离心泵基本知识

1、一般情况下，液体只能从高处自动流向低处，从高压设备内自动流向低压设备内。如果把低处的液体送往高处，把低压设备内的液体送往高压设备内，就必须给这些液体提供一定的能量才能达到此目的。我们通常把能给液体提供能量的设备叫泵根据化工生产工艺流程分类：进料泵、回流泵、塔底泵、循环泵、产品泵、注入泵、补给泵、冲洗泵、排污泵、燃料油泵、润滑油和封油泵。一、泵的分类型 号泵 的 名 称型 号泵 的 名 称ISB或BAD或DGDLYYGFPISO3国际标准型单级单吸离心水泵单级单吸悬臂式离心清水泵多级分段式离心泵多级立式管形离心泵离心式油泵离心式管道油泵耐腐蚀泵屏蔽式离心泵S或shDSKDKDSZFYWWX单级双

2、吸式离心水泵多级分段式首级为双吸叶轮多级中开式离心泵多级中开式首级为双吸叶轮自吸式离心泵耐腐蚀液下式离心泵一般旋涡泵旋涡离心泵根据介质温度情况轴承支架分无冷、风冷及水冷结构介质需保温时可用壳体保温夹套结构根据介质含固量可选择开式叶轮结构根据介质温度可采用密封箱体保温结构重工位轴系设计可配各种机械密封双吸叶轮，平衡轴向力，低汽蚀值轴向剖分壳体，无须拆卸进出口管路即可维修稀油润滑，充分冷却轴承轴向剖分轴承箱，转子拆装方便轴可密封，可配各种密封重工位轴承可做接近中心线支承两级大型高温流程泵（BB2型）结构示意图特征：两端支承、径向剖分、两级、双吸流量：2000m3/h 扬程：2000m 温度：200

3、C 压力：25MPa水平中开，多级高压，背对背设计径向剖分，节段式壳体，导叶结构，O形圈密封；壳体底脚支撑或中心支撑轴承重载荷设计，可配风扇冷却或水冷却多级单吸叶轮串联布置平衡鼓结构平衡轴向力稀油润滑的滚动轴承，也可选滑动轴承径向剖分，节段式壳体，导叶结构，O形圈密封；壳体中心支撑筒体结构，高压设计，减小温度急剧变化的影响轴承重载荷设计，可配风扇冷却或水冷却平衡鼓结构平衡轴向力稀油润滑的滚动轴承，也可选滑动轴承多级单吸叶轮串联布置，叶轮可以独立固定高压的背对背设计，抽芯式设计，锻造筒体，强制润滑系统双吸式叶轮，结合双流道蜗壳设计，对称结构，运转平稳滚动轴承可脂润滑或油润滑可配填料密封或机械密封

4、螺纹接轴，安全可靠，可反转设计滑动轴承，介质本身自冲洗护管结构，滑动轴承外冲洗混流式叶轮，加空间导叶式壳体，适合大流量低扬程工况单级单吸叶轮，并有多种叶轮形式可供选择液下紧凑型结构用于高温和空间有限的场合转子部件多点支撑，导轴承可外冲洗或自冲洗机械密封+油润滑滚动轴承+加长联轴节V型环密封或填料密封+脂润滑滚动轴承+联轴器连接螺柱+接轴键+接轴套型式的接轴方式，用于常温l 悬臂式结构l 液下无轴承l 刚性轴设计l 口环径向密封l 长度2ml 适用于磨蚀性强的工况多级叶轮串联布置，径向导叶加节段式壳体设计，O型圈密封标准筒袋外壳仅承受入口压力平衡鼓装置平衡轴向力，使轴封仅承受入口压力自动循环油润

5、滑轴承部件，可整体拆卸分半式定位环加分半式接轴套型式的接轴方式滑动轴承介质本身自冲洗流量： 1800m3/h扬程： 800m温度：-180 +180压力： 10.0MPa 排气至吸入罐；排液PLAN13+53;驱动机带动驱动机带动叶轮高速旋转叶轮高速旋转叶轮带动叶轮带动液体高速旋转液体高速旋转液体液体获得能量获得能量（压力能、速（压力能、速度能增加）度能增加） 泵的抽空泵启动前没灌泵、进空气、液体不满或介质大量汽化，这种情况下，泵出口压力近于零或接近泵入口压力，泵内压力降低。这叫抽空。抽空会让泵内接触零件和机械摩擦副发生干摩擦或半干摩擦，加剧磨损或零件移位而损坏泵及密封。 1、被输送的介质温度

