离心泵浦教育训练

离心泵浦教育训练第一页，共三十八页，2022年，8月28日離心式泵浦(剖面圖)軸葉輪

徑向及止推軸承機械軸封軸承室油封Oil

Ring軸承室葉輪磨損環Fan-Optional葉輪鎖緊螺帽排放孔

第二页，共三十八页，2022年，8月28日離心式泵浦列組成元件外殼(Casing)葉輪(Impeller)軸(Shaft)軸承(Bearing)填函填料(GlandPacking)或機械軸封(MechanicalSeal)底板(BasePlate)及連軸器(Coupling)第三页，共三十八页，2022年，8月28日一、泵浦葉輪型式及懸掛方式第四页，共三十八页，2022年，8月28日

泵浦葉輪型式

封閉式葉輪依照API規定所有APIPUMP葉輪皆需設計封閉式，也就是說兩邊皆有蓋，優點是:葉輪設計較薄，間隙可較小效率高。缺點是:因葉輪死角多較不適用於含有顆粒之流體，成本高。第五页，共三十八页，2022年，8月28日

泵浦葉輪型式

開放式葉輪開放式葉輪為兩邊皆無蓋，一般ANSIPUMP皆採用此設計較多，適用於含顆粒、較髒流體，但因間隙較大效率較封閉式低，葉輪設計可製造較厚、無死角耐磨、不容易卡髒東西，製造成本低。第六页，共三十八页，2022年，8月28日

泵浦葉輪型式

半開放式葉輪Semi-openfullvaneimpellerwithbackpump-outvanes.Securedtoshaftwithkeyandlockedwithstainlesssteelimpellernut.O-ringandgasketsealprovide“dry-shaft”construction。Backpump-outvanesforreducingthestuffingpressure半開放式葉輪是一邊有蓋，另外一邊沒有，厚度設計可介於兩者之間。第七页，共三十八页，2022年，8月28日二、軸承室潤滑方式第八页，共三十八页，2022年，8月28日軸承室潤滑方式軸承轉動時，與軸的接觸產生高溫，因此必須有固定之潤滑方式，以降低溫度維持運轉。潤滑軸承室的方式，有下列五種方式1.Grease：直接將潤滑油，加入軸承室中，但僅適用於小型或是構造簡單的泵浦。（P414、P614）2.OilFlood：在軸承室中提供一個油槽(OilReservoir)，將潤滑油加入到此槽中，並維持一定的油量高度，當泵浦轉動時，帶動潤滑油潤滑軸承。3.OilRing：類似OilFlood，但在靠近軸承兩端裝設一個環，稱之為OilRing，軸轉動時可以帶動潤滑油產生油氣，可提高潤滑效果。（P506）第九页，共三十八页，2022年，8月28日4.OilMist：由一個中央供油系統，利用外部配管的方式，將油霧直接注入到軸承室中，因此泵浦不需要有油槽(OilReservoir)或是油環(OilRing)，目前煉油廠均採用此型的潤滑方式。5.ForceFeed：使用於超大型的泵浦，因泵浦不易潤滑，且易產生高溫，必須額外提供一套潤滑系統。此時油槽設置在外部，並利用一個小型的泵浦系統，將潤滑油注入至軸承室中。軸承室潤滑方式第十页，共三十八页，2022年，8月28日OilRing軸承室潤滑方式第十一页，共三十八页，2022年，8月28日三、機械軸封介紹第十二页，共三十八页，2022年，8月28日

機械軸封的基本概念

機械軸封基本上包含了固定面和轉動面，金屬座加壓部，二次封三部份。兩軸封面之間必須維持有一層流體或氣體薄膜來作為潤滑，以避免軸封在高速運轉時因乾磨，而過熱損毀。因此機械軸封的設計並非完全不漏，正確的說法是：機械軸封可以把洩漏量控制在一個合理可接受的範圍內固定面和格蘭間-O型環機械軸封的止洩點

