《化工装备技术》课件-项目二 离心泵的运行与维护

项目二离心泵的运行与维护任务一离心泵的基本结构与工作原理课程目标【知识目标】熟悉泵的概念、类型和用途；掌握离心泵的结构和工作原理；【能力目标】能够泵进行归类；能准确分析离心泵的工作原理。知识点010203目录泵的概述离心泵的分类与型号表示离心泵的结构与工作原理04离心泵的性能参数一、泵的概述概念：泵是把机械能转换成液体的能量，用来增压输送液体的机械。应用：泵是国民经济中应用最广泛、最普遍的通用机械，除了水利、电力、农业和矿山等大量采用外，尤以石油化工生产用量最多。泵好比是人的心脏，在化工生产过程中占重要的地位。一、泵的概述——分类按工作机理分类泵叶片式泵离心泵旋涡泵混流泵轴流泵容积式泵往复泵转子泵其它类型泵喷射泵、电磁泵单吸泵、双吸泵、蜗壳泵、屏蔽泵、立式泵单吸泵、双吸泵、离心漩涡泵蜗壳式混流泵、导叶式混流泵柱塞泵、隔膜泵、计量泵齿轮泵、螺杆泵、罗茨泵按用途分类按出口压力分类泵低压泵中压泵高压泵p<2MPa2MPa≤

p≤6MPap>6MPa一、泵的概述——分类泵供料泵循环泵成品泵废液泵高温泵和低温泵一、泵的概述——适用范围10100100010000流量，m3/h扬程，m离心泵往复泵转子泵往复泵：小流量、高扬程转子泵：小流量、高压力离心泵：大流量、扬程不太高1100100100010000一、泵的概述——适用范围离心泵的应用特点——优点6.排出阀调节流量简单，管理方便，容易实现远距离操作。1.流量均匀、运转平稳、振动小，不需要特别减振基础。2.转速高，一般为700－3500r/min，可直接与电动机或蒸汽轮机连接。3.结构紧凑，质量小，占地面积小。4.运行安全可靠，没有吸入阀和排出阀，易损件少，运转周期长，设备安装、维护检修费用低。5.流量和扬程范围宽，应用范围广，可用于输送各种物理化学性质的液体。一、泵的概述——适用范围离心泵的应用特点——缺点3.输送黏度大的液体时效率明显降低。1.没有自吸能力，需要灌泵，运转中必须防止外界气体渗入泵及吸液管，否则将影响泵的性能，形成气缚，使泵无法正常工作。2.用于小流量和高扬程时效率很低。二、离心泵的分类与型号表示离心泵的种类一.按工作叶轮数分二.按流体进入叶轮方式分1.低压泵H<20m2.中压泵20≤H≤100m3.高压泵H>100m

三.按扬程来分（按工作压力分）1.单吸泵2.双吸泵四.按泵轴位置来分1.卧式泵2.立式泵1.单级泵2.多级泵2.斜式泵二、离心泵的分类与型号表示我国泵行业采用ISO2858(E)标准，设计制造了新型的泵，其型号组成见图2-7所示。二、离心泵的分类与型号表示离心泵型号示例：32mm50mm三、离心泵的结构与工作原理图2-8IS型单级单吸离心泵结构1—泵体；2—叶轮螺母；3—制动垫片；4—密封环；5—叶轮；6—泵盖；7—轴套；8—填料环；9—填料；10—填料压盖；11—轴承悬架；12—轴三、离心泵的结构与工作原理工作原理：利用机器的做功元件，对液体做功，使其在离心力场中压力得到提高，同时动能也大大增加，随后在扩张流道中流动时，这部分动能又转变为静压能，使液体压力进一步提高。三、离心泵的结构与工作原理离心泵的工作过程（重点）1.启动前：灌泵2.启动后电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（动能、压力能）液体甩出，叶轮中心形成负压输送液体（动能→压力能）吸入管与泵之间产生压差吸入液体，实现连续工作四、离心泵的性能参数流量（Q）扬程（H）功率（P）效率（η）转速（n）气蚀余量(NPSH)主要参数四、离心泵的性能参数流量（Q）单位时间内，离心泵所排出的液体量离心泵铭牌上的流量是指设计流量，又称额定流量，离心泵在此流量下运行效率最高。一般以体积流量表示，字母Q，常用单位是m3/s、L／s、t/h。离心泵的理论流量是指单位时间内流入叶轮液体的体积量，用Qth

表示，Qth=Q+Σq四、离心泵的性能参数离心泵对单位重量（1N）液体所做的功，即单位重量液体通过离心泵后其能量的增值。一般以H表示，单位是m。离心泵的理论扬程，是指离心泵叶轮向单位重量的液体所传递的能量，用Hth表示，Hth=H+Σhh离心泵的的扬程，不仅要用来提高液体的位高，而且还用来克服液体的在输送过程中的流动阻力，以及提高输送液体的静压能和保证液体具有一定的流速。扬程（H）四、离心泵的性能参数离心泵泵轴每分钟旋转的次数一般以n表示，单位是r/min。转速（n）转速必须控制在一定范围之内。如果为异步电动机作为动力机，则额定转速：n=2950r/min

n=1450r/minn=730r/minn=485r/min等等四、离心泵的性能参数功率（P）轴功率（输入功率）泵轴得自原动机所传递过来的功率称为轴功率，以N表示，单位以KW表示，水泵铭牌上为轴功率，即额定功率。有效功率（输出功率）单位时间内离心泵对液体所做的功，以Ne表示。（液体从叶轮获得的能量）

