离心泵培训讲义

8×104m3/h制氢装置——离心泵培训讲义靳首相2009.12.18离心泵基本结构离心泵的主要部件有叶轮、转轴、吸入室、蜗壳、轴封箱和密封环等，如图所示。吸入室：吸入室位于叶轮进口前，它把液体从吸入管吸入叶轮。要求液体流过吸入室的流动损失较小，液体流入叶轮时速度分布均匀。叶轮：旋转叶轮吸入液体转换能量，使液体获得压力能和动能。要求叶轮在流动损失最小的情况下使液体获得较多的能量。蜗壳：蜗壳亦称压出室，位于叶轮之后，它把从叶轮流出的液体收集起来以便送人排出管。由于流出叶轮的液体速度往往较大，为减少后面的管路损失，要求液体在蜗壳中减速增压，同时尽量减少流动损失。过流元件：吸液室（泵盖）—使流体均匀流入叶轮。叶轮—作功。蜗壳（泵体）—有序收集从叶轮流出的液体，将液体降速升压、排出。离心泵的分类离心泵的命名方式入口法兰直径代号流量－扬程扬程级数切割次数离心泵的工作原理1.离心泵的工作原理离心泵依靠旋转叶轮对液体的作用把原动机的机械能传递给液体。由于离心泵的作用液体从叶轮进口流向出口的过程中，其速度能和压力能都得到增加，被叶轮排出的液体经过压出室，大部分速度能转换成压力能，然后沿排出管路输送出去，这时，叶轮进口处因液体的排出而形成真空或低压，吸水池中的液体在液面压力(大气压)的作用下，被压入叶轮的进口，于是，旋转着的叶轮就连续不断地吸入和排出液体。2.离心泵的工作过程工作过程——灌泵—关闭出口阀—启动原动机—开出口阀—产生离心力，甩出到出口阀，液体获得机械能，使压能、动能增加。灌泵的原因——如果不灌泵的话，由于泵内空气密度远小于液体的密度，在一般离心泵的运转条件下，气体通过离心泵叶轮所能得到的压升很小，也即叶轮入口处形成的低压不是很低（真空度不够），往往不足以吸进吸液池内的液体，而正常工作。3.离心泵的基本方程质量连续方程欧拉方程伯努力方程离心泵的特点离心泵的特点为：转速高，体积小，重量轻，效率高，流量大，结构简单，性能平稳，容易操作和维修；其不足是：起动前泵内要灌满液体。液体精度对泵性能影响大，只能用于精度近似于水的液体，流量适用范围：5-20000立方米/时，扬程范围在3-2800米。离心泵的性能参数表征泵主要性能的基本参数有以下几个：（１）流量Q流量是泵在单位时间内输送出去的液体量（体积或质量）。体积流量用Q表示，单位是：m3/s，m3/h，l/s等。质量流量用Qm表示，单位是：t/h，kg/s等。质量流量和体积流量的关系为：Qm=ρQ式中ρ——液体的密度（kg/m3，t/m3），常温清水ρ=1000kg/m3。（２）扬程H扬程是泵所抽送的单位重量液体从泵进口处（泵进口法兰）到泵出口处（泵出口法兰）能量的增值。也就是一牛顿液体通过泵获得的有效能量。其单位是N·m/N=m，即泵抽送液体的液柱高度，习惯简称为米。（３）转速n转速是泵轴单位时间的转数，用符号n表示，单位是r/min。（４）汽蚀余量NPSH汽蚀余量又叫净正吸头，是表示汽蚀性能的主要参数。汽蚀余量国内曾用Δh表示。（５）功率和效率泵的功率通常是指输入功率，即原动机传支泵轴上的功率，故又称为轴功率，用P表示；泵的有效功率又称输出功率，用Pe表示。它是单位时间内从泵中输送出去的液体在泵中获得的有效能量。因为扬程是指泵输出的单位重液体从泵中所获得的有效能量，所以，扬程和质量流量及重力加速度的乘积，就是单位时间内从泵中输出的液体所获得的有效能量——即泵的有效功率：Pe=ρgQH(W)=γQH(W)式中ρ——泵输送液体的密度（kg/m3）；γ——泵输送液体的重度（N/m3）；Q——泵的流量（m3/s）；H——泵的扬程（m）；g——重力加速度(m/s2)。轴功率P和有效功率Pe之差为泵内的损失功率，其大小用泵的效率来计量。泵的效率为有效功率和轴功率之比，用η表示。离心泵的汽蚀现象①汽蚀的机理汽蚀现象——叶片入口附近的非工作面上存在着某些局部低压区（Ｋ点）。