化工流体机械简介

1、化肥车间化肥车间兰州石化公司兰州石化公司思考：什么是流体？什么是流体？具有流动性的气体和液体通称为流体具有流动性的气体和液体通称为流体实际生产中，通常需要将物料从一个车间输送到另一个车实际生产中，通常需要将物料从一个车间输送到另一个车间，或从一个设备输送到另一个设备，即流体的输送。间，或从一个设备输送到另一个设备，即流体的输送。液体输送机械液体输送机械气体输送机械气体输送机械泵泵风机风机作用：作用：传递机械能传递机械能兰州石化公司兰州石化公司叶片式泵(透平式泵)：离心泵 轴流泵 混流泵容积式泵往复泵：活塞泵 柱塞泵 隔膜泵回转泵：齿轮泵 螺杆泵 滑片泵其他类型泵：喷射泵 水锤泵另外，按压力分为

2、低压泵（低于2MPa）中压泵（2-6MPa）高压泵（高于6MPa）兰州石化公司兰州石化公司 甲醇洗单元最具代表性的流体输送机械为离心泵。 200#、300#、400#的主要动设备几乎全部为离心泵 离心？兰州石化公司兰州石化公司兰州石化公司兰州石化公司 (a) 排出阶段排出阶段 叶轮旋转(产生离心力，使液体获得能量，动能及静压能增加）流体流入涡壳(动能静压能) 流向输出管路。 (b) 吸入阶段吸入阶段 液体自叶轮中心甩向外缘 叶轮中心形成低压区 贮槽液面与泵入口形成压差液体吸入泵内。 离心泵结构示意图兰州石化公司兰州石化公司为什么在泵启动前要先灌入液体？为什么在泵启动前要先灌入液体？原因：原因：

3、如在启动前泵内未充满液体，则泵内存在空气。由于如在启动前泵内未充满液体，则泵内存在空气。由于空气密度比液体小得多，产生的离心力就很小，因而空气密度比液体小得多，产生的离心力就很小，因而在吸入口处的真空度很低，贮槽液面与吸入管口的压在吸入口处的真空度很低，贮槽液面与吸入管口的压强差就很小，不能推动液体流入泵内。强差就很小，不能推动液体流入泵内。结论：结论：气缚：由于泵内存在空气，启动离心泵而不能输送液气缚：由于泵内存在空气，启动离心泵而不能输送液体的现象体的现象解决方法：解决方法：灌泵灌泵兰州石化公司兰州石化公司离心泵的气蚀？离心泵的气蚀？现象：现象：若叶轮中心区域真空区压强太低（低于体的饱和蒸

4、汽压），则被吸若叶轮中心区域真空区压强太低（低于体的饱和蒸汽压），则被吸上的液体在真空区发生大量汽化产生气泡。含气泡的液体挤入高压上的液体在真空区发生大量汽化产生气泡。含气泡的液体挤入高压区后急剧凝结或破裂。因气泡的消失产生局部真空，周围的液体就区后急剧凝结或破裂。因气泡的消失产生局部真空，周围的液体就以极高的速度流向气泡中心，瞬间产生了极大的局部冲击力，造成以极高的速度流向气泡中心，瞬间产生了极大的局部冲击力，造成对叶轮和泵壳的冲击，使材料受到破坏。对叶轮和泵壳的冲击，使材料受到破坏。原因：原因：1、进口管路阻力过大或者管路过细、进口管路阻力过大或者管路过细 2、输送介质温度过高；、输送介质

5、温度过高；3、安装高度过高，影响泵的吸液量；、安装高度过高，影响泵的吸液量；解决方法：解决方法：、清理进口管路的异物使进口畅通，、清理进口管路的异物使进口畅通，或者增加管径的大小；或者增加管径的大小；、降低输送介质的温度；、降低输送介质的温度； 3、降低安装高度；、降低安装高度； 兰州石化公司兰州石化公司 离心泵的主要零部件有泵壳、泵盖、泵体、叶轮、密离心泵的主要零部件有泵壳、泵盖、泵体、叶轮、密封环、泵轴、机封或填料函、联轴器、轴承等。封环、泵轴、机封或填料函、联轴器、轴承等。兰州石化公司兰州石化公司在离心泵的众多部件中重点介绍三个：叶轮、机封、轴承在离心泵的众多部件中重点介绍三个：叶轮、机

