离心泵基础知识

2020/2/241离心泵基础知识2020/2/242议程1、离心泵、往复泵、螺杆泵、空冷风机2、时间安排：内容时间离心泵两课时往复泵一课时螺杆泵、空冷风机一课时2020/2/243一、离心泵1、引言在石油化工生产中，离心泵时使用最广泛的液体输送机械。具有结构简单、体积小、质量轻、流量稳定、易于制造和便于维护等一系列优点，因此，离心泵在石油化工生产中占有特殊的地位，约占生产用泵的80~90%。2020/2/244一、离心泵2、工作原理及分类2.1工作原理原动机通过泵轴带动叶轮高速旋转，叶片强迫泵内液体随之转动，在离心力作用下，液体被从叶轮中心抛向叶轮边缘。此过程中，液体获得了能量，提高了静压强，流速增大，动能增加。液体离开叶轮进入泵壳，随流道逐渐加宽，液体流速降低，部分动能转换为静压能，并以较高的压强沿排出管流出。与此同时在叶轮入口中心形成低压区，于是，在吸入罐液面与泵叶轮入口压力差的推动下，从吸入罐中的液体流进泵内。这样，泵轴不停地转动，叶轮源源不断地吸入和排出液体。2020/2/245一、离心泵图1-1离心泵一般装置2020/2/246一、离心泵离心泵的叶轮是按输送液体设计的，对气体不能加足够的离心力，假如泵内存在空气，空气的密度远小于液体，此时叶轮中心只能造成很小的负压，形不成所需的压强差，液体便不能进入到叶轮中心，泵也就排不出液体。这种现象称为“气缚”。所以，离心泵启动前必须要灌泵。2020/2/247一、离心泵2.2离心泵的分类根据结构和使用目的不同，离心泵可以有很多种类型，常见的有以下几种分类方法。按液体吸入叶轮的方式可分为单吸泵和双吸泵。单吸泵的叶轮只有一侧有吸入口，液体从叶轮一侧进入(图1-2)。双吸泵的叶轮两侧都有吸入口(图1-3)。双吸泵适用于排量较大的场合。2020/2/248一、离心泵图1-2单级单吸离心泵2020/2/249一、离心泵图1-3双吸式离心泵2020/2/2410一、离心泵按叶轮级数，可分为单级泵和多级泵。多级泵是在同一根泵轴上串联了两个以上叶轮。（图1-4）所示为一台两级单吸泵。级数增多时，泵的扬程提高，可以达到的压力也随之提高。级数更多的泵体一般制成分段式，其结构特点是壳体分为吸入段、中段和压出段，各段之间用拉紧螺栓固紧(图1-5)。2020/2/2411一、离心泵图1-4双级悬臂Y型油泵2020/2/2412一、离心泵图1-5多级离心水泵2020/2/2413一、离心泵按壳体剖分方式，可分为水平剖分式和分段式。水平剖分式的壳体在通过泵轴中心线的水平面上分开。多级分段式的壳体是以与泵轴相垂直的平面剖分(见图1-5)。2020/2/2414一、离心泵按输送介质，可以分为水泵、油泵、酸泵、碱泵等。水泵的轴封一般采用填料密封，油泵则由于油类易挥发，同时泄漏后容易引起火灾，在密封上要求比较严格，通常采用密封效果比较好的机械密封(见图1-4)。2020/2/2415一、离心泵油泵根据油品温度的高低，又分为冷油泵和热油泵，一般把输送油品温度在200℃以上的泵称热油泵。热油泵在结构上需考虑热膨胀问题，如中心支撑、支架冷却、底座中央常装有滑动导块。此外热油泵对材料的要求更高，如冷油泵壳体可用铸铁，热油泵泵体要用铸钢。2020/2/2416一、离心泵2.3离心泵的型号离心泵的型号各个厂家由各自的统一编号，不尽相同。现将石油化工厂使用最多的水泵、油泵、耐腐蚀泵型号介绍如下：2020/2/2417一、离心泵国产泵的型号大部分按汉语拼音等编制，型号通常分首、中、尾三部分。首部是数字，表示泵的主要尺寸(一般为泵的吸入口直径，以mm或英寸为单位)；中部是汉语拼音字母，表示泵的特征或型式；尾部的数字表示该泵的性能参数，旧产品中该数字代表泵的比转数nl除以10的整数值，新产品中代表该泵的单级扬程(m)。有时尾部数字后面还带有英文字母A、B、C等，它表示泵中装着外径切割过叶轮。多级泵尾部由两个数字相乘表示，其中乘号前的数字代表泵的单及扬程[m]，乘号后的数字表示泵的级数。