除氧、给水培训

给水除氧系统第一篇给水系统第一节离心泵基础知识（一）水泵的主要性能参数水泵的主要性能参数有流量Q、扬程H、转速n、功率P、效率η，比转速ns及汽蚀余量NPSH等。1、流量单位时间内水泵所输送出的液体数量称为水泵的流量。其数量是用体积表示的，称为体积流量，用Q表示，单位为m3/s；其数量用重量表示的，称为重量流量，用G表示，单位为kg/s。G=ρgQ2、扬程单位质量的液体通过水泵所获得的能量增加值称为水泵的扬程，即泵吸入及压出的单位液体能量之差，用H表示，单位为Pa，习惯上也常用液柱高度m表示。H=(p2-p1)/ρg3、转速泵轴每分钟旋转的次数称为转速，用n表示，单位为r/min。水泵的转速越高，它所输送的流量与扬程也就越大。增高转速可以减少叶轮级数，缩小叶轮直径，从而使水泵的尺寸大为缩小，重量大为减轻。目前较为普遍采用的是高转速的给水泵，其转速已达7500r/min左右。4、功率水泵的功率通常指输入功率，即由原动机传给水泵泵轴上的功率，一般称之为轴功率，用P表示，单位KW。轴功率不可能全部被利用来提高液体的能量，其中一部分功率消耗在各种损失上，只有一部分功率被有效利用。被有效利用的功率称为有效功率，即泵的输出功率，用Pe表示。原动机的输出功率称为原动机功率，用Pg表示，由于考虑水泵运行时可能出现的超负荷情况，通常原动机功率选择的要比轴功率大些，即Pg＞P＞Pe。Pe=qmgh/10005、效率如前所述，水泵有各种损失，要消耗一定的能量，因此轴功率不可能全部转变为有效功率。我国把有效功率Pe与轴功率P之比称为水泵的效率，用η表示。可见，水泵的效率越高，在轴功率中被有效利用的功率就越多，损失的功率就越小，水泵的经济性就越高。水泵的效率视其大小、型式、结构的不同而异，离心式水泵的效率在0.62～0.92的范围内，轴流式水泵的效率在0.74～0.89之间。6、比转数在设计制造水泵时为了将各种流量和扬程的水泵进行比较，可以把一个水泵的尺寸按几何相似原理成比例的缩小为一个扬程为1米，功率为1马力（流量为75L/s）的模型泵，该模型泵的转数就是这泵的比转数,用ns表示。ns=3.6543nqvH比转数和泵的入口直径和出口宽度有关，随着泵的入口直径和出口宽度增加，比转数增加。因此可以用比转数对泵进行分类：ns=30～300为离心泵；ns=300～500为混流泵；ns=500～1000为轴流泵。在离心泵中ns=30～80为低比转数离心泵；ns=80～150为中比转数离心泵；ns=150～300为高比转数离心泵。（二）离心泵的分类按工作叶轮数目可分为：单级泵、多级泵。按工作压力可分为：低压泵、中压泵、高压泵按叶轮进水方式可分为：单吸泵、双吸泵。按泵壳结合缝形式可分为：水平中开式泵、垂直结合面泵。按泵轴位置可分为：卧式泵、立式泵。按叶轮出来的水引向压出室的方式可分为：蜗壳泵、导叶泵。按泵的转速可否改变可分为：定速泵、调速泵。（三）离心泵组成部件及结构形式1、离心泵的组成部件离心泵的结构形式虽繁多，但由于作用原理相同，所以其主要零部件的形状是相近的。（1）叶轮叶轮是离心泵的关键部件，它要求以最小的损失将来自原动机的能量传递给液体的零件。叶轮型式有封闭式、半开式及开式三种。封闭式叶轮有单吸式及双吸式两种。封闭式叶轮由前盖板、后盖板、叶片及轮毂组成。在前后盖板之间装有叶片形成流道，液体由叶轮中心进入沿叶片间流道向轮缘排出。一般用于输送清水，电厂中的给水泵、凝结水泵、工业水泵等均采用封闭式叶轮。双吸式叶轮具有平衡轴向力和改善汽蚀性能的优点。半开式叶轮只有后盖板，而开式叶轮前后盖板均没有。半开式和开式叶轮适合于输送含杂质的液体。如电厂中的灰渣泵、泥浆泵。离心泵的能量传递主要依靠旋转叶轮对流体做功,而叶轮对流体做功的效果还要看叶轮中叶片的型式,离心泵的叶片形状、弯曲形式对泵的扬程、流量、效率有很大影响。离心泵叶轮叶片的型式：①叶片弯曲方向和叶轮旋转方向相反，其叶片出口的几何角小于90度，称为后弯式叶片。