离心泵

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机械工程学术语
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离心泵是利用叶轮旋转而使水发生离心运动来工作的。水泵在启动前，必须使泵壳和吸水管内充满水，然后启动电机，使泵轴带动叶轮和水做高速旋转运动，水发生离心运动，被甩向叶轮外缘，经蜗形泵壳的流道流入水泵的压水管路。
结构组成
离心泵的基本构造是由六部分组成的分别是叶轮，泵体，泵轴，轴承，密封环，填料函。
1、叶轮是离心泵的核心部分，它转速高出力大，叶轮上的叶片又起到主要作用，叶轮在装配前要通过静平衡实验。叶轮上的内外表面要求光滑，以减少水流的摩擦损失。
2、泵体也称泵壳，它是水泵的主体。起到支撑固定作用，并与安装轴承的托架相连接。
3、泵轴的作用是借联轴器和电动机相连接，将电动机的转矩传给叶轮，所以它是传递机械能的主要部件。
4、滑动轴承使用的是透明油作润滑剂的，加油到油位线。太多油要沿泵轴渗出，太少轴承又要过热烧坏造成事故！在水泵运行过程中轴承的温度最高在85度，一般运行在60度左右。
5、密封环又称减漏环。
6、填料函主要由填料、水封环、填料筒、填料压盖、水封管组成。填料函的作用主要是为了封闭泵壳与泵轴之间的空隙，不让泵内的水流流到外面来也不让外面的空气进入到泵内，始终保持水泵内的真空。当泵轴与填料摩擦产生热量就要靠水封管注水到水封圈内使填料冷却，保持水泵的正常运行。所以在水泵的运行巡回检查过程中对填料函的检查是特别要注意，在运行600个小时左右就要对填料进行更换。
产品分析
基本构造
离心泵的基本构造是由八部分组成的，分别是：叶轮，泵体，泵盖，挡水圈，泵轴，轴承，密封环，填料函，轴向力平衡装置。
1、 叶轮是离心泵的核心部分，它转速高输出力大。
2、 泵体也称泵壳，它是水泵的主体。起到支撑固定作用，并与安装轴承的托架相连接。
3、 泵轴的作用是借联轴器和电动机相连接，将电动机的转矩传给叶轮，所以它是传递机械能的主要部件
4、 密封环又称减漏环。
5、 填料函主要由填料，不让泵内的水流流到外面来也不让外面的空气进入到泵内。始终保持水泵内的真空！当泵轴与填料摩擦产生热量就要靠水封管注水到水封圈内使填料冷却！
6、轴向力平衡装置，在离心泵运行过程中，由于液体是在低压下进入叶轮，而在高压下流出，使叶轮两侧所受压力不等，产生了指向入口方向的轴向推力，会引起转子发生轴向窜动，产生磨损和振动，因此应设置轴向推力轴承，以便平衡轴向力。
种类
一、按叶轮数目来分类
1、单级泵：即在泵轴上只有一个叶轮。
2、多级泵：即在泵轴上有两个或两个以上的叶轮，这时泵的总扬程为n个叶轮产生的扬程之和。
二、按工作压力来分类
1、低压泵：压力低于100米水柱；
2、中压泵：压力在100~650米水柱之间；
3、高压泵：压力高于650米水柱。
三、按叶轮吸入方式来分类
1、单侧进水式泵：又叫单吸泵，即叶轮上只有一个进水口；
2、双侧进水式泵：又叫双吸泵，即叶轮两侧都有一个进水口。它的流量比单吸式泵大一倍，可以近似看作是二个单吸泵叶轮背靠背地放在了一起。
四、按泵壳结合来分类
1、水平中开式泵：即在通过轴心线的水平面上开有结合缝。
2、垂直结合面泵：即结合面与轴心线相垂直。
五、按泵轴位置来分类
1、卧式泵：泵轴位于水平位置。
2、立式泵：泵轴位于垂直位置。
六、按叶轮出方式分类
1、蜗壳泵：水从叶轮出来后，直接进入具有螺旋线形状的泵壳。
2、导叶泵：水从叶轮出来后，进入它外面设置的导叶，之后进入下一级或流入出口管。
七、按安装高度分类
