离心泵结构原理及常见故障

离心泵结构原理及常见故障离心泵概述离心泵结构离心泵工作原理离心泵常见故障内容一、二、三、四、一离心泵的概述5.离心泵的型号1.泵的概念及分类2.离心泵的概念3.离心泵的分类4.离心泵常见类型1.泵的概念及分类一、离心泵概述流体输送机械泵离心泵往复泵回转泵风机离心风机螺杆风机轴流风机气体输送机械称风机或压缩机液体输送机械称泵为流体提供机械能的机械设备统称为流体输送机械。•离心泵：利用叶轮旋转而使水发生离心运动来工作的。水泵在启动前，必须使泵壳和吸水管内充满水，然后启动电机，使泵轴带动叶轮和水做高速旋转运动，水发生离心运动，被甩向叶轮外缘，经蜗形泵壳的流道流入水泵的压水管路。2.离心泵的概念一、离心泵概述3.离心泵的分类一、离心泵概述一、按叶轮数目来分类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、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。三、按叶轮吸入方式来分类1、单侧进水式泵：又叫单吸泵，即叶轮上只有一个进水口；2、双侧进水式泵：又叫双吸泵，即叶轮两侧都有一个进水口。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。轻型立式多级离心泵4.几种典型离心泵一、离心泵概述单级双吸离心泵多级离心泵单级离心泵表1-1离心泵基本类型代号型号泵的名称型号泵的名称ISB或BAD或DADLYYGFPISO3国际标准型单级单吸离心水泵单级单吸悬臂式离心清水泵多级分段式离心泵多级立式管形离心泵离心式油泵离心式管道油泵耐腐蚀泵屏蔽式离心泵S或shDSKDKDSZFYWWX单级双吸式离心水泵多级分段式首级为双吸叶轮多级中开式离心泵多级中开式首级为双吸叶轮自吸式离心泵耐腐蚀液下式离心泵一般旋涡泵旋涡离心泵5.离心泵型号一、离心泵概述一、离心泵概述5.离心泵型号二结构1.离心泵主要结构2.离心泵蜗壳和导轮离心泵的主要零部件有泵壳、泵盖、泵体、叶轮、密封环、泵轴、机封或填料函、联轴器、轴承等。1.离心泵主要结构二、离心泵结构图1-11.1离心泵转子如图1-2所示：转子是指离心泵的转动部分，它包括叶轮、泵轴、轴套、轴承等零。图1-2二、离心泵结构叶轮是离心泵中最重要的零件，它将驱动机的能量传给液体。叶轮结构型式：A：闭式叶轮。这种叶轮一般由前后盖板、叶片和轮毂组成。由于效率较高，得到广泛应用，一般适用于输送不含颗粒杂质的清净液体。B、开式叶轮。由于这种叶轮效率低，只用来输送含有杂质的污水或带有纤维的液体。C、半开式叶轮。常用于输送易于沉淀或含有固体颗粒的液体。1.2离心泵叶轮图1-3二、离心泵结构泵轴属阶梯轴类零件，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。1.3离心泵泵轴图1-4离心泵的泵轴的主要作用是传递动力，支承叶轮保持在工作位置正常运转。它一端通过联轴器与电动机轴相连，另一端支承着叶轮作旋转运动，轴上装有轴承、轴向密封等零部件。二、离心泵结构轴套的作用是保护泵轴，使填料与泵轴的摩擦转变为填料与轴套的摩擦轴套是离心泵的易磨损件。轴套表面一般也可以进行渗碳、渗氮、镀铬、喷涂等处理方法，表面粗糙造度要求一般要达到Ra3.2μm—Ra0.8μm。可以降低摩擦系数，提高使用寿命。1.4离心泵轴套图1-5二、离心泵结构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。1.5离心泵轴承图1-6二、离心泵结构1.5.1常见轴承类型及代号常见轴承类型及特点1、深沟球轴承深沟球轴承结构简单，使用方便，是生产批量最大，应用范围最广的一类轴承，主要承受径向载荷，也可以承受一定的轴向载荷，当增大轴承的径向游隙时，具有角接触球轴承的功能，可承受较大的轴向载荷，但不能单独承受轴向负荷。