②叶片弯曲方向和叶轮旋转方向相同，其叶片出口的几何角大于90度，称为前弯式叶片。③叶片弯曲方向沿叶轮的径向展开，其叶片出口的几何角等于90度，称为径向式叶片。由于后弯式叶片流动效率和流道效率高，叶片性能稳定，所以离心泵叶片目前都采用后弯式，叶片数目在6—12片之间，叶片型式有圆柱形和扭曲形。（2）吸入室吸入室使液体以最小的损失均匀地从吸入管路中进入叶轮。因为吸入室是在叶轮的前面，对液体进入叶轮的流动会产生很大的影响，且吸入室中的水力损失会影响到离心泵的汽蚀性能，因此要求液体流过吸入室时水力损失应最小，且速度分布均匀。吸入室通常有三种结构形式：锥形管吸入室、园环形吸入室、半螺旋形吸入室。锥形管吸入室——适用于单级单吸式离心泵园环形吸入室——适用于多级离心泵半螺旋形吸入室——适用于双吸式离心泵（3）压出室压出室的作用：①是将从叶轮中流出来的液体收集起来，均匀地送往泵的出口或次级叶轮的入口；②是使液体的速度降低，把一部分的动能转化为压力能，以使出水管路或次级叶轮入口流速降低，从而减少水力损失。离心水泵内的水力损失大部分集中在压出室中。压出室结构形式主要有：螺旋形（螺壳或涡形体）压出室、环形压出室。螺旋形压出室具有制造方便，效率高的特点。它适用于单级单吸、单级双吸离心泵以及多级水平中开式离心泵。环形压出室在节段式多级泵的出水段上采用。环形压出室的流道断面面积是相等的，所以各处流速就不相等。因此，不论在设计工况还是非设计工况时总有冲击损失，故效率低于螺旋形压出室。（4）径向导叶及流道式导叶这两种导叶广泛应用于节段式多级离心泵上。它们除具有压出室的降低液体流速扩压、减少阻力损失的功能外，还可使径向流出的液体转变成轴向，流入下一级叶轮继续升压。离心泵的叶轮、吸入室、压出室和导叶统称为泵的过流部件。（5）密封环（口环、卡圈）由于叶轮旋转时将能量传递给液体，泵体内各处的液体的压力是不相等的，因而在泵体中便形成了高压区和低压区。同时由于结构上的需要，在泵体内动静部分之间是有很多间隙的。当间隙前后有压差存在时，液体在压差的作用下就会由高压区向低压区流动。为了减少高压区的液体向低压区流动，在泵体和叶轮上分别安装了密封环（或卡圈）。电厂常见的密封环形状有普通圆柱形、迷宫形、锯齿形。普通园柱形密封环加工简单，配合容易，更换方便，是电厂低压离心泵常用的形式，因其沿程阻力小，液体泄漏量相对较大。迷宫形和锯齿形密封环加工复杂，检修工艺要求高，这两种形式的密封环在电厂高压离心泵上采用较为广泛。（6）轴封机构旋转的泵轴和固定的泵体间的密封机构称为轴封机构，其作用主要是防止高压液体从泵中大量漏出，以及空气进入泵的吸入端。离心泵中常见的轴封机构有带骨架的橡胶密封、填料密封、机械密封、迷宫式密封、浮动环密封。①填料密封下图为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。填料密封的密封效果可用拧紧压盖螺栓进行调整。填料密封放置水封环，其目的是当泵内吸人口处于真空情况时，向水封环内注入密封水，起到水封、减少泄漏作用，并起冷却和润滑的作用。填料密封的特点是安装方便、使用寿命长等。最大缺点是只适用于低速，即使纯金属填料也只适用于：圆周速度小于25m／s的转轴。②机械密封机械密封是无填料的密封装置，它是靠固定在轴上的动环和固定在泵壳上的静环，以及两个端面的紧密接近（由弹簧力滑推，同时又是缓冲补偿元件）达到密封的。在机械密封装置中，压力轴封水一方面顶住高压泄出水，另一方面窜进动静环之间，维持一层流膜，使动静环端面不接触。由于流动膜很薄，且被高压水作用着，因此泄出水量很少，这种装置只要设计得当，保证轴封水在动、静环端面上形成流动膜，也可满足“干转”下的运转。机械密封的摩擦耗功较少，一般为填料密封摩擦功率的10%～15%，且轴向尺寸不大。机械密封1、弹簧座2、弹簧3、传动销4、动环密封圈5、动环6、静环7、静环密封圈8、防转销机械密封装置对水质的要求较高，当水质恶化时，由于机械密封装置的循环管系比较细，使机械密封装置急易堵塞造成机械密封液温度升高，因此必须加强对水质的监督。