2020/2/2418一、离心泵2020/2/2419一、离心泵2020/2/2420一、离心泵Y型油泵的材料分为I、Ⅱ、Ⅲ三类，I为铸铁，Ⅱ为铸钢，Ⅲ为不锈钢。2020/2/2421一、离心泵3、离心泵的基本构成离心泵的基本构成包括叶轮、轴、吸入室、泵体、密封装置、平衡装置等。a、叶轮叶轮是离心泵中唯一的能量传递元件。叶轮和轴以及固定于轴上的所有零件统称为转子。当原动机带动泵轴旋转时，固定于轴上的叶轮也随之旋转，通过叶片把原动机的能量传给液体，使液体提高压力。通过泵后液体压力的升高值ΔP(Pa)，与扬程H(J／kg)和液体的密度ρ(kg／m3)有关，即ΔP＝ρH(MPa)。2020/2/2422一、离心泵叶轮通常由轮盘、叶片和轮盖三部分组成。按结构可分为闭式、半开式、开式等结构。按吸液方式可分为单吸和双吸两种叶轮。多数情况下用铸造或精密铸造法整体制成。当流道很窄不易铸造时，可采用在轮盘上铣出叶片后与轮盖焊接或铆接的结构。2020/2/2423一、离心泵闭式叶轮如图1-6（a)所示。闭式叶轮由前盖板、后盖板、叶片及轮缘组成。在前后盖板之问装有叶片形成流道，液体由叶轮中心进入沿叶片间流道向轮缘排出。适用于高扬程，输送不含杂质的洁净液体。炼厂中使用的油泵多是此种叶轮。2020/2/2424一、离心泵半开式叶轮如图1-6（b)所示。半开式叶轮只有后盖板，流道是半开启的，它适用于输送易沉淀或含有固体颗粒和杂质的液体，效率较低。开式叶轮如图1-6（c)所示。开式叶轮前后盖板均没有，流道是敞开的，常用来送浆状或糊状以及含有杂质悬浮物的液体，制造简单、清洗方便，但由于叶轮与泵体不能很好的密合，部分液体会回流到吸液侧，因而效率低。2020/2/2425一、离心泵单吸式叶轮液体只能从一侧吸入，其结构简单。双吸式叶轮液体可同时从两侧吸入，具有平衡轴向力和改善汽蚀性能的优点。2020/2/2426一、离心泵图1-6离心泵叶轮型式2020/2/2427一、离心泵叶片有前弯叶片、径向叶片和后弯叶片之分，如图1-7所示。离心泵中大都采用后弯形叶片，即叶片弯曲方向与叶轮转动方向相反。2020/2/2428一、离心泵图1-7不同叶片弯曲型式的叶轮2020/2/2429一、离心泵b、轴轴是传递扭矩的主要部件。轴径按强度、刚度及临界转速确定。中小型泵多采用水平轴，叶轮滑配在轴上，叶轮问距离用轴套定位。近代大型泵则采用阶梯轴，不等孔径的叶轮用热套法装在轴上，并利用渐开线花键代替过去的短键。此种方法，叶轮与轴之间没有间隙，不致使轴间窜水和冲刷，但拆装困难。2020/2/2430一、离心泵c、吸入室吸入室位于叶轮入口之前，其作用是将吸入管中液体以最小的能量损失导入叶轮。吸入室一般有三种形式，如图1-8所示。锥形吸入室这种形式的吸入室水力性能好，结构简单，制造方便。液体在直锥形吸入室内流动，速度逐渐增加，因而速度分布更趋向均匀。直锥形吸人室的锥度约7°～8°。用于小型单级悬臂式离心泵中。2020/2/2431一、离心泵螺旋形吸入室这种吸入室在叶轮前都有一段直锥式收缩管，因此，它具有直锥形吸入室的优点。目前多用于悬臂式离心油泵和剖分式多级蜗壳泵中。2020/2/2432一、离心泵环形吸入室这种吸入室各轴面内的断面形状和尺寸均相同。其优点是结构对称、简单、紧凑．轴向尺寸较小。缺点是存在冲击和旋涡，并且液流速度分布不均匀。常用于多级分段式离心泵中。2020/2/2433一、离心泵图1-8吸入室型式2020/2/2434一、离心泵d、泵体泵体主要是压液室，压液室的作用是收集液体和转换能量，即把从叶轮排出的液体收集起来导向排出管，同时降低液体的速度，使动能转化为压力能。压液室是指叶轮出口到泵出口法兰(对分段式多级泵是到下一级叶轮入口)的过流部分，常见的有蜗壳和导叶(也称导轮)两种型式。2020/2/2435一、离心泵蜗壳因流道做成螺旋形而得名，如图1-9所示。液体沿螺旋线流动，随着流道截面的增加而降低速度,同时部分动能转变成静压能。