原动机功率原动机效率四、离心泵的性能参数效率（η）表示离心泵传递能量的有效程度一般以η

表示，又称为泵的总效率。效率是用来反映离心泵泵内损失功率的大小及衡量轴功率的有效利用程度的参数。水泵铭牌上效率为对应于通过设计流量时的最高效率。项目二离心泵的运行与维护任务2离心泵的流动分析与基本方程课程目标【知识目标】掌握液体在泵内的流动机理；掌握离心泵的理论扬程方程；了解离心泵的能量损失及效率【能力目标】能利用速度三角形分析液体在泵内的流动状态。知识点010203目录液体在叶轮内的流动状态分析离心泵的基本方程离心泵的能量损失及效率一、液体在叶轮内的流动状态分析离心泵是靠叶轮的旋转来抽送水的，那么，工作水流在旋转的叶轮中究竟是如何运动的呢?一个旋转的叶轮能够产生多大的扬程?扬程与哪些因素有关呢？一、液体在叶轮内的流动状态分析离心泵在工作时:一方面，液体随着叶轮一起旋转作圆周运动另一方面，液体又沿叶道向外缘流动一、液体在叶轮内的流动状态分析为了分析液体在叶轮内的运动关系，特作如下的假设:首先假设离心泵的叶轮为理想叶轮，即叶轮中的叶片无限多，叶片的厚度可忽略不计；叶片间流动的液体为理想流体，即不可压缩、没有粘性（粘度为零）的流体，无能量损失；液体在叶轮内的流动是稳定流动一、液体在叶轮内的流动状态分析速度三角形根据理论力学，液体在叶轮中的复杂运动可以通过圆周运动（牵连运动）和相对运动来合成。圆周运动相对运动绝对运动一、液体在叶轮内的流动状态分析速度三角形

圆周运动相对运动绝对运动

一、液体在叶轮内的流动状态分析速度三角形

由此做出叶轮中任一液体质点的三个速度矢量，组成一个封闭的三角形，称速度三角形。叶轮任意半径处的速度三角形叶轮进出口处的速度三角形一、液体在叶轮内的流动状态分析速度三角形叶轮任意半径处的速度三角形

下标:1—叶片进口2—叶片出口∞—叶片无限多时的参数一、液体在叶轮内的流动状态分析速度三角形

其中，D为叶轮任意点的叶轮直径。其它尺寸参数：b：叶轮轴面流道宽度z：叶片数目二、离心泵的基本方程推导基本理论：动量矩定理基本假定：在理想叶轮中，液流完全沿着叶片的形状流动，流动方向与叶片表面相切；在任意点上的相对速度方向角与叶片在该点处的安置角相等，即βi∞＝βiA；流道中任一圆周上相对速度的分布是均匀的；液体在流动过程中无粘性，流动阻力损失可忽略不计。理想叶轮的理论扬程二、离心泵的基本方程利用动量矩定理推导基本能量方程，可以得到下式（推导过程忽略）：离心泵理论扬程欧拉方程

二、离心泵的基本方程对于一般离心泵(轴向吸入的离心泵)，液体进入叶轮流道时无预旋，即c1u∞≈0，上式可以写成：在出口速度三角形中，根据几何关系可得离心泵基本方程式的另一种表达式二、离心泵的基本方程水流通过水泵时，比能的增值(HT)与圆周速度u2有关。因此，水流在叶轮中所获得的比能与叶轮的转速(n)、叶轮的外径(D2)有关。比能的增值(HT)与液体性质无关，对每公斤质量的介质所给能量相同....水，汽，油。增加转速(n)和加大轮径(D2)，增大叶片安置角，可以提高水泵之扬程。二、离心泵的基本方程出口安置角和叶片数对扬程的影响

实际应用中采用后弯式叶片的居多。二、离心泵的基本方程实际叶轮的理论扬程实际叶轮的叶片片数是有限的，一般为2～8片；两叶片之间的流道较宽，液体在其间流动时，因液体本身的惯性力影响产生附加的相对于旋转状态的叶轮的相对运动，产生与叶轮转向相反的轴向涡流；流道越宽，在叶片工作面一侧相对速度变小，在叶片背面（非工作面）相对速度增大，涡流现象越严重；实际叶轮的理论杨程Hth总是小于无限叶片的理论杨程。图2-15轴向涡流二、离心泵的基本方程

关于离心泵扬程的几个问题理论扬程和实际扬程离心泵的理论扬程取决于离心泵的结构（如叶轮的直径、叶片的弯曲情况等）、转速和流量。泵的扬程目前还不能从理论公式算出，只能用实验方法测定。扬程和升扬高度

升扬高度：用泵将液体从低处送到高处的垂直距离，称为升扬高度。

扬程是泵提供给液体的位能（升扬高度）、动能、静压能和克服管路阻力的摩擦功之和。泵所能排送液体的高度总是小于总扬程H的。

泵的扬程是指全扬程，包括吸上扬程和压出扬程。二、离心泵的基本方程实际扬程的计算和确定离心泵实验装置1-泵；2-吸液罐；3-底阀；4-吸入管路；5-吸入管调节阀；6-真空表；7-压力表；8-排出管调节阀；9-单向阀；10-排出管路；11-流量计；12-排液管管路系统所需实际扬程的计算:管路系统所需要的扬程H与泵所提供的扬程相等。二、离心泵的基本方程实际扬程的计算和确定离心泵实验装置1-泵；2-吸液罐；3-底阀；4-吸入管路；5-吸入管调节阀；6-真空表；7-压力表；8-排出管调节阀；9-单向阀；10-排出管路；11-流量计；12-排液管泵提供的实际扬程：液体在泵入口处和出口处的总压头差泵的扬程表征泵本身的性能，只和泵进、出口法兰处液体能量有关，而和泵装置无直接关系，但利用能量方程，可以用泵装置中液体的能量表示泵的扬程.三、离心泵的能量损失及效率离心泵在输送液体过程中，会产生下列各种损失总损失水力损失∑hh容积损失∑q机械损失Nm水力效率ηh容积效率ηV机械效率ηm总效率三、离心泵的能量损失及效率水力损失与水力效率液体沿程阻力损失、局部阻力损失与冲击损失之和。水力损失∑hh摩擦损失：液体流经泵吸液室、叶轮换能装置、压液室及扩压管等元件时的沿程能量损失∑hp局部阻力损失：因转弯、收缩或扩大等在内的能量损失∑hM冲击损失：泵在偏离设计工况下运转时，液体流入叶轮及换能装置等处发生冲击而造成的能量损失∑hsh水力效率ηh冲击损失与流动的冲角有关。泵在设计流量工作时，液体进入叶片的入口角等于叶片安置角，冲角为0，无冲击损失。否则不论冲角正或者负都有冲击损失。离心泵的水力效率取值范围为80%