6、封、轴承 叶轮叶轮：是离心泵的做功元件，把原动机(电机)的机械能 传递给液体，提高液体的动能和静压能。 叶轮形式：叶轮形式：叶轮由612片叶片组成。 按叶片两侧有无盖板:开式、半开式、闭式。半开式开式闭式兰州石化公司兰州石化公司(a)后盖板平衡孔单吸式双吸式按吸液方式：单吸式、双吸式。单吸式、双吸式。闭式叶轮：闭式叶轮：适用于输送清洁液体开式和半开式叶轮：开式和半开式叶轮：流道不易堵塞，适用于输送含有固体颗粒的液体悬浮液，效率低。单吸式：单吸式：结构简单，液体从叶轮一侧被吸入。双吸式：双吸式：吸液能力大，基本上消除轴向推力。兰州石化公司兰州石化公司 按叶轮数量：单级（300#机泵）、多级（20

7、0#、400#机泵多数机泵）多级单级兰州石化公司兰州石化公司兰州石化公司兰州石化公司l离心泵工作时，由于叶轮两侧液体压力分布不均匀，如图所示，而产生一个与轴线平行的轴向力，其方向指向叶轮入口。l由于轴向力的存在，使泵的整个转子发生向叶轮吸人口的窜动，引起泵的振动，轴承发热，并使叶轮入口外缘与密封环产生摩擦，严重时使泵不能正常工作，甚至损坏机件。尤其是多级泵，轴向力的影响更为严重。因此必须平衡轴向力以限制转子的轴向窜动。离心泵轴向力的由来？离心泵轴向力的由来？兰州石化公司兰州石化公司(1)单级泵的平衡装置单级泵的平衡装置l叶轮上开平衡孔。如图 (a)所示，可使叶轮两侧的压力基本上得到平衡。但由于

8、液体通过平衡孔有一定阻力，所以仍有少部分轴向力不能完全平衡，并且会使泵的效率有所降低，这种方法主要优点是结构简单，多用于小型离心泵。l泵体上装平衡管。如图 (b)所示，将叶轮背面的液体通过平衡管与泵入口处液体相连通来平衡轴向力。这种方法比开平衡孔优越，它不干扰泵入口液体流动，效率相对较高。(a)开平衡孔 (b)接平衡管 (c)叶轮背面带平衡叶片兰州石化公司兰州石化公司 采用双吸叶轮。双吸叶轮的外形和液体流动方向均为左右对称，所以理论上不会产生轴向力，但由于制造质量及叶轮两侧液体流动的差异，仍可能有较小的轴向力产生，由轴承承受。 采用平衡叶片。如图 (c)所示，在叶轮轮盘的背面装有若干径向叶片。

9、当叶轮旋转时，它可以推动液体旋转，使叶轮背面靠叶轮中心部分的液体压力下降，下降的程度与叶片的尺寸及叶片与泵壳的间隙大小有关。此法的优点是除了可以减小轴向力以外，还可以减少轴封的负荷；对输送含固体颗粒的液体，则可以防止悬浮的固体颗粒进入轴封。兰州石化公司兰州石化公司l 分段式多级离心泵的轴向力是各级叶轮轴向力的叠加，其数值很大，不可能完全由轴承来承受，必须采取有效的平衡措施。l 叶轮对称布置将离心泵的每两个叶轮以相反方向对称地安装在同一泵轴上，使每两个叶轮所产生的轴向力互相抵消，如下图所示。这种方案流道复杂，造价较高。当级数较多时，由于各级泄漏情况不同和各级叶轮轮毅直径不相同，轴向力也不能完全平

10、衡，往往还需采用辅助平衡装置。 兰州石化公司兰州石化公司 平衡盘装置因分段式多级离心泵叶轮沿一个方向装在轴上，其总的轴向力很大，常在末级叶轮后面装平衡盘来平衡轴向力。平衡盘装置由装在轴上的平衡盘和固定在泵壳上的平衡环组成，如图所示。多级泵的平衡盘装置 l末级叶轮；2尾段；3平衡套；4一平衡环； 5一平衡盘；6接吸入口的管孔兰州石化公司兰州石化公司 从叶轮流出的高压液体，经过叶轮背面，沿着泵轴和泵壳的间隙流向泵外，称为外泄漏。在旋转的泵轴和静止的泵壳之间的密封装置称为轴封装置。它可以防止和减少外泄漏，提高泵的效率，同时还可以防止空气吸入泵内，保证泵的正常运行。特别在输送易燃、易爆和有毒液体时，轴

