少后面的管路损失，液体在送入排出管以前，必须将其速度降低，把速度能转变成静压能，这个任务也要求蜗壳等转能装置来完成，而且要求蜗壳在完成上述两项任务时流动损失最小。图21 离心泵基本构件 1一转轴 2一轴封箱 3一扩压管 4一叶轮 5一吸入室 6一密封二离心泵的工作原理离心泵是由原动机(电动机或汽轮机)带动叶轮高速旋转，使液体由于离心力的作用而获得能量的液体输送设备，故名离心泵。当原动机带动叶轮高速旋转

27、时，充满在泵体内的液体，在离心力的作用下，从叶轮中心被抛向叶轮的外缘。在此过程中，液体获得了能量，提高了静压强，同时由于流速增大，动能也增加了。液体离开叶轮进入泵壳，由于流道逐渐加宽、液体的速度逐渐降低，便将其中部分动能转变为静压能，这样又进一步提高液体的静压强，于是液体以较高的压强进入排出管路。 当泵内液体在高速旋转下产生离心现象而趋向叶轮外缘时，在叶轮中心形成低压区，这样造成贮槽液面与叶轮中心处的压强差。在这个压强差的作用下，液体便沿着吸入管连续不断地进入叶轮中心，以补充被排出的液体。这样，只要叶轮的转动不停，液体就会连续不断地被吸入和压出，从而达到输送的目的。 离心泵的叶轮是按输送液体设

28、计的，对气体不能施加足够的离心力，假如泵内存在空气，由于空气的重度远小于液体，产生的离心力亦小，此时叶轮中心只能造成很小的负压，形不成所需的压强差，液体便不能进入到叶轮中心，泵也就排不出液体，这种现象称为“气缚"。所以，离心泵没有自吸能力，启动前必须要灌泵。 三、离心泵的分类及型号 (一)离心泵的分类 1按叶轮数目分 (1)单级泵 泵内只有一个叶轮，扬程最高只达12O150米； (2)多级泵 泵内有两个以上叶轮，扬程较高，最高可达数百米； 2按叶轮吸入方式分 (1)单吸式泵 叶轮只有一个吸入口； (2)双吸式泵 叶轮两侧均有吸入口，相当于两个单吸式叶轮，因此流量为单吸式的两倍。3按叶

29、轮构造分 (1)开式叶轮泵 叶轮没有前后轮板，用于输送污水； (2)半开式叶轮泵 叶轮只有后轮板，用于输送粘性液体或含有固体颗粒的液体； (3)闭式叶轮泵 叶轮有前后轮板、输送清洁液体，炼厂油泵均为此种。 4按泵体结构分 (1)蜗壳泵 泵的壳体呈螺旋形，炼厂油泵多为此种； (2)透平泵 即分段式多级泵，叶轮外缘还有一导轮，类似透平机的结构故名透平泵。 5按泵轴位置分 (1)立式泵 泵轴立放； (2)卧式泵 泵轴平放。 6按输送介质分 (1)水泵 输送清洁冷热水，如锅炉给水泵； (2)油泵 输送各种油品，按油品温度高低分冷油泵(200)和热油泵(200)； (3)耐腐蚀泵 输送酸碱等各种腐蚀性介

30、质； (4)砂浆泵 输送带固体颗粒的液体，如泥浆泵等。 此外，还可按原动机、输送能力等分成多种，此处不再讲述。 (二)、离心泵的型号 各种离心泵的型号都可在产品样本中查到，这里仅对常用离心泵型号作一简单介绍。 1水泵 输送介质为水； 常用的三种水泵型号的表示方法如下： (1)4BA12型水泵 型号的意义： 4进口管直径，单位为英寸； BA表示该泵的结构特点是悬臂式，即水泵是从泵座上伸悬出来的； 12该泵的比转数的110，即该泵的比转数为l20。 (2)4B35型水泵 这是4BA12型水泵的新型号，型号的意义： 4进口管径，单位为英寸； B单级悬臂式水泵； 35额定扬程(效率最高点时的扬程)的约

31、数(米)。 (3)10sh9A型水泵 10进口管直径，单位为英寸； sh吸水形式为双吸式，即水泵的叶轮是“双面”都进水的； 9一比转数的110； A叶轮经第一次切削。（如为B、C则表示第二、第三次切削） 上述离心式水泵适用于输送清水或物理、化学性质类似于水的其他液体，被输送液体温度不高于80。多级离心泵的型号有D型、DS型、DG型、KD型等。D表示多级；S表示首级为双吸式叶轮；G表示锅炉给水泵；K表示该泵为中开式。 2离心式油泵 离心式油泵是炼油厂中使用最多的一种泵。用来输送不含固体颗粒的石油及其产品：汽油、煤油、柴油及润滑油等；也可用来输送清水或其他无腐蚀性的液体。按输送油品温度的高低分热油