~90%

。

三、离心泵的能量损失及效率容积损失与容积效率运动部件和固定部件之间存在着间隙。容积损失∑q内部泄漏损失：内部循环外部泄漏损失：漏到外部容积效率ηv容积效率为实际流量与理论流量之比。泵的泄漏损失一般为4%～10%。离心泵的容积效率取值范围为90%~96%。压力差低压区高压区

三、离心泵的能量损失及效率机械损失与机械效率机械部件之间的摩擦损失与流体间的摩擦损失之和。轴承和轴封损失相对其它损失来说较小，约为轴功率的1%～5%，机械密封损失更小。机械损失Nm填料和轴承的摩擦损失Nrf圆盘摩擦损失Ndf叶轮旋转时，盖板表面及浸在液体中泵轴部分与液体间产生的摩擦损失，占轴功率的2%～10%

。机械效率ηm

92%～95％

三、离心泵的能量损失及效率离心泵总的能量损失和总效率泵的总能量损失功率等于水力损失功率、容积损失功率、机械损失功率之和。总损失水力损失容积损失机械损失三、离心泵的能量损失及效率离心泵总的能量损失和总效率泵的总效率等于机械效率、容积效率和水力效率之积

。要提高泵的效率，就必须在设计、制造及运行等方面减少机械损失、容积损失和流动损失。目前，离心式泵的总效率视其大小、结构形式的不同，约在50%~90%

之间。项目二离心泵的运行与维护任务3离心泵的性能曲线课程目标【知识目标】理解离心泵理论性能曲线的形成；掌握离心泵实际性能曲线的意义与应用；掌握离心泵的相似定律与比例定律【能力目标】能准确分析离心泵实际性能曲线；会运用离心泵的相似定律与比例定律知识点010203目录理论分析性能曲线的形成离心泵的实际性能曲线离心泵性能曲线的换算相似定律比例定律概述离心泵的性能曲线，是指每台离心泵在指定转速下，对应于一定流量Q就有一定的扬程H、轴功率N和效率η，即H、N、η等参数与泵流量Q参数之间存在一定的对应关系。表示离心泵性能参数间（H-Q

、N-Q和η-Q）关系的曲线称之为离心泵性能曲线或特性曲线。ηNQ一、理论分析性能曲线的形成1.扬程-流量曲线(H-Q)离心泵的Hth∞－Qth曲线表示泵的扬程和流量之间的关系如下，画Hth∞－Qth

Q

由于A、B是常数，因此Hth∞—Qth为一条向下倾斜的直线。

H根据Hth=KHth∞，画Hth-Qth

一、理论分析性能曲线的形成2.轴功率-流量曲线(N-Q)画Nth－Qth，理想情况下，Nth=Ne=Nh，Nh－Qth即Nth－Qth

图2-23离心泵的N-Q曲线一、理论分析性能曲线的形成3.效率-流量曲线(η-Q)根据(清水泵)注意：Q=0，η=0H=0，η=0图2-24离心泵的η-Q曲线

η-Q性能曲线过原点，与H-Q性能曲线横坐标交于Q=Qmax点!二、离心泵的实际性能曲线离心泵出厂前均由泵制造厂测定H―Q，η―Q，N―Q三条曲线，列于产品样本以供用户参考。实验测定时泵厂以20℃清水作为工质做实验测定性能曲线。二、离心泵的实际性能曲线图2-25离心泵的实际性能曲线是检查泵工作时是否发生汽蚀的依据，应全面考虑泵的安装高度、入口阻力损失等，防止泵发生汽蚀现象。二、离心泵的基本方程特性曲线分析1. H－Q曲线是下降的曲线，离心泵扬程一般是随流量的增大而降低。二、离心泵的基本方程H-Q特性曲线的应用平坦型曲线：驼峰形曲线：OQHbc陡降型曲线：aH～Q曲线是选择和操作泵的主要依据由于叶片出口角的不同，曲线形状可分为三类：

陡降平坦驼峰二、离心泵的基本方程OQHa陡降型曲线其特点是：当流量变化很小时能头变化很大。适用于流量变化小而压力降变化较大的系统例如火力发电厂自江河、水库取水的循环水泵，就希望有这样的工作性能。适用于压力变化较大而流量比较稳定的场合H-Q特性曲线的应用二、离心泵的基本方程平坦型曲线其特点是：当流量变化较大时，能头变化很小。适用于生产中流量调节范围较大，而管路系统中压力降变化不大的场合例如火力发电厂的给水泵、凝结水泵就希望有这样的性能。OQHb适合在排液管路上的通过阀门来调节流量H-Q特性曲线的应用二、离心泵的基本方程驼峰型曲线其特点是：能头随流量的变化先增大，而后减少。有驼峰形H—Q曲线的泵，工作时可能发生喘振现象，应尽量避免使用QOcQTTHH-Q特性曲线的应用HT二、离心泵的基本方程特性曲线分析2. N－Q曲线离心泵的轴功率随流量增大而上升，流量为零时轴功率最小。3. η－Q曲线当Q=0时，η=0；随着流量的增大，泵的效率随之上升，并达到最大值。

以后流量再增大，效率就下降。说明离心泵在一定转速下有一最高效率点，称为设计点。设计点二、离心泵的基本方程特性曲线分析最佳工况点（与设计点重合）——泵最高效率点对应的Q、H、N值称为最佳工况参数。离心泵的铭牌上标出的性能参数就是指该泵在运行时效率最高点的状况参数。设计点二、离心泵的基本方程特性曲线分析5. 泵的高效率区，通常为最高效率的92%左右，应尽可能使泵在此范围内工作。三、离心泵性能曲线的换算离心泵的运转条件（如转速）不同或输送液体的特性（如泵黏度、密度等）不同，性能曲线都会改变。泵制造厂提供的实测性能曲线，如不特别说明，一般都是指一定转速和一定叶轮直径下输送20℃的清水（ρ＝1000kg/m3）的性能曲线，若使用条件不同，其性能曲线应进行换算。相似定律比例定律切割定律密度改变时的性能曲线的换算黏度改变时的性能曲线的换算转速改变时的性能曲线的换算切割叶轮时的性能曲线的换算相似离心泵的性能曲线的换算三、离心泵性能曲线的换算相似定律即液体流经相似的泵时，其任何对应点的同名物理量的比值相等，此即流动相似的充要条件。相似的概念相似条件几何相似运动相似动力相似三、离心泵性能曲线的换算相似定律三、离心泵性能曲线的换算相似定律当两台几何相似、运动相似、动力相似，工况也相似（包括效率相等）的离心泵时（分别称为模型泵、原型泵），其扬程、流量、功率符合下列规律：H、Q、N、n—原型泵的扬程、流量、轴功率、转速H’、Q’、N’、n’—模型泵的扬程、流量、轴功率、转速判断相似工况的另一综合参数—比转数

