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离心泵基础知识新乡中新化工有限责任公司李西亚2014年6月18日目录一、离心泵的工作原理二、离心泵的分类三、离心泵的结构详解四、离心泵的主要性能参数五、离心泵的汽蚀六、离心泵的轴向力七、离心泵的操作注意事项八、离心泵的常见故障与处理离心泵工作原理驱动机通过泵轴带动叶轮旋转产生离心力,使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。一、离心泵的工作原理一、离心泵的工作原理液体甩出，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一、按工作叶轮数目来分类1、单级泵：即在泵轴上只有一个叶轮。2、多级泵：即在泵轴上有两个或两个以上的叶轮，这时泵的总扬程为n个叶轮产生的扬程之和。二、离心泵的分类五、按泵轴位置来分类二、离心泵的分类卧式泵：泵轴位于水平位置。立式泵：泵轴位于垂直位置。二、按工作压力来分类1、低压泵：压力低于100米水柱；2、中压泵：压力在100~650米水柱之间：3、高压泵：压力高于650米水柱：二、离心泵的分类三、按进水方式来分类1、单侧进水式泵：又叫单吸泵，叶轮上只有一个进水口；2、双侧进水式泵：又叫双吸泵，即叶轮两侧都一个进水口。它的流量比单吸式泵大一倍，可以近似看作是二个单吸泵叶轮背靠背地放在了一起。二、离心泵的分类三、离心泵的结构详解离心泵的品种、结构繁多，但主要部件基本相同。其主要部件有泵体、叶轮、泵轴、轴封、轴承箱、联轴器等三、离心泵的结构详解转子是指离心泵的转动部分。它主要包括叶轮、泵轴、轴套、轴承等零；三、离心泵的结构详解1．叶轮叶轮是离心泵的主要零部件，是对液体做功的主要元件。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)。三、离心泵的结构详解叶轮按其盖板情况可分为封闭式、半开式和开式叶轮三种形式三、离心泵的结构详解泵体泵体由泵壳及泵盖组成，是主要固定部件。它收集来自叶轮的液体，并使液体的部分动能转换为压力能，最后将液体均匀地导向排出口。泵壳顶上设有充水和放气的螺孔，以便在水泵起动前用来充水及排走泵壳内的空气。泵壳的底部设有放水螺孔，以便在水泵停车检修时放空积水。三、离心泵的结构详解2．泵轴、轴套轴是传递机械能的重要零件,原动机的扭矩通过它传给叶轮。泵轴的材料一般选用碳素钢或合金钢并经调质处理。轴套的作用是保护泵轴，以减少泵轴的磨损。轴套的表面一般进行渗碳、渗氮、镀铬、喷涂等处理方法。粗糙度：Ra3.2-0.8um三、离心泵的结构详解2．泵轴叶轮和轴靠键相连接，由于这种连接方式只能传递扭矩而不能固定叶轮的轴向位置，故在水泵中还要用轴套和锁紧螺母来固定叶轮的轴向位置。叶轮采用锁紧螺母与轴套轴向定位后，为防止锁紧螺母退扣，要防止水泵反转，尤其是对初装水泵或解体检修后的水泵要按规定进行转向检查，确保与规定转向一致三、离心泵的结构详解轴承箱轴承箱用来固定轴承，同时作为装载轴承润滑油或冷却液的容器。三、离心泵的结构详解轴承:对泵轴进行支撑，实质是能够承担径向载荷。也可以理解为它是用来固定轴的，使轴只能实现转动，而控制其轴向和径向的移动。离心泵大部分采用滚动轴承，而滚动轴承的元件(滚动体、内外圈滚道及保持架)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。三、离心泵的结构详解1．叶轮叶轮是离心泵的主要零部件，是对液体做功的主要元件。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)。三、离心泵的结构详解问题：油镜油位时多少？？？？？？？？？轴承润滑通常用油槽或油雾进行润滑，为了保证滚动体和滚道接触面间形成一定厚度的油膜，轴承部分浸在油中，油浸润高度以没过轴承底的50％为宜。如果超过50％，过量的油涡流会使油温上升，油温升高会加速润滑荆的氧化，从而降低润滑性能；如果低于50％，则油对轴承的冲洗作用降低，润滑效果不好。恒位油杯自动补油原理1.恒位油杯的作用是使轴承箱体内的润滑油位保持恒定。2.恒位油杯的结构简图斜面的位置对恒位油杯非常关键，由此形成的工作油位点是正常工作状态时的油位。有的恒位油杯没有专门的气孔，但都要保证斜面以上部位与大气自由相通。恒位油杯自动补油原理3.上图为恒位油杯正常工作状态理论设计上工作油位点和设计油位是相同的，恒位油杯内初始油量一般保持在整个油杯的2/3处。恒位油杯液面高于轴承箱体内液面并能保持一定高度的液位，是由于连通器的原理，油杯内气体压力小于外界大气压力。4.下图为恒位油杯补油状态当轴承箱体内的润滑油由于各种原因而损耗后，箱体内油位下降，由于连通器原理，恒位油杯斜面处的油位降低到工作油位点以下，导致恒位油杯内油液的压力平衡被破坏，润滑油从恒位油杯内流出并进入轴承箱体，外界气体在大气压力作用下通过斜面的上端进入恒位油杯，直到润滑油液面恢复到工作油位点时，补油结束。三、离心泵的结构详解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。三、离心泵的结构详解填料密封是常用的一种轴封装置。其是由轴封套、填料、水封管、水封环和填料压盖等部件组成。填料的压紧程度可通过拧松或拧紧压盖上的螺栓来进行调节。