离心泵的基本知识

离心泵的基本知识离心泵的基本知识离心泵的基本知识xxx公司离心泵的基本知识文件编号：文件日期：修订次数：第1.0次更改批准审核制定方案设计，管理制度泵的分类方法有以下三种：(一)按工作原理分类1．容积式泵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200～600ml3．低压泵总扬程低于200m。（三）按泵用处分类第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2－1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。二．离心泵的工图2—1离心泵基本构件作原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。(二)、离心泵的型号．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)4BA—12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1／10，即该泵的比转数为l20。DFjY160-120×10150AYⅡ150B第3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80～90％。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m／h，3m3／s，L／s；也可以质量计，以G表示，单位为t／h，t／s，kg／s；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：G＝rQ式中r-一液体的重度，㎏／m3．2．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10．33米，因吸入高度到10．33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：H＝u2／2g２2式中u2－叶轮出口圆周速度，m/s.g-重力加速度，9．8m/s.u2=πnD2/60式中n一叶轮转速，r／min.π一圆周率，3．1415.D2—叶轮外径，m/s.2当n＝2950rpm时，H＝1200D2；如是多级泵，总扬程由各单个叶轮所产生的扬程相加。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/102kW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=SS3/4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20～500，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50～1OO。7.转速每分钟主轴旋转数。以n表示,单位：转／分钟（r/minorrpm）第4节机泵的使用与维护一、泵的运转与操作(一)运转前的检查离心泵在安装后，试运转前应进行全面检查，这是因为泵的事故在装置生产运转初期发生的最多，安装质量直接影响泵的运转情况。试运转前检查内容：首先检查螺栓螺帽有否松动，泵与管路的配置，是否有不合理的地方；其次检查泵吸入高度和条件是否在说明的规定范围以内，特别要注意吸入管路上是否有空气漏入或液体泄出的地方；最后还要检查转子的旋转方向与驱动机旋转方向是否一致。(二)操作准备l．盘车：用手轻轻正向转动机泵2～3圈，并确认轴承和旋转部分都能顺利转动不受阻碍。2。核对吸入条件泵的吸入条件，是叶轮吸入口保持一定的压力，如果低于这个压力时将无法输液，所以要检查吸入高度和条件是否在规定的条件之内。3．调整填料或机械密封装置，向冷却水夹套和密封装置中的冷却封液系统分别通水、通液，确认流道畅通。4．加注润滑油、脂向油箱和润滑部位注选定的合格润滑油、脂，达适当的油面高度、脂量。5．灌泵启动前，要使泵内灌满液体，必须绝对避免空转。这是因为离心动、静密封减漏间隙小，液体不易通过，因此只要空转几秒钟就会引起密封衬环烧损、咬死，导致事故。