搜索
离心泵知识讲义一、离心泵的结构离心泵虽然种类和形式繁多，但主要结构仍然基本相同，主要元件有转子、泵壳、轴向力平衡装置、密封装置、冷却装置，以及轴承与机架等组成。1.转子部件转子是离心泵转动部分的总称，主要包括轴、叶轮、轴套、键和背帽等。1）轴轴是传递扭矩的主要零件。2）轴套密封轴套的主要作用是保护轴不受磨损，对于挡套而言，作用在于确定轴上各部件之间的轴向位置。3）叶轮叶轮是液体提高能量的零件，由叶片盖板和轮毂组成。叶轮有单吸式、双吸式，单吸为一侧进液，双吸为两侧同时进液。叶轮的形式有开式、半开式和闭式叶轮。2.泵壳壳体部分由泵体泵盖组成，泵体泵盖组成了不同结构的吸入室和排出室。两级以上的泵在泵壳与叶轮之间还有导轮。他们同时承受介质的工作压力。它的作用是将叶轮封闭在一定的空间中，接纳从叶轮中排出的液体，并将液体的动能转化为压力。3.轴向力平衡装置由于叶轮出入口之间的压力差，转子的轴向力必须加以平衡，否则叶轮将发热，同时泵壳磨损、造成泵的损坏。轴向力平衡装置由平衡孔、平衡筋片、平衡管，利用叶轮对称布置，平衡鼓加止推轴承、平衡盘，以及平衡鼓、平衡盘止推轴承联合使用的平衡机构。4.密封装置有机械密封、填料密封、浮环密封等，对于不同工况的不同介质，使用不同结构和性能的密封部件；叶轮密封环和壳体密封环（口环），可以减少泵内部过流部件之间的能量损失，从而提高泵的效率。二、离心泵的主要工作原理电动机带动叶轮高速旋转，使液体产生离心力，由于离心力的作用，液体被甩入侧流道排出泵外，或进入下一级叶轮，从而使叶轮进口处压力降低，与作用在吸入液体的压力形成压差，压差作用在液体吸入泵内，由于离心泵不停的旋转，液体就源源不断的被吸入或排出。三、机械密封的安装和维护一）、泵用机械密封主要零件的技术要求1、动环和静环密封端面的不平度偏差≤0.0009毫米，表面光洁度不低于。2、动环和静环密封端面对中心线中心线的跳动偏差≤0.03毫米。3、动环和静环密封端面对密封圈的接触面的不平行度偏差≤0.04毫米。4、陶瓷环或硬质合金环的两端面的不平行度偏差＜0.03毫米。5、弹簧两端面对中心线中心线不垂直度偏差≤0.5：100；同一个机械密封中的各弹簧之间的自由高度差≤0.5毫米。6、和静环密封圈接触的压盖表面光洁度不低于7、泵组装后轴套的径向偏差：当轴套的外径为φ16-50时径向跳动偏差≤0.04；当轴套外径为φ55-120时径向跳动偏差≤0.06。8、密封腔和压盖结合定位面对轴或轴套表面的跳动偏差按下表规定：密封腔和压盖结合定位面对轴表面跳动偏差允许值轴套外径跳动偏差值16~50≤0.0455~120≤0.069、安装动环密封圈的轴套端部和安装静环密封圈的压盖端部要按图5-1和图5-2的规定：图5-1轴套端部图图5-2压盖孔端部图介二）、安装机械密封的注意事项：1.安装前，必须用深度尺，卡尺，钢板尺等按装配图所给定的压缩量测量一下泵的轴向所需各尺寸，计算实际压缩量与装配图理论压缩量的否一致；2.检查机械密封的型号，材质，规格是否正确，质量是否符合技术标准；3.各部件应除去油污，清洗干净逐个放在干净的地点；4.装配前，应在磨擦付接触面上涂上一层清洁的机油或透平油；5.检查静环的凹槽是否与压盖上的防转销对正，动环安装后应在轴上灵活移动6.动环安装后须保证能在轴上灵活移动将动环压向弹簧后应能自动弹回来；7.对于并圈弹簧（不带弹簧盒的），特别注意弹簧的旋向，其旋向应与轴转动方向相同，越旋越紧。方向搞错就会失灵；8.对于集装式密封，轴套紧固方式若用圆螺母形式，在装配前一定要选准旋向，即：轴套紧固圆螺母的旋向与轴的旋向相反；9.上紧压盖应在联轴器找正后进行，螺栓应均匀上紧，防止压盖端面偏斜，用塞尺检查各点，其误差不大于0.05mm；10.安装完毕，应用手盘车，检查有无擦碰，有无不正常的声音。三）、常见机械密封故障的分析1、机械密封安装后就出现泄漏是什么原因？机械密封安装完成后，打开泵的入口阀门灌泵，充压，用手盘车检查泵内是否有摩擦或用力不匀的现象，并注意排除密封腔中的气体。