三、离心泵性能曲线的换算相似定律相似定律广泛应用于离心泵的设计与研究工作中。例如，当要设计一台大型离心泵时，由于工作效率对泵的经济性影响很大，所以要进行几种离心泵方案的比较。这就需要应用相似定律制造几种比实物离心泵尺寸小的模型泵来进行试验，得到试验结果后，再按相似定律换算成实物泵的性能曲线后再进行比较，选择合理方案，从而使试验费用大为减少。应用说明三、离心泵性能曲线的换算比例定律定义：同一台离心泵，当叶轮直径不变时，改变泵的转速时，其性能变化的规律。同一台离心泵在不同转速下的扬程，流量和功率符合如下规律：H、Q、N—离心泵转速为n

时的扬程、流量、轴功率H’、Q’、N’—离心泵转速为n’的扬程、流量、轴功率三、离心泵性能曲线的换算比例定律如果已知一台离心泵在某一转速n下的性能曲线，那么它在另一转速n'下的性能曲线可以通过比例定律来求得。采用改变转速的方法可以得到不同工况时的离心泵特性曲线应用说明三、离心泵性能曲线的换算切割定律定义：离心泵切割定律是指在同一转速下，叶轮切割前后的外径与对应工况点（叶轮出口处的工况点）的流量、扬程和功率之间的关系。离心泵叶轮经切割后，扬程、流量和功率符合如下规律：H、Q、N、D2

—离心泵叶轮切割前的扬程、流量、轴功率、叶轮外直径H’、Q’、N’、D2’—离心泵叶轮切割后的扬程、流量、轴功率、叶轮外直径离心泵切割定律只能用在需要降低流量、扬程和轴功率的场合项目二离心泵的运行与维护任务4离心泵的汽蚀现象课程目标【知识目标】掌握汽蚀现象产生的机理；了解汽蚀现象的危害和防止措施；理解汽蚀余量与离心泵安装高度的关系。【能力目标】能准确分析离心泵汽蚀现象的形成；会计算离心泵的安装高度。知识点010203目录汽蚀现象产生的机理及危害离心泵的汽蚀余量离心泵允许吸上真空高度04改善离心泵汽蚀性能的途径概述离心泵的汽蚀现象是指被输送液体由于在输送温度下饱和蒸汽压等于或低于泵入口处(实际为叶片入口处的)的压力而部分汽化，引起泵产生噪音和震动，严重时，泵的流量、压头及效率的显着下降，显然，汽蚀现象是离心泵正常操作所不允许发生的。一、汽蚀现象产生的机理及危害汽蚀现象图2-42泵的吸入装置液体在泵内压强变化饱和蒸汽压：一定温度下，液体内部开始汽化时的临界压力，用pt表示。一、汽蚀现象产生的机理及危害汽蚀现象当pK≤pt(液体的饱和蒸汽压)，则液体汽化产生汽泡，汽泡随叶轮转动流向高压区，迅速凝聚或破裂。气泡消失产生局部真空，周围液体以极高流速流向原气泡占据的空间，产生了高达几万千帕的高速冲击，侵蚀叶片和叶轮，这种不正常现象称为汽蚀现象。一、汽蚀现象产生的机理及危害汽蚀现象低压区产生气泡高压区气泡破裂产生局部真空水力冲击发生振动、噪音机械剥蚀化学腐蚀pk↓≤

pv一、汽蚀现象产生的机理及危害汽蚀的危害产生600~25000Hz的噪音和振动；金属疲劳破坏；汽泡凝结放热引起化学腐蚀(出口压力升高使气泡溶解，所以泵出口液体不会带气泡)。图2-45汽蚀时的点蚀破坏一、汽蚀现象产生的机理及危害汽蚀的危害气蚀发生时，气泡占据了液体流道的部分空间，导致流量、扬程、效率降低，气蚀严重时，泵不能正常操作。工程上规定，当扬程下降3%时，就认为进入了汽蚀状态。一、汽蚀现象产生的机理及危害汽蚀现象的影响因素泵本身的汽蚀性能，通常用汽蚀余量Δh表示，也可用NPSH表示。所以，避免汽蚀现象的方法是改变离心泵自身的结构。与泵本身的汽蚀性能有关避免汽蚀现象的方法是限制泵的安装高度和改变吸入装置的条件。与泵的吸入装置情况有关图2-42泵的吸入装置二、离心泵的汽蚀余量要避免汽蚀：必须pk>pt。首先应有：ps>pt。汽蚀余量NPSH:泵入口处液体所具有的总水头与液体气化时的压力头之差(ps-pt)，也称富裕能头(Δh)。NPSH（NetPositiveSuctionHead）净正吸上水头。最小汽蚀余量（有效汽蚀余量）允许汽蚀余量由于[Δh]是用293K(（20℃）的清水为介质测定的，所以输送的液体为石油或类似石油的产品，操作温度较高时，则必须对[Δh]进行校正。汽蚀余量的概念二、离心泵的汽蚀余量离心泵的允许安装高度[Hg]：汽蚀余量的应用——计算离心泵的实际安装高度离心泵的实际安装高度Hg：安全值图2-42泵的吸入装置允许汽蚀余量由泵的厂家提供三、离心泵允许吸上真空高度允许吸上真空高度的概念离心泵不发生汽蚀，其入口处允许的最低绝对压力(表示为真空度)，以液柱高度表示，称为泵的允许吸上真空高度，用[Hs]

表示。图2-42泵的吸入装置在实际应用中，常用允许吸上真空高度[Hs]来确定泵的几何安装高度Hg。

图2-47离心泵的曲线三、离心泵允许吸上真空高度允许吸上真空高度的概念由于样本上给出的[Hs]值是在标准大气压，液体温度为293K，以清水为介质测得的，所以，如果泵使用地点的大气压和液体温度与测定条件相差很大的情况下，则应对样本上的[Hs]要进行修正，修正按公式2-53进行。—修正后的允许吸上真空高度，单位，m