灌泵时要把空气、液化气、蒸汽全部放出，通常打开吸液阀和放空阀或泵壳的放气孔及管路中的仪表接头，但是对带压吸入的泵或高位泵其灌注方法不同，高位泵必须增设喷射器，真空泵需增加底阀和灌液箱等预灌装置。至于自吸式泵就不需要这些设备。6．高温和低温泵的预热及预冷高温用泵和低温用泵均须在起动前进行完预热或预冷使之接近正常运转温度，其理由为：高温泵的操作温度与未预热温度相差很大，若不预热就起动，则会引起转子变形、轴弯曲、结合部分松动或密封部分强制摩擦而导致磨损。低温液化烃用泵，若不在规定的运转温度操作，则输液在较暖的泵壳会蒸发，使气体聚在泵壳内有造成干摩擦的危险。(三)运转操作l．起动泵起动方法的须序随其型式和用途的不同有所差异，所以要按照泵厂的使用说明书进行起动。现以电动机带动的离心泵为例叙述其一般启动方法。（1）打开入口阀、关闭出口阀，打开放空阀进行灌泵，放空阀见液后关闭。（2）打开轴承冷却水阀和压力表阀。（3）填料箱若带有水夹套，，则打开其冷却管的给水阀门。（4）若带有封液装置，则打开封液阀门。（5）高温用泵在未达到运转温度前应打开预热阀门，预热完毕时则关闭预热阀。（6）若带有防止过热的装置，则打开自循环系统的阀门。（7）启动电动机。运转2分钟正常后缓慢开出口阀，大流量泵运转中出口阀关闭不得大于3分钟。严禁用入口阀调节流量。（8）达到额定转数，出口压力表读数达额定值后，逐渐打开出口阀，并调节流量适中。（9）检查填料箱处的泄漏情况，为了保证填料能得到充分润滑，可利用调节压盖和封液阀的方法来保持适当泄漏量。（10）泵流量提高后，如已不可能出现过热即关闭循环的阀门。轴流泵和容积泵，在封闭运转时会使轴功率剧增，因此不允许在出口阀关闭的情况下启动。2．停车泵的停车方法，也要按其型式和用途来定，一般由电动机驱动的离心泵停车顺序如下：（1）打开自循环系统的阀门。（2）关闭出口阀。（3）停止电动机。（4）若保持泵的运转温度，则打开预热阀门。（5）关闭轴承和填料箱的冷却水阀。（6）必要时关闭入口阀，打开气阀(或放气孔)和底部导淋排凝阀，将泵内液体全部放掉。轴流泵等应将上述(2)和(3)两项顺序倒过来进行，多数都是先停止电动机，再关闭出口阀。3．泵的切换在用泵和备用泵的切换顺序为：启动备用泵达到转数时起经检查并确认无异常现象，就可停止主用泵。应注意主用泵在并联运转时，不能很快停止，否则主用泵易产生水击现象，而且若排出侧止逆阀动作不灵时，液体会向停用泵到流，造成排出管路压力下降流量减少。因此，为了防止上述现象，就应缓慢地关闭主用泵排出阀，待备用泵已在正常运转点上稳定运转后再停止主用泵。二、泵的日常维护操作者应该记住，保护泵及其所属设备是自己的职责，应当经常检查影响泵运转的各种因素，泵的使用期限可以由于操作者粗心大意而大大缩短。为使泵能正常连续运转，延长其使用寿命，应做好日常检查与维护保养，使之成为一项制度。(一)机泵运行检查的用具l．听诊器：用于检查轴承、变速器、连接件运动声音是否正常。2．点温计：用于检查轴承等磨擦部位的温度。3．振动仪：用于检查运行中的各部分的振幅大小。4．吸油管：用于抽取润滑油样，检查润滑油质量，含杂质、水份、乳化变质等程度。(二)日常检查中，除充分运用控制、测试仪表外，还要充分发挥人的主观能动性，采用“摸、听、闻、看、问”。“摸”就是摸摸有无过热、振动等；“听”就是听听转动部分的声音，有无异常声响，如水击声、摩擦声、撞击声、涡流声、折断声等；“闻”就是利用嗅觉，闻闻有无异常味道；“看”就是看一看各部仪表指示压力、流量、温度、电流、电压是否正常，泵的各部件有否变形、变色、变样，以及有无泄漏、有无堵塞等等；“问”就是问上班情况，以便及时做出正确判断、处理。表7－2为日常检查项目。三、运转中泵的故障现象及原因石油化工用离心泵的故障大致有：腐蚀、密损、振动与噪音、性能、轴封、轴承等故障。这些故障都是互相联系、互相影响、互为因果的。例如，叶轮的腐蚀和磨损会造成性能故障和机械故障；泵的汽蚀也会造成叶轮的冲蚀侵蚀。又如轴封的损坏会造成泵的性能故障和机械故障，因此不能截然分开。(一)腐蚀故障所谓腐蚀就是泵的材料与输送介质(或周围的介质)作用生成化合物而丧失其原来的性质，造成泵的故障或零件部件的损环。