1、自灌式离心泵：泵轴低于吸水池池面，启动时不需要灌水，可自动启动。
2、吸入式离心泵（非自灌式离心泵）：泵轴高于吸水池池面。启动前，需要先用水灌满泵壳和吸水管道，然后驱动电机，使叶轮高速旋转运动，水受到离心力作用被甩出叶轮，叶轮中心形成负压，吸水池中水在大气压作用下进入叶轮，又受到高速旋转的叶轮作用，被甩出叶轮进入压水管道。
另外，根据用途也可进行分类，如油泵、水泵、凝结水泵、排灰泵、循环水泵等。
特点
按吸入方式
单吸泵液体从一侧流入叶轮，存在轴向力
双吸泵液体从两侧流入叶轮，不存在轴向力，泵的流量几乎比单吸泵增加一倍
按级数
单级泵泵轴上只有一个叶轮
多级泵同一根泵轴上装两个或多个叶轮，液体依次流过每级叶轮，级数越多，扬程越高
按泵轴方位
卧式泵轴水平放置
立式泵轴垂直于水平面
按壳体型式
分段式泵壳体按与轴垂直的平面部分，节段与节段之间用长螺栓连接
中开式泵壳体在通过轴心线的平面上剖分
蜗壳泵装有螺旋形压水室的离心泵，如常用的端吸式悬臂离心泵
透平式泵装有导叶式压水室的离心泵
特殊结构
管道泵作为管路一部分，安装时无需改变管路
潜水泵和电动机制成一体浸入水中
液下泵泵体浸入液体中
屏蔽泵叶轮与电动机转子联为一体，并在同一个密封壳体内，不需采用密封结构，属于无泄漏泵
磁力泵除进、出口外，泵体全封闭，泵与电动机的联结采用磁钢互吸而驱动
自吸式泵，泵启动时无需灌液
高速泵由增速箱使泵轴转速增加，一般转速可达10000r/min以上，也可称部分流泵或切线增压泵
立式筒型泵进出口接管在上部同一高度上，有内、外两层壳体，内壳体由转子、导叶等组成，外壳体为进口导流通道，液体从下部吸入。
ISG生活给水泵,生活用泵，小区水泵，生活给排水设备，根据 IS、IR型离心泵性能参数和立式泵的独特结构组合设计，并严格按照 ISO2858 要求进行设计制造，采用国内优质水力模型进行设计而成,是最理想的新一代卧式泵产品。该产品一律采用硬质合金机械密封。 应用范围： ISW 型泵适用于工业和城市给排水，如高层建筑增压送水,园林喷灌，消防增压,远距离输送，暖通制冷循环、浴室等增压及设备配套,使用温度不超过85℃。ISWR 型泵广泛适用于：冶金、化工、纺织、造纸、以及宾饭馆店等锅炉热源水增压、输送、及城市采暖系统,SGWR型使用温度不超过120℃。
使用
泵的试运转应符合下列要求：
①驱动机的转向应与泵的转向相同；
②查明管道泵和共轴泵的转向；
③各固定连接部位应无松动，各润滑部位加注润滑剂的规格和数量应符合设备技术文件的规定；
④有预润滑要求的部位应按规定进行预润滑；
⑤各指示仪表，安全保护装置均应灵敏，准确，可靠；
⑥盘车应灵活，无异常现象；
⑦高温泵在试运转前应进行泵体预热，温度应均匀上升，每小时温升不应大于50℃；泵体表面与有工作介质进口的工艺管道的温差不应大于40℃；
⑧设置消除温升影响的连接装置，设置旁路连接装置提供冷却水源。
离心泵操作时应注意以下几点：
①禁止无水运行，不要调节吸入口来降低排量，禁止在过低的流量下运行；
②监控运行过程，彻底阻止填料箱泄漏，更换填料箱时要用新填料；
③确保机械密封有充分冲洗的水流，水冷轴承禁止使用过量水流；
④润滑剂不要使用过多；
⑤按推荐的周期进行检查。建立运行记录，包括运行小时数，填料的调整和更换，添加润滑剂及其他维护措施和时间。对离心泵抽吸和排放压力，流量，输入功率，洗液和轴承的温度以及振动情况都应该定期测量记录。
⑥离心泵的主机是依靠大气压将低处的水抽到高处的，而大气压最多只能支持约10.3m的水柱，所以离心泵的主机离开水面12米无法工作。
维护
3.1、离心泵机械密封失效的分析