機械軸封的運轉不可避免的會有磨擦熱產生，為了讓軸封的運轉壽命更長，必須設計合適的沖洗配管來改善軸封的環境，使其更冷，更乾淨，更適合軸封運轉。耐磨面轉動面和軸之間-O型環軸封室與格蘭間-墊片沖洗第十三页，共三十八页，2022年，8月28日機械軸封的基本概念機械軸封之組成基本上包含兩大部份1)轉動件2)固定件，有三處止漏點，分別為兩者之間磨擦面是由兩碳精環對磨稱為PrimarySeal,一O型環在轉動件內隨著轉軸旋轉之磨擦面稱為SecondarySeal，另一O型環在固定件內安裝於泵殼之磨擦面稱為TertiarySeal。機械軸封之兩碳精環對磨間是靠任潤滑油循環所產生之油膜將熱帶走，兩者之間三方向之作用力依API要求一定要平衡。Thehydraulicforceiscausedbythefluidpressureactingovertheaxialsurfaceareaabovethehydraulicsealingline.Theratiooftheeffectivehydraulicsurfaceareatothelubricatingsurfaceareaisreferredasthesealbalance.HydraulicSealLine第十四页，共三十八页，2022年，8月28日機械軸封的基本概念WaterOutWaterIn軸封液-冷進軸封液-熱出軸封磨擦面第十五页，共三十八页，2022年，8月28日機械軸封的分類-ByArrangement轉動部份固定部第十六页，共三十八页，2022年，8月28日機械軸封的分類SingleMechanicalSeal：僅有一組密封端面(內裝式單軸封)(外裝式單軸封)第十七页，共三十八页，2022年，8月28日機械軸封的分類SometimesastuffingboxistooshallowtoaccommodatedoubleB-Bseals.ThedoubleF-Fsealisusuallycartridgemountedwithonesealinsidethestuffingboxandonesealontheoutside.Acompatibleliquid,usuallywater,isinjectedintothesealchamberatAandexitatB.Theliquid,calledthebarrierfluid,mustbemaintainedbetweenthesealsatahigherpressurethanthatoftheproductbehindtheimpeller.DoubleSeal：包含一組InnerSeal及OuterSeal，轉動所產生之摩擦熱，均由軸封液帶走，大部分的軸封均未與製程流體接觸。(背對背雙軸封)(面對面雙軸封)第十八页，共三十八页，2022年，8月28日機械軸封的分類

Tandem縱列式雙軸封TandemMechanicalSeal：InnerSeal的設計在於承受製程流體的壓力

OuterSeal的潤滑使用低壓的軸封液。因此在InnerSeal有破損洩漏的時候，第二段的Seal可取代第一段的Seal，免於製程流體洩漏至外界。目前若泵送有毒及危險的的製程流體，均採用此種軸封。第十九页，共三十八页，2022年，8月28日Plan11使用在單軸封自身循環，由出口端循環回到軸封室。使用時機：最廣泛使用的配管方式，適用在一般溫度之乾淨流體。優點：配管簡單，操作成本低。缺點：含顆粒或高溫等特殊情況不適用。洩漏時直接洩到大氣側易產生環保問題。

軸封潤滑油是由泵浦出口經由管線流孔板控制流量至軸封循環冷卻。第二十页，共三十八页，2022年，8月28日Plan12

單軸封以Y型過濾器作自身循環沖潤優點：簡單，操作成本低。缺點：含大量顆粒或顆粒本身是製程必須品時不適用，必須常清濾網，秏費人力，濾網堵塞時軸封極易損壞。

Plan12－使用過濾器，適用在顆粒是偶發性的，封閉性循環泵的操作條件下。軸封潤滑油是由泵浦出口管線裝Y型過濾器再經由管線之流孔板控制流量至軸封循環冷卻。第二十一页，共三十八页，2022年，8月28日Plan13使用在單軸封自身循環，由軸封室流回到吸入口端。使用時機：適用軸封室壓力和出口壓力相同時，如直立式透平泵。優點：配管簡單，操作成本低。缺點：必須控制軸封室壓力，否則循環量不易控制。軸封的安裝位置必須配合葉輪間隙調整，否則軸封貼合的程度不理想，軸封易損壞或洩漏。軸封潤滑油是由軸封室經由管線流孔板控制流量至泵浦入口作軸封自身循環冷卻。第二十二页，共三十八页，2022年，8月28日Plan21使用在單軸封自身循環，同Plan11，再加上冷卻器。使用時機：適用高溫的製程。優點：循環量容易控制，可以有效的降低軸封室的溫度。缺點：操作成本高，需使用大量的冷卻水，能源的消秏量較高。COOLER第二十三页，共三十八页，2022年，8月28日Plan23使用在單軸封自身循環，從軸封室內泵浦油環經由加冷卻器再回軸封自身冷卻的方式。使用時機：適用高溫的製程。優點：可以有效的降低軸封室的溫度，使用較少量的冷卻水。缺點：設備成本高，軸封必須設計強制循環的裝置，必須經過複雜的計算軸封室產生的熱量，才能有效的節省能源。一般非API的泵浦軸封室不夠大，可能無法安裝。COOLER第二十四页，共三十八页，2022年，8月28日Plan31

