培训课件设备基本知识-泵

1设备基本知识—泵2泵的概述1、泵是输送液体并提高液体压力的机器。2、泵分为化工用泵、水泵。3、化工用泵的要求（1）适应化工工艺要求运行可靠。（2）耐腐蚀，耐磨损。（3）满足无泄漏要求。（4）耐高温或耐低温并能有效连续工作。3泵的分类4现场常用泵普通离心泵自吸泵隔膜泵屏蔽泵磁力泵高速泵齿轮泵螺杆泵5离心泵原理及应用离心泵工作原理离心泵主要参数离心泵构造61.离心泵工作原理

1.1离心泵工作原理

离心泵：利用叶轮旋转时所产生的离心力的作用来输送液体的泵。

工作过程：驱动机通过泵轴带动叶轮旋转产生离心力,在离心力作用下,液体沿叶片流道被甩向叶轮出口,液体经蜗壳收集送入排出管。液体从叶轮获得能量,使压力能和速度能均增加,并依靠此能量将液体输送到工作地点。在液体被甩向叶轮出口的同时,叶轮入口中心处形成了低压,在吸液罐和叶轮中心处的液体之间就产生了压差,吸液罐中的液体在这个压差作用下,不断地经吸入管路及泵的吸入室进入叶轮中。71.离心泵工作原理液体甩出，叶轮中心形成低压驱动机带动叶轮高速旋转叶轮带动液体高速旋转产生离心力液体获得能量（压力能、速度能增加）

吸入罐与泵之间产生压差吸入液体，实现连续工作输送液体1.2离心泵工作流程：81.离心泵工作原理1.3离心泵工作动画演示91.离心泵工作原理

1.4离心泵的气蚀1.4.1汽蚀定义所谓的汽蚀是指：离心泵启动时，若泵内存在空气，由于空气的密度很低，旋转后产生的离心力很小，因而叶轮中心区所形成的低压不足以将液位低于泵进口的液体吸入泵内，不能输送流体的现象。

注意：离心泵启动前一定要向泵壳内充满水以后，方可启动，否则将造成泵体发热，震动，出水量减少，对水泵造成损坏（简称“汽蚀”）造成设备事故！101.离心泵工作原理1.4.2汽蚀的后果1、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。2、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，严重时会使液流中断无法工作。3、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。111.离心泵工作原理1.4.3离心泵产生汽蚀的原因

1、被输送的介质温度过高；

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121.离心泵工作原理1.4.4气蚀的解决方案１．清理进口管路的异物使进口畅通，或者增加管径的大小；

２．降低输送介质的温度；４．降低安装高度；５．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．131.离心泵工作原理1.5离心泵的气缚

离心泵启动时，若泵内存有空气，由于空气密度很低，旋转后产生的离心力小，因而叶轮中心区所形成的低压不足以将储槽内的液体吸入泵内，虽启动离心泵也不能输送液体。此种现象称为气缚，表示离心泵无自吸能力，所以必须在启动前向壳内灌满液体。如何防止离心泵的气缚现象？

答：在启动前向壳内灌满液体。做好壳体的密封工作，灌水的阀门和莲蓬头不能漏水密封性要好。

142.离心泵主要工作参数

流量Q

扬程H

转速n

功率N

效率η

气蚀余量（Δhr）152.离心泵主要工作参数2.1流量

即泵在单位时间内排出的液体量,通常用体积单位表示,符号Q,单位有m3/h,m3/s,l/s等,⑴体积流量Q：m3/hm3/sL/s⑵质量流量m：kg/hkg/st/h

m=ρQρ液体密度kg/m3。用的较多162.离心泵主要工作参数2.2扬程

输送单位重量的液体从泵入口处(泵进口法兰)到泵出口处(泵出口法兰),其能量的增值。常用H表示,单位J/kg、m液柱。（J=N·m）H是液体获得的能量，不是简单的排送高度！172.离心泵主要工作参数2.3转速泵的转速是泵每分钟旋转的次数,用n来表示。单位：rpm，或r/s