离心泵停机主要是由机械密封的失效造成的。失效的表现大都是泄漏，泄漏原因有以下几种：
①动静环密封面的泄漏，原因主要有：端面平面度，粗糙度未达到要求，或表面有划伤；端面间有颗粒物质，造成两端面不能同样运行；安装不到位，方式不正确。
②补偿环密封圈泄漏，原因主要有：压盖变形，预紧力不均匀；安装不正确；密封圈质量不符合标准；密封圈选型不对。
实际使用效果表明，密封元件失效最多的部位是动，静环的端面，离心泵机封动，静环端面出现龟裂是常见的失效现象，主要原因有：
①安装时密封面间隙过大，冲洗液来不及带走摩擦副产生的热量；冲洗液从密封面间隙中漏走，造成端面过热而损坏。
②液体介质汽化膨胀，使两端面受汽化膨胀力而分开，当两密封面用力贴合时，破坏润滑膜从而造成端面表面过热。
③液体介质润滑性较差，加之操作压力过载，两密封面跟踪转动不同步。例如高转速泵转速为20445r/min，密封面中心直径为7cm，泵运转后其线速度高达75 m/s，当有一个密封面滞后不能跟踪旋转，瞬时高温造成密封面损坏。
④密封冲洗液孔板或过滤网堵塞，造成水量不足，使机封失效。
另外，密封面表面滑沟，端面贴合时出现缺口导致密封元件失效，主要原因有：
①液体介质不清洁，有微小质硬的颗粒，以很高的速度滑人密封面，将端面表面划伤而失效。
②机泵传动件同轴度差，泵开启后每转一周端面被晃动摩擦一次，动环运行轨迹不同心，造成端面汽化，过热磨损。
③液体介质水力特性的频繁发生引起泵组振动，造成密封面错位而失效。
液体介质对密封元件的腐蚀，应力集中，软硬材料配合，冲蚀，辅助密封0形环，V形环，凹形环与液体介质不相容，变形等都会造成机械密封表面损坏失效，所以对其损坏形式要综合分析，找出根本原因，保证机械密封长时间运行。
3.2、离心泵停止运转后的要求
①离心泵停止运转后应关闭泵的人口阀门，待泵冷却后再依次关闭附属系统的阀门。
②高温泵停车应按设备技术文件的规定执行，停车后应每偏20一30min盘车半圈，直到泵体温度降至50℃为止。
③低温泵停车时，当无特殊要求时，泵内应经常充满液体；吸入阀和排出阀应保持常开状态；采用双端面机械密封的低温泵，液位控制器和泵密封腔内的密封液应保持泵的灌浆压力。
④输送易结晶，易凝固，易沉淀等介质的泵，停泵后应防止堵塞，并及时用清水或其他介质冲洗泵和管道。⑤排出泵内积存的液体，防止锈蚀和冻裂。
3.3、离心泵的保管
①尚未安装好的泵在未上漆的表面应涂覆一层合适的防锈剂，用油润滑的轴承应该注满适当的油液，用脂润滑的轴承应该仅填充一种润滑脂，不要使用混合润滑脂。
②短时间泵人干净液体，冲洗，抽吸管线，排放管线，泵壳和叶轮，并排净泵壳，抽吸管线和排放管线中的冲洗液。
③排净轴承箱的油，再加注干净的油，彻底清洗油脂并再填充新油脂。
④把吸人口和排放口封起来，把泵贮存在干净，干燥的地方，保护电机绕组免受潮湿，用防锈液和防蚀液喷射泵壳内部。
⑤泵轴每月转动一次以免冻结，并润滑轴承。
启动
一、离心泵启动前的准备工作
a.离心泵启动前检查
润滑油的名称、型号、主要性能和加注数量是否符合技术文件的要求；
轴承润滑系统、密封系统和冷却系统是否完好，轴承的油路、水路是否畅通；
盘动泵的转子1～2转，检查转子是否有摩擦或卡住现象；
在联轴器附近或皮带防护装置等处，是否有妨碍转动的杂物；
泵、轴承座、电动机的基础地脚螺栓是否松动；
泵工作系统的阀门或附属装置均应处于泵运转时负荷最小的位置，应关闭出口调节阀；
点动泵，看其叶轮转向是否与设计转向一致，若不一致，必需使叶轮完全停止转动后，调整电动机接线后，方可再启动。
b.离心泵充水
水泵在启动以前，泵壳和吸水管内必须先充满水，这是因为有空气存在的情况下，泵吸入口真空无法形成和保持。
