叶片式泵与风机的构造（泵与风机课件）

离心泵运行中的不平衡力

第一部分径向推力及其平衡方法PART0101一、径向推力及其平衡方法

径向推力的概念及产生原因概念：离心泵运行时，泵内液体作用在叶轮上径向不平衡力的合力产生原因：离心泵在非额定（设计）流量下运行径向推力的危害及平衡方法危害：径向推力是交变应力，它会使轴产生较大的挠度，甚至导致摩擦而损坏。对转轴而言，径向推力是交变载荷，容易使轴产生疲劳而破坏

一、径向推力及其平衡方法

径向推力的概念及产生原因平衡方法（对称原理）

采用双层压出室平衡径向推力大型单级泵在蜗壳内加装导叶多级蜗壳式泵可以采用相邻两级蜗壳倒置的布置

第二部分轴向推力及其平衡方法PART0102二、轴向推力及其平衡方法轴向推力的概念及产生原因概念：离心泵在运行时，泵内液体作用在叶轮盖板两侧上轴向不平衡力的合力产生原因：叶轮前、后盖板的不对称轴向推力的计算卧式离心泵：轴向推力的危害使转子产生轴向位移，造成叶轮和泵壳等动、静部件碰撞、摩擦和磨损；还会增加轴承负荷，导致机组振动、发热甚至损坏二、轴向推力及其平衡方法轴向推力的平衡方法二、轴向推力及其平衡方法

单级泵轴向推力的平衡：轴向推力的平衡方法平衡孔或平衡管简单、可靠，只能平衡70%～90%的轴向力，需要止推轴承。增加了泄漏损失，泵效率下降，多用于小型泵二、轴向推力及其平衡方法

单级泵轴向推力的平衡：轴向推力的平衡方法双吸叶轮理论上不会产生轴向推力，由于制造偏差以及叶轮两侧液流的运动差异，仍需采用止推轴承

二、轴向推力及其平衡方法

单级泵轴向推力的平衡：轴向推力的平衡方法背叶片在叶轮的后盖板上加铸径向肋筋，背叶片强迫液体旋转，使压能向动能转化

二、轴向推力及其平衡方法

多级泵轴向推力的平衡：轴向推力的平衡方法采用叶轮对称排列平衡轴向推力简单且效果良好，但级与级之间连接管道长，损失大，彼此重叠，使泵壳制造和检修复杂二、轴向推力及其平衡方法

多级泵轴向推力的平衡：轴向推力的平衡方法采用平衡盘平衡轴向推力结构：安装在末级叶轮后，和轴一起旋转

平衡原理：轴向推力，平衡力优点：结构紧凑；平衡效果好，可以平衡全部轴向推力

；自动平衡轴向推力缺点：启停泵时平衡力不足，会出现动、静摩擦；需配推力轴承，存在“窜梭”的现象二、轴向推力及其平衡方法

多级泵轴向推力的平衡：轴向推力的平衡方法采用平衡鼓平衡轴向推力结构：装在泵轴末级叶轮后的一个圆柱，和轴一起旋转平衡原理：轴向推力，平衡力优点：不存在动静部分的摩擦，安全可靠缺点：平衡力为定值，不能平衡全部轴向推力，不能独立使用，必须同时装有双向止推轴承二、轴向推力及其平衡方法

多级泵轴向推力的平衡：轴向推力的平衡方法二、轴向推力及其平衡方法目前给水泵应用情况：采用平衡鼓与平衡盘联合装置平衡轴向推力由平衡鼓承担50%～80%的轴向推力，推力轴承承担大约10%的轴向推力，减小平衡盘的负荷离心泵的整体结构及主要部件

第一部分离心泵的常用整体结构(三种)PART0101一、离心泵的常用整体结构(三种)

单级单吸中开式离心泵

一、离心泵的常用整体结构(三种)

单级双吸中开式离心泵

一、离心泵的常用整体结构(三种)

多级单吸分段式离心泵

第二部分离心泵的主要部件PART0102二、离心泵的主要部件

转体：叶轮、轴、轴套和联轴器静体：吸入室、压出室、泵壳和泵座部分转体：密封装置、轴向推力平衡装置和轴承主要部件二、离心泵的主要部件

叶轮：转体部位：泵腔（压出室）内作用：叶轮是离心泵的核心部件将原动机的机械能直接传递给液体，使其内液体的压力能和动能同时提高二、离心泵的主要部件

叶轮：转体流体机没有前后盖板只有叶片，泄漏量大、只用于输送粘性很大的液体类型开式叶轮半开式叶轮在叶片的背侧装有后盖板，半开式叶轮适合输送含纤维、悬浮物等杂质的液体