單軸封以旋風分離器作自身循環沖潤優點：簡單，操作成本低，可適用在顆粒本身是製程品的一部份時缺點：懸浮性顆粒不適用，分離器的效果必須小心評估，失敗率較高

Plan31－使用旋風分離器，適用在顆粒是連續性的，開放性輸送泵的操作條件下。旋風分離器可以將顆粒分離，乾淨流體由上方流出進入軸封室，顆粒則經由下方回到泵浦的入口端。第二十五页，共三十八页，2022年，8月28日Plan32

單軸封外接清水沖潤優點：簡單設備成本低缺點：外接水會混入製程內，操作成本較高外接水失水失壓時製程液容易回流，且軸封會損壞。

Plan32－使用外接的乾淨水源沖洗，如果混入製程內會影響製程品質時就不適用了。調壓閥引乾淨的清水沖入軸封室，需保持適當的壓力。第二十六页，共三十八页，2022年，8月28日Plan52使用在雙軸封，不加壓的軸封室自身循環系統，軸封洩漏時不會直接到大氣側。使用時機：適用在需要控制軸封洩漏量的乾淨流體情況。如環保要求，高污染性、高爆性，高危害性的流體，有機溶劑等。優點：使用起來和單軸封相似，透過壓力或液位的監控可以預知軸封的洩漏或早期的損壞，不會大量洩漏不必立即停車檢修。缺點：配管成本高，配管複雜，需配合壓力開關或液位開關的訊號。不適用有顆粒的情況。軸封的正常洩漏必須安排中間儲存槽或配管送到燃燒塔燒掉。高溫時必須以水冷卻中間液。VENTP/IToGasRecoveryS/V-N/OOrificePlan11第二十七页，共三十八页，2022年，8月28日Plan53雙軸封自身循環沖潤優點：只有中間液混入製程內，操作成本較低，製程端失水軸封仍可運轉一段時間，可預知軸封損壞。缺點：設備成本高，需有持壓的氮氣來源，需有監視裝置。Plan53－使用雙軸封，以儲罐和中間液當機械軸封的潤滑劑，可以偵測預知軸封的洩漏損壞。需加氮氣持壓VentPressureGauge第二十八页，共三十八页，2022年，8月28日Plan54乾淨的流體進入軸封室，但需保持壓力高於軸封室壓力，才可以避免污水外漏

雙軸封外接清水沖潤優點：外接水不會混入製程內，製程端短暫失水軸封不會立即損壞缺點：設備成本高，操作成本較高，外接水失水失壓時軸封容易損壞，製程液容易回流。

Plan54－使用雙軸封外接水沖洗，可以有效的阻隔顆粒進入軸封造成損壞。ExternalPumporPressureSystem第二十九页，共三十八页，2022年，8月28日離心泵浦故障原因及改善故障排除

故障狀況原因及排除方法A.無流量流量不足壓力不足1.2.3.4.5.6.7.8.9.10.11.12.13.14.15.16.17.18.19.20B.工作一段時間後突然停止4.5.7.8.9.11.12.20C.泵浦有異聲及震動15.16.17.28.31D.泵浦消耗電流太高6.13.14.15.16.21.22.23.24.31E.軸封漏8.24.25.26.27F.軸封溫度過高8.24.25.26.27G.軸承箱溫度過高15.16.17.29.30.31第三十页，共三十八页，2022年，8月28日離心泵浦故障原因及改善故障排除建議處理步驟：