与同尺寸其他类型轴承相比，此类轴承摩擦系数小，极限转速高其产量占轴承总产量的60%-70%,是产量最高、使用最广、价格最低廉的一类轴承。2、调心轴承调心球轴承有两列钢球，内圈有两条滚道，外圈为内球面形，具有自动调心的性能，可以自动补偿由于轴的挠曲形变产生的同轴度误差适用于支撑座孔不能保证严格同轴度的部件中。调心滚子轴承具有两列滚子，主要用于承受径向载荷，同事也能承受任意方向的轴向载荷。有较高的径向载荷能力，特别适用于重载或振动载荷下工作，但不能承受纯轴向的载荷。调心性能较好，能补偿同轴度的误差。3、滚子轴承圆锥滚子轴承主要用于承受径向载荷为主的径向与轴向联合载荷；而大锥角的圆锥滚子轴承可以用于承受以轴向载荷为主的径向、轴向联合载荷。单列圆锥滚子轴承必须成对使用，因为圆锥滚子轴承在承受径向负荷时有轴向力产生，为圆锥滚子轴承在承受径向负荷时有轴向力产生，为抵消这种额外的附加负荷必须由相对的另一套轴向承受，相互抵消轴向分力的影响。圆柱滚子轴承通常由一个套圈的两个挡边引导，保持架、滚子和引导套圈组成一个组合件，可与另一个轴承套圈分离，属于可分离型轴承，此种轴承安装、拆卸比较方便，尤其当要求内、外圈与轴、壳体都是过盈配合时更显其优点此类轴承一般只用于承受径向负荷，只有当内外圈均带挡边的单列轴承可承受较小的定向轴向载荷。蜗壳与导轮的作用，一是汇集叶轮出口处的液体，引入到下一级叶轮入口或泵的出口；二是将叶轮出口的高速液体的部分动能转变为静压能。一般单级和中开式多级泵常设置蜗壳，分段式多级泵则采用导轮。2.离心泵蜗壳和导轮二、离心泵结构蜗壳是指叶轮出口到下一级叶轮入口或到泵的出口管之间截面积逐渐增大的螺旋形流道，如图2-1所示。其流道逐渐扩大，出口为扩散管状。液体从叶轮流出后，其流速可以平缓地降低，使很大一部分动能转变为静压能。蜗壳的优点是制造方便，高效区宽，车削叶轮后泵的效率变化较小。缺点是蜗壳形状不对称，在使用单蜗壳时作用在转子径向的压力不均匀，易使轴弯曲，所以在多级泵中只是首段和尾段采用蜗壳而在中段采用导轮装置。蜗壳的材质一般为铸铁。防腐泵的蜗壳为不锈钢或其他防腐材料，例如塑料玻璃钢等。多级泵由于压力较大，对材质强度要求较高，其蜗壳一般用铸钢制造。2.1离心泵蜗壳图2-1二、离心泵结构液体从叶轮甩出后，平缓地进入导轮，沿着正向导叶继续向外流动，速度逐渐降低，动能大部分转变为静压能。液体经导轮背面的反向导叶被引入下一级叶轮导轮上的导叶数一般为4—8片，导叶的入口角一般为8°一16°，叶轮与导叶间的径向单侧间隙约为lmm。若间隙过大，效率会降低；间隙过小，则会引起振动和噪声。与蜗壳相比，采用导轮的分段式多级离心泵的泵壳容易制造，转能的效率也较高。但安装检修较蜗壳困难。另外，当工况偏离设计工况时，液体流出叶轮时的运动轨迹与导叶形状不一致，使其产生较大的冲击损失。由于导轮的几何形状较为复杂，所以一般用铸铁铸造而成。2.2离心泵导轮导轮把叶轮甩出来的液体收集起来，使液体的流速降低，把部分速度能头转变为压力能头后，再均匀地引入下一级或者经过扩散管排出，其结构如图2-2所示。图2-2二、离心泵结构从叶轮流出的高压液体通过旋转的叶轮与固定的泵壳之间的间隙又回到叶轮的吸入口，称为内泄漏，如图2-3所示。为了减少内泄漏，保护泵壳，在与叶轮入口处相对应的壳体上装有可拆换的密封环。2.3离心泵密封环图2-3二、离心泵结构密封环的结构形式有三种，如图1—18所示。图2-4(a)为平环式，结构简单，制造方便。但密封效果差；图2-4(b)为直角式的密封环，液体泄漏时通过一个90°的通道，密封效果比平环式好，应用广泛；图2-4(c)为迷宫式密封环，密封效果好，但结构复杂，制造困难，一般离心泵中很少采用。密封环内孔与叶轮外圆处的径向间隙一般在0．1—0．2mm之间。密封环磨损后，使径向间隙增大，泵的排液量减少，效率降低，当密封间隙超过规定值时应及时更换。