蜗壳后有一扩压段，在该段主要起降速扩压作用。2020/2/2436一、离心泵图1-9蜗壳图2020/2/2437一、离心泵对于分段式多级泵，为了使结构简单紧凑，每级叶轮和下一级叶轮之间的能量转换采用导叶(导轮)结构，导叶有径向导叶和流道式导叶两种，如图1-10所示。径向导叶流动性能稍差，流道式导叶流动性能较好，但制造困难。离心油泵与一般分段多级泵多用径向式导叶，而分段多级高压热油泵则用流道式导叶。2020/2/2438一、离心泵图1-10导叶图2020/2/2439一、离心泵e、密封装置离心泵密封装置有密封环(又称口环、卡圈)和轴端密封两部分。2020/2/2440一、离心泵(1)密封环由于离心泵叶轮出口液体是高压，入口是低压，高压液体经叶轮与泵体之间的间隙泄漏而流回吸入处，所以需要装密封环。其作用是减小叶轮与泵体之间的泄漏损失；另一方面可保护叶轮，避免与泵体摩擦。密封环型式如图1—11所示．有平环式、角接式、迷宫式凹槽式。一般泵使用前两者，而高压泵由于单级扬程高，为减少泄漏量，常用迷宫式。2020/2/2441一、离心泵图1-11密封环型式2020/2/2442一、离心泵炼油厂中油泵的壳体口径与叶轮口环，中间托瓦与中间轴套(也称级间口环)的直径间隙有一定要求，列于表1—1。表1-1口环间隙允许值单位：mm2020/2/2443一、离心泵(2)轴端密封(简称轴封)在泵的转轴与泵壳之间有间隙，为防泵内液体流出，或防止空气漏入泵内(当入口为真空时)，需要进行密封。目前炼油行业各种泵采用的轴端密封装置有：填料密封、机械密封、迷宫式密封和浮动环密封。2020/2/2444一、离心泵填料密封带水封环的填料密封结构，如图1—12所示。它由填料箱、水封环、填料、压盖和压紧螺栓等组成。填料密封的效果可用拧紧压盖螺栓进行调整，拧紧程度以一秒内有一滴水漏出即可。放置水封环,其目的是起到水封、减少泄漏作用，并起冷却和润滑的作用。填料常温多为浸有石墨粉或润滑油的石棉绳，若温度、压力稍高，则用石棉等软纤维编织物作填料，编织物中加有浸渍石墨的铜、铝、铅等金属丝。多用于水泵。2020/2/2445一、离心泵图1一l2带水封环的填科密封(a)填科密封；(b)水封环l一轴；2一压盖；3一填科；4一填科箱；5一水封环；6一引水管2020/2/2446一、离心泵机械密封：机械密封是无填料的密封装置。其典型结构如图1—13所示，它由动环、静环、弹簧和密封圈等组成。动环随轴一起旋转，并能作轴向移动；静环装在泵体上静止不动。这种密封装置是动环靠密封腔中液体的压力和弹簧的压力，使其端面贴合在静环的端面上(又称端面密封)，形成微小的轴向间隙而达到密封的。为了保证动静环的正常工作，轴向间隙的端面上需保持一层液膜，起冷却和润滑作用。2020/2/2447一、离心泵图１－１３典型机械密封示意图2020/2/2448一、离心泵不论何种类型的机械密封，都由四个部件组成：(a)主要密封件(摩擦副)：动环(与转于一起旋转)及静环(固定在压盖内，由防转销防止它转动)。要求动静环密封面紧密贴合，两环具有良好的耐磨性；动环可以轴向灵活移动，自动补偿密封面的磨损，并要求与静环良好地贴合；静环具有浮动性，起缓冲作用。为此要求密封面应有良好的加工质量。2020/2/2449一、离心泵(b)辅助密封：有O形环、V形环、U形环、楔形环等形式。它们主要起密封作用，同时也起到浮动和缓冲作用。其材料应耐热、耐寒并与介质不溶，不起化学反应等。(c)压紧件：弹簧、压环等。2020/2/2450一、离心泵机械密封中一般有四个可能的泄漏点，如图1—13，压盖与填料密封箱之间的泄漏点4是静密封（用密封圈或垫片），动环与轴的泄漏点2（用具有弹性和自紧性的V型密封圈）、静环与端盖的泄漏点3基本上是静密封，泄漏点1是动、静环之间的动密封，摩擦副端面的紧密贴合达到，所以机械密封也称端面密封。端面间的贴合靠介质压力和弹簧力作用而达到。2020/2/2451一、离