6、过高,压力过低； 2、水池液位过低，有气体被吸入； 3、泵的安装高度过高； 4、流速和吸入管路上的阻力太大； 5、吸入管道、压兰(指不带液封的)密封不好，有空气进入。 6、流量过大，也就是说出口阀门开的太大汽蚀使过流部件被剥蚀破坏汽蚀使过流部件被剥蚀破坏 通常离心泵受汽蚀破坏的部位，先在叶片入口附近，继而延至叶轮出口。起初是金属表面出现麻点，继而表面呈现槽沟状、蜂窝状、鱼鳞状的裂痕，严重时造成叶片或叶轮前后盖板穿孔，甚至叶轮破裂，造成严重事故。因而汽蚀严重影响到泵的安全运行和使用寿命。汽蚀使泵的性能下降汽蚀使泵的性能下降 汽蚀使叶轮和流体之间的能量转换遭到严重的干扰，使泵的性能下降，严重时会使

7、液流中断无法工作。汽蚀使泵产生噪音和振动汽蚀使泵产生噪音和振动 气泡溃灭时，液体互相撞击并撞击壁面，会产生各种频率的噪音。严重时可以听到泵内有“噼啪”的爆炸声，同时引起机组的振动。而机组的振动又进一步足使更多的汽泡产生和溃灭，如此互相激励，导致强烈的汽蚀共振，致使机组不得不停机，否则会遭到破坏。离心泵最易发生气蚀的部位有： a.叶轮曲率最大的前盖板处，靠近叶片进口边缘的低压侧；b.压出室中蜗壳隔舌和导叶的靠近进口边缘低压侧； c.无前盖板的高比转数叶轮的叶梢 外圆与壳体之间的密封间隙以及叶梢的低压侧；d.多级泵中第一级叶轮 防抽空和汽蚀办法：1、稳定工艺操作条件泵的吸入管径应适当加大并尽量减少

8、阻力损失；灌注高度要足够；吸入管路应防止气体的留存；一旦出现气体要能返回塔器，为此在进泵前需加一气体返塔的管线。从工艺操作上,温度宜取下限，压力宜取上限，塔底液面不可过低，泵的流量要适中，尽量减小压力和温度出样较大变化。对入口压力是负压的备用泵入口阀门应关闭。影响压力、温度的因素很多，单纯通过工艺操作避免抽空和汽蚀是不可能的。2、注入式冲洗是解决汽蚀和抽空的有效措施3、从机械密封结构入手 从密封结构无法避免汽蚀的产生，但可以减少汽蚀对密封的危害。 减少摩擦热，密封面直径尽量小，宽度尽量窄；选材要有好的自润滑性能和低的摩擦系数。静环采用夹固式或增加限位压板。采用平衡型机封（降PV值降摩擦热，动环

9、限位等）或用其他限位方式。 清理进口管路的异物使进口畅通，或者增加管径的大小； 降低输送介质的温度； 降低安装高度； 重新选泵，或者对泵的某些部件进行改进，比如选用耐汽 蚀材料等等 6 使泵体内灌满液体或者在进口增加一缓冲罐就可以解决 (一一) 离离 心心 泵泵 转转 子子转子是指离心泵的转动部分，它包括叶轮、泵轴、轴套、轴承等零件； 如图19所示图19叶轮是离心泵的做功零件，依靠它高速旋转对液体做功而实现液体的输送，是离心泵重要零件一。 叶轮一般由轮毂、叶片和盖板三部分组成。叶轮的盖板有前盖板和后盖板之分，叶轮口侧的盖板称为前盖板，另一侧的盖板称为后盖板。按结构形式，叶轮可分为以下三种。(1

10、)闭式叶轮叶轮的两侧均有盖板，盖板间有46个叶片，如图110 (a)所示。闭式叶轮效率较高，应用最广，适用于输送不含固体颗粒及纤维的清洁液体。闭式叶轮有单吸和双吸两种类型。双吸叶轮如图111所示，适用于大流量泵，其抗汽蚀性能较好。（2）半开式叶轮这种叶轮只有后盖板，如图110 (b)所示。它适用于输送易于沉淀或含固体悬浮物的液体，其效率介于开式和闭式叶轮之间。(3)开式叶轮如图110 (c)。这种叶轮结构简单，制造容易，但效率低，适用输送含较多固体悬浮物或带纤维体。 叶轮的材料，主要是根据所输送液体的化学性质、杂质及在离心力作用下的强度来确定。清水离心泵叶轮用铸铁或铸钢制造，输送具有较强腐蚀性