叶轮：转体二、离心泵的主要部件

类型单吸叶轮双吸叶轮

叶轮：转体二、离心泵的主要部件

轴的作用：传递扭矩(机械能)，即将原动机的机械能传递给叶轮

二、离心泵的主要部件

泵轴和轴套：转体轴的形状：等直径平轴和阶梯式轴两种（中、小型泵常采用平轴、大型泵则常采用阶梯式轴）二、离心泵的主要部件

联轴器（靠背轮）：转体定义：泵吸入法兰至首级叶轮进口前的流动空间

二、离心泵的主要部件

吸入室：静体作用：将吸入管中的液体引至首级叶轮入口锥形管吸入室：结构简单，制造方便，流速分布均匀、流动损失小

二、离心泵的主要部件

吸入室：静体圆环形吸入室：结构对称比较简单，轴向尺寸较小；缺点是流速分布不均匀，总流动损失较大类型、特点及应用

定义：单级泵叶轮（多级泵末级叶轮）出口与泵的出口管法兰接头之间的流动空间二、离心泵的主要部件

压出室：静体作用：收集末级叶轮中甩出的液体，并将其引至压水管道特点：流体流速较大，其阻力损失占泵内的流动阻力损失的60%

螺旋形压出室：具有汇集和导流作用，还能将部分动能转换为压力能，效率较高

二、离心泵的主要部件

压出室：静体环形压出室：各断面流速不相等，环形压出室有冲击损失存在，效率相对较低，加工方便部位：多级分段式离心泵中前一级叶轮出口至次一级叶轮入口的流动空间二、离心泵的主要部件

导叶：静体作用：汇集前一级叶轮甩出的高速液体并引向下一级叶轮的入口，将液体的部分动能转变成压力能径向式导叶：流动阻力较大，但由于结构简单、便于制造

二、离心泵的主要部件

导叶：静体流道式导叶：流动损失小，尺寸小，结构复杂，铸造的工艺性能差

作用：离心泵在工作时，减少或防止从转动部件和静止部件（叶轮与泵壳、轴与泵壳等）间隙中泄漏液体的部件二、离心泵的主要部件

密封装置：部分可转动部件外密封装置（轴封）部位：装设在泵轴穿出泵壳的地方作用：密封泵轴与泵壳之间的间隙，防止泄漏。当轴端泵内为正压时，防止压力液体漏出泵外轴端泵内为真空时，防止外界空气漏入，破坏泵的吸水过程类型：填料密封、机械密封、浮动环密封和迷宫密封二、离心泵的主要部件

密封装置：部分可转动部件外密封装置（轴封）二、离心泵的主要部件

密封装置：部分可转动部件外密封装置（轴封）填料密封（盘根密封）结构：由填料箱、填料（又称“盘根”）、水封环、水封管和填料压盖等组成调节：通过松紧填料压盖，约为60滴/min优缺点：填料密封结构简单，安装、检修方便，压力不高时密封效果好。但填料的使用寿命比较短，需要经常更换、维修

二、离心泵的主要部件

密封装置：部分可转动部件外密封装置（轴封）机械密封结构：动环（可随轴一起旋转并能作轴向移动）、静环、弹簧（压紧元件）和密封圈（密封元件）等优缺点：是密封效果好、几乎可以达到滴水不漏；缺点是零件多，结构复杂，安装、拆卸及加工精度要求高，需引冷却水二、离心泵的主要部件

密封装置：部分可转动部件外密封装置（轴封）浮动环密封结构：由多个可以径向浮动的浮动环、浮动套（或称支承环）、支承弹簧等组成，形成逐级节流优缺点：浮动密封相对与机械密封而言，结构简单、运行可靠；缺点，要求浮动环和转轴之间必须保持水膜，起动时必须先引入高压纯洁的凝结水

二、离心泵的主要部件

密封装置：部分可转动部件外密封装置（轴封）迷宫密封和螺旋密封迷宫密封是利用泵壳上密封片与轴套之间形成的一系列忽大忽小的间隙，对泄漏液体进行多次节流、降压，达到密封目的。径向间隙和泄漏量较大，没有任何摩擦部件。齿装在静体上。螺旋密封是利用在转轴上车出与泄漏方向相反的螺旋型沟槽，液流通过间隙时，经过多次节流压降，达到密封目的。齿装在轴上

