第三章 离心泵与风机的主要部件与整体结构

第三章离心泵与风机的主要部件与整体结构第一节离心泵主要部件第二节离心泵整体结构第三节离心风机主要部件第四节离心风机整体结构第一节离心泵主要部件一、叶轮（1）叶轮是将原动机输入的机械能传递给液体，提高液体能量的核心部件。（2）叶轮一般有前盖板、叶片、后盖板和轮毂组成。（3）封闭式叶轮效率较高，输送介质较清洁。半开式叶轮及敞开式叶轮适宜输送含有杂质的液体，可用作渣浆泵叶轮。1、叶轮分为单吸和双吸，双吸式流量加倍，且基本不产生轴向力。2、叶片分圆柱形叶片和双曲率（扭曲）叶片，进口处布置有平行与延伸两种。二、吸入室吸入室的作用是将液体从吸入管引入叶轮。应该符合的条件：（1）在最小阻力损失情况下，将液流引入叶轮；（2）叶轮进口处流速均匀，且在吸入室内有加速；（3）将液流速度变为叶轮入口需要的速度。1、锥形管吸入室特点：流动阻力较小，流速分布均匀，液体在吸入室中有加速，且结构简单，适宜用在单级悬臂式泵中。2、圆环形吸入室特点：圆环形吸入室不能保证叶轮进口具有轴对称均匀的速度场。由图可见流体以突然扩大的形式进入环形空间，之后又以突然收缩的形式转为轴向进入叶轮，液体在此过程中的损失很大，且流动不均匀。显然，在上半部进入叶轮的流速较下半部大。另外，下半部液体从两侧向中间合拢，出现漩涡，因而速度是很不均匀的。由于结构简单对称，轴向尺寸较短，并且多级泵扬程高、吸入室中的水力损失所占的比重不大，所以广泛用于多级泵上。3、半螺旋形吸入室特点：半螺旋形吸入室的优点是液体进入叶轮时流动情况比较好，速度比较均匀，但液体进入叶轮前已有预旋，多少要降低离心泵的扬程。半螺旋形吸入室多用在双吸式泵、多级中开式泵上。三、压出室压出室是指叶轮出口到泵出口法兰(对多级泵是到后级叶轮进口前)的过流部分。其作用是收集从叶轮流出的高速液体，并将液体的大部分动能转换为压力能，然后引向次级叶轮的进口或引向压出口。1、螺旋形压出室优点：制造比较方便，各个截面上的平均流速相等，泵性能曲线高效率区域比较宽广；缺点是单涡壳泵在非设计工况运转时产生不平衡的径向力。蜗壳体收集从叶轮中流出的液体；扩散管使液体中的部分动能变成压力能。特点：各截面面积相等，各处的流速不等，有冲击损失，效率比螺旋形压出室低；但制造方便。应用：主要用于多级泵排出段，输送杂质的泵(如泥浆泵、灰渣泵等)的情况。2、环形压出室3、径向式导叶与流道式导叶导叶应用于节段式多级泵上作导水机构，作用是汇集前一级叶轮流出的液体，然后诱导入次一级叶轮的进口，同时在导叶内把部分速度能转化为动能。径向式导叶如图所示，它由螺旋线、扩散管、过渡区(环状空间)和反导叶(向心的环列叶栅)组成。四、轴向力、径向力及其平衡1、轴向力产生的原因由于泄漏原因叶轮两侧充有液体，液流压力不同，轴向力的方向指向吸入口。单级泵可采用双吸叶轮2、轴向力的平衡（1）双吸式叶轮（2）叶轮对称布置多级泵采用对称排列的方式，叶轮数为奇数时首级叶轮采用双吸式。（3）平衡孔单吸单级泵，可在叶轮后盖板上开一圈小孔——平衡孔。缺点：增加了泄漏，效率降低，适用于单级泵或小型多级泵上。（4）背叶片加背叶片之后，背叶片强迫液体旋转，使叶轮背面的压力显著下降。