检查密封和轴套等部位是否有泄漏现象。泄漏轻微，则可以启动泵，泄漏量较大时则应分析原因。1）如果是压盖和密封箱端面之间泄漏，则检查压盖螺丝否旋紧，用力是否均匀，两者之间的间隙是否一致以及密封箱端面是否有缺陷，压盖是否变形和垫片是否损坏等。2）如果沿着轴套和轴之间向外泄漏，则属于轴套垫有问题。这种情况多发生在两者之间靠“O”形圈的过盈值密封的结构上。原因可能是“O”形圈的断面尺寸不符合要求，轴套与“O”形圈接触的外径过大，安装“O”形圈的槽过宽，以及“O”形圈有缺陷等。3）如果沿着密封压盖和轴套的间隙泄漏，对于轴向安装密封圈的动环，例如4F-V形圈，密封安装时造成唇部卷曲；对于径向安装密封圈的动环也有类似图120因过盈值不足造成的泄漏。静环密封圈了泄漏原因与上述相同不再重述。或者是密封圈方向装反；此外，还有其它原因引起泄漏；①密封端面不平（或变形），安装前没有用平晶检查平面度；②静环端面与轴中心线垂直度误差过大；③密封端面有异物；④弹簧压缩量不合适，两密封端面没接触；⑤动环和传动座卡住，两密封端面没有完全贴合。2、摩擦痕迹小于密封面的宽度是什么原因？动环端面上的摩擦痕迹有时小于静环端面的宽度，或是不连续（局部的）痕迹，其原因是：1）静环密封端面不平。第一种现象是沿密封面内缘连续的接触痕迹，即所谓的收敛形缝隙。这种密封拆检时往往查不出什么其它的磨损迹象。运转起来就是泄漏量大。有人认为摩擦痕迹窄了，密封面积减小了，比压增大，似乎不应该漏。事实恰好相反，当内缘接触时，密封的缝隙呈现出收敛形状，破坏了密封面的平行，液膜压力大大增加，将密封面推开，泄漏量增大。2）静环端面不平的第二种摩擦痕迹是密封面外缘接触，换言之摩擦痕迹的内径大于静环密封面的内径，密封面间呈喇叭口状这种缝隙形状因液膜压力减小，造成比压增大，磨损加剧，容易出现沟纹，泄漏量增大，无法正常运行。3）在动环端面上的摩擦痕迹不连续，或局部接触，有时大半圆（俗称“马蹄形”），有时呈三点接触（俗称“牛蹄形”）。显然，这是动环（硬环）面不平所致。解决这些缺陷的方法是：首先将密封环放在平晶下检查平面度，符合标准再安装使用，对不符合要求的查明原因。出瑞这种缺陷大多是平板（台）不平造成的。必须定期对平板进行修理，保证平板的平面度，只有这样，才能有合格的密封环。对104和B104型密封，静环装到压盖中后，再次检查平面度，和与之配对的动环在不加任何磨料的情况下，进行相对研磨，检查石墨环在动环上的接触痕迹是否均匀、连续，如有不良，则继续研磨，直至满意为止。为减少密封面的变形，普通的机械密封不要用于高压，用于高压场合的密封需要特殊设计；静环密封圈的过盈值不要太大，以免静环变形；高温密封要采取有效的辅助措施（例如冲洗、冷却等），尽量减少密封环本身的温度差；选用线膨胀系数小的材料制造密封环，如YG6、石墨等，而不锈钢（1Cr18Ni9Ti等）、铜合金等线膨胀系数较大，从热变形的角度考虑，这些材料不宜制造密封环。3、辅助密封圈易出现哪些失效现象？原因是什么？1）动环密封圈端面磨损，是热装式动环松脱所致。2）动环密封圈用4F制造时，与轴套接触的唇部发生郑曲。这是因为密封腔中发生汽蚀，动环和密封圈迅速沿轴向滑动，使很薄的唇部发生卷曲。3）两个4F-V形密封圈“粘结”在一起。无论是动环还是静环，密封圈都可能出现这种故障，4F圈变色，由白色变为灰黄色，两只V形圈牢牢地粘在一起，如果密封圈用橡胶制造则出现龟裂并粘在密封环上。这是由于泵抽空，密封腔内没有液体，在密封端面上干摩擦所致。4）在4F-V形密封圈的外圆表面存在油渍，则该密封圈的过盈值已不存在，沿接合面发生泄漏。5）对于动环密封圈径向安装的结构由于其密封性是靠密封圈的过盈实现的，长期应用橡胶圈存在老化，4F圈存在冷流变形的缺陷，使密封性丧失。这种密封圈的寿命比轴向安装的密封圈短一些。4、泵抽空机械密封出现哪些失效现象？前面谈的都是从单个密封件的磨损痕迹，分析其失效原因。