示意图密封原理密封效果

优点缺点

应用填料轴封软填料与轴直接接触少量泄漏结构简单，检修方便；密封低压的效果较好使用寿命较短，须经常维护、更换；功耗大适用泵轴周速＜15m/s，液温＜150℃的中、低压泵。（广泛）机械轴封动、静环端面配合可无泄漏功耗小，密封性好；轴与轴套不易损，维护要求低，使用寿命较长；轴向尺寸小结构复杂，装、卸、加工精度要求高；价格贵；密封处需冷却水回路冷却、过滤；对污物、磨损、振动较敏感适用密封高温高压液体及密封要求高的泵。（给水泵、凝结水泵、各种油泵等）浮动环轴封径向两环端面配合节流，轴向浮动环与轴配合节流降压介于上两者之间加工、安装要求不高；正常运行中不会碰摩，使用寿命长；对污物不大敏感轴向尺寸大；对振动、密封水故障及干摩擦较敏感；停车需备用注水设施（加装填料辅助封可免）适用密封高温高压的液体。（给水泵、凝结水泵等）迷宫、螺旋轴封动静轴向间隙周期起伏变化节流降压最差结构简单，可靠性高；使用寿命长；功耗极小；对振动、蒸发（干涸）及污物不敏感轴向尺寸大；泄漏量大，需配用注水设施；螺旋式在低速或停车状态需配辅助密封装置适用可靠性高及输送含颗粒液体。（电厂给水泵）二、离心泵的主要部件

密封装置：部分可转动部件内密封装置(密封环)结构：部位：装在叶轮入口与泵体之间，也称口环或卡圈作用：主要是减小泵体与叶轮吸入口外缘之间的间隙，减少叶轮出口处高压液流回漏到叶轮吸入口的数量；其次可保护叶轮（软材质）类型：平环式、角环式、锯齿式、迷宫式优、缺点离心风机的整体结构及主要部件

第一部分离心风机的结构形式PART0101单级单吸式单级双吸式

一、离心风机的结构形式

常见形式构造：与离心泵类似主要组成部件：转体：叶轮、轴、（联轴器）静体：蜗壳与蜗舌（压出室）、集流器、进气箱、导流器、扩压器

第二部分离心泵的主要部件PART0102作用：对气体作功并提高能量

叶轮

：转体——叶轮、轴型式：封闭式：由叶片、前盖、后盘和轮毂组成二、离心泵的主要部件

叶片分类平板型直叶片制造简单，但流动特性较差，效率低机翼型叶片具有良好的空气动力特性，效率高、强度好、刚性大，制造工艺复杂圆弧型叶片效率接近机翼型叶片

叶轮

：转体——叶轮、轴二、离心泵的主要部件

静体实心轴（悬臂支在承风机）空心轴（大型双支承风机）二、离心泵的主要部件

轴：转体——叶轮、轴吸入室：进气箱、导流器、集流器压出室：蜗壳、蜗舌、扩压器风机进气方式：自由进气：从周围空间直接吸取气体非自由进气：通过进气管和进气箱吸取气体装设部位作用改善进气口流动状况，减少因气流不均匀进入叶轮而产生的流动损失可使轴承装在风机的机壳外，便于安装和维修

进气箱：二、离心泵的主要部件

静体装设部位：集流器之前作用：调节风机的流量，又叫风量调节器工作原理：导流器的导叶绕自身转轴运动，通过改变导叶的安装角度（开度）来改变风机的工作点类型：轴向导流器径向导流器，最差斜叶式导流器，最好

导流器：二、离心泵的主要部件

静体轴流式及混流式泵与风机的构造一、轴流泵与风机的构造简介：与离心式比较，轴流式泵与风机具有结构简单、紧凑、外形尺寸小、重量轻、动叶可调等优点。但动叶可调的轴流式泵与风机因轮毂中装有叶片可调机构，转子结构复较杂，转动部件多，制造、安装精度要求高，维护工作量大1、吸入喇叭管；2、进口导叶；3、叶轮；4、轮毂；5、轴承；6、出口导叶；7、出水弯管；8、轴；9、推力轴承；10、联轴器一、轴流泵与风机的构造型式立式和卧式两种，轴流泵只能是单吸入，通常是单级结构组成叶轮、轴、吸入室、导叶、扩压器、动叶调节机构、风机还有整流罩、轴承等部件1、吸入喇叭管；2、进口导叶；3、叶轮；4、轮毂；5、轴承；6、出口导叶；7、出水弯管；8、轴；9、推力轴承；10、联轴器一、轴流泵与风机的构造卧式轴流风机结构示意图1-动叶片2-导叶3-扩压器4-进气箱5-外壳6-主轴7-中间轴8-主轴承9-动叶调节控制头10-联轴器11-电动机一、轴流泵与风机的构造主要组成部件简介1、叶轮作用：和离心式叶轮一样，是提高流体能量的部件构成：叶片和轮毂叶片的三种形式：固定式，半调节式，全调节式（a）动叶调节示意（b）叶片的两种位置1-泵轴2-调节杆3-拉臂4-拉板套5-叶柄6-叶片

