2注水用离心泵

1、注水泵泵的基本知识1欢迎来自生产一线的同行们!有机会同大家一起讨论关于注水泵的有关问题,非常荣幸.我们将对油田用泵的工作原理及特性作一次较深入的讨论,希望大家有所启发,有所收获.谢谢合作!2泵 泵是一种将机械能转化为液体能的水力机械。它从原动机得到能量，一部分能量用于克服本身转动所产生的阻力，大部分能量传给了液体，使液体具有一定的压力能和速度能。注水常用泵，按其工作原理和结构特点可分为两大类： (1)速度式泵。其主要包括各种离心泵。它靠叶轮旋转速度把机械能传给液体，使液体能增加。它具有体积小、结构简单、易于制造、流量稳定、运转方便等特点。 (2)容积式泵。其依靠泵体容积的变化，由往复运动或旋转

2、运动的活塞或转子挤压液体，使液体能增加。常用的有往复泵、齿轮泵、螺杆泵等。3常用 离心泵单级输水离心泵、4三级输水离心泵5输水用多级离心泵6离心泵的一般装置7第一节 离心泵的工作原理及分类一.单级离心泵结构和工作原理1.结构组成 如图1所示。) 旋转部分：叶轮,泵轴)固定部分：螺壳,吸入管,排出管,滤网和底阀,排出闸门,漏斗.2.工作原理 电机带动泵的输入轴及叶轮旋转,充满叶轮的液体由许多叶片带动旋转.在离心力的作用下由叶轮中心甩向周边.再经过螺形泵壳,从排出口排出.随着液体的不断排出,叶轮中心形成真空.吸入池中的液体在大气力作用下,通过吸入管源源不断的流入叶轮中心,再由叶轮甩出.如此反复.8

3、3.各部件的作用叶轮:把泵轴的机械能传给液体,变成液体的压能和动能;螺壳:收集从叶轮甩出的液体,导向排出口的扩散管,使液体流速降低,把部分动能转化为压能.真空表和压力表:测量泵吸入口和排出口的压力;底阀:在停泵或灌泵时防止泵内液体流回吸水池;滤网:防止异物进泵;顶部漏斗:用于开泵前的灌泵;排出闸门:调节离心泵的流量. 94实际离心泵的工作过程灌泵起动电机叶轮旋转甩液涡壳收集与能量转换排液；叶轮中心形成真空吸液再甩液 离心泵的工作过程实际上是一个能量的传递与转换过程，它把电动机高速旋转的机械能转换为被抽升液体的动能和势能。在这个传递与转换过程中，伴随着许多能量损失，这种能量损失越大，该离心泵的性

4、能就越差，工作效率就越低。 10二.离心泵的工作特点(与往复泵比较)1.主要优点：1)流量均匀、平稳，噪声小； 2)结构简单紧凑，可用高速电机直接驱动，体积小，重量轻； 3)流量调节方便，易于实现自动化； 4)无往复运动零件，无往复运动惯性力，运动平稳，制造安装成本低； 5)泵中无阀，其他易损件也很少，检修费用少；2.主要缺点：)效率较低.一般油田注水泵=0.6-0.7,最高可达0.85-0.902）一般离心泵无自吸能力，易产生气锁现象。3).输送高粘度、含砂、含气液体时问题较多。11.三.离心泵的分类（1）按叶轮数目分：单级泵，多级泵。（2）按额定压头分：低压泵、中压泵、高压泵、超高压泵。（

5、3）按叶轮比转数分：低比转数泵，正常比转数泵，高比转数泵（4）按泵壳结构分：螺壳泵，透平泵。（5）按吸入方式分：单吸泵，双吸泵。（6）按泵壳接缝形式可分为：水平中开式泵。垂直分段式泵。（7）按输液性质分：水泵，油泵，酸泵，碱泵等。按工作条件分：潜水泵，潜油泵。12休息谢 谢13第二节 多级离心泵的典型结构特点：多个叶轮和导叶，一个叶轮和导叶组成一级，各级结构相同，由段隔开，各段和吸入端、排出端用长螺柱联接。轴向力用自动平衡盘平衡；两端径向轴承用强制润滑方式轴承座传动轴导叶轮叶轮联轴器轴承轴封密封口环止推盘14二.离心泵主要零部件结构叶轮 有单吸式，双吸式（教模演示），作用:将泵轴的机械能传给液