—泵使用地点的大气压，单位：kpa—泵在使用地点温度下液体的饱和蒸汽压，单位：kpa；三、离心泵允许吸上真空高度允许吸上真空高度的应用允许吸上真空高度[Hs]用来说明离心泵性能的好坏，泵吸入口处的真空度不应超过样本上规定[Hs]，它关系到使用泵时安装位置的高低，所以在安装水泵时，也可根据[Hs]来计算泵的允许安装高度，进而计算泵的几何安装高度，即：——计算离心泵的允许安装高度四、改善离心泵汽蚀性能的途径①适当加大入口直径D0、b1。②采用双吸式叶轮，降低速度。③采用诱导叶轮：在叶轮前装一个轴流式螺旋型叶轮，诱导轮对液体作功，增加能头，提高了泵的吸入性能。④采用超汽蚀叶形诱导轮。 ⑤采用抗汽蚀的材料。泵本身因素，降低允许汽蚀余量四、改善离心泵汽蚀性能的途径①增加泵前贮液罐中液面的压力，以提高有效汽蚀余量。②减小吸上装置泵的安装高度。③将上吸装置改为倒灌装置。④减小泵前管路上的流动损失。如在要求范围尽量缩短管路，减小管路中的流速，减少弯管和阀门，尽量加大阀门开度等。⑤设置前置泵考虑管路尺寸、安装高度等以提高有效汽蚀余量项目二离心泵的运行与维护任务5离心泵的主要零部件课程目标【知识目标】掌握离心泵主要零部件的结构；掌握离心泵主要零部件的作用原理；【能力目标】根据离心泵的实物，能够识别出主要的零部件；能描述离心泵主要零部件的工作原理。知识点010203目录叶轮换能装置轴向力平衡装置04密封装置一、叶轮叶轮的结构组成1-轮毂；2-前盖板；3-后盖板；4-叶片叶轮是叶片式流体机械中对流体传递能量的唯一部件（唯一做功元件）。一、叶轮叶轮的结构形式型式闭式半开式开式结构两侧有盖板叶道截面封闭一侧有盖板，一侧无盖板流道半封闭两侧无盖板流道完全敞开优点水力效率高抗堵塞能力强制造简单无堵塞制造简单缺点制造复杂水力效率较低水力效率低适用范围高扬程泵洁净介质含杂质介质浆状黏稠介质按叶轮前后有无盖板分类一、叶轮叶轮的结构形式按流体吸入叶轮的方式分类单吸叶轮从叶轮的一侧吸入液体，多用于流量较小的离心泵中。双吸叶轮从叶轮的两侧吸入液体。适用于流量较大的泵中，具有较好的抗汽蚀性能。一、叶轮叶片的形状圆柱形叶片：整个叶片沿宽度方向均与叶轮轴线平行，便于制造，用于流道狭长情况。扭曲叶片有一部分不与叶轮轴线平行，用于流道较宽情况，容易扭曲成型，可提高抗气蚀性能，减少冲击损失，提高泵的效率。扭曲叶片圆柱形叶片一、叶轮对叶轮的基本要求离心泵的叶轮应有足够的强度和刚度；流道形状为符合液体流动流线型，液流速度分布均匀，流道阻力尽可能小，流道表面粗糙度小；材料应具有较好的耐磨性。叶轮应具有良好的静平衡和动平衡；结构简单，制造工艺性好，叶轮一般都是铸造而成；每个单级叶轮能使液体获得最大的理论能头；叶轮所组成的级具有较高级效率，且性能曲线稳定区较宽;抗汽蚀性能好;叶轮具有较高的强度、耐磨性、结构简单、制造工艺好。二、换能装置离心泵的换能装置叶轮出口到泵出口法兰部分次级叶轮进口前的过流通道部分单级泵多级泵——蜗壳——蜗壳/导轮蜗壳二、换能装置蜗壳，又称为泵壳，是指叶轮出口下一级叶轮进口之间或泵的出口管线之间，截面面积逐渐增大的螺旋形流道A-B和扩散管部分B-C所组成。蜗壳的优点：制造方便，高效区宽，车削叶轮后泵的效率变化小。

蜗壳的缺点：蜗壳形状不对称，在使用单蜗壳时作用在转子上的径向压力不均匀，容易使泵轴弯曲。导轮二、换能装置1—流道；2—导叶；3—反向导叶图2-56导轮导轮，又称导叶轮，是一个固定不动的圆盘，它是由正向导叶、环形空间（或弯道）和反向导叶（或背向导叶）所组成，位于叶轮的外缘、泵壳的内侧，是一个前后两面都有叶片的静止圆盘。三、轴向力平衡装置轴向力离心泵工作时，在形状不对称的单级叶轮上，由于液体作用在叶轮上的力不平衡，将产生与离心泵轴线平行的轴向力。图2-57单吸叶轮的轴向推力由于轴向力的存在，泵的整个转子在轴向力的推动下会向吸入口方向蹿动，并使叶轮入口外缘与密封环产生摩擦，轴承受力恶化，从而造成振动和严重磨损，严重时使泵不能正常工作。轴向力的危害三、轴向力平衡装置轴向力的平衡措施单级离心泵①采用双吸叶轮