腐蚀的原因一方面是泵所用金属材料不适合或金属成分和组织不均匀等引起的，另一方面是局部腐蚀如点腐蚀、晶间腐蚀侵蚀等，腐蚀的结果会造成泵流量、压力都降低，甚至引起泵振动和噪音。(二)磨损故障在炼油厂和化工厂中，用来输送含有固体颗粒的浆液时，当然会使泵发生与固体颗粒的磨损。这种磨损往往会随着所含固体颗粒的硬度、浓度和流速等的增加而变剧，而小颗粒的磨损比大颗粒的磨损历害。对石油化工厂离心泵来说，叶轮、轴封和轴套会发生磨损。磨损后泵的流量和扬程会减少，性能下降。同时转子的磨损不均匀又会使转子不平衡，发生泵的振动。因此，除了采用耐磨材料外，还应对轴封采用冲洗措施以免杂质侵入，并对泵采取冲洗措施，以免流道堵塞。此外，对于易损件，在磨损量达到使用极限时应予更换，确保机泵正常运转。(三)振动和噪音石油化工用泵中，虽然不会象大型高速机器那样容易发生振动，但是产生振动的原因却是多方面的，而且不容易判别。振动往往伴随有噪音，为此必须了解可能产生振动和噪音的原因，以便采取措施来消除振动和噪音。产生振动的原因主要有两个方面：1．水力振动：当离心泵发生汽蚀时，汽蚀发生到相当严重就伴随有振动和噪音，此时振动频率很高，可达600～25000次／秒。这种振动的外部现象与吸入空气时类似。不仅是振动的噪音，汽蚀也会使泵的性能下降。当离心泵在小流量不稳定区工作时，流量波动产生机械振动，其频率低(10～O．1次／秒)。当液体流速突然急剧变化时，压力也会发生急剧变化，形成水力冲击。通常在泵运转时突然停泵(如临时停电)或流量突然变化时，会产生水击，特别是在反压或排出高度较大的系统中容易产生水击，水击便可引起泵的振动。泵内液体流动不均匀使液压不平衡，产生径向力(蜗壳泵)或轴向力(透平泵)不平衡也会引起振动。如蜗壳圆周上液压不等，液体流过泵舌使压力发生周期性波动，形成水力振动，在其频率与泵固有频率相同时发生共振。2．机械振动引起机械振动的原因很多，可归纳为以下几类：转子不平衡引起的振动，由于泵的口环损坏、叶轮腐蚀或局部堵塞、轴弯曲等而引起转子不平衡的振动。临界转速引起的振动，泵的工作转速与转子固有频率相同，即等于临界转速时引起共振。转子与固定部分磨擦引起的振动，转子的零件和固定部分发生摩擦，会产生反方向的振动，使振荡频率与临界转速相同也会引起共振。油膜振荡(油膜振动或油抖动)，在高速旋转式机械上，由于轴瓦部分的油压作用使泵回旋，引起与临界转速相同的振荡频率，发生共振振动。一般发生在轻载高速的转子中，当使工作转速在临界转速的两倍左右时，很可能产生这种振动。找中心不正引起的振动，泵找中心不彻底，基础刚度不够或基础下沉使中心变动，由于温度变形使泵体伸长而引起错动，，由于配管别劲或管线热膨胀加力使中心变坳，泵体与转子伸长值有差形成转子弯曲，叶轮加工质量不好或由于轴承磨损引起中心变动．地脚螺栓松或灌浆时不牢引起的振动。驱动机引起的振动，由于电动机或汽轮机发生振动而对泵产生影响，发生振动。(四)性能故障．离心泵性能故障的原因是多方面的，造成离心泵抽空的原因如下：1．漏气：由于吸入管漏气，轴封漏气(封液管堵塞或封液环错位使封液进不去，封液中断或填料未压紧，或窜入冲洗水等)。泵内积存空气，吸入管有气囊，吸入管端浸深不够或露出液面等原因造成泵抽空。未灌泵或灌不满，由于吸入阀未打开灌泵(吸入罐液面高于泵中心线～灌注头下)或由于泵和吸入管气体未排尽，底阀失灵或损坏，吸入系统严重漏损等原因造成抽空。汽蚀，由于吸上高度过高或灌注高度不够(吸入罐液面过低)，吸入液体温度升高或吸入压力降低使泵入口压力达到液体在输送温度下的饱和蒸汽压，吸入管路(底阀、滤网、吸入阀、吸入管)堵塞或失灵，叶轮入口堵塞，吸入管太细过长使吸入管阻力增大，吸侧(塔、容器或大气)压力降低，液体粘度大于设计值等原因发生汽蚀而形成抽空。机械原因，由于泵轴断，叶轮松脱，叶轮反转，叶轮腐蚀或损坏等原因造成泵抽空。装置事故或动作失灵，由于工艺装置操作上的某些原因造成泵抽空，根据工艺装置和泵用途的不同，抽空的原因也有所不同。2．排空泵处于空转状态，排出管无液体排出，造成排空的原因有：泵排出阀未打开或失灵，排出阀堵塞，排出管路系统堵塞(排出管、泵后面的换热器或加热炉结焦与堵塞，单向阀失灵)。多级泵叶轮，过渡流道或中间级堵塞，泵的叶轮装错或转向反或转速过低会造成排空。3．减量，泵的流量减小。