6、体,变成液体的压能和动能.结构:闭式，半开式，开式。弯曲叶片6-12片。152.导叶轮作用:收集液体,导向出口,将部分液动能转化为液压能，用于分段式多级离心泵中.163、吸入室吸入室位于叶轮进口前，其作用是把液体从吸人管引入叶轮，要求液体流过吸入室时流动损失小，并使液体流入叶轮时速度分布均匀。常用的吸入室有锥形管式吸入室、螺旋形吸入室和圆环形吸入室，如图27所示。17吸入室锥形管吸人室使液体集流，加速并均匀地引向叶轮，多用于小型单级单吸悬臂式离心泵，结构简单、制造方便；螺旋形吸人室，可使液体在叶轮人口前预旋，有利于改善吸人性能，多用于单级双吸或水平中开式多级离心式油泵；圆环形吸入室，结构简单，

7、轴向尺寸较短，多用于单吸分段式多级离心泵，其缺点是流动不够均匀。184.密封装置漏失方式：内漏；外漏目的:防止内漏、外漏和空气吸入泵内19（1）叶轮与泵壳之间密封：叶轮密封环（口环）目的：防止获得能量的液体漏回叶轮吸入口,承受可能产生的磨擦,以保护叶轮和导叶.如图.也有装在叶轮上或两边都装结构形式：平接式:结构简单,但能产生附加水力损失.直角加减压槽式：水力损失小，密封效果好，被广泛应用。迷宫式和螺旋槽式：密封效果好，但结构复杂，安装与制造工艺要求高。 20（2)轴与泵壳之间的密封（轴封）目的:吸入端防止外界空气吸入泵内,排出端防止高压液体外漏.排出轴封吸入轴封211)软填料密封.结构简单,更

8、换方便,价格便宜,广泛应用.常用填料有:黄油浸麻绳盘根，石墨浸石棉绳盘根,碳纤维盘根,聚四氟乙烯成型盘根,劳伦盘根.一般结构:有套筒,填料盒,封漏环,压盖,压紧螺钉组成.,封漏环中引入高压液体,不仅起密封作用,同时也起润滑和冷却密封装置的作用.填料密封标准:正常压力和转速下,盘根漏失量3050滴/分为合格222)机械密封（如图15所示）由四部分组成a.主要密封件(一对摩擦副):动环2,静环1,压盖9,静环防转销7b.辅助密封件:静密封圈7、8、D等c.压紧件：传动弹簧座4、弹簧3、固定螺钉5等。d.传动件：传动弹簧座4、键固定螺钉5等工作原理整个机械密封装置有A,B,C,D四处可能发生泄漏.其

9、中B,C,D是容易实现的静密封。A点处是动密封。在介质压力和弹簧力的作用下，在动环和静环之间造成一定的端面压紧力，该结合面是经过特殊加工，特殊配对材料的严密耐磨副，间隙很小，介质通过阻力很大，阻止泄漏。漏失量很小。机械密封又称端面密封。23机械密封主要零件的材料清水,常温:动环用石墨,静环用陶瓷、高镍铸铁、堆焊钴铬钨。污水含泥沙：动环用碳化钨、碳化硅；静环用碳化钨、碳化硅；海水、常温：动环用石墨,静环用陶瓷、碳化钨；成品矿物油：动环用石墨,静环用陶瓷、碳化钨、高镍铸铁；其中，石墨又有各种浸渍处理形式，如浸酚醛碳石墨、浸环氧碳石墨、浸巴氏合金碳石墨等。陶瓷也包括各种陶瓷。详细资料查有关手册。24

10、机械密封与盘根盒相比有以下特点 密封性好、泄漏量小(约10mL/h)，可达到完全密封，在输送有爆炸危险和有毒物质时能保证安全。 容积损失和机械损失小，相应地提高了效率。 安装面确定后，端面密封装置能自动调整,对操作与维护的要求不高。 外廓尺寸小，特别在高压下更为显著。 制造精度高，在轴振动时，会使工作情况恶化。 使用寿命长，约2年才调换一次。功耗小，约为填料密封的1一15。 成本较高，安装要求很高。25机械密封的使用 起动前的注意事项与准备工作。 a应滤净被输送介质中颗粒和杂质。 b检查机械密封的附设装置、冷却和润滑系统是否完善，有无堵塞。 c检查密封压盖处是否泄漏。 d用手转动泵轴，看其是否