②采用有平衡孔的叶轮③泵体增设平衡管④采用带背叶片的叶轮三、轴向力平衡装置轴向力的平衡措施多级离心泵①叶轮对称布置②采用平衡鼓③采用自动平衡盘装置四、密封装置为了保证离心泵的正常工作，防止液体外漏、内漏或外界空气吸入泵内，必须在叶轮和泵壳间、轴和泵壳体间装有密封装置。密封装置密封环轴封装置填料密封机械密封四、密封装置作用：防止液体从叶轮排出口通过叶轮和泵壳间的间隙漏回吸入口（称为内漏）。位置：泵壳和叶轮前盖板吸入口处。密封环四、密封装置填料密封装置，是将软填料填入填料箱中，通过适当拧紧压盖螺栓，在压盖斜面上产生一定的径向分力，使填料适当抱紧泵轴，达到密封的目的。填料密封四、密封装置原理：径向接触式密封，依靠软填料与轴之间的径向接触压力来实现密封填料密封填料封液入口封液环填料箱填料压盖压盖螺栓泵轴四、密封装置软填料的泄漏途径填料密封A.渗透泄漏B.界面泄漏软填料与箱壁之间C.界面泄漏软填料与泵轴之间四、密封装置软填料的种类填料密封石棉的密封效果芳伦纤维的强度碳的低摩擦系数四氟的化学耐性和无污染性软填料是由石棉、橡胶、棉纱等动植物纤维和聚四氟乙烯树脂等合成树脂纤维纺织而成，用石墨、润滑脂等浸渍的一种非金属材料填料，其横断面成方形或圆形。石墨浸棉织物填料、石墨浸石棉填料、金属包石棉芯子填料。四、密封装置软填料的种类填料密封按加工方法——绞合填料、编制填料、叠层填料、模压填料等四、密封装置特点填料密封优点结构简单成本低等装卸方便缺点泄漏量大可靠性差稳定性低适用寿命短四、密封装置机械密封，又称端面接触密封，是靠两个经过精密加工的端面（动环和静环）沿轴向紧密接触达到密封效果的。机械密封四、密封装置机械密封结构组成四、密封装置机械密封原理：机械密封工作时，由密封流体的压力和弹性元件的弹力等引起的轴向力使动环和静环互相贴合并相对运动，由于两个密封端面的紧密配合，使密封端面之间的交界（密封界面）形成一微小间隙，当有压介质通过此间隙时，形成极薄的液膜，产生阻力，阻止介质泄漏，同时液膜又使得端面得以润滑，获得长期密封效果。1—紧定螺钉;2—弹簧座;3—弹簧;4—动环辅助密封圈;5—动环;6—静环;7—静环辅助密封圈;8—防转销四、密封装置机械密封机械密封的泄漏点1—紧定螺钉;2—弹簧座;3—弹簧;4—动环辅助密封圈;5—动环;6—静环;7—静环辅助密封圈;8—防转销静环与动环的端面之间—I：旋转动密封，主要的泄漏通道；动环辅助密封圈与旋转轴（轴套）之间—Ⅱ：往复微动密封；静环辅助密封圈与密封压盖之间一Ⅲ：往复微动密封；密封压盖与壳体之间—Ⅳ：静密封:轴套与轴之间一V：静密封;四、密封装置机械密封特点密封性好——泄漏量可以限制到很小；可靠性强——寿命长；稳定性好——运转中无需调整；节能——功率损耗小；耐磨性好——轴或轴套不易磨损；耐振性好——优于径向密封；适用性强——使用PV值不断提高。优点缺点——结构复杂、拆装不便项目二离心泵的运行与维护任务6离心泵的运行与选择课程目标【知识目标】掌握离心泵的管路特性曲线与流量调节的方法；掌握离心泵的串并联；熟悉离心泵的日常运行工作。【能力目标】根据离心泵的实际运行情况，能提出流量调节的方法；能对泵的管路提出技术改造；掌握离心泵的启动要点。【思政目标】通过串并联泵培养团队合作的精神知识点010203目录管路特性曲线离心泵的工作点与流量调节离心泵的串联与并联04离心泵的日常运行概述一、管路特性曲线图2-16离心泵的一般装置示意图

所谓管路性能曲线是指使一定的液体流过管路时，需要从外界给予单位重量液体的能头HC（m）与流过管路的液体流量Q（m3/h）间的关系曲线。管路特性曲线的概念一、管路特性曲线

所谓管路性能曲线是指使一定的液体流过管路时，需要从外界给予单位重量液体的能头HC（m）与流过管路的液体流量Q（m3/h）间的关系曲线。图2-33管路特性曲线管路特性曲线的概念一、管路特性曲线如果将管路中的阀门加以调节，管路方程HC=hp+KQ2中，K随之发生变化，所以管路特性曲线HC-Q的斜率也相应发生变化，如图2-34，当阀门开大时，曲线由Ⅰ变化为曲线Ⅱ的位置，当阀门关小时，曲线由Ⅰ变化到曲线Ⅲ位置。管路特性曲线的调节图2-34管路特性曲线的调节如果管路中的压头差或输送液体的高度ZAB

有变化，则HC-Q曲线将向上或向下平行移动，如图2-34中曲线Ⅳ所示。二、离心泵的工作点与流量调节泵提供流量和压头离心泵的工作点=管路所需要流量和压头泵特性方程：管路特性方程：

方程联立求解离心泵的工作点二、离心泵的工作点与流量调节离心泵的工作点图2-35泵的工作点驼峰型H-Q陡降型H-Q二、离心泵的工作点与流量调节离心泵的流量调节改变两种特性曲线之一1.改变管路特性曲线HC-Q的流量调节图2-36出口节流调节a.出口管路节流调节(改变阀门的开度)即在排出管路上安装调节阀，当开大或关小调节阀，就改变了管路的局部阻力，使管路特性曲线的斜率K发生变化，调节阀开度越小，阻力越大，管路特性曲线的斜率越大，曲线越陡，在泵性能曲线不变的情况下，改变工况点的位置，达到调节流量的目的。阀门开大阀门关小二、离心泵的工作点与流量调节离心泵的流量调节1.改变管路特性曲线HC-Q的流量调节b.旁路调节旁路调节是在泵出口设有旁路与吸液池相连，旁路口装有调节阀，控制调节阀的开度，将排出液体的一部分引回吸液池内，从而使泵输送到装置的流量得以调节。图2-37旁路调节二、离心泵的工作点与流量调节离心泵的流量调节1.改变管路特性曲线HC-Q的流量调节c.吸液池液位变化自动调节当吸液池液位变化时，管路性能曲线发生平行移动，从而改变泵的运行工况点，达到调节泵流量的目的。二、离心泵的工作点与流量调节离心泵的流量调节2.改变离心泵性能曲线H-Q的流量调节a.改变离心泵的工作转速根据比例定律，泵的性能曲线随泵的转速发生改变，当转速n增大时，H-Q向右上方移动，当转速减小时，H-Q向左下方移动，如图2-38所示，n2<n<n1，Q2<Q<Q1,所以改变离心泵的转速，可以改变离心泵工作点的位置，从而达到调节流量的目的。图2-38改变转速的调节二、离心泵的工作点与流量调节离心泵的流量调节2.改变离心泵性能曲线H-Q的流量调节b.切割叶轮外径调节当泵的叶轮外径在允许的范围内切割时，泵的性能曲线H-Q向左下方移动，如图2-39所示，而且只能减小流量，不能增大流量