c.离心泵暖泵
输送高温液体的多级离心泵，如电厂的锅炉给水泵，在启动前必须先暖泵。这是因为给水泵在启动时，高温给水流过泵内，使泵体温度从常温很快升高到100～200℃，这会引起泵内外和各部件之间的温差，若没有足够长的传热时间和适当控制温升的措施，会使泵各处膨胀不均，造成泵体各部分变形、磨损、振动和轴承抱轴事故。
二、注意的事项
离心泵是一种叶片泵，依靠旋转的叶轮在旋转过程中，由于叶片和液体的相互作用，叶片将机械能传给液体，使液体的压力能增加，达到输送液体的目的。离心泵的启动要注意四点：
①离心泵在一定转速下所产生的扬程有一限定值。工作点流量和轴功率取决于与泵连接的装置系统的情况(位差、压力差和管路损失)。扬程随流量而改变。
②工作稳定，输送连续,流量和压力无脉动。
③一般无自吸能力,需要将泵先灌满液体或将管路抽成真空后才能开始工作。
④离心泵在排出管路阀门关闭状态下启动，旋涡泵和轴流泵在阀门全开状态下启动，以减少启动功率。
因为离心泵是靠叶轮离心力形成真空的吸力把水提起，所以，离心泵启动时，必须先把闸阀关闭，灌水。水位超过叶轮部位以上，排出离心泵中的空气，才可启动。启动后，叶轮周围形成真空，把水向上吸，其闸阀可自动打开，把水提起。因此，必须先闭闸阀。
振动分析
1.离心泵的转子不平衡与不对中。这个问题在离心泵的振动问题中所占比例较大，约为80%的比例。造成离心泵转子不平衡的因素：材料阻止不均匀、零件结构不合格，造成转子质量中心线与转轴中心线不重合产生偏心据形成的不平衡。校正离心泵的转子不平衡又可分为两。静平衡与动平衡：一般也称为单面平衡和双面平衡。其区别就是：单面平衡是在一个校正面进行校正平衡，而双面平衡是在两个校正面上进行校正。
2.安装原因：基础螺栓松脱、校调的水平度没有调整好，在离心泵工作之前，要检查一下其基础螺栓是否有松动的现象，以及离心泵的安装是否水平。这些也会造成离心泵在工作的时候发生振动的情况。
3.离心泵内有异物。在离心泵工作之前，要检查下泵内部，由于长期使用，在离心泵的内部可能存在一些例如水中的杂草等异物。
4.由于长时间的使用造成离心泵内部的气蚀穿孔。
5.离心泵的设计方面存在不合理的情况，例如零件大小尺寸等问题。不过这种情况相对较少。离心泵在出厂之前，都会在车间内部进行多次的检测工作，以保证出厂离心泵的合格率。
主要性能
一、离心泵功率与效率
泵在运转过程中由于存在种种损失，使泵的实际（有效）压头和流量均较理论值为低，而输入泵的功率较理论值为高，设
H______ 泵的有效压头，即单位量液体在重力场中从泵获得的能 量，m；
Q ______ 泵的实际流量，m3/s；
ρ ______ 液体密度，kg/ m3；
Ne______ 泵的有效功率，即单位时间内液体从泵处获得的机械能，W。
有效功率可写成 Ne = QHρg
由电机输入离心泵的功率称为泵的轴功率，以N表示。有效功率与轴功率之比定义为泵的总效率η，即
η=Ne/N
二、泵内损失
离心泵内的各种损失有：
（1）容积损失
由于泵的泄漏所造成的损失称为容积损失。无容积损失时泵的功率与有容积损失时泵的功率之比称为泵的容积效率ηv。
（2）水力损失
流体流过叶轮、泵壳时，流速大小和方向的改变以及逆压强梯度的存在引起了环流和旋涡，造成了能量损失，这种损失称为水力损失。额定流量下离心泵的水力效率ηh一般为0.8到0.9。
（3）机械损失
高速转动的叶轮与液体间的摩擦以及轴承、轴封等处的机械摩擦造成的损失称为机械损失。机械效率ηM一般为0.96到0.99。
注意：
1、在离心泵的铭牌上标明的主要性能参数是以20℃清水作实验在最高效率条件下测得的数值。