1.泵浦沒有灌注母液或流失一檢查泵殼及吸入管是否有母液。2.轉速太慢-檢查馬達轉速電壓夠不夠。3.揚程太高-檢查管線系統是否有額外的磨擦損失。4.吸入壓太高-檢查NPAHa夠不夠(進口管線大小或太長均可使NPAHa夠變小)。5.葉輪或管線塞住-檢查有無外物阻塞。6.迴轉方向錯誤-檢查迴轉方向。7.吸入管內有空氣或漏氣-檢查吸入管。8.軸封漏氣-檢查軸封有否磨損，潤滑是否良好，必要時更換新品。9.液體有揮發性或溫度太高，使吸入壓不足-增大吸入壓或變更管線設計。10.底閥大小-更換尺寸正確之底閥。11.底閥或吸入管深度不夠-增長吸入管。12.流體內含有氣體-請設計者改善。13.葉輪間隙太大-按步驟重新調整。14.葉輪損壞-換新品。15.旋轉部份卡住-檢查所有可能磨擦部份是否太緊。16.主軸彎曲-換新曲。第三十一页，共三十八页，2022年，8月28日NPSHa探討NPSHa（NetPositiveSuctionHead，淨正吸水頭）

NPSHa＝Pair＋Ph－Ploss－Pt

Pair氣體壓力

Ph液位壓力

Ploss管損壓力

Pt

飽和蒸氣壓力第三十二页，共三十八页，2022年，8月28日離心泵浦故障原因及改善故障排除建議處理步驟：

17.聯軸器安裝不良-重新校準。18.葉輪直徑太小-更換正確尺寸葉輪。19.壓力錶安裝位置不當-更換壓力錶位置。20.泵殼墊圈損壞-換新品。21.轉速太快-檢查馬達轉速電壓對不對。22.揚程不足流量太大-加一個節流閥或把葉輪直徑改小。23.流體比重太大-檢查流體比重黏度與設計者聯絡解決。24.軸封裝填不當-迫緊不足、裝填不當、鎖大緊)檢查迫緊是否損壞或數量不符等問題，重新裝填。25.迫緊或軸封規格不符-更新正確品。26.軸封損壞-換新。27.軸套刮傷-重新加工或換新品。28.穴蝕-增加NPAHa。29.流量太小-請教於工廠或設計者。30.軸承潤滑不當或磨損-改善潤滑或更換軸承。31.震動太大。第三十三页，共三十八页，2022年，8月28日

API

TypicalSingleEndSuction TheAPIPumpdifferfromtheANSIchemicalpump,asitisdesignedfornon-corrosivehighpressureandtemperatureApplicationsandincorporatesanenclosedimpellerwithbalanceholes.所謂的API，指的是依“美國石油協會”所制定的工業設備製造標準，所設計生產的設備，廣泛的被運用在高溫高壓製程上，尤其是煉油廠及一般的石化工廠用的非常的多。其中編號610是專門針對離心泵的設計規範。在美國凡是煉油廠的設備均必須依照相關API的規範來設計廠內設備，以往在德州某煉油廠曾經因為設備未符合API規範，而導致保險公司對所產生的工安事故拒絕理賠，法院並裁定勝訴的案例，事後該公司的保險費還被大幅調脹。原因是沒有依規定使用符合API規範的產品，保險公司的風險加大。因此幾乎全世界所有的煉油廠都以API的規範為基礎。SealchamberImpeller潤滑油室Bearing磨耗環第三十四页，共三十八页，2022年，8月28日

ANSITypicalSingleEndSuction所謂的ANSI指的是“美國國家標準協會”所制定的工業產品標準規範，主要是在二次大戰期間為統一各項工業設備的尺寸而制定的規範。其中編號B73.1是專門針對離心泵的設計規範。ANSIB73.1幾乎已經成為工業泵的基本要求，目前世界上可以和它匹敵的大慨要數ISO-5199勉強可以算是同級品。第三十五页，共三十八页，2022年，8月28日

其主要的差別在，API是以耐壓300PSI（20Kg/cm2