11、的液体时，可用青铜、不锈钢、陶瓷、耐酸硅铁及塑料等制造。叶轮的制造方法有翻砂铸造、精密铸造、焊接、模压等，其尺寸、形状和制造精度对泵的性能影响很大。离心泵的泵轴的主要作用是传递动力，支承叶轮保持在工作位置正常运转。它一端通过联轴器与电动机轴相连，另一端支承着叶轮作旋转运动，轴上装有轴承、轴向密封等零部件。 泵轴属阶梯轴类零件，一般情况下为一整体。但在防腐泵中，由于不锈钢的价格较高，有时采用组合件。接触介质的部分用不锈钢，安装轴承及联轴器的部分用优质碳素结构钢，不锈钢与碳钢之间可以采用承插连接或过盈配合连接。由于泵轴用于传递动力，且高速旋转，在输送清水等无腐蚀性介质的泵中，一般用45#钢制造，并

12、且进行调质处理。在输送盐溶液等弱腐蚀性介质的泵中，泵轴材料用40Cr，且调质处理。在防腐蚀泵中，即输送酸、碱等强腐蚀性介质的泵中，泵轴材质一般为1Crl8Ni9或1Crl8Ni9Ti等不锈钢。轴套的作用是保护泵轴，使填料与泵轴的摩擦转变为填料与轴套的摩擦所以轴套是离心泵的易磨损件。轴套表面一般也可以进行渗碳、渗氮、镀铬、喷涂等处理方法，表面粗糙造度要求一般要达到Ra3.2mRa0.8m。可以降低摩擦系数，提高使用寿命。 轴承起支承转子重量和承受力的作用。离心泵上多使用滚动轴承，其外圈与轴承座孔采用基轴制，内圈与转轴采用基孔制，配合类别国家标准有推荐值，可按具体情况选用。轴承一般用润滑脂和润滑油

13、润滑。蜗壳与导轮的作用，一是汇集叶轮出口处的液体，引入到下一级叶轮入口或泵的出口；二是将叶轮出口的高速液体的部分动能转变为静压能。一般单级和中开式多级泵常设置蜗壳，分段式多级泵则采用导轮。 蜗壳是指叶轮出口到下一级叶轮入口或到泵的出口管之间截面积逐渐增大的螺旋形流道，如图115所示。其流道逐渐扩大，出口为扩散管状。液体从叶轮流出后，其流速可以平缓地降低，使很大一部分动能转变为静压能。蜗壳的优点是制造方便，高效区宽，车削叶轮后泵的效率变化较小。缺点是蜗壳形状不对称，在使用单蜗壳时作用在转子径向的压力不均匀，易使轴弯曲，所以在多级泵中只是首段和尾段采用蜗壳而在中段采用导轮装置。 蜗壳的材质一般为铸

14、铁。防腐泵的蜗壳为不锈钢或其他防腐材料，例如塑料玻璃钢等。多级泵由于压力较大，对材质强度要求较高，其蜗壳一般用铸钢制造。导轮是一个固定不动的圆盘，正面有包在叶轮外缘的正向导叶，这些导叶构成了一条条扩散形流道，背面有将液体引向下一级叶轮人口的反向导叶，其结构如图116所示。液体从叶轮甩出后，平缓地进入导轮，沿着正向导叶继续向外流动，速度逐渐降低，动能大部分转变为静压能。液体经导轮背面的反向导叶被引入下一级叶轮导轮上的导叶数一般为48片，导叶的入口角一般为8一16，叶轮与导叶间的径向单侧间隙约为lmm。若间隙过大，效率会降低；间隙过小，则会引起振动和噪声。与蜗壳相比，采用导轮的分段式多级离心泵的泵

15、壳容易制造，转能的效率也较高。但安装检修较蜗壳困难。另外，当工况偏离设计工况时，液体流出叶轮时的运动轨迹与导叶形状不一致，使其产生较大的冲击损失。由于导轮的几何形状较为复杂，所以一般用铸铁铸造而成。从叶轮流出的高压液体通过旋转的叶轮与固定的泵壳之间的间隙又回到叶轮的吸入口，称为内泄漏，如图117所示。为了减少内泄漏，保护泵壳，在与叶轮入口处相对应的壳体上装有可拆换的密封环。 密封环的结构形式有三种，如图118所示。图118 (a)为平环式，结构简单，制造方便。但密封效果差；图l18 (b)为直角式的密封环，液体泄漏时通过一个90的通道，密封效果比平环式好，应用广泛；图118 (c)为迷宫式密封