一般离心泵转速970rpm、1450rpm、2950rpm；高速离心泵的转速可达20000rpm以上。182.离心泵主要工作参数2.4功率单位时间内所做的功。单位：工程单位：1kW=1000W⑴有效功率Ne单位时间内泵输送出去的液体有效能头。

KW⑵轴功率N：泵轴输入的功率。192.离心泵主要工作参数2.5效率

用η表示，是衡量泵的经济性的指标。

N：泵输入功率（轴功率）

Ne：液体得到功率（有效功率）两者的差别在于损失，包括流动损失、泄漏、机械摩擦等。202.离心泵主要工作参数2.6汽蚀余量离心泵的汽蚀余量是表示泵的性能的主要参数,用符号Δhr表示,单位为米液柱。

有效汽蚀余量Δha

液体流自吸液罐,经吸入管路到达泵吸入口后,所富余的高出汽化压力的那部分能头。用Δha表示。

泵的必须汽蚀余量Δhr

液流从泵入口到叶轮内最低压力点K处的全部能量损失,用Δhr表示。

Δha>Δhr泵不汽蚀

Δha=Δhr泵开始汽蚀

Δha<Δhr泵严重汽蚀213.离心泵主要零部件叶轮泵体轴轴承轴封轴承箱变速箱223.离心泵主要零部件233.离心泵主要零部件243.离心泵主要零部件3.1叶轮

它是离心泵内传递能量给液体的唯一元件,叶轮用键固定于轴上，随轴由原动机带动旋转，通过叶片把原动机的能量传给液体。叶轮的作用是将原动机的机械能直接传给液体，以增加液体的静压能和动能(主要增加静压能)。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。253.离心泵主要零部件3.1叶轮

叶轮有开式、半闭式和闭式三种，如图所示。

开式叶轮在叶片两侧无盖板，制造简单、清洗方便，适用于输送含有较大量悬浮物的物料，效率较低，输送的液体压力不高；半闭式叶轮在吸入口一侧无盖板，而在另一侧有盖板，适用于输送易沉淀或含有颗粒的物料，效率也较低；闭式叶轮在叶轮在叶片两侧有前后盖板，效率高，适用于输送不含杂质的清洁液体。一般的离心泵叶轮多为此类。263.离心泵主要零部件3.2泵体

泵体即泵的壳体,包括吸入室和压液室。①吸入室:它的作用是使液体均匀地流进叶轮。②压液室:它的作用是收集液体,并把它送入下级叶轮或导向排出管,与此同时降低液体的速度,使动能进一步变成压力能。压液室有蜗壳和导叶两种形式。273.离心泵主要零部件3.3轴

轴是传递机械能的重要零件,原动机的扭矩通过它传递给叶轮。泵轴是泵转子的主要零件，轴上装有叶轮、轴套、平衡盘等零件。泵轴靠两端轴承支承，在泵中作高速回转，因而泵轴要承载能力大、耐磨、耐腐蚀。泵轴的材料一般选用碳素钢或合金钢并经调质处理。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。283.离心泵主要零部件3.4轴承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润滑293.离心泵主要零部件3.5轴封

由于泵轴转动而泵壳固定不动，在轴和泵壳的接触处必然有一定间隙。为避免泵内高压液体沿间隙漏出，或防止外界空气从相反方向进入泵内，必须设置轴封装置。轴封作用：轴封装置主要防止泵中的液体泄漏和空气进入泵中，以达到密封和防止进气引起泵气蚀的目的。轴封的形式：即带有骨架的橡胶密封、填料密封和机械密封。目前常采用机械密封和填料密封两种形式。