2、了解并熟练掌握特性曲线中各曲线的含义及使用条件，注意最高效率区的范围（η=92%ηmax）及用途。
优点
紧凑式结构
宽范围 流量和扬程范围宽
适用于轻度腐蚀性液体
多种控制选择
流量均匀、运转平稳、振动小。不需要特别减震的基础。
设备安装、维护检修费用较低。
技术参数
流量
扬程
泵送液体温度范围
系统承压
轴功率
应用范围
液体输送
冷却系统
工业清洗系统
水产养殖场
施肥系统
计量系统
工业设备
离心泵可广泛用于电力、冶金、煤炭、建材等行业输送含有固体颗粒的浆体。如火电厂水力除灰、冶金选矿厂矿浆输送、洗煤厂煤浆及重介输送等。离心泵工作时，泵需要放在陆地上，吸水管放在水中，还需要灌泵启动。泥浆泵和液下离心泵由于受到结构的限制，工作时电机需要放在水面之上，泵放入水中，因此必须固定，否则，电机掉到水中会导致电机报废。而且由于长轴长度一般固定，所以泵安装使用较麻烦，应用的场合受到很多的限制。
工作流量
一、工作点
离心泵的特性曲线是泵本身固有的特性，它与外界使用情况无关。但是，一旦泵被安排在一定的管路系统中工作时，其实际工作情况就不仅与离心泵本身的特性有关，而且还取决于管路的工作特性。所以，要选好和用好离心泵，就还要同时考虑到管路的特性。
在特定管路中输送液体时，管路所需压头He随着流量Qe的平方而变化。将此关系绘在坐标纸上即为相应管路特性曲线。
若将离心泵的特性曲线与其所在管路特性曲线绘于同一坐标纸上，如上图所示，此两线交点M称为泵的工作点。选泵时，要求工作点所对应的流量和压头既能满足管路系统的要求，又正好是离心泵所提供的，即Q = Qe，H = He。
二、流量调节
（1）改变阀门的开度
改变离心泵出口管线上的阀门开关，其实质是改变管路特性曲线。如下图所示，当阀门关小时，管路的局部阻力加大，管路特性曲线变陡，工作点由M移至M1，流量由QM减小到QM1。当阀门开大时，管路阻力减小，管路特性曲线变得平坦一些，工作点移至M2，流量加大到QM2。
用阀门调节流量迅速方便，且流量可以连续变化，适合化工连续生产的特点。所以应用十分广泛。缺点是阀门关小时，阻力损失加大，能量消耗增多，很不经济。
（2）改变泵的转速
改变泵的转速实质上是改变泵的特性曲线。泵原来转速为n，工作点为M，如下图所示，若把泵的转速提高到n1，泵的特性曲线 H——Q往上移，工作点由M移至M1，流量由QM加大到QM1。若把泵的转速降至n2，工作点移至M2，流量降至QM2。
这种调节方法需要变速装置或价格昂贵的变速原动机，且难以做到连续调节流量，故化工生产中很少采用。
常用标准介绍
在石油、化工领域，使用最多的离心泵国际标准是API610、ISO5199和ANSIB73.1M/B73.2M等，国内标准是GB3215和GB5656/T。
1.1API610
API，是美国石油协会(AmericanPetroleumInstitute)的简称。出版API610标准的目的是为了提供一份采购规范，以便于离心泵的制造和采购。
1.2 ISO5199
ISO是国际标准化组织的简称。ISO5199 Technical Specification for Centrifugal Pumps , ClassⅡ(离心泵技术规范Ⅱ级),主要依据是德国的DIN标准。
1.3 ASMEB73.1M/B73.2M
ASME是美国机械工程师协会(TheAmericanSocietyofMechanicalEngineers)的简称。
性能参数
离心泵参数
流 量Q
扬程
m
效率
%
转速
r/min
电机功率
KW
允许汽蚀余量
m
m3/h
l/s
15-80