当处于低压区的液流的压力降到对应的液体温度下的饱和蒸汽压时，液体便开始汽化而形成气泡，气泡随液流在流道中流动到压力较高的地方时，又瞬时溃灭，此时，周围液体迅速冲入溃灭形成的空穴中，并伴有局部的高温、高压、水击现象，这就是汽蚀现象。总之：叶片附近Ｋ点，液体汽化、凝结、冲击，形成高温、高压、高频冲击载荷，造成金属材料剥裂与电化学腐蚀破坏的综合现象。②汽蚀造成的严重后果使泵的性能突然下降；使泵发生振动和噪音；使过流部件被剥蚀破坏；（泵的过流部件除了受到机械性质的破坏以外，液体汽化时放出的气体有腐蚀性，还会发生一定的化学破坏。严重时，叶轮表面呈蜂窝状或海绵状。）汽蚀也是水力机械向高流速发展的巨大障碍。③有效汽蚀余量（装置的汽蚀余量）、泵必需的汽蚀余量发生汽蚀的情况：不同装置，同一台泵有可能发生汽蚀；同一装置，不同泵有可能发生汽蚀；同一装置，不同位置的泵有可能发生汽蚀。有效汽蚀余量：指液体自吸液池（A截面）经吸入管路到达泵吸入口（Ｓ截面）后，高出汽化压力所富于的那部分能量头泵必需的汽蚀余量：指泵入口（Ｓ截面）到叶轮内最低压力点（Ｋ点）处的静压能量头降低值。离心泵的轴封旋转的泵轴和静止的泵体间的密封叫轴封。轴封是为了防止高压液体从泵体中漏出或外界空气漏入泵体内而设置的。通常轴封有填料密封、机械密封、浮环密封、迷宫式密封等。填料密封是由填料套、填料环、填料、填料压盖、螺栓和螺母等组成。它是由填料和轴的外表面紧密接触来实现密封的。在正常运行时，必须用压盖将填料压紧，但不能压得太紧，否则轴和填料的摩擦增加，严重时会发热，降低了泵的效率。填料一般为石墨、浸油石棉、聚四氟乙烯等。其特点为结构简单，使用方便，但使用寿命短，密封效果差。机械密封是由两个和轴垂直的相对运动的密封端面进行密封的，也叫端面密封。它由动环（旋转环）和静环以及橡胶密封圈组成。动环和轴一起转动，动环密封圈阻止动环和轴之间的泄漏，他也和轴一起转动。静环固定在泵体上，静环密封圈阻止静环和密封压盖的泄漏。动环和静环是由弹簧的弹力是二环紧密接触。运动时二环间形成一层很薄的液膜，这层液膜起到平衡压力、润滑和冷却端面的作用。其特点为密封性能良好，泄漏量少，使用寿命长，轴和轴套不易受到损坏，功率消耗小，效率高，但其结构复杂，价格昂贵，制造、安装要求高。机械密封结构说明:1静环垫2静环3动环4波纹管5传动管6传动套7弹簧8弹簧座9离心泵滑动轴承离心泵滑动轴承分为向心轴承和推力轴承。向心轴承主要承受径向载荷，所以又叫径向轴承；推力轴承主要承受轴向载荷，所以又叫止推轴承。多级离心泵的轴承一般为组合轴承，即滑动轴承和滚动轴承配套使用，尤其在中高压锅炉给水泵上使用。向心轴承推力轴承甩油环润滑（连续供油润滑）径向滑动轴承的轴颈与轴承孔间必须留有间隙，如图所示，当轴颈静止时，轴颈处于轴承孔的最低位置，并与轴瓦接触。此时，两表面间自然形成一收敛的楔形空间。当轴颈开始转动时，速度极低，带入轴承间隙中的油量较少，这时轴瓦对轴颈摩擦力的方向与轴颈表面圆周速度方向相反，迫使轴颈在摩擦力作用下沿孔壁向右爬升。随着转速的增大，轴颈表面的圆周速度增大，带入楔形空间的油量也逐渐加多。这时，右侧楔形油膜产生了一定的动压力，将轴颈向左浮起。当轴颈达到稳定运转时，轴颈便稳定在一定的偏心位置上。这时，轴承处于流体动力润滑状态，油膜产生的动压力与外载荷F相平衡。此时，由于轴承内的摩擦阻力仅为液体的内阻力，故摩擦系数达到最小值。径向滑动轴承形成流体动压润滑的过程８万方制氢装置锅炉给水泵的型号及意义独山子８万方制氢装置锅炉给水泵的型号为DFj150-120×5，其中D－单吸式F－防腐蚀150－泵吸入口直径150mm120－泵单级扬程120m５－级数为5级８万方制氢装置锅炉给水泵的结构泵为两端支承卧式多级离心泵。其吸入口为水平方向，吐出口垂直向上，从传动端看泵为顺时针方向旋转，采用底脚支撑方式。主要零部件简介如下：（１）定子部分主要由吸入段、中段、吐出段、导叶、首盖、尾盖等零件用穿杆拉紧而成一体。