背叶片有防止杂质进入轴封的功能，故常用于输送杂质的泵。（5）平衡装置在多级泵上通常安装平衡盘、平衡鼓或平衡盘与平衡鼓联合装置等。根据流体流动阻力原理，p3p4p6，由于p4p6，所以平衡盘前后产生压力差，该压力差乘以平衡盘面积，都得平衡力F’。平衡鼓的优点是没有轴间间隙，当轴向窜动时，避免了与静止的平衡圈发生摩擦。但由于它不能完全平衡变工况下的轴向力，因而单独使用平衡鼓时，还必须装设止推轴承。而一般都采用平衡鼓与平衡盘组合装置。平衡盘装置平衡鼓装置当工作流量小于或大于设计流量时，均产生径向力，下图所示为小于设计流量时的径向力，作用在叶轮上的径向力F为P与R的矢量和。当大于设计流量时，F与图示方向相反。3、径向力的产生及其平衡平衡径向力的方法：（a）采用双蜗壳；（b）大型单级泵在泵壳内加装导叶；（c）多级蜗壳式泵，采用相邻两级蜗壳倒置布置。五、轴端密封装置在泵的转轴与泵壳之间有间隙，为防止泵内液体流出，或防止空气漏入泵内(当入口为真空时)，需要进行密封。1、填料密封带水封环的填料密封结构。它由填料箱4、水封环5、填料3、压盖2和压紧螺栓等组成，是目前普通离心泵最常用的一种轴封结构。2、机械密封4、其他密封形式机械密封是无填料的密封装置。它由动环、静环、弹簧和密封圈等组成图3－23机械密封4－动环密封圈；5－动环；6－静环；7－静环密封圈图3－26迷宫密封图3－27螺旋密封第二节离心泵整体结构一、单级单吸清水离心泵特点：IS型泵为悬臂结构，轴承装于叶轮的同一侧，轴向力用平衡孔平衡；适用于输送温度不高于80℃的清水或其他液体。二、单级双吸泵特点：S型泵，流量变大适用于工厂、矿山、城市的给水，亦可用作中、小型火力发电厂循环水泵。三、凝结水泵凝结水泵又称冷凝泵。其作用是将汽轮机排汽在凝汽器中凝结的水排出，并经低压加热器送至除氧器；凝结水泵输送介质温度小于80℃。图示为NLT型泵结构。锅炉给水泵是热力发电厂的重要辅助设备之一，其作用是将经过加热除氧的高温水升压到某一额定压力后送往锅炉。给水泵必须不间断地向锅炉供水，以保证锅炉的安全运行。从结构角度分析，锅炉给水泵有节段型与圆筒型。四、锅炉给水泵第三节离心式风机的主要部件一、叶轮叶轮是离心风机传递能量的主要部件，由前盘、后盘、叶片及轮毂组成。图3－34离心风机叶轮1－前盘；2－后盘；3－叶片；4－轮毂叶轮后弯式叶片有机翼型、直板型及弯板型等三种；机翼型效率最高。图3－35后弯叶片形状（a）机翼型；（b）直板型；（c）弯板型图3－36前盘型式(a)平直前盘；(b)锥形前盘；(c)弧形前盘平直前盘制造简单，效率较低，而弧形前盘气流进口后分离损失较小，效率较高。二、集流器装置在叶轮前，它应使气流能均匀地充满叶轮的入口截面，并且气流通过它时的阻力损失应该最小。图3－37集流器型式(a)圆筒形；(b)圆锥形；(c)弧形；（d）锥筒形；(e)锥弧形三、进气箱集流器直接从周围吸取气体称为自由进气；亦可通过进气箱吸取气体。作用：集流器前整流；调节时在进风口前获进气箱流道内设进口导流器。四、蜗壳蜗壳的作用是将叶轮中流出口的气体汇聚起来，导至风机的排出口，并将气体的部分动能扩压转变为静压。它与叶轮的匹配好坏对离心通风机气功性能、噪声性能有很大影响。