11、轻松运转，如很沉重，应检查。 运转。 a运转时保证腔内充满介质，无介质时不宜长时间空转，防止密封面得不到润滑和冷却而发热损坏。 b检查密封是否泄漏。 c检查机械密封温升是否正常。 停泵。停泵时应先停电源，后停冷却水。265、离心泵的轴向力及其平衡离心泵运转时,其转动部分受到一个轴向力,这个力相当大.如D250150X11转子所承受的轴向力约为3.7吨.若无平衡措施,泵将无法工作.离心泵的轴向力主要包括两部分: 叶轮前后两侧压差引起的轴向力A1和液体作用于叶轮入口的动反力A2.图23627轴向力的平衡排出压力高时轴向力相当大,除了个别的单级小型泵用滚珠轴承承受轴向力以外,一般都需要采用平衡轴向力

12、的措施.目前,常用水力方法平衡部分或全部轴向力.一般为动态平衡.应该指出,做到完全平衡是很难的,且这个轴向力的方向难以确定,所以一般要用双向都能承受轴向力的轴承来承受那些未被平衡的轴向力.282） 平衡孔法或平衡管法平衡孔法 如图2-70.方法：增设同直径的后密封环,在吸入口处的轮盘上钻有平衡孔，使叶轮前后压力基本平衡.特点：结构简单,但增加了内部泄漏. 内部泄漏的液流由平衡孔流向吸入口时会搅乱进入叶轮的主液流,增加水力损失.使泵效有些降低.为此可以装平衡管来代替平衡孔,但结构复杂了.293) 采用平衡叶片方法：如图2-71,在叶轮的轮盘背面铸出几条径向筋片,原理：叶轮旋转时, 筋片带动叶轮背

13、面间隙内的液体旋转,在离心力的作用下,使叶轮背面的液体压力下降,可以平衡部分轴向力,还可以改善轴封的工作条件.特点：结构简单，但有能量消耗,使效率有些降低.302)采用平衡鼓平衡鼓是一个圆柱体,装在末级叶轮的后面,图中为1/4截面.其前面的压力接近于末级叶轮的排出压力;后面为平衡室,由平衡管与第一级叶轮的吸入室相通,压力接近于吸入室中压力(等于吸入室中压力+平衡管中压力损失),这个压力差造成了作用在平衡鼓上的平衡力,与转子产生的轴向力平衡. 平衡鼓外圆面与泵体上平衡套内孔面间隙为0.20.3mm 由于泵的工况点经常变动,加上加工、装配、磨损等原因，不可能达到完全平衡，仍需装置推力轴承来承受剩余

14、的轴向力。 313)采用自动平衡盘如图2-74,广泛应用于多级离心泵中,他可以在不同工况下自动完全地平衡轴向力.一般不配备止推轴承.特点为:径向阻尼间隙b0,轴向阻尼间隙b,外加平衡管,使平衡盘后的平衡室与吸入口相通.高压液体以排出压力p流经b后,压力降为p,产生压力降为p1=p-p,流经b0后,压力降为p0, 产生压力降p2=p-p0, 总压力降p=p-p0=p1+p2,思考： 1、平衡盘的安装方式？ 2、 级间套筒的作用？32平衡盘33A）稳定工作时,b0为定植，平衡力F=p2A盘与轴向力A大小相等方向相反.B）当平衡力F减小时，轴向力A大于平衡力F,平衡盘向左移,b0减小, 泄流量减小，

15、p1减小，p2增大，平衡力F增大，直到与轴向力A与平衡力F相等后重新开始稳定工作.C）当平衡力F增大时，轴向力A小于平衡力F,平衡盘向右移,b0增大, p1增大，p2减小,平衡力F减小,直到与轴向力A相等后开始稳定工作.整个离心泵转子始终处于动态平衡之中.所以这种泵一般不配备止推轴承，保证转子轴有一定的轴向自由窜动量。平衡盘工作原理:346、轴承 在多级离心泵中，为了承受径向负荷，通常采用带油环的滑动轴承轴承平衡盘35第三节 离心泵的基本参数一、离心泵的工作参数标志离心泵工作性能的基本参数，一般包括:。流量Q、扬程H（或压头）、功率、效率、和转速等。1流量Q:是指泵单位时间内输送的液体量。通常