一、轴流泵与风机的构造主要组成部件简介2、轴作用：传递扭矩全调节式泵——空心轴轴流风机的两种形式：无中间轴型：主轴与电动机轴用联轴器直接相连的有中间轴型：主轴用两个联轴器和一根中间轴与电动机轴相连的，方便维修，不拆卸与电动机相连的联轴器情况下吊出转子1-泵轴2-调节杆3-拉臂4-拉板套5-叶柄6-叶片

一、轴流泵与风机的构造主要组成部件简介3、导叶出口导叶：将流出叶轮的流体的旋转运动转变为轴向运动，并将部分动能转变为压能入口导叶：使气流由轴向运动转为旋转运动轴流泵——出口导叶轴流风机——入口导叶和出口导叶一、轴流泵与风机的构造主要组成部件简介4、吸入室轴流泵：中小型：一般选用喇叭管形吸入室大型：根据地形情况多选用肘形进水流道作吸入室轴流风机：与离心风机类似自由进气：集流器非自由进气：集流器带进气箱进气箱和集流器结构要求：使气流在损失最小的情况下平稳均匀地进入叶轮一、轴流泵与风机的构造主要组成部件简介5、整流罩部位：安装在叶轮或进口导叶前作用：减少气流损失，降低风机的噪声一、轴流泵与风机的构造主要组成部件简介6、扩压器（压出室）部位：出口导叶至压出管接头处的流动空间构成：外筒（圆筒形、锥形）和芯筒（流线形、圆台形或圆柱形）作用：将从出口导叶流出的流体中部分动能转化为压力能，以提高泵与风机的流动效率一、轴流泵与风机的构造主要组成部件简介7、轴承径向（导）轴承：主要承受径向推力，防止泵轴径向晃动，起径向定位作用推力轴承(立式轴流泵)：承受水流作用在叶片上的向下的轴向推力和转子的重力，并保持转子的轴向位置，将轴向力传到基础上火力发电厂常用泵与风机的典型结构

第一部分给水泵PART0101作用——将除氧器水箱内的水连续不断地(送往)压入锅炉(汽包)。工作条件——高温（158～175℃）、高压（1500～3150mH2O）存在问题：高温导致热膨胀，汽蚀；高压（多级，高转速）导致振动，材料强度结构要求：安全可靠特殊要求，如：抗汽蚀、滑销系统、中间抽头等一、给水泵（电厂中最重要的泵）

一、给水泵（电厂中最重要的泵）

典型结构：

分段式多级给水泵一、给水泵（电厂中最重要的泵）

典型结构：

分段式多级给水泵结构特点首级叶轮采用双吸式底座上有纵销、横销等热膨胀导向装置叶轮热套（无轴套）存在问题检修费工费时（需拆卸泵的进、出水管道，再解泵体）易造成级间泄漏（结合面多，组装中难以保证各结合面的同心对称和均匀紧密）泵体易变形，造成动、静部件摩擦及震动（启动、停运和工况突变时的热冲击，引起附加的热应力和热变形）一、给水泵（电厂中最重要的泵）