。图2-39切割叶轮调节三、离心泵的串联与并联离心泵的串联泵的串联工作，其特点是两台泵的流量相等，两泵串联时的总扬程等于两泵在相同流量时的扬程之和。图2-40两台相同性能的泵串联单独工作串联工作ⅠⅡ三、离心泵的串联与并联离心泵的并联ⅠⅡ图2-41两台相同性能的泵并联单独工作并联工作泵并联工作的特点是泵的扬程相等，而泵并联时的总流量等于每台泵在并联工作时的流量之和。四、离心泵的日常运行离心泵的启动四、离心泵的日常运行离心泵的启动润滑油加注四、离心泵的日常运行离心泵的运行维护润滑振动轴承温升运行性能参数机组声响四、离心泵的日常运行离心泵的选择化工离心泵清水泵：IS、ISW、ISG防腐蚀泵：IH、CZ、IHG油泵：Y污水泵：WQ、ZW、ZWL列出基础数据估算泵的流量和扬程选择泵的类型选择泵的型号核算泵的性能计算泵的轴功率和驱动机功率小结、思政与思考小结：管路的性能曲线，多种调节流量的方式，正确的开停车课程思政：泵的串并联体现团队合作精神思考：离心泵的选择运行注意事项有哪些，为什么要关闭出口启泵呢？项目二离心泵的运行与维护任务7离心泵的安装课程目标【知识目标】掌握离心泵的安装过程；掌握离心泵的基础技术要求【能力目标】能对离心泵进行安装；能对离心泵的安装工艺进行编制。【思政目标】安装过程基础特别重要，基础不牢，地动山摇，要打好基础，走好人生每一步！知识点01目录离心泵的安装程序一、离心泵的安装程序1、施工准备

1.1技术准备二、离心泵的安装步骤技术资料出厂合格证装箱单使用说明书平面布置图1.2开箱验收泵的开箱验收需施工承包商在监理、业主、供货商等相关人员参与下，按照装箱清单进行，其内容包括：核对机器的名称、型号、规格、包装箱号、箱数并检查质量情况。检查随机技术资料及专用工具是否齐全。对主机、附属设备及零部件进行外观检查，并核实零部件的品种、规格、数量。检验合格后各方在设备开箱检验记录上签字。机器和零件若暂不安装，需妥善保管。与机器相关的电气及仪表等设备及配件，由施工承包商各专业自行保管。二、离心泵的安装过程1.3基础验收及表面处理基础施工完毕，土建专业应提供完整的竣工资料。基础表面不得有裂纹、蜂窝、空洞、露筋等缺陷。基础上应有明显的标高线及中心基准线。安装专业对基础进行复检。二、离心泵的安装过程2、表面处理基础表面浮浆层全部去除，并在基础表面铲出麻面，麻点深度一般不小于10mm，密度以每平方分米3~5个点为宜，放置垫铁或支持调整螺钉用的支撑板处（至周边约50mm）的基础表面应铲平，基础表面不允许有油污，地脚螺栓孔内的碎石、泥土及积水必须清除干净。预埋地脚螺栓的螺纹和螺母表面粘附的浆料必须清理干净，并进行妥善保护。二、离心泵的安装过程麻面3、泵的拆检整体供货的机器，若需要解体检查和清洗，应符合下列要求：

（1）审阅机器的装配图、零、部件图和说明书，了解机器拆卸解体和装配的技术要求，填写审图记录；（2）机器拆卸解体，应按照技术文件规定的方法和步骤进行，并正确使用各种工具；（3）在拆卸过程中，应及时测量拆卸件与有关零、部件的相对位置、尺寸和配合间隙，并做出相应的标识和记录；（4）拆卸的零、部件应分类、标识和妥善保管；（5）拆卸的零、部件，经清洗、检查合格后，应按技术文件的规定进行装配，并符合技术文件的要求。二、离心泵的安装过程对机器设备进行现场组装时，应符合以下要求：（1）了解机器结构，对机器内部和需要装配的零、部件、配合面和滑动面，进行清洗处理和外观检查，并复查其配合尺寸、相关精度；（2）对机器和零、部件上的油、气孔，应进行彻底的清洗和吹扫，直至无任何异物为止；（3）装配应按照技术文件规定的方法和步骤进行，并填写装配记录；（4）重要机器在封闭前，应进行相关方检查确认，合格后，方可进行机器封闭，并填写检查确认报告。二、离心泵的安装过程4、设备就位