32、泵和冷油泵两大类。Y型油泵是我国近年来自行设计研制成功并系列化了的新型油泵。有单吸与双吸，单级与多级等不同型式，全系列的扬程为60600米，流量在6252450m3h范围内，适用温度为 -40450，由于它具有体积小、重量轻、性能好、规格齐全等显著优点，所以在我国石油、化工部门得到了广泛的应用。 新型号比较简单，被输送介质的温度为： Y型及Y5型卧式离心油泵：-40+400； YD型及YS型冷油泵：4080； YG型管道油泵：-45+250 ； 型号举例说明： 第3节 离心泵的特性曲线 离心泵的特性是有关泵的流量、扬程、效率、功率、汽蚀余量(净正吸入压头)等参数间的相互关系。这些参数所组成的曲

33、线就是泵特性曲线。最典型的如图2-2所示。图22 离心泵典型特性曲线泵参数之间的相互关系称为特性曲线，如图22所示，表明离心泵特性大体可描述如下：流量和扬程之间的关系是，随流量的增大，扬程大体向下降趋势；流量和效率的关系是，随流量增大，效率先增大然后又下降，其间有个最佳值，效率最佳时流量就是额定流量；流量和功率的关系是，随流量增大，功率大体呈上升趋势；流量和必需的净正吸入压头关系是，随流量增大，必需的净正吸入压头NPSHr大体也增大。必须强调出一点，离心泵在某一最小流量工作时，流体会在泵内产生严重回流等现象，导致产生温升和振动。这在过去常被忽视。允许最小流量值最好按泵制造厂建议值执行。如无建议

34、值，可按后述章节介绍的方法估算。一、离心泵特性曲线的分析 离心泵的特性曲线，表明一台离心泵在一定的转速下，流量与扬程、功率与效率间的关系，一般由HQ、N轴Q、Q几条曲线所组成。图2一3即为100Y-60型泵的性能曲线图。 1HQ曲线即离心泵的扬程曲线，反映了泵的流量与扬程之间的依从关系。曲线上任一点表明对于每一流量，泵只能给出一个对应的扬程。可以看出，离心泵的扬程随流量的增加逐渐下降。这是离心泵的一个重要特性。图2一3 lOOY一60型泵的性能曲线图 2N轴Q 曲线 即离心泵的功率曲线，表明电动机传到泵轴上的功率与流量的关系。曲线上任一点表明泵在提供某一定扬程和流量时需要的轴功率。由图看出，功

35、率随流量的增加而平缓上升，流量为零时功率最小。离心泵在开车时都将出口阀门关闭，在流量为零的状况下启动，其目的是为了降低启动功率，以保持电动机免因超载而受损。 3Q曲线即离心泵的效率曲线反映了泵的总效率与流量之间的关系。曲线上任一点表明泵在某一定操作情况下(H和Q一定)的工作效率。由图看出，离心泵的效率开始随流量的增大而上升，达到最大值后再增加流量效率反而下降。这说明离心泵在一定转速下有一最高效率点，泵在此点操作时，液体在泵内的冲击损失最小，这点称为最佳工况点，对应此最高效率点的流量、扬程就是泵的额定流量和扬程。对于泵的使用者来说，为了经济起见总希望泵在较高效率下运转，所以根据生产任务选用离心泵

36、时，应尽量使所选的泵在最佳工况点附近范围内操作。上述三种曲线中以HQ曲线最重要，是选泵时的主要参考依据。HQ曲线一般有下述三种类型： (1)陡降型 如图24中曲线l，流量稍有变动，扬程变化很大，此种泵适用在压力变化较大的场合； (2)平坦型 如图24_中曲线2，此种泵适用于流量变化大而扬程变化小的场合； (3)驼峰型 如图24中曲线3，中部有一高峰，A点两侧在同一扬程下会有两种流量，因此操作不稳定。一般希望此种泵在A点右侧运行。 图24 各种HQ曲线的形状 二、液体物理性质对泵特性曲线的影响主要是液体密度、粘度、液中含固粒和温度对泵特性曲线的影响。 在石油化工企业中粘度对泵的性能影响最常见。其