303.离心泵主要零部件3.5.1机械密封1机械密封的工作原理

机械密封是靠一对或数对垂直于轴作相对滑动的端面在流体压力和补偿机构的弹力（或磁力）作用下保持贴合并配以辅助密封而达到阻漏的轴封装置。2结构常用机械密封结构如图所示。由静止环（静环）1、旋转环（动环）2、弹性元件3、弹簧座4、紧定螺钉5、旋转环辅助密封圈6和静止环辅助密封圈8等元件组成，防转销7固定在压盖9上以防止静止环转动。313.离心泵主要零部件机械密封中一般有四个可能泄漏点A、B、C、D。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。它是机械密封装置中的主密封，决定机械密封性能和寿命的关键。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。图非平衡型单端面机械密封

l一紧定螺钉；2一弹簧座；3弹簧；4推环；

5一动环密封圈；6一动环；7静环；8静环密封圈；9防转销323.离心泵主要零部件3机械密封要求

机械密封对密封端面的加工要求很高，同时为了使密封端面间保持必要的润滑液膜，必须严格腔制端面上的单位面积压力，压力过大，不易形成稳定的润滑液膜，会加速端面的磨损；压力过小，泄漏量增加。所以，要获得良好的密封性能又有足够寿命，在设计和安装机械密封时，一定要保证端面单位面积压力值在最适当的范围。

333.离心泵主要零部件3.5.2填料密封

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。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体从填料函中滴状漏出，每分钟控制在15—20滴左右。对有毒、易燃、腐蚀及贵重液体，由于要求泄漏量较小或不准泄漏，常采用机械密封装置。343.离心泵主要零部件3.6轴承箱（1）轴承箱作用

轴承箱则用来固定轴承，同时作为装载轴承润滑油的容器。（2）轴承润滑离心泵大部分采用滚动轴承，而滚动轴承的元件(滚动体、内外圈滚道及保持器)之间并非都是纯滚动的。由于在外负荷作用下零件产生弹性变形，除个别点外，接触面上均有相对滑动。滚动轴承各元件接触面积小，单位面积压力往往很大，如果润滑不良，元件很容易胶合，或因摩擦升温过高，引起滚动体回火，使轴承失效，所以轴承时刻都要处于油膜的涂覆之中。(3)润滑油的作用：（1）润滑；（2）冷却；（3）冲洗；（4）保护；（5）减振；（6）卸荷；（7）密封；353.离心泵主要零部件3.7

变速箱

离心泵变速的途径：一种是电机转速不变，用变速箱（或中间耦合器）达到改变转速的目的。另一种方式是采用变频电机实现离心泵变速。变速箱系统是机械设备中最重要的连接和传递动力的元件之一，是改变转速和传递动力的常见机械传动装置，具有传动精度高、结构紧凑等优点。变速箱的运行状态往往直接影响到机械设备是否正常工作，其部件如齿轮、轴承、轴加工工艺复杂，装配精度高，又常常在高速重载下连续工作，因此故障率较高，是造成机械设备不能正常工作的常见原因之一。根据离心泵比例定律，当离心泵的转速改变时，其额定流量、扬程和轴功率都将按一定比例关系发生改变。因此，离心泵采用变速箱系统的主要目的是满足装置生产工艺对离心泵流量、扬程的需要。离心泵变速箱主要由高速轴、低速轴、齿轮、轴承、变速箱体等部件组成。364.离心泵的操作4.1启动前准备工作（1）检查泵及出、入口管线的各部件，如阀门、法兰、地脚螺钉、联轴器、温度计和压力表等，看是否正常好用（2）给轴承箱内加油，油面应在油标的1/2—2/3处。（3）盘车，检查泵的转动情况，是否有不正常的声音。（4）打开轴承及盘根的冷却水。（5）打开压力表阀。（6）打开泵的入口阀，排除泵内存气，使泵内允满液体。（7）具有密封油系统的泵，先将密封油加够，并进行循环。（8）检查好泵的安全设施(对轮防护装置，接地线等)374.离心泵的操作4.2离心泵的正常操作和维护1、待一切准备工作就绪后，启动泵。启动时应注意旋转方向(如不对，立即改正)，同时注意电机电流变化，不允许超过规定指标。待电流、转数和压力达到正常，密封不漏，再慢慢打开泵的出口阀。要注意不要使泵在出口阀关闭状态下长时间运转，一般不超过三分钟。否则，泵中液体循环温度升高，易生气泡，使泵抽空。2、泵的流量用出口阀控制。切忌，不能用入口阀来调节流量。3、泵正常远行时，要不断检查泵出口压力、流量、电流等，不允许超过规定指标。4、轴承温度不应高于65℃，电机温度不应高于70℃。5、经常检查冷却水畅通情况。6、经常检查润滑油标尺，保持规定油面。7、检查泵运转中有无杂音、震动及泄漏等。发现有异常，应查明原因，及时消除。8、定期更换润滑油和润滑脂。384.离心泵的操作4.3离心泵停车1、慢慢关闭出口阀门。避免停泵后出口管线中的高压液体倒流入离心泵泵体内，使叶轮高速反转而造成事故。2、按停止按钮停泵。3、关闭泵的入门阀。4、关掉压力表阀。5、根据现场实际，停用辅助系统。