实际工作中，往往是故障发生后，有几个密封件出现磨损痕迹。一种原因出现哪些失效现象，下面加以汇总，综合各种现象进行分析，从而迅速、准确地判断失效原因，便于改进工作。泵抽空机械密封会出现哪些失效现象呢？所谓泵抽空是指叶轮内发生汽蚀或泵内没有液体，以及漏进气体或液体汽化等，此时密封处于干或半干摩擦状态。1）石墨环表面出现深且粗的环状沟纹；2）硬环用1Cr13表面堆焊硬质合金或喷涂陶瓷时，出现径向裂纹；3）硬环用碳化钨硬质合金时，出现环状沟纹，有时出现径向裂纹或断裂；4）动静环密封圈变质，如是橡胶圈则老化、龟裂，如果是4F-V形圈则变为灰黄色，严重时两个4F圈粘结在一起；5）热装式密封环硬质合金环松脱。5、泵振动过大机械密封易出现哪些故障？泵振动过大没有明显的失效现象，但是对于密封的可靠性和使用寿命有很大的影响，其影响程度取决于振动的程度。1）密封工作不稳定，有时两密封端面被推开，尤其是在平衡型密封中，泄漏量增大，缩短使用寿命；2）机械杂质容易进入密封端面间，加剧磨损；3）摩擦副痕迹大于密封面的宽度，泄漏量大；4）加剧轴套与动环密封圈接触部位的相互磨损，降低了密封的使用寿命；5）加剧了传动座传动突耳和动环传动槽的磨损。6、没有冲洗时易出现哪些故障？冲洗是辅助设施的重要内容。理论上讲摩擦副运转中产生的摩擦热，要通过冲洗的液体导走，以保持摩擦副的温度不至过高，密封面间的液膜不汽化，密封才能稳定工作。这对提高密封的可靠性和延长使用寿命都是有利的。但是有些泵的密封没有冲洗，短时间内看不什么弊端，长期使用会发现一些问题。1）摩擦热不能及时导走，摩擦副温度高，密封端面间易汽化，工作不稳定，易失效；2）机械杂质存入密封腔中，易进入密封端面，出现沟纹而失效；3）泵叶轮内汽蚀或泵抽空时，易损伤密封；4）当密封腔内出现少量汽化现象时，很易发展成汽蚀，使密封遭受严重损坏，如果有外冲洗或注入或冲洗则可避免密封的损坏；5）由于没有冲洗，传动座内在弹簧周围淤积杂质，堵塞弹簧，使弹簧不能补偿；6）有些备用泵长期不运转，密封腔内淤塞，至使盘车不动。7、运转相当时间后出理泄漏是什么原因？新安装（或更换的）机械密封投入运转时泄漏量在允许范围内。如果密封本身的结构、制造质量、安装和使用等方面都无可挑剔，那么其寿命要超过8000小时。实际工作中有不少密封的使用寿命远没有达到该值前就失效了。其原因是各式各样的。1）机械密封本身的原因：①O形环失效（橡胶老化或四氟冷流变形）；②石墨环浸渍剂不合适，耐温和耐腐蚀性差；③热装式动环镶嵌失效；④传动座传动突耳磨穿，传动失效；⑤传动座传动圆弧磨损后和传动座卡住，弹簧不能补偿；⑥摩擦副材料质量差，寿命短；⑦载荷系数太大、端面比压大，磨损速度高，寿命短；⑧波纹管破裂；⑨波纹管失弹；⑩弹簧断。2）安装和使用方面的原因：①静环端面和轴中心线不垂直②动静环不同心；③弹簧压缩量太大，端面比压大；④冲洗量过大，静环冲出缺口；⑤没有冲洗，传动座内淤塞，弹簧不能补偿；⑥冲洗用的过滤器堵塞，摩擦副温度升高；⑦在有冷却的自冲洗中，因冷却器结垢，冷却能力下降，摩擦副温度升高；⑧对依靠密封箱夹套冷却的高温泵密封中，密封箱结水垢，摩擦副温度升高；⑨多组分的介质中轻组分增加，如液态烃中的C2含量增加；⑩介质含固体颗粒或易结晶，使密封面磨损；⑾急冷水选择不当而结垢，磨损静环，也可能使动环失去补偿能力；⑿发生汽蚀或抽空时密封立刻失效；⒀振动过大，使密封寿命大大缩短。四、机械[密封的辅助装置第一节辅助装置的作用机械密封的辅助装置主要包括冲洗、冷却、过滤、压力平衡装置等。这些装置同机械密封配套使用，对保证机械密封长久可靠的工作起着重要的作用。由于密封流体温度高或密封端面相互摩擦而产生热量，都会使密封端面温度升高，如不采取冷却措施，就会出现下列问题：第一，密封端面间液膜的粘度降低、汽化、甚至破坏，使密封端面磨损，密封失效；其次，使密封环变形，造成密封端面接触状态的改变；此外，加速了流体对密封零件的腐蚀作用，造成橡