使用时，压盖的松紧要适宜，压得太松，则达不到密封效果；压得太紧，则泵轴与填料的机械磨损大，消耗功率大，如果压得过紧，则有可能造成抱轴现象，产生严重的发热和磨损。一般地，压盖的松紧以水能通过填料缝隙呈滴状渗出为宜（约每分钟泄漏30-60滴）。填料箱水封坏填料填料压盖三、离心泵的结构详解机械密封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。动环静环三、离心泵的结构详解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。旋转环和静止环往往还可根据它们是否具有轴向补偿能力而称为补偿环或非补偿还。弹簧动环静环动环O型圈静环O型圈传动套卡环推环密封头三、离心泵的结构详解静止组件旋转组件密封面研磨得非常平（1-2条光带).密封面形成非常细的液膜(3-5μm)作用：1.将两密封面分离开；2.润滑两相对运动的密封面；3.减小密封面间的摩擦系数/发热量；4.防止介质泄露到大气中去一条光带＝0.294μm三、离心泵的汽结构详解液膜3到5微米人的头发动环静环60微米注：机械密封通常都有泄漏，但人眼看不见，因密封面的液膜非常薄，泄露量非常小。而摩擦热使其慢慢蒸发。三、离心泵的结构详解联轴器联轴器用来联接不同机构中的两根轴（主动轴和从动轴）使之共同旋转以传递扭矩的机械部件。四、离心泵的主要性能参数离心泵的性能参数流量Q：单位时间内由泵所输送的流体体积，即指的是体积流量，单位为m3/s或m3/h。扬程H：即压头，指单位重量的流体通过泵之后所获得的有效能量，也就是泵所输送的单位重量流体从泵进口到出口的能量增值。单位为m。转速n：泵的叶轮每分钟的转数，单位是r/min。功率N：通常指输入功率，即由原动机传到泵轴上的功率，也称为轴功率，单位为W或kW效率η：有效功率Ne与轴功率N之比。四、离心泵的主要性能参数流量流量：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/hm=ρQρ液体密度kg/m3。扬程扬程：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：m液柱。四、离心泵的主要性能参数①提高位高；②克服阻力；③增加液体静压能和速度能特别注意：H是液体获得的能量，不是简单的排送高度！H由能量方程可以看出m四、离心泵的主要性能参数转速转速：泵的转速是泵每分钟旋转的次数,用n来表示。单位：rpm一般离心泵转速970rpm、1450rpm、2950rpm；高速离心泵的转速可达20000rpm以上。功率功率：单位时间内所做的功。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。KW⑵轴功率N：泵轴输入的功率。1000QHNe四、离心泵的主要性能参数效率效率：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）注：电功率电机输出功率轴功率有效功率两者的差别在于损失，包括能量损失、流动损失、泄漏、机械摩擦等。一般离心泵的效率为50-70%。%100NNeηη电机η传动η泵五、离心泵的汽蚀汽蚀发生的机理离心泵运转时，流体的压力随着从泵入口到叶轮入口而下降，在叶片附近，液体压力最低。当叶轮叶片入口附近压力小于等于液体输送温度下的饱和蒸汽压力时，液体就汽化。同时，还可能有溶解在液体内的气体溢出，它们形成许多汽泡。当汽泡随液体流到叶道内压力较高处时，外面的液体压力高于汽泡内的汽化压力，则汽泡会凝结溃灭形成空穴。瞬间内周围的液体以极高的速度向空穴冲来，造成液体互相撞击，使局部的压力骤然剧增（有的可达数百个大气压）。五、离心泵的汽蚀汽蚀发生的机理这不仅阻碍流体的正常流动，更为严重的是，如果这些汽泡在叶轮壁面附近溃灭，则液体就像无数小弹头一样，连续地打击金属表面，其撞击频率很高（有的可达2000~3000Hz），金属表面会因冲击疲劳而剥裂。若汽泡内夹杂某些活性气体（如氧气等），他们借助汽泡凝结时放出的能量（局部温度可达200~300℃），还会形成热电偶并产生电解，对金属起电化学腐蚀作用，更加速了金属剥蚀的破坏速度。上述这种液体汽化、凝结、冲击，形成高压、高温、高频率的冲击载荷，造成金属材料的机械剥裂与电化学腐蚀破坏的综合现象称为汽蚀五、离心泵的汽蚀汽蚀的后果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。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。五、离心泵的汽蚀汽蚀余量汽蚀余量：为防止气蚀发生，要求离心泵入口处静压头与动压头之和必须大于液体在输送温度下的饱和蒸汽压头的最小允许值。是泵的性能的主要参数,用符号NSPH表示,单位为米液柱。有效汽蚀余量（NSPHa）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。泵的必须汽蚀余量（NSPHr）液流从泵入口到叶轮内最低压力点处的全部能量损失。NSPHa/NSPHr与汽蚀的关系:NSPHaNSPHr泵不汽蚀NSPHa=NSPHr泵开始汽蚀NSPHaNSPHr泵严重汽蚀五、离心泵的汽蚀离心泵产生汽蚀的原因与处理1.被输送的介质温度过高；处理：降低输送介质的温度；2.吸入液位过低（压力低）或泵安装高度过高：处理：增加吸入液位高度（压力）或降低泵安装高度；3.