典型结构：

圆筒型多级给水泵结构特点双壳体首级叶轮入口直径大热膨胀导向装置及叶轮热套中间抽头

CHTA型高压锅炉给水泵结构特点：一、给水泵（电厂中最重要的泵）

典型结构：

圆筒型多级给水泵一、给水泵（电厂中最重要的泵）

典型结构：

圆筒型多级给水泵双壳体给水泵的优点同心性好，可靠性高（热应力均匀；热冲击有外壳保护；管道重量由外壳承受）级间结合面密封性好（末级内壳体受末级叶轮排出的高压水的作用）检修工时短（泵内芯可整体从高压端抽出，换上备用内芯）目前国内600MW超临界机组半容量主给水泵采用的14X14X16-5HDB或CHTZ5/6型高压锅炉给水泵，泵芯为水平中开结构，转子部件仅为叶轮、轴套、轴等，转子重量轻。该泵为5级叶轮，泵轴静挠度小，刚度好。上下涡壳为空间流道结构，内泵芯壳体水平中开结构，双涡室，径向力自行平衡，避免节段式结构径向力作用在转子上，有利于泵的平稳运行。泵芯均由不锈钢材料制造。首级叶轮为双吸结构，次4级单吸叶轮采用对称布置，自身平衡轴向力，无平衡装置，减少了泵内液体的循环泄漏，提高了效率。无平衡机构，安全可靠。无需外接水管，结构简单，便于维护。因此泵的抗汽蚀性能好。另外，内泵为水平中开结构，检修方便；且转子做完动平衡后，无需再逐级拆装，就可以将整个转子放入壳体中，既保持了动平衡精度，又大大节省了时间一、给水泵（电厂中最重要的泵）

超临界机组高压锅炉给水泵一、给水泵（电厂中最重要的泵）

典型结构：

圆筒型多级给水泵

第二部分前置泵PART0102二、前置泵

作用：前置泵提高给水泵入口液体的压强，防止给水泵发生汽蚀前置泵结构1-泵体；2-泵盖；3-泵轴；4-叶轮；5-轴承体；6-轴瓦；7-推力轴；8-机械密封;9-密封体；10-密封压盖；11-密封环；12-填料函体；13-轴套；14-机械密封轴套；15-轴承油泵；16-轴承箱冷却器二、前置泵

型式：前置泵一般为YNKn型和QG型，这两种泵的结构大致相同。图示为与600MW机组主给水泵配套的QG型前置泵，是卧式单级双吸蜗壳式离心泵。泵体径向垂直剖分，在拆掉两端吸入盖的情况下，可抽出转子，不用拆卸管路，安装维修十分方便。

由于前置泵采用双吸叶轮并低速运转，故可平衡自身的轴向推力及防止汽蚀的产生。轴两端由滑动轴承支承，转子的剩余轴向力由推力轴承承受。轴封采用机械密封或填料密封。根据需要可配轴头油泵。有一定压力的水通入密封函体内起水封、冷却作用。

第三部分凝结水泵PART0103作用：将凝汽器热水井中的凝结水抽出，(途经轴加、低加后）送往除氧器工作条件:吸入侧为高度真空状态存在问题：吸入侧极易漏入空气，破坏真空易发生汽蚀结构要求:抗汽蚀性能和密封性能要好凝结水泵三、凝结水泵

典型结构：NL型由两级叶轮组成。叶轮对称布置以平衡轴向推力。为改善泵的抗汽蚀性能，除加大首级叶轮吸入口直径外，首级叶轮前还装有诱导轮。典型结构：凝结水泵三、凝结水泵

LDTN型立式筒袋式离心泵，两级单吸式叶轮，首级叶轮吸入口直径较次级大，且装有前置诱导轮，以提高其抗汽蚀性能。该泵由进水部分、工作部分和出水部分组成。凝结水泵进水管上方设有与凝汽器抽气侧相通的脱汽管口，目的是在启动时泵内空气能排至凝汽器，然后由抽汽器抽出。该泵的两级叶轮在后盖板上开有5～6个平衡孔，以平衡轴向推力。由于该泵为立式布置，所以转子的重力也会造成轴向力，这部分轴向力由电动机上的推力轴承承受。三、凝结水泵

诱导轮：凝结水泵典型结构：凝结水泵三、凝结水泵

NLT型该泵采用优秀离心泵水力模型，设计点效率高，抗气蚀性能好，性能曲线平缓。叶轮上设置有平衡孔及叶轮背口环以降低转子的轴向力，剩余轴向力泵自身带的推力轴承承受。在泵转子中设有多个径向水润滑导轴承，保证轴系运转时有足够的刚性。NLT型凝结水泵1-导轴承体支座；

2-口环；3-导叶壳体；4-轴；5-底座；6-导流片；7-进出水壳体；8-平衡室;9-推力轴承；10-联轴器；11-密封；12-筒体；13-导径壳体

第四部分循环水泵PART0104作用：将大量冷却水输送通过凝汽器，以冷却汽轮机的排汽，使之凝结成水，保证凝汽器的高度真空工作条件：常温、常压（可能有含沙水、含盐的海水）工作特点：流量大、扬程不高常用类型：离心泵、轴流泵、混流泵循环水泵四、凝结水泵循环水泵

立式混流水泵

四、凝结水泵循环水泵

蜗壳式混流水泵

长沙水泵厂引进美国英格索兰公司技术生产的LK该循环水泵结构：1—吸入喇叭口3—叶轮4—叶轮