此时泵的特性变化不大于输送系统特性变化(阻力变大或静扬程变大)，造成减量的原因大致是：排出阀未全打开，单向阀失灵，泵后系统堵塞，或系统排出扬程增大(反压增高)液体粘度大于规定值。4．减压减量，泵的流量和扬程均减小，此时泵的特性或输送系统特性变化，或两者均变化，造成减压、减量的原因是：叶轮问题：叶轮装反或反转，叶轮部分堵塞，部分腐蚀或损坏。转子问题：转子轴向位移或转子与泵体等固定部分密封间隙增大(如口环、平衡盘、衬套等磨损)。吸入管路问题：吸入管漏气，未灌泵或有空气积存，吸入管浸深不够或液面上有旋涡潜入空气。液体问题：液体粘度大于规定值或是液体中含气量多。其它问题：泵转速不够，泵体内级间紧固件不合适或损坏。5．超载主要驱动机超载(功率超过额定值)，超载在试运、启动和运转几个阶段的原因有所不同，前者是出现设计和安装上的问题，后两者是出在操作和维护上的问题。试动超载：为了避免水运时由于水的重度较油品大而引起驱动机超载，通常规定在小流量下水运试车，一般又规定流量不得小于额定流量的20～30％(视泵结构和材料而定，以免发生汽蚀抽空或抱轴；杂物堵塞而抱轴；轴弯曲等。此外，还可能出现电动机或汽轮机本身的故障引起超载。启动超载：往往由于排出阀未关，启动泵使启动负荷大于额定值而跳闸停车，此外还可能由于未仔细盘车检查而引起驱动机超载，这方面原因可能是填料过紧或杂物卡堵，轴承润滑剂发生烧瓦、封油管堵塞引起填料烧坏而抱轴；平衡盘与平衡座粘合；泵内零件锈蚀；配管管系作用力过大，使泵体变形而发生抱轴。另外，还有可能由于液体粘度或重度大于规定值或是泵的总扬程太高，转向相反或转速过高，泵预热不均匀引起抱轴；中心未找正、轴弯曲、轴向串动，空运时间长形成报轴等而引起超载。运转超载：往往由于润滑油太少或太多，润滑油含水量大，润滑油变质或所加润滑油不合适等使轴承烧坏发生抱轴，引起驱动机超载。此外，大都是由于操作条件的变化或机械故障引起驱动机超载。如系统压力升高，大流量下操作，叶轮堵塞、轴弯曲、轴承损坏使转子中心下沉引起抱轴；填料压的过紧，被输送的液体重度大于规定值或是液体凝固等引起泵在运转中超载。(五)轴封故障l.机械密封常见故障及原因。机械密封常见的故障是漏损，而漏损则有周期性漏损和经常漏损以及突然性漏损，其原因各有不同：周期性漏损：泵转子轴向窜动，动环来不及补偿位移或操作不稳，密封箱内压力经常变动或转子周期性振动。经常性漏损：这种漏损的原因很多，如动、静环密封面变形或损伤，密封面比压力太小，密封圈的密封性不好，静环或动环的密封面与轴垂直度误差过大，密封副不能补偿调整，防转销部顶住防转槽，转子振动，使用密封圈弹簧的方向不对，弹簧偏心，弹簧力受到阻碍失去作用，轴套表面在密封圈弹簧的方向不对，弹簧偏心，弹簧力受到阻碍失作用，轴套表面在密封圈处有轴向沟槽、凹坑或是轴套表面有积垢等而引起经常性漏损。突然性漏损：突然漏损是由于泵强烈抽空使密封烧坏，弹簧折断，防转销被切断，静坏被防转销挤裂或本身碎裂。动、静坏表面损伤等原因造成的。停用后启动发生漏损主要是由于摩擦副密封面处结焦或产生水垢或弹簧力失去作用。摩擦表面磨损过大，这是造成机械漏损常见的原因。而造成磨损的原因则是多方面的如弹簧及比压过大，密封面表面硬度不够或不均，材料匹配不好；密封副内夹入杂物或介质不干净，硬环碎裂切割软的表面。2、软填料密封常见故障及原因造成密封漏损原因有中心找正、轴弯曲或轴瓦磨损；转子不平衡、填料与轴套磨损；第9/13页底环间隙大，填料被挤入缝隙而磨坏；填料尺寸不合或少装填料等。或者是由于使用填料的材质与用途不符或制造质量不好，轴套磨损历害；泵振动很大，径向跳动量太大；填料箱冷却水或封油停止等都可能使填料损坏。(六)轴承故障轴承故障往往是表现为先热后烧坏或损坏。造成轴承故障的原因也是多方面的。有轴承本身原因，轴承的润滑与冷却条件和工作条件不良等。l、轴承本身造成的故障滚动轴承，可能造成的原因有：滚珠碎裂、外圈断裂、内圈松动和疲劳磨损以及滚珠架松脱或损坏。2、润滑系统的故障对于压力润滑系统，产生故障的原因可能是油压不足，油路不通；油质不好；油泵抽空不打油。对于甩油润滑系统，产生故障的原因可能是甩油环断裂，油位太高或太低或油质不好。油冷却系统中冷却水中断、堵塞、供水不足、结垢等都会影响冷却效果，使轴承发热导致损坏。但是过冷也会使轴承损坏。轴承工作条件不良：由于转子