37、主要机理可简述为如下五个方面：(1)由于粘度增加，油品的粘滞力的阻滞作用也增大，流体在叶轮通道中流速下降，使泵流量减少。(2)由于油品的粘度大，克服粘性摩擦力所需的能量也要增大，使泵有效扬程减少。(3)由于油品的粘性作用，使流体在泵内的流动阻力增大外，在叶轮外表面和泵壳之间的圆盘摩阻也大大增加，所以泵的效率下降，随粘度的增加，泵效率下降就更严重。(4)泵所需净正吸入压头增大，这是由于粘度增大后，在叶轮吸入口的摩阻增大之故。(5)由于油品粘度增大，各上所述叶轮内水力损失增加，叶轮外表面盘面摩阻加大，必然导致功耗增加。 下述的具体定量换算方法依据的是美国的试验曲线。 如图25，它是在吸入管径为50

38、200mm，对单级离心泵，在各种粘度下进行试验所取得的，当然超出上述条件之外就不适用，即对混流泵、轴流泵、旋涡泵不适用，对非均匀质流体也不适用，对已发生汽蚀运行时自然更不适用。具体换算方法： (1)用输油参数初选一台输水泵，将输水时的泵性能曲线分成若干点，查出各点的流量、扬程、效率具体数值。用单吸流量在换算图的横坐标作垂直线和单级扬程在图上斜线交得一点，再用此点和油品粘度线相交后垂直向上，便可在图中的效率、流量、扬程修正曲线查得修正值。然后按下式换算： 2-5 离心泵输送粘液时性能换算图 当小流量时，吸入管口径在2070mm时，可用另一修正用图，见图26。具体步骤同上。 图26 小口径离心泵输

39、送粘液时性能换算图(美国) 三、泵的参数改变时离心泵特性的变化 离心泵的性能曲线是在一定转速下和对一定叶轮直径，由实验测出的。当泵的转速或 叶轮的直径改变时，泵的特性曲线亦随之改变。 1转速的影响离心泵的转速改变时，其流量、扬程和功率均随之改变，可按下式所给的比例关系估算： Q=(n/n)Q H=(n/n)2H N轴(n/n)3N轴 上式称为比例定律。离心泵的效率基本上不随转速而改变。 2叶轮外径改变对泵特性的影响 叶轮外径改变(n不变)时,同样将影响泵的流量、扬程和功率，其变化规律也符合一定的比例关系。不过这种改变有一定限制，即叶轮出口几何尺寸基本不变，因此，实际切削 叶轮外径时，只限于很小

40、的范围最多可削小20。叶轮外径变化后离心泵的特性可按下式估算：Q=(D/D)Q ； H=(D/D)2H； N轴(D/D)3N轴上式称为切割定律。离心泵的效率基本上不随转速而改变（切割量小于5时）。 表21切割量参考表ns6060120120200200250250350350450（D2一D2）D220961511975第4节离心泵在管路中的工作及调节 当一台泵安装在一定的管路系统中工作时，实际的工作扬程和流量，不但与离心泵本身的特性有关，而且还取决于管路的工作特性，也就是说，在输送液体的过程中，泵和管路必须是相互配合。因此，讨论离心泵的实际工作情况，就不能脱离泵所在的管路系统。通过分析二者的

41、联系和制约，才能正确地解决能量供需问题。 图27 管路特性图 一、管路特性 如图27所示，列出、两截面间的柏努利方程，设管路所需的比能量(即扬程)为H，忽略、两截面的动能差别，则 Z1+P1+H=Z2+P2/r+hf H=Z+P/r+hf 对一定的管路来说，Z+P/r=常数 A;上式可简化为H=A+hf 这就是在管路中，液体流动需外界供给的比能量H与流量Q之间的关系方程式。可以看出此方程为一抛物曲线，如图28所示，此曲线叫管路特性曲线。图28管路特性曲线 图29离心泵的工作点 由管路特性可知，管路内单位重量液体所需要的能量随流量的增加而增加，而由离心泵特性可知，泵提供给单位重量液体的能量随流量

42、增加而减少。如果把管路特性和离心泵特性两条曲线画在同一座标纸上，则可看到两条曲线将交于一点，如图29所示。交点A表示管路所需要的能量与离心泵所提供的能量达到了平衡，此点所对应的流量和扬程就是泵在此管路运转的实际流量与扬程。此点即为泵在管路上的工作点(或称工况点)。当工作点处于泵的高效率区时，说明泵选择的较好。显然，当泵或管路某一方的特性改变时，工作点将随之改变。二、有泵管路的流量调节 在实际生产中、有泵管路中的液体流量需要调节，流量的变化必然影响泵的工作点以及功率消耗。所以流量的调节就是改变泵的工作点。采取什么样的措施使流量调节经济、合理、方便，是生产中的一个技术难题。 1调节需方 管路中调节