6、冬季停泵后，要从泵壳和管线中放掉存水及其它易冻结液体，或给上少量冷却水流通，防止冻裂泵壳。39往复泵的原理和应用1定义

往复泵是利用活塞、柱塞或隔膜在泵缸内往复运动使缸内工作容积交替增大和缩小来输送液体或使之增压的容积式泵。靠活塞、柱塞或隔膜的往复运动将能量直接以静压能的形式传送给液体。由于液体是不可压缩的，所以在压送液体时，可以是液体承受很高的压强，从而获得很高的扬程。40往复泵的原理和应用2分类（1）按工作机构分：

活塞泵、柱塞泵、隔膜泵（2）按缸数分：

有单缸往复泵泵、双缸往复泵泵、多缸往复泵泵。（3）按作用方式分：

有单作用式泵和双作用式泵两种。（4）按液缸的布置方案及其相互位置分：

有卧式泵、立式泵、V形泵、星形泵等。（5）按预案动力不同：

分为蒸汽往复泵和电动往复泵往复泵的原理和应用3结构与原理（1）往复泵的结构。

往复泵由液力端和动力端组成。液力端直接输送液体，把机械能转换成液体的压力能；动力端将原动机的能量传给液力端。动力端由曲轴、连杆、十字头、轴承和机架等组成。液力端由液缸、活塞(或柱塞、隔膜)、吸入阀和排出阀、填料函和缸盖等组成。4142往复泵的原理和应用（2）往复泵的工作原理

往复泵工作原理如下图所示，在原动机的驱动下，当曲柄以角速度叫逆时针旋转时，活塞向右移动，液缸的容积增大，压力降低，由于被输送液体在缸内外压差的作用，排出阀自动关闭，吸入阀自动开启，被输送液体克服吸入管路和吸入阀等的阻力损失进入到液缸。当曲柄转过l80°角度后，活塞向左移动，液体被挤压，液缸内液体压力急剧增加，在这一压力作用下吸入阀关闭而排出阀被打开，液缸内液体在压力差的作用下被排送到排出管路中。当往复泵的曲柄以角速度不停地旋转时，往复泵就不断地吸入和排出液体。43往复泵的原理和应用1一吸入阀；2-排出阀；3-液缸；4-活塞；5-十字头；6-连杆；7-曲轴；8-填料函44往复泵的原理和应用4主要零部件

主要零部件有：缸体、活塞组件、填料函、吸排出阀、曲轴、连杆、十字头等。（1）缸体

缸体是构成压缩容积实现液体压缩的主要部件，为了承受液体压力，应有足够的强度，由于活塞在其中运动，缸体内壁与活塞间有相对运动，会产生摩擦，所以缸体内壁应有良好的润滑性及耐磨性。（2）活塞组件

活塞组件包括活塞、活塞杆和活塞环等。它们在缸体中作往复运动，起着压缩液体的作用。通常要求活塞组件的结构与材料在保证强度、刚度、连接可靠的条件下，尽量减轻重量，减少摩擦，并要求有良好的密封性。45往复泵的原理和应用（3）填料函