当机组处于经常性的负荷调整，使给水泵处于变工况状态或给水泵经常处于启停状态时，导致给水泵泵轴的瞬间窜动，使给水泵动静环间的间隙过小，不足以形成流动膜，而造成动静环的干摩擦，使机械密封装置损坏。因此在运行中应尽量减少大幅度的调整，防止机械密封装置损坏。（7）轴向力平衡机构离心泵在运行时，由于作用在叶轮两侧的压力不相等，尤其是高压水泵，会产生一个很大的压差作用力，此作用力的方向与离心泵转轴的轴心线相平行，故称为轴向力。轴向力的组成：作用在叶轮上指向叶轮入口的轴向力、作用在后盖板上的动反力,对于立式水泵，转子的重力也是轴向力的一部分。十分明显，如果不设法消除和平衡叶轮上的轴向力，泵的转子在轴向力的推动下将发生窜动，转子与泵体会发生摩擦，使泵不能正常工作，因此必须采取措施克服轴向力以限制转子的轴向窜动。轴向力的平衡方式：①采用双吸叶轮和对称排列的方式平衡轴向力②采用平衡孔和平衡管平衡轴向力③采用平衡盘平衡轴向力,在单吸多级泵中迭加的轴向力很大，一般采用平衡盘或平衡鼓的方法来平衡轴向力④采用止推轴承的方法来平衡部分轴向力离心泵的平衡盘装置的构造及工作原理：平衡盘装置由平衡盘、平衡座和调整套（有的平衡盘和调整套为一体）组成，见下图。分段式多级泵平衡盘装置从末级叶轮出来的带有压力的液体，经平衡座与调整套间的径向间隙流入平衡盘与平衡座间的水室中，使水室处于高压状态。平衡盘后有平衡管与泵的入口相连，其压力近似为泵的入口压力。这样在平衡盘两侧压力不相等，就产生了向后的轴向平衡力。轴向平衡力的大小随轴向位移变化、调整平衡盘与平衡座间的轴向间隙（即改变平衡盘与平衡座间水室压力）而变化，从而达到平衡的目的。但这种平衡经常是动态平衡。电厂高压给水泵轴向力平衡方式：给水泵轴向推力由平衡盘与双向推力轴承共同来平衡，限制转轴的轴向位移。正常运行时，平衡盘基本上能平衡大部分的轴向推力，而双向推力轴承一般只承担轴向推力的5％左右。（8）轴承部件轴承是支承离心泵转子的部件，它承受径向和轴向载荷。根据轴承结构的不同，轴承可分为滚动轴承及滑动轴承两大类。①滚动轴承滚动轴承的优点是：轴承磨损小，因而轴不会因轴承磨损而下沉很多；轴承间隙小，因而易保证轴的对中性；互换性好，有利于维修；摩擦系数小，泵的启动力矩小；轴承的轴向尺寸小。滚动轴承的缺点：承担冲击的能力较差，在高速时易振动产生噪音；安装要求精确度高；滚珠的工作能力随滚珠分离圈线速度的增加而减少。不承受轴向力或承受部分轴向力。②滑动轴承滑动轴承的主要特点：工作可靠，运行平稳无噪音；因为润滑油膜具有吸振能力，所以能够承受较大的冲击载荷。与滚动轴承相比，滑动轴承结构复杂，零件较多，体积较大，因此多用在高转速、大功率离心泵上。（9）泵轴泵轴是泵转子的主要零件，轴上装有叶轮、轴套等零件，借轴承支承在泵体重高速回转。离心泵储了上述主要零部件外，还有轴承托架、联轴器等零部件。2、离心泵的结构形式离心泵的结构形式繁多，电厂常用的主要有以下三种形式。（1）单吸单级泵它在电厂应用很广泛。一般流量在5.5～300m3/h，扬程在8～150mH2O。泵轴一端在托架内，用滚动轴承支承；另一端则为悬臂端，其上装有叶轮，所以称为悬臂泵。轴封机构采用填料密封，在叶轮上均采用平衡孔以平衡轴向力。（2）双吸单级离心泵双吸单级泵实际上等于两个相同的叶轮背靠背地装在同一根轴上并联地工作。这种泵不但流量大，而且能自动地平衡轴向力。双吸单级离心泵通常采用半螺旋形吸入室，泵体水平中开，大泵一般采用滑动轴承，小泵则采用滚动轴承。一般流量在120～20000m3/h，扬程在10～110mH2O。（135MW工业水泵、射水泵）（3）分段式多级离心泵分段式多级离心泵用途较广泛，电厂锅炉给水泵大部分采用这种结构形式的给水泵，这种形式的泵实际上等于将几个叶轮装在同一根泵轴上串联地工作，所以泵的扬程较高。每个叶轮