43、液体流量，简单易行的方法，是在离心泵出口管路上安装调节阀，通过改变阀门的开度来调节流量。如图21 O所示。图210 用阀门调节流量。 图2一11 改变转速调节流量 当关小阀门时，管路局部阻力增大，管路特性曲线变陡，泵的工作点由A点移到B点，压头由HA增至HB，流量则由QA减小到QB；当开大阀门时，则局部阻力减少，管路特性曲线变缓，工作点下移(由A点移至C点)，从而流量也由QA增大到Qc。显然，用关小阀门来减小流量的方法，使一部分能量额外消耗于克服阀门的局部阻力，因此这样操作并不经济。然而，用阀门调节迅速方便，并可在某一最大流量与零之间随意变动，适合化工生产的特点，所以采用十分广泛。 2调节供方

44、(1)改变泵的转速 转速降低，流量下降，如图2一ll所示，泵的特性曲线下移，工作点由A移至A，流量及扬程均减小；反之，泵的特性曲线上移，工作点由A移至A，流量和扬程均增加。此法只适用汽轮机带动的泵，一般交流电机是不能改变转速的。 (2)改变叶轮直径 车小或更换叶轮来改变流量，叶轮直径变小后泵的特性曲线也将下移，与转速改变结果类似。当然，在运转中是无法改变叶轮的，所以，此法实际应用不多。三、离心泵的串联与并联在实际工作中为了某种需要，有时把几台泵并联或串联使用。 1离心泵的串联操作 当管路的端点条件(位置、压力)改变，需要加大扬程时，一台泵不能满足要求，可串联两台泵。生产中经常是将两台规格相同的

45、泵串联起来使用。 图2一l 2中，曲线l为单个泵的特性曲线，将单个泵的扬程相加，即为两台泵串联后泵的特性曲线II。如果管路特性曲线不变，仍为I，则串联后的工作点为2，其扬程与流量均较单个泵的工作点1为大。对规格相同的两台泵串联来说，当管路特性不变时，工作点的扬程并非单个泵扬程的两倍。只有当管路特性改变(变为II，)要保持流量不变，工作点将变为3，此时扬程为原工作点1的两倍。 图212 泵的串联操作 图213泵的并联操作 2离心泵的并联操作 如果需要加大流量，一台泵不能满足要求，可用两台泵并联操作，一般多用两台性能规格一样的泵并联。 如图21 3，I是单个泵的特性曲线，II是两台泵并联的特性曲线

46、，当管路特性曲线不变时,并联时的工作点为2，其流量、扬程均较单个泵的工作点l为大，因为流量增加的同时，管路阻力也增加了。对规格相同的两台泵并联，当管路特性曲线不变时，并联的流量并不是单个泵流量的两倍。第5节 离心泵汽蚀与吸入性能 汽蚀又称空化，是水力机械中特有的一种现象。离心泵发生汽蚀时，常产生噪音和振动，并伴有流量、扬程和效率的降低，严重时吸不上液体，称为“抽空”。 一、汽蚀现象 离心泵的吸入动力是靠吸入液面上压力与叶轮甩出液体后在叶轮入口处形成的真空低压之间的压差推动液体吸入泵内。叶轮入口处的压力越低，吸入能力越大。但这个压力若低于输送温度下液体的饱和蒸气压，液体便会大量汽化；同时，原先溶

47、于液体中的气体也会逸出，形成大量小汽泡。这些小汽泡随液流流到叶轮流道高压区时，在四周液体较高压力作用下，便会重新凝结、溃灭。汽泡凝结后好似形成一个空穴，周围液体极高的速度向空穴冲击而来，液体质点相互撞击形成部分水力冲击，见图214。如果这些汽泡是在叶轮金属表面附近溃灭，则液体质点就连续冲击在金属表面上。由于这种水力冲击的局部压力很高，冲击速度很快，频率达25000 Hz，所以会导致金属表面疲劳而剥蚀。如果所产生的汽泡中还有一些活泼气体（如氧气）则这些气体借助汽泡凝聚时所放出的热量，还会对金属起化学腐蚀作用。在化学腐蚀和机械剥蚀的共同作用下，更加快了金属的损坏速度。这些汽化、凝结、冲击、剥蚀（腐