16、用Q表示体积流量,单位是:L/s、m3/s或m3/h、m3/d；36一、离心泵的工作参数2扬程(或压头)H :是指单位重量的液体,经泵后所增加的能量,用H表示,单位:J/N或m液柱高。 油田注水泵有时用泵压p作为注水泵的特性参数，单位：MPa。两者的关系是：p=gH，H=p/g其中， pp表p真，由于p真很小，可忽略，往往用压力表来测扬程，H=p表/g 或 pp表373 转速n 是指泵轴每分钟的转数,单位 r/min4 功率 离心泵的功率通常是指泵的轴功率,即输入泵轴的功率Na,常以 kW为单位.泵的输出功率称为有效功率Ne,它表示单位时间内泵输送出的液体从泵中获得的能量,泵的有效功率N为Ne

17、=gHQ/1000 kW原动机功率N原（1.1-1.2）Na5. 效率 表示输入离心泵的功率的有效利用率.=Ne/Na= 容水机.一、离心泵的工作参数38(1)容积损失与容积效率容。 由于泵的泄漏，泵的实际排出量总是小于吸人量，这种损失称为容积损失。其大小可用容积效率来表示。容积损失主要包括密封环泄漏损失、平衡机构的泄漏损失和级间泄漏损失。 ， (2)水力损失与水力效率水。 在叶轮传给液体的能量中，有一部分没有变成压力能，这部分能量损失称为水力损失。水力损失包括冲击损失、旋涡损失和沿程摩擦损失。 (3)机械损失与机械效率机。 叶轮在旋转时，液体与叶轮表面、泵的其他零件之间所产生的摩擦损失称为机

18、械损失。由此可见，泵的效率越高，说明泵内的功率损失越小。泵铭牌上的效率是指泵的最高效率，油泵一般为60一70，水泵一般为70一80，有些大型泵的效率超过80。396允许吸上高度Hs 泵的允许吸上高度也叫允许吸上真空高度。它表示离心泵能吸上液体的允许高度。用H或Hs表示，单位为m。为了保证泵的正常工作，必须规定这一数值，以保证泵人口液体不汽化，不产生汽蚀现象。 7比转数ns 任何一台泵，根据相似原理，可以利用比转数ns，对叶轮进行分类。比转数相同的泵即表示几何形状相似，液体在泵内运动的动力相似。40二、离心泵的型号离心泵的型号亦即离心泵的命名方式，离心泵的型号一般包含其结构特点、尺寸、主要性能参

19、数及应用范围等信息。型号是区别此设备与彼设备的重要标志，是设计选型，施工配套，运行管理及维修工作的重要依据。离心泵的型号由基本型号和补充型号两部分构成。其构成方式如下：41基本型号用汉语拼音字母表示，一般包含了泵的结构特点，应用范围等信息。表22列出了常见泵的型号中所用字母的含义，供使用时参考。42补充型号由阿拉伯数字、罗马数字、英文字母等构成，表示泵的结构尺寸、材料、运行参数等信息。其中：第一组为阿拉伯数字，表示泵吸人口直径的毫米数或英寸数，当用英寸数表示时，其数值为泵吸人口直径的毫米数除以25的商的整数。 第二组为罗马数字，表示泵所用的材料。其中： I铸铁，铸钢，不锈钢。 第三组为阿拉伯数

20、字，在离心泵中表示其扬程或比转数。表示单级离心泵的扬程时，其值为泵设计点扬程的米数；表示多级离心泵的扬程时，其表述形式为设计点的单级扬程米数X级数。表示离心泵的比转数时，其值为泵的比转数除以10的商的整数。 第四组为大写英文字母，表示泵的改型次数。43三、离心泵的特性曲线与工作点1离心泵的特性曲线 在泵的转数不变的情况下，泵的流量、压头、轴功率和效率等之间存在着相互关系，这些相互关系可用曲线图来表示，这种曲线就叫泵的特性曲线。离心泵的特性曲线是根据试验获得的数据绘制的。44离心泵的特性分析1） H曲线的特点说明离心泵可以用调节排出闸门的方法调节泵的排量，当关闭排出闸门时压头达到最大，但不会产生

21、憋泵现象。2）曲线的特点说明关闭排出闸门（流量为零）时泵的输入功率最小。为了便于启动电机一般关闭排出闸门启动。453) Q-曲线的特点表明:流量为零(关闭排出闸门)时,效率等于零;排出压头为零(无负荷)时, 效率等于零; 在某一固定转速下,泵 只有一个最高效率工况，也就是泵的额定工况，相对应的各个参数称为额定参数，即名牌参数，。离心泵的实际工况偏离额定工况越远，效率越低。一般把额定工况点附近的区域称为高效区。离心泵在高效区内工作时效率高，工作平稳，寿命长。所以应尽可能地使离心泵在高效区内工作。额定工况高效区462离心泵的工作点 管路中流量与克服流体流经管路时所需的能量之间存在着一定的关系，用曲