密封环应采用耐磨材料制造，常用的材料有铸铁、青铜等。图2-4从叶轮流出的高压液体，经过叶轮背面，沿着泵轴和泵壳的间隙流向泵外，称为外泄漏。在旋转的泵轴和静止的泵壳之间的密封装置称为轴封装置。可以防止和减少外泄漏，提高泵的效率，同时还可以防止空气吸入泵内，保证泵的正常运行。特别在输送易燃、易爆和有毒液体时，轴封装置的密封可靠性是保证离心泵安全运行的重要条件。常用的轴封装置有填料密封和机械密封两种。2.4离心泵轴向密封装置图2-5二、离心泵结构填料密封与机械密封的比较•填料密封是一种传统的压盖密封。它靠压盖产生压紧力，从而压紧填料，迫使填料压紧在密封表面(轴的外表面和密封腔)上，产生密封效果的径向力，因而起密封作用。•机械密封是指由至少一对垂直于旋转轴线的端面在流体压力和补偿机构弹力(或磁力)的作用下以及辅助密封的配合下保持贴合并相对滑动而构成的防止流体泄漏的装置。机械密封通常被人们简称为机封。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。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2-6所示。2.5离心泵填料密封装置二、离心泵结构图2-6填料密封的密封性能差，不适用于高温、高压、高转速、强腐蚀等恶劣的工作条件。机械密封结构及工作原理依靠静环与动环的端面相互贴合，并作相对转动而构成的密封装置，称为机械密封，又称端面密封。机械密封装置具有密封性能好，尺寸紧凑，使用寿命长，功率消耗小等优点，近年来在化工生产中得到了广泛的使用。2.6离心泵机械密封二、离心泵结构机械密封的结构形式很多，主要是根据摩擦副的对数、弹簧、介质和端面上作用的比压情况以及介质的泄漏方向等因素来划分。①内装式与外装式内装式是弹簧置于被密封介质之内(见图2-7、图2-8，外装式则是弹簧置于被密封介质的外部，如图2-9所示。图2-7非平衡型单端面机械密封图2-8非平衡型双端面机械密封l一紧定螺钉；2一弹簧座；3弹簧；4推环；1一静密封圈；2静环；3动环；4一动环密封圈；5一动环密封圈；6一动环；7静环；5一推环；6一弹簧；7紧定螺钉；8弹簧座；8静环密封圈；9防转销9一防转销2.6.1机械密封结构形式图2-7图2-8内装式可使泵轴长度减小，但弹簧直接与介质接触，外装式正好相反。在常用的外装式结构中，动环与静环接触端面上所受介质作用·力和弹簧力的方向相反，当介质压力有波动或升高时，若弹簧力余量不大，就会出现密封不稳定；当介质压力降低时，又因弹簧力不变,使端面上受力过大，特别是在低压启动时，由于摩擦副尚未形成液膜，端面上受力过大容易磨伤密封面。所以外装式适用于介质易结晶、有腐蚀性、较黏稠和压力较低的场合。内装式的端面比压随介质压力的升高而升高，密封可靠，应用较广。图2-9②非平衡型与平衡型非平衡型与平衡型在端面密封中，介质施加于密封端面上的载荷情况，可用载荷系数久表示，如图1—23所示。载荷系数K为介质压力的作用面积与密封端面面积之比。图2-10③单端面与双端面机械密封单端面与双端面机械密封动环与静环组成摩擦副，有一对摩擦副的称为单端面机械密封，如图2-11所示，有两个摩擦副的称为双端面机械密封，如图2-12所示。与单端面密封相比，双端面密封有更好的可靠性，适用范围更广，可以完全防止被密封介质的外泄漏，但结构较复杂，造价高。图2-11图2-12正确合理地选择机械密封装置中的各零件材料，是保证密封效果，延长使用寿命的重要条件。材料必须满足设备运转中的工作条件，具有较高的强度、刚度、耐蚀性、耐磨性和良好的加工性。在一对摩擦副中，不用同一材料制造动环和静环，以免运转时发生咬合现象。通常是动环材质硬，静环材质软，即硬—软配对。常用的金属材料有铸铁、碳钢、铬钢、铬镍钢、青铜、碳化钨等，非金属材料有石墨浸渍巴氏合金、石墨浸渍树脂、填充聚四氟乙烯、酚醛塑料、陶瓷等。辅