48、蚀）的现象，就称为离心泵的汽蚀现象。 发生汽蚀时，由于液体质点相互冲击，产生噪音和振动。汽蚀发展严重时汽泡大量发生，使泵内液流流动连续性遭到破坏，液流间断，泵的流量、扬程和效率明显下降，性能曲线上出现断裂工况，如图215所示，最后导致泵抽空断流。汽蚀严重时，往往几天，甚至几小时就可使被汽蚀的叶轮流道表面呈现麻点、蜂窝海绵状，以至最后将叶片和盖板蚀穿，使泵的寿命大大缩短。 图214 汽蚀现象 图215 汽蚀时泵性能变化 二、汽蚀余量 1汽蚀余量实际情况证明，叶轮吸入过程中最低压力点是在叶片入口稍后的某断面处。为了避免离心泵发生汽蚀，应使叶片入口处的最低液流压力PK大于该温度下的液体饱和蒸汽压Pt

49、，即在泵入口K处的液流具有的能头除了要高出液体的汽化压力Pt外，还应当有一定的富余能头。这个富余能头称为泵装置的有效汽蚀余量，用符号ha表示。由图216吸入装置能量平衡示意图可知，从由吸液缸液面至泵入口的能量平衡方程可写为： ha（PA-Pt）g Hg1 -hA-s式中： PA吸入缸液面上的压力； Pt -输送温度下液体的饱和蒸汽压； 液体的密度； Hg1泵安装高度(泵轴中心和吸入液面垂直距离)；图216 吸入装置 hA-s 吸入管路内的流动损失。 液流从泵入口流到叶轮内最低压力点K处的过程中，不仅没有能量加入，而且还需克服这段流道内的局部阻力损失。这部分能量损失，称为泵必须的最小汽蚀余量，用

50、符号hr表示。在泵入口到K点的能量平衡方程、并简化可得 ： Ps- Pt+ Cs22 =1C02 +2W022 上式等号左端称为ha，是靠压差吸入后,在叶轮入口处的能量，可以理解为吸入动力；等号右端是叶轮入口处流动和分离的能量损失hr。式中Cs吸入池流速，一般为零； C0叶轮入口处的平均流速； W0叶轮入口处液流的相对速度；1与泵入口几何形状有关的阻力系数； 2与叶片数和叶片头部形状有关的阻力系数。 这个公式，只能供理解用，即hr可理解为叶轮吸入口处水力阻力和水力分离损失，是一种水力消耗。在设计时用此公式是难以算准的，其确切数值只能由实验决定。为了防止汽蚀，工程上在实验值上再多留O3m的安全余

51、量，称为允许汽蚀余量，用【h】符号表示，即 【h】 = h+O3m由上述公式可知，hr大小与流量有关，可画出hr Q的关系曲线，如图2-1 7所示，称为吸入特性。泵样本上给出的h Q曲线，都是制造厂用水在常温下试验测出的(输油时需要换算，详见上述章节)。 图217 hr Q曲线重复强调一下，汽蚀余量的概念，从能量消耗角度来说，是指叶轮入口的流动阻力和流动分离所损失消耗的能量，国外用NSPHr表示，称为为保证不发生汽蚀所必须的净正吸入压力；从能量提供角度来说，是指在叶轮入口处，应具有的超过汽化压力的富余能量，国外用NPSHa表示，是推动和加速液体进入叶轮入口的高出汽化压力以上的有效压力或水头。

52、以上是一个问题两种角度的说法，显然： 当 ha hr时，不会发生汽蚀； 当ha hr时，正是汽蚀的临界点；若ha hr 时，则将发生严重汽蚀。 2吸入真空度 在样泵上，尤其老样本上，水泵的吸入特性有时给出吸入真空度，以Hs表示。它是指泵入口处真空压力表测得的值，根据真空度概念，其大小等于大气压Pa与测点处压力Ps之差值，即： Hs=(PA-Ps)g 如写出吸液液面至泵入口处的能量平衡方程，参见图2-16，可得： PsgPAg - Hg1-hA-s - Cs22g将上式代入前式得: Hs= Hg1+ hA-s + Cs22g为安全起见，规定加O3m水头余量，称为允许吸入真空度，以Hs表示，则： Hs=Hs-03m允许吸入真空度Hs与允许汽蚀余量，实际上是同一个问题的两种表示方法，其关系可按下式近似换算： Hs= （PA-Pt）g - 【h】 水泵样本上有时也给出Hs