11、封装置的密封可靠性是保证离心泵安全运行的重要条件。常用的轴封装置有填料密封和机械密封两种。兰州石化公司兰州石化公司10轴套密封圈7轴套6定位环5弹簧4推环3压盖1静环9静环密封圈2动环8动环密封圈构成机械密封的基本元件有构成机械密封的基本元件有; 1静环、静环、2动环、动环、3压盖、压盖、4推环推环5弹簧弹簧6定位定位环、环、7轴套、轴套、8动环密封圈、动环密封圈、9静环密封圈圈等组成。静环密封圈圈等组成。 兰州石化公司兰州石化公司1静环密封圈静环密封圈4压盖密封圈压盖密封圈3动环密封圈动环密封圈5轴套密封圈轴套密封圈2摩擦副摩擦副兰州石化公司兰州石化公司端面摩擦热过高有下列危害： （1）液膜

12、汽化磨损加剧密封失效； （2）端面热变形加大泄漏和磨损； （3）加剧腐蚀； （4）辅助密封圈老化变质从而失效； （5）石墨浸渍物碳化或熔化而产生泄漏。 所以端面温升是机械密封的大敌。 冲洗是一种控制温度、延长机械密封寿命的最有效措施。冲洗的目的在于带走温度和热量、降低密封腔温度，防止液膜汽化、改善润滑条件、防止干运转、防止杂质集积和气囊形成。 兰州石化公司兰州石化公司锅炉给水泵冲洗方案锅炉给水泵冲洗方案兰州石化公司兰州石化公司正向直通式冲洗、即在泵的内部将出口流道与密封腔贯通，依靠它们的压差，维持介质从泵出口流到密封腔的正向流动，达到冲洗的目的。由于未经净化及降温处理，只能由介质将密封腔的摩擦

13、热带走，起控制温度的作用。正向直通式冲洗正向直通式冲洗Q/D=急冷/排液兰州石化公司兰州石化公司301、302泵冲洗方案泵冲洗方案兰州石化公司兰州石化公司 外冲洗（注入式） 对于内装式单端面密封当液体不适宜作密封流体时，比如介质中含有固体颗粒，需要从外部引进洁净介质，注入到密封腔来改善密封的工作环境。兰州石化公司兰州石化公司1.用于颗粒杂质（碱，胺，易结晶流体）工况2.防气蚀抽空3.外冲洗应连续,包括启动停车4.冲洗液与介质相容5.成本高,只冷却不用326.适用于单端面密封的高温泵，易结晶、含固体颗粒或腐蚀性介质泵 7.对水介质，3000r/min，冲洗量330L/min（与轴径有关），对易挥

14、发介质或温度较高介质，可适当再选大一些 8.冲洗压力高于密封腔0.10.2MPa兰州石化公司兰州石化公司200#、400#机封冲洗方案机封冲洗方案兰州石化公司兰州石化公司介质循环冲洗介质循环冲洗，利用装在泵轴或轴套上的循环轮依靠旋转产生泵效作用，使密封流体循环的部件。介质从密封腔引出，经过换热器在回到密封腔进行冲洗，并用节流套控制工作介质与密封腔介质的热传导，控制温度作用。常用于内装式单端面机械密封。换热器换热器介质循环冲洗介质循环冲洗循环轮循环轮循环轮循环轮兰州石化公司兰州石化公司1.80以上热水和烃类介质的标准方案2.只需小换热器3.换热器不结垢4.高凝固点和高黏度介质慎用（易导致凝固或黏

15、度变高），宜用PLAN215.温度为176260 的非闪蒸烃类6.温度高于60 的闪蒸烃类兰州石化公司兰州石化公司兰州石化公司兰州石化公司兰州石化公司兰州石化公司兰州石化公司兰州石化公司兰州石化公司兰州石化公司兰州石化公司兰州石化公司轴承的作用是支承轴。轴承的作用是支承轴。轴承轴承滑动摩擦轴承滑动摩擦轴承滚动摩擦轴承滚动摩擦轴承兰州石化公司兰州石化公司滚动轴承的组成、类型及特点滚动轴承的组成、类型及特点一、滚动轴承的组成一、滚动轴承的组成滚动轴承一般由滚动轴承一般由内圈内圈、外圈外圈、滚滚动体动体和和保持架保持架组组成。成。兰州石化公司兰州石化公司常见的滚动体有球形或是滚子。常见的滚动体有球形

16、或是滚子。兰州石化公司兰州石化公司1.两端固定式两端固定式兰州石化公司兰州石化公司2.一端固定、一端游动式一端固定、一端游动式 一端支承的轴承，内、外圈双向固定，另一端支承一端支承的轴承，内、外圈双向固定，另一端支承的轴承可以轴向游动。双向固定端的轴承可承受双向轴的轴承可以轴向游动。双向固定端的轴承可承受双向轴向载荷，游动端的轴承端面与轴承盖之间留有较大的间向载荷，游动端的轴承端面与轴承盖之间留有较大的间隙。以适应轴的伸缩量，这种支承结构适用于轴的温度隙。以适应轴的伸缩量，这种支承结构适用于轴的温度变化大和跨距较大的场合。变化大和跨距较大的场合。点击看大图点击看大图兰州石化公司兰州石化公司3.