泵原则上采用有垫铁形式安装，如果泵底座自带顶丝，则采用无垫铁安装形式。垫铁层数不宜超过4块，每根地脚螺栓两侧各布置一组垫铁，相邻两组垫铁间的距离不应超过500~1000mm，垫铁应放置整齐平稳，接触良好。斜垫铁必须成对使用。泵就位后，必须将所有的出入口法兰用盲板或塑料布封堵，防止杂物进入设备内部，造成损坏，将泵的电机用彩条布包裹，防止雨水等进入电机内部。并在机器上方搭设临时性的防护设施，以防高空坠物造成损伤。泵安装就位后，根据基础上的基准中心线与标高，通过调整其中心位置和垫铁高度来进行找平、找正。二、离心泵的安装过程二、离心泵的安装过程设备“三找”找正使设备的中心线与基础上设计的安装中心线重合的过程找标高使设备安装高度达到规定设计高度的过程找平使设备的水平度达到设计要求的过程二、离心泵的安装过程设备“三找”平衡降低磨损润滑保证质量延长寿命“三找”目的5、初找平根据泵的不同情况选择不同的基准平面，无减速箱的机器以设备壳体上的进出口法兰面及转动轴的轴颈为基准来调整水平度，有减速箱的机器纵向水平度以减速箱的主动轴轴颈为测量基准，横向水平度以减速箱的中分面为基准进行测量，测量时，应将待测表面的表刺及油污等清理干净。通过调整垫铁或顶丝来找正泵的安装标高及水平度，使用框式水平仪测量，测量时，须将水平仪在原位置旋转180°，进行复核。初找平时，水平度的允许偏差必须符合机器技术文件的规定值。若技术文件没有规定，则以规范为准，横向水平度的允许偏差为0.10mm/m，安装基准部位的纵向水平度允许偏差为0.05mm/m。二、离心泵的安装过程垫铁二、离心泵的安装过程1.设备底座2、螺栓3、垫片4、灌浆层5、垫片6、外模板7、平垫片8、灌浆层9、地脚螺栓10、基础二、离心泵的安装过程6、螺栓孔灌浆泵在安装初找平以后，24小时内进行地脚螺栓孔的灌浆，预埋螺栓的泵无此工序。灌浆前，需复测设备的中心位置，水平度等参数。螺栓孔灌浆前，必须将孔内的杂物和积水清除干净。二、离心泵的安装过程模板一次灌浆基础二、离心泵的安装过程垫铁地脚螺栓7、精找平、垫铁点焊待螺栓孔内的混凝土强度达到75%以上时，才可进行本道工序。通过调整垫铁高度来进行精找平。找平后，垫铁组应露出底座10~30mm，两块斜垫铁搭接长度不得小于全长的3/4，其相互间的偏斜角度不得大于3°，垫铁组伸入设备底座底面的长度应超过地脚螺栓的中心。复查泵的安装标高、中心位置，无误后，对称拧紧各地脚螺栓，拧紧力均匀。复查泵的水平度误差，若不合格，松开地脚螺栓，重复上一步的步骤，直至合格，不得用松紧地脚螺栓的方法调整找平及找正值。用0.25或0.5公斤手锤敲击检查垫铁组的松紧程度，不得有松动现象。在垫铁组的两侧进行层间点焊固定，垫铁与机器底座之间不得焊接。二、离心泵的安装过程8、二次灌浆、抹面二次灌浆、抹面的工作由土建施工单位进行。与二次灌浆层相接触的底座底面应清洁无油垢。二次灌浆层的高度宜为30mm～70mm。二次灌浆的基础表面应用水冲洗干净，并保持湿润不少于2h，灌浆前1h应吸干积水。当环境温度低于5℃时，灌浆层应采取保温或防冻措施。二次灌浆层的灌浆施工必须连续进行，不得分次浇灌，地脚螺栓预留孔内及二次灌浆层的灌浆用料，宜为细碎石混凝土，其标号应比基础混凝土的标号提高一级采用无收缩混凝土或微膨胀混凝土进行二次灌浆，应在施工前对原材料进行复检和配合比试验。对无垫铁安装，应在二次灌浆时同时制备一组试块。若要求混凝土早强，可在混凝土内掺入早强剂。灌浆用料必须现配现用，灌浆后应按规定养护。二、离心泵的安装过程9、联轴器初对中联轴器初对中应在泵进出口管线最终安装前进行。根据随机技术文件确定泵与电机主轴的轴端距，其误差不得超过技术文件规定的范围，如随机技术资料无规定，则以规范为准。联轴器找同心采用三表法进行，通过对电机的调整来达到同心度要求，联轴器对中数据应以随机技术资料为准，如随机技术资料无规定，则根据规范及按照联轴器种类和外径确定对中数据，记录数据。二、离心泵的安装过程10、与泵连接管线制安泵的吸入管线和输出管道应有各自的支架，泵不得直接承受管道的重量。当泵的转速介于3000~6000r/min时，法兰面的平行度应≤0.15mm，法兰同轴度≤0.50mm，当泵的转速＞6000r/min时，法兰面的平行度应≤0.10mm，法兰同轴度≤0.20mm。法兰不得借螺栓强行连接，管道与泵最终联接时，在电机的联轴节上架设百分表监控机器的位移。泵的进出口管线必须清洁无杂物，管道与泵连接后，尽量不在上面进行焊接与气割作业，以防焊渣等进入管线内部。二、离心泵的安装过程11、电机单试电机单试的前提条件为：现场清扫整理完毕，安装检查结束，应进行的试验项目已按国家标准《电气装置安装工程电气试验及设备交接试验标准》试验合格；电动机的保护、控制、测量、信号、励磁等回路的调试完毕，动作正常；电动机引出线相序正确，固定牢固，连接紧密；电动机与泵已脱离电动机在满负荷运转时空试2小时，每隔30分钟测量一次前、后轴承处的温度及电流等参数，其值不得大于技术文件规定。具体见泵试运转部分。二、离心泵的安装过程12、轴对中复测对联轴器对中数据进行复测，当转速大于6000r/min时，其位移值应小于0.02mm；当转速小于或等于6000r/min时，其位移值应小于0.05mm，如复测数值大大超过以上数值，则需将管线切割后重新焊接，以消除管道中的应力。

13、水冲洗单机试运之前，需对泵的进出口管道进行水冲洗。

14、单机试运单机试运见试运转部分。

二、离心泵的安装过程小结、思政、思考题小结：离心泵的安装程序，检修方法课程思政：安装过程基础特别重要，基础不牢，地动山摇，要打好基础，走好人生每一步！思考： 安装质量不高，对泵的运行会产生那些影响？项目二离心泵的运行与维护任务8离心泵的检修

基础放线foundationsettingout

在基础表面划出机器安装及验收所需的基准线。定位基准positioningdatumlevel

用来确定机器设备安装位置的点、线、面基准。就位

liftinginplace

指将机器按规定摆放到安装位置的过程。初找正

preliminaryleveling

指地脚螺栓孔一次灌浆或锚固地脚螺栓固定前的机器安装中心、水平和标高的调整。最终找正

finalleveling

在机器的地脚螺栓紧固的情况下对机器安装中心、水平和标高的调整。课前回顾一次灌浆firstgrouting

机器初找正后对地脚螺栓孔的灌浆。二次灌浆secondgrouting

对机器最终找正后对底座的灌浆。轴对中

shaftalignment

又称联轴器找正，指调整轴线相对于基准轴线的径向位移和轴向倾斜符合规定的要求。油冲洗oilflushing

使用润滑油或其他相适宜的溶液，循环清洗管道内表面的过程方法。单机试运转solo