16、环，密封效果好，但结构复杂，制造困难，一般离心泵中很少采用。密封环内孔与叶轮外圆处的径向间隙一般在0102mm之间。 密封环磨损后，使径向间隙增大，泵的排液量减少，效率降低，当密封间隙超过规定值时应及时更换。 密封环应采用耐磨材料制造，常用的材料有铸铁、青铜等。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

17、。填料密封指依靠填料和轴(轴套)的外圆表面接触来实现密封的装置。它由填料箱(又称填料函)、填料、液封环、填料压盖和双头螺栓等组成，如图119所示。液封环安装时必须对准填料函上的入液口，通过液封管与泵的出液管相通，引入压力液体形成液封，并冷却润滑填料。填料密封是通过填料压盖压紧填料，使填料发生变形，并和轴(或轴套)的外圆表面接触，防止液体外流和空气吸入泵内。填料密封的密封性可用调节填料压盖的松紧程度加以控制。填料压盖过紧，密封性好，但使轴和填料间的摩擦增大，加快了轴的磨损，增加了功率消耗，严重时造成发热、冒烟，甚至将填料烧毁。填料压盖过松，密封性差，泄漏量增加，这是不允许的。合理的松紧度应该使液

18、体从填料函中滴状漏出，每分钟控制在1520滴左右。对有毒、易燃、腐蚀及贵中叶体，由于要求泄漏量较小或不准泄漏，可以通过另一台泵将清水或其他无害液体打到液封环中进行密封，以保证有害液体不漏出泵外。也可采用机械密封装置。 低压离心泵输送温度小于40时，常用石墨填料或黄油渗透的棉织填料；输送温度小于250、压力小于18MPa的液体时，用石墨浸透的石棉填料；输送温度小于400、允许工作压力为25MPa的石油产品时，用金属箔包石棉芯子填料。填料密封的密封性能差，不适用于高温、高压、高转速、强腐蚀等恶劣的工作条件。机械密封装置具有密封性能好，尺寸紧凑，使用寿命长，功率消耗小等优点，近年来在化工生产中得到了

19、广泛的使用。 (1)结构及工作原理依靠静环与动环的端面相互贴合，并作相对转动而构成的密封装置，称为机械密封，又称端面密封。其结构如图120所示。紧定螺钉1，将弹簧座2固定在轴上，弹簧座2、弹簧3、推环4、动环6和动环密封圈5均随轴转动，6静环7、静环密封圈8装在压盖上，并由防转销9固定，静止不动。动环、静环、动环密封圈和弹簧是机械密封的主要元件。而动环随轴转动并与静环紧密贴合是保证机械密封达到良好效果的关键。机械密封中一般有四个可能泄漏点A、B、C、D和E。密封点A在动环与静环的接触面上，它主要靠泵内液体压力及弹簧力将动环压贴在静环上，防止A点泄漏；但两环的接触面A上总会有少量液体泄漏，它可以

20、形成液膜，一方面可以阻止泄漏，另一方面又可起润滑作用；为保证两环的端面贴合良好，两端面必须平直光洁。密封点B在静环与静环座之间，属于静密封点；用有弹性的O形(或V形)密封圈压于静环和静环座之间，靠弹簧力使弹性密封圈变形而密封。密封点C在动环与轴之间，此处也属静密封，考虑到动环可以沿轴向窜动，可采用具有弹性和自紧性的V形密封圈来密封。密封点D在静环座与壳体之间，也是静密封，可用密封圈或垫片作为密封元件。密封E点有轴套，在轴套与轴之间，也是静密封，可用密封圈或垫片作为密封元件。 对于采用平衡盘的多级离心泵，在安装密封时,必须将转子推向入口端，使平衡盘工作面接触，才能校核密封压缩量是否合适.1轴向力

21、及危害性轴向力及危害性离心泵工作时，由于叶轮两侧液体压力分布不均匀，如图1227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。此外，当液体从轴向流入叶轮，然后又立即转为径向进入叶片间的流道时，由于轴向动量的突然变化，产生作用于叶轮的轴向冲力。但是，这个力比较小，并被压力差引起的轴向力抵消，一般可不考虑。图l27离心泵轴向力示意图 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。(1)单级泵的平衡装置单级泵的

22、平衡装置叶轮上开平衡孔如图128 (a)所示，可使叶轮两侧的压力基本上得到平衡。但由于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。泵体上装平衡管如图128 (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

23、衡叶片如图l28 (c)所示，在叶轮轮盘的背面装有若干径向叶片。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。但对易与空气混合而燃烧爆炸的液体，不宜采用此法。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。 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，如图129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衡，往往还需采用辅助平衡装置。 图129叶轮对称布置图 平衡盘装置因分段式多