1.5
0.42
8
34
2800
0.18
2.3
20-110
2.5
0.69
15
34
2800
0.37
2.3
20-160
2.5
0.69
32
25
2900
0.75
2.3
25-110
4
1.11
15
42
2900
0.55
2.3
25-125
4
1.11
20
36
2900
0.75
2.3
25-125A
3.6
1.0
16
35
2900
0.55
2.3
25-160
4
1.11
32
32
2900
1.5
2.3
25-160A
3.7
1.03
28
31
2900
1.1
2.3
32-100
4.5
12.5
12.5
44
2900
0.55
2.3
32-100(I)
6.3
1.75
12.5
54
2900
0.75
2.3
32-125
5
1.39
20
44
2900
0.75
2.3
32-125A
4.5
1.25
16
43
2900
0.55
2.3
32-160
6.5
5
32
44
2900
1.5
2.3
32-160A
4
1.1
25
34
2900
1.1
2.0
32-160(I)
6.3
1.75
32
40
2900
2.2
2.0
32-200
4.5
12.5
50
32
2900
3
2.0
32-200(I)
6.3
1.75
50
33
2900
4
2.0
32-200A
4
1.11
44
40
2900
2.2
2.0
40-100
6.3
1.75
12.5
54
2900
0.55
2.3
40100A
5.6
1.56
10
52
2900
0.37
2.3
40-125
6.3
1.75
20
46
2900
1.1
2.3
40-125A
5.6
1.56
16
45
2900
0.75
2.3
40-160
6.3
1.75
32
40
2900
2.2
2.3
40-160A
5.9
1.64
28
39
2900
1.5
2.3
40-160B
5.5
1.53
24
38
2900
1.1
2.3
40-200
6.3
1.75
50
33
2900
4
2.3
40-200A
5.9
1.64
44
31
2900
3
2.3
40-200B
5.3
1.47
36
29
2900
2.2
2.3
40-250
6.3
1.75
80
28
2900
7.5
2.3
40-250A
5.9
1.64
70
28
2900
5.5
2.3
40-250B
5.5
1.53
60
27
2900
4
2.3
40-100(I)
12.5
3.47
12.5
62
2900
1.1
2.3
40-100(I)A
11
3.05
10
60
2900
0.75
2.3
40-125(I)
12.5
3.47
20
58
2900
1.5
2.3
40-125(I)A
11
3.05
16
57
2900
1.1
2.3
40-160(I)
12.5
3.47
32
52
2900
3
2.3
40-160(I)A
11.7
3.25
28
51
2900
2.2
2.3
40-160(I)B
10.4
2.89
22
50
2900
1.5
2.3
40-200(I)
12.5
3.47
50
46
2900
5.5
2.3
40-200(I)A
11.7
3.25
44
45
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5.5


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