（２）转子部分主要由轴、叶轮、平衡鼓盘等零件用锁紧螺母拼成一体。转子由两端轴承来支承。整个转子组装后，按规定进行动平衡试验。（３）平衡机构部分泵的轴向力由平衡鼓盘机构来平衡。平衡机构由平衡鼓盘、平衡套、平衡套压盖等零件组成。能平衡设计工况点下95%的轴向力，灵敏度高，工况变化时自动调整平衡能力好。后轴承体配置配对推力球轴承的目的是在频繁起动、停泵及多负荷变化时起保护平衡鼓盘作用并提高其使用寿命。（４）轴承部分泵的轴承采用甩油环自行润滑的球面径向巴氏合金轴瓦结构。当运行一段时间,由于磨损造成轴瓦下沉时，轴承体下部三个调整螺钉可对转子轴心位置进行调整，使转子始终位于设计要求。泵采用ISOVG46号透平油，泵运行时轴承的温度不超过70℃，这由装在轴承盖上的温度计来监视。（５）密封部分a.各壳体间的结合面采用金属面加“O”型橡胶圈辅助密封。b.泵轴伸出端（两侧）采用约翰克兰公司生产的集装式波纹管机械密封。其特点是装配、拆卸方便，出厂时各参数已调整好，用户装配须把整体套进轴上拧紧压盖螺母及紧定螺钉并打开限位板便可。一般情况下机械密封不用解体检查，拆卸时定上限位板，松开压盖螺母，紧定螺钉，就可把整体机械密封卸下。c.泵级间采用节流密封。d.泵出水段法兰处钢圈（椭圆形金属环垫）密封。８万方制氢装置锅炉给水泵工艺流程锅炉给水泵性能参数序号名称参数序号名称参数1泵型号DFj150-120×52级数53额定流量144.5m3/h4正常流量116.6m3/h5最小流量44.6m3/h6入口压力0.11MPa7出口压力5.57MPa8压力差5.46MPa9扬程595m10NPSHA9m11介质温度107℃12在107℃时的汽化压力0.13MPa13转速2980r/min14叶轮直径295mm15额定功率257KW16效率70%17最大扬程623m18最小扬程332m19冷却水进口温度30℃20冷却水最高回水温度40℃21冷却水进水压力0.45MPa22冷却水回水压力0.25MPa23吸入口150mm24吐出口100mm25转向（从联轴器端看）顺时针26联轴器处轴径￠65mm序号名称参数序号名称参数27轴承间轴径￠72mm28叶轮处轴径￠80mm29泵壳材质ZG1Cr1330叶轮材质ZG1Cr1331泵壳/叶轮口环材质2Cr1332泵轴材质3Cr1333平衡鼓盘/套材质3Cr13/2Cr1334导叶材质ZG1Cr1335轴承体材质ZG230-45036轴承（径向）滑动轴承37止推轴承（轴向）SKF滚动轴承38润滑方式油环润滑39润滑油ISOVG4640密封单端面、平衡型集装式波纹管机械密封41密封厂家天津约翰克兰42换热器固定管板式43换热器壳体材质碳钢44换热器管束材质不锈钢45泵制造厂嘉利特荏原泵业46电动机制造厂南阳防爆电机47电机功率315KW48电机转速2980r/min49电机型号YAKK4001-250电压/相数/周波6000V/3P/50HZ51电机润滑方式自润滑锅炉给水泵P-101A启动逻辑P-101B出口压力PT-1052B低P-101B停止信号（自电气来）晃电、断电等电气来自启信号2.5MPａ低低联锁DCS上P-101A备用开关HS-1078B1置备用位置DCS上P-101负载选择开关选择P-101B&除氧槽C-101液位LT-1015A/B/C不低低三取二7％低低联锁值无P-101A电机故障信号P-101A电机定子温度TT-8203A正常P-101B电机定子温度TT-8204A正常P-101B电机定子温度TT-8205A正常DCS上P-101A停机开关HS-1079A不在停止位置P-101A现场启动按钮HS-1081ADCS上P101负载选择开关选择P-101A&≥1&&自启动现场启动启动P-101A锅炉给水泵P-101A启动逻辑框图不满足时为联锁停机信号延时6秒注明电机定子温度值锅炉给水泵P-101B启动逻辑P-101