17、两端游动式两端游动式兰州石化公司兰州石化公司兰州石化公司兰州石化公司 离心泵的操作兰州石化公司兰州石化公司1、确认联轴器安装完毕2、确认泵盘车均匀灵活 3、确认润滑油系统符合要求 4、确认密封液系统符合要求 5、确认冷却水系统符合要求6、确认暖泵/冷泵已经符合要求7、确认灌泵已完成兰州石化公司兰州石化公司 打开联轴节罩，检查所有的联轴节螺栓是否已全部连好，并向设备员确认联轴节已经对中完好 盘车后确认联轴节罩固定完好兰州石化公司兰州石化公司 盘车必须均匀灵活，不能太沉，也不能有死点。如出现上述两种情况，须向班长汇报。若必须开泵，可在班长同意后点试一下泵，然后再进行盘车，如情况没有好转，则联系设备

18、员进行检修。兰州石化公司兰州石化公司 确认油箱/轴承箱液位正常，且油杯入轴承箱管子无堵塞，油杯液位清晰 确认润滑油质量合格 确认润滑油泵完好备用兰州石化公司兰州石化公司 确认密封罐液位正常 确认密封液进/出罐管线阀门已打开。 确认冲洗水阀门已打开，确认冲洗水冷却水已投用兰州石化公司兰州石化公司 确认冷却水上/回水管线畅通 确认冷却水系统已投用 确认冷却水系统无泄漏兰州石化公司兰州石化公司 投用暖泵线或稍开入口阀 确认排气完毕 关闭放空阀或密闭排凝阀 盘车180半小时 控制暖泵升温速度50小时 确认泵体与介质温差小于50(合格标准)兰州石化公司兰州石化公司 投用冷泵线，稍开入口阀 确认排气完毕

19、关闭放空阀或密闭排凝阀 盘车180半小时 控制冷泵降温速度25小时 确认泵体与介质温差小于25(合格标准)兰州石化公司兰州石化公司 缓慢打开入口阀 打开泵放空阀排气 确认排气完毕 关闭泵放空阀 灌泵必须彻底，否则有可能导致开泵时发生汽蚀现象，进而损坏叶轮兰州石化公司兰州石化公司 开泵过程保持与相关岗位操作员联系 确认泵出口阀关闭（带最小流量线的泵，仅打开最小流量线阀）思考 关闭泵的预热/预冷线阀 启动电机 确认出口压力，电动机电流在正常范围内 缓慢打开泵出口阀（带最小回流线的泵，同时关闭最小回流阀） 调整泵的排量，同时注意泵的入口压力兰州石化公司兰州石化公司如果出现下列情况立即停泵 a.异常泄

20、漏 b.振动异常 c.异味 d.异常声响 e.火花 f.烟气 g.电流持续超高兰州石化公司兰州石化公司 出口阀全开后，注意入口压力不能有大的波动，防止泵抽空 开泵十分钟后应检查轴承箱温度及冷却水温度，如温度过高应停泵进行处理 开泵三十分钟后再次检查轴承箱温度，如果过高，用测温仪检测是否高于70，如果在50 -70 ，联系设备员，如高于70 ，立即联系中控并停泵；同时检测冷却水温度，如冷却水温度高于45 ，可认为冷却水不畅或不通兰州石化公司兰州石化公司备泵正常后 关闭泵出口阀 停电机 关闭润滑油系统 关闭冷却水系统（视情况）兰州石化公司兰州石化公司 检查泵的振动是否在指标范围内 检查轴承温度和声音是否正常 检查润滑油液位（油杯液位）是否正常 检查泄漏是否在标准范围内 检查泵入口压力是否稳定 检查泵出口压力、电流值是否正常 兰州石化公司兰州石化公司故障类别产生原因消除方法无液体排出1 叶轮或进口阀有异物堵塞2 吸液高度过大3 吸人管路漏入空气4 泵没有灌满液体5 被输送液体粘度过高6 进出口阀损坏无法打开 1 清除异物2 降低吸液高度3 拧紧松动的螺栓或更换密封垫4 停泵灌液5 降低液体温度或降低安装高度6 更换或修理阀门 流量不足 1 叶软反转2 叶轮或进口阀被堵塞3 叶轮腐蚀或磨损严重4 入口密封环