它是阻止缸体内液体经活塞杆与缸体的间隙泄漏的组件。其基本要求是良好的密封性和耐磨性。（4）吸排出阀

包括吸入阀和排出阀。它的作用是控制液体及时地吸入与排出缸体。阀门的好坏，直接关系到往复泵运转的经济性与可靠性。（5）曲轴

它是往复泵中重要的运动件。它将驱动机轴的自身旋转运动，转变成为曲柄销（曲轴的组成部分）的圆周运动。由于承受较大的交变载荷和摩擦磨损，所以对疲劳强度与耐磨性要求较高。46往复泵的原理和应用（6）连杆

连杆是连接曲轴与十字头（或活塞）的部分。它将曲轴的旋转运动转换成活塞的往复运动，并将外界输入功率传递给活塞组件。（7）十字头

它是连接活塞杆与连杆的部分。它在导轨里作往复运动，并将连杆的动力传给活塞部件。对十字头的基本要求是重量轻、耐磨并具有足够的强度。47往复泵的原理和应用5往复泵的特点（1）具有较强的自吸能力：自吸可由自吸高度和吸上时间来衡量；吸口造成的真空度越大，则自吸高度越大；造成足够真空度的速度越快，则吸上时间越短；（2）具有较高的压力，额定排出压力与泵的尺寸、转速无关，主要取决于泵原动机功率、轴承的承载能力、泵的强度和密封性能，与流量无关。启动前应把排出阀完全打开，同时设置安全阀；（3）理论流量与工作压力无关，只取决于转速、泵缸尺寸和作用数；（4）流量不均匀（有脉动），工作时会产生振动、冲击和噪音。（5）转速不易过高，若转速过高，泵阀滞后造成容积损失就会相对增加，而泵阀撞击更为严重，引起的噪音增大，磨损也将加剧，液流和运动部件的惯性力随之增加。（6）不宜输送含有固体颗粒的液体，输送含固体杂质的液体时，泵阀易磨损和泄漏。（7）结构比较复杂，易损件（活塞环、泵阀、填料等）较多。48往复泵的原理和应用6往复泵工作特性（1）流量特性

往复泵流量不均匀，流量呈周期性变化（往复泵的流量曲线如下图所示）。单作用往复泵，活塞往复一次，即两个行程时，泵只吸入和排出液体各一次，流量近似地按正弦曲线规律变化；双作用泵，活塞往复运动一次，其液缸完成吸入过程和排出过程各二次。单作用往复泵的流量最不均匀，双作用往复泵流量优于单作用往复泵，三作用泵流量的均匀程度明显优于单、双作用往复泵。49往复泵的原理和应用（a）单动泵流量曲线（b）双动泵流量曲线（c）三动泵流量曲线50往复泵的原理和应用（2）压力特性

往复泵的排出压力与流量一样，呈周期性变化，实际排出压力取决于管路阻力、排出液面高度和压力等排出口管路系统压力，与泵尺寸、转速无关，额定排出压力取决于原动机功率、轴承承载能力、泵的强度及密封性能。为防过载，出口管路装设安全阀，且泵起动前必须打开排出阀。

由于往复泵输送液体不连续，压力和流量呈周期性变化，产生脉动，为缓解脉冲的强度，通常在往复泵的出入口管线上设置缓冲器。51往复泵的原理和应用7往复泵的工况调节

往复泵不能采用调节出口阀的方法调节流量，使用调节出口阀方法调节流量，可能造成驱动机超负荷，甚至发生设备事故。一般采用下列方法调节流量。（1）旁路调节

设置旁路管，调节旁路阀的开度大小，使液体排回吸入管，以调节泵排出管内的流量。对电动往复泵应设安全阀，当排出管压力超高时，安全阀打开，以免泵和原动机超负荷。（2）改变泵转速（改变活塞往复频率）

根据计算，利用变速电机调节泵的转速，可以达到调节流量的目的。（3）改变活塞或柱塞行程（冲程）