22、线表示这一关系，其称为管路特性曲线Qh，如图316所示。 泵在管路系统工作时，泵给出的能量与管路消耗的能量相等的点称为离心泵的工作点。这一点就是泵的特性曲线(QH)与管路特性曲线(Qh)的交点A如图47第四节 离心泵的流量调节离心泵的流量调节方法就是改变联合工作点的位置，改变方法有两种：1、改变管路特性；2、改变泵的特性48一、改变排出阀门开启度的调节法 离心泵在转数不变时，利用改变排出阀门的开启度来调节流量是一种最简单且常用的方法二、旁接回路调节法 旁接回路调节法是利用排出管至泵人口前旁接回路上的阀门操作来实现的。49三、改变转数的调节法用变频器改变泵的转数来调节离心泵的流量是一种最优的调节

23、法。泵的特性由于转数改变而改变，如图降低转速后工作点1250四、改变联接方式的调节法 离心泵并联可以增加流量，串联可以增加压头，利用此原理，改并联为串联或改串联为并联就能达到流量调节的目的。如图五、其他调节法 除上述方法外，根据需要与可能，也可采用改变叶轮数目以及用更换或切削叶轮的办法作为较长时期的流量调节。如冬天用较大叶轮，夏天用较小叶轮。同样，还可利用几台泵间歇或轮换工作，用改变工作台数和改变工作时间等方法调节。51第五节 离心泵的汽蚀现象与安装高度的确定一、汽蚀1、现象特征及发生机理；发生条件pspt(1)改善泵的吸人条件,正确确定安装高度。(2)改善泵的结构。(3)降低泵的转速。(4)

24、降低泵的流量。54五、液体粘度对离心泵特性的影响 在输送不同粘度的液体时，离心泵的特性是不同的，其特点如下： (1)当液体的粘度增大时，流量、扬程和效率都降低，轴功率增大。由于粘度增大，液体流经叶轮及泵壳的水力损失增加，也使密封环的摩擦损失增加，容积损失随泄漏量减少而减少，但总效率是下降的。 (2)当液体的粘度增大时，泵的吸人条件变坏，容易抽空，产生汽蚀，所以，必须改善吸人条件，采用正压进泵。 (3)输送粘度大的液体时应采用大排量、比转数高、尺寸较大的泵。55第六节 离心泵机组润滑与冷却 注水泵机组大部分为大中型旋转设备。除少数中型电动机采用润滑脂润滑外，其余均用润滑油强制润滑或复合润滑。注水

25、泵大都为强制润滑，少量中型注水泵为复合式润滑，个别泵为油环润滑。 1润滑系统流程 润滑系统的流程分两类，一类是集中润滑流程，即一套润滑设备供数台注水泵机组润滑用油，如下图所示。另一类是一套润滑设备供一台注水泵机组润滑用油的分散润滑流程。除上述流程外，也有个别油田采用电动机一套润滑系统、注水泵又一套润滑系统的流程。56一般润滑系统流程示意图1一润滑油泵；2一过滤器；3一冷却器；4一缓冲管和高架事故油箱；5一磁过滤器；6一油箱572润滑系统的组成 润滑系统主要包括油泵、油箱、过滤器、事故油箱、压力表等。 1)润滑油泵 常用润滑油泵有以下几种：(1)3HM型旋涡泵(2)Ch型齿轮油泵：可输送粘度在1

26、500X10-6m2s以下的各种油类和其他无腐蚀性，无固体颗粒的液体，温度不得超过600C。 (3)KCB型齿轮油泵：可抽汲温度600C以下，粘度76X10 -6m2s以下的石油及类似液体。582)润滑油箱 注水站常用的润滑油箱有两种规格，一种是200L油箱，外形尺寸为945x 705x405mm 另一种是1000L油箱，外形尺寸为1600 x900 x800mm。 选用油箱储油量可按下列经验公式计算： V=(KQ)/1000式中Q润滑油管路工作状态的充油容积，L； V油箱有效容积，m3； K系数，对于离心注水泵机组，K=23。593)过滤器 它的作用是：用滤网或滤油纸将润滑油中的水份和杂质过滤掉，保证润滑油质量，避免机泵烧瓦抱轴而烧毁。