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机泵基础培训
讲课：魏 刚
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机泵基础培训
流体输送机械 离心泵的基本结构和工作原理 离心泵的安装、使用和维护 离心泵常见故障与处理 其它类型液体输送机械
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一、流体输送机械
1 . 概述
流体输送是化工生产过程常见的单元操作之一。为了将 流体从一处送到另一处，不论是提高其位置高度或增加 其压强，还是克服管路的沿程阻力，都需要向流体施加 外部机械能。流体输送机械就是向流体作功以提高其机 械能的装置。 目前流体输送机械为通用机械产品，在生产中如何选用 既符合生产需要，比较经济合理的输送机械，同时在操 作中做到安全可靠、高效率运行，除了熟知被输送流体 的性质、工作条件外，还必须了解各类输送机械的工作 原理、结构和特性，以便进行正确地选择和合理使用。
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2.轴、轴承
轴是传递机械能的重要零件,原动机的扭矩通过它传给叶轮。 泵轴是泵转子的主要零件，轴上装有叶轮、轴套、平衡盘 等零件。泵轴靠两端轴承支承，在泵中作高速回转，因而 泵轴要承载能力大、耐磨、耐腐蚀。泵轴的材料一般选用 碳素钢或合金钢并经调质处理。轴承是离心泵支承泵转子 的部件，承受径向和轴向载荷，一般可分为滚动轴承和滑 动轴承。
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4.2.2 机械密封装置
由装在泵轴上随之转动的 动环和固定在泵壳上的静 环组成，两环形端面由弹 簧力使之紧贴在一起达到 密封目的。动环用硬质金 属材料制成，静环一般用 浸渍石墨或酚醛塑料等制 成。 机械密封的性能优良，使 用寿命长。当部件的加工 精度要求高，安装技术要 求比较严格，价格较高。 用于输送酸、碱、盐、油
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2.1.2 离心泵的工作原理
1 、当电机带动泵轴旋转时，叶轮亦 随之高速旋转(转速一般为1000～ 3000r/min).叶轮旋转产生离心力,在 离心力作用下,液体沿叶片流道被甩 向叶轮出口,液体经蜗壳收集送入排 出管。液体从叶轮获得能量,• 使压力 能和速度能均增加,并依靠此能量将 液体输送到工作地点。 2 、在液体被甩向叶轮出口的同时,叶 轮入口中心处形成了低压,• 在吸液罐 和叶轮中心处的液体之间就产生了 压差,吸液罐中的液体在这个压差作 用下,不断地经吸入管路及泵的吸入 室进入叶轮中。
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1.泵壳
泵壳亦称为蜗壳、泵体，构造为蜗牛壳形，包括吸入室和压液室。 ①吸入室:它的作用是使液体均匀地流进叶轮。②压液室:它的作用 是收集液体,并把它送入下级叶轮或导向排出管 ,与此同时降低液体 的速度,使动能进一步变成压力能。压液室有蜗壳和导叶两种形式。 这是因为随叶轮旋转方向，叶轮与泵壳间的通道截面逐渐扩大至出 口时达到最大，使能量损失减少的同时实现了能量的转化。为了减 少由叶轮外缘抛出的液体与泵壳的碰撞而引起能量损失，有时在叶 轮与泵壳间还安装一固定不动而带有叶片的导轮，以引导液体的流 动方向(见图)。
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平衡盘Leabharlann 如果平衡盘窜动位移很大,当向左边轴向推力移动时，则会使平 衡盘与平衡座产生严重磨损。
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带水封环的填料密封结构
它由填料箱 、水封环. 填料 、压盖 、 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 的是当泵内吸人口处于真空情况时，从水封环注入高于0.1 MPa 压力的水，以防止空气漏人泵内；再是当泵内水压高 于 0.1MPa 时，可用高于泵 内压力 0.05～0.1MPa 的密封水 注入，起到水封、减少泄漏作用，并起冷却和润 滑的作用。
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3.轴套
轴套是用来保护泵轴的，使之不受腐蚀和磨损。必要 时，轴套可以更换。叶轮间距 离用轴套定位。
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4.离心泵轴封装置
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。
4.1 密封环
由于离心泵叶轮出口液体是高压，人口是低压，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。密封环型式有： 平环式、角接式和迷宫式。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。
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4.2 轴端密封(简称轴封)
在泵轴伸出泵壳处，转轴和泵壳 间存有间隙，在旋转的泵轴与泵 壳之间的密封，称为轴端密封 。 其作用是防止高压液体沿轴泄漏， 或者外界空气以相反方向漏入。 目前电厂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。 4.2.1 填料密封装置：由填料函 壳、软填料和填料压盖构成，软 填料为浸油或涂石墨的石棉绳， 将其放入填料函与泵轴之间，将 压盖压紧迫使它产生变形达到密 封。
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4.2.3 迷宫式密封
迷宫式密封在现代高速锅炉给水泵上也广泛应用，常用 的有炭精迷宫密封及金属迷宫密封。其密封原理是：由 轴套密封片与炭精环组成微小间 隙，流体通过间隙时压 力降低，速度升高，但在密封片间的空间速度能转为压 力 能，从而减少间隙两侧压差，达到密封的目的。为炭 精迷宫密封。它是在轴 套表面加工出密封片，密封片与 方形螺纹相似，炭精环则装在密封室中，为便于 组装， 炭精环分成几个弧形段，用几个螺旋压簧定位，并用止 动销防止转动。其 优点是当炭精环与密封片尖端之间接 触时，只是在炭精环内圈刻划出细沟纹，产生热量不大， 并能很快散失，不致损坏密封片或转轴，泄漏量不大， 而且，这种 密封间隙可以作得很小，一般约为 0.025～ 0.05mm。金属迷宫密封它由一系列金属密封片与转轴组 成微小间隙而达到密封。金属片一般为铜基合金。
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泵在常温下工作时，一般用浸透石墨或黄油的棉编织 物作填料。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。输送高温水时，还用巴氏合金、铝或铜等金 属丝(其上浸有石墨、 矿物油等润滑剂)作为填料。近 年来，英国研制种名为 Liongraf 填料，它是由石墨 和 聚四氟乙烯细绳紧密交叠编成的，有相当好的润滑性 和稳定性。安装方便，寿命长等特点。填料密封的最 大 缺点是只适合低速，即使纯金属填料 也只适用于： 圆周速度小于 25m／s 的转轴。
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近年来，螺旋密封得到较好的应用。螺旋密封是用 在转 轴上车出与液体泄漏方向相反的螺旋型沟槽，在固 定 衬 套表 面再 车出与转轴沟 槽成 相交 的( 即反 向的 )沟 槽， 达到减少泄漏的目的。
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4.2.4 浮动环密封
采用机械密封与迷宫式密封原理 结合起来的一种新型密 封，称浮动环密封。浮动环密 封是靠轴(或轴套)与浮动 环之间的狭窄间隙产生很大 的水力阻力而实现密封的。 由于浮动环与固定套的接 触端面上具有适当的比压，起 到了接触端面的密封作 用。弹簧进—步保证端面的良好 接触。由轴(或轴套) 与浮动环间狭窄缝隙中的流体浮力 来克服接触端面上的摩擦力，以保证浮动环相对于轴(或 轴套)能自动调心，使得浮动环与轴不互相接触、磨损， 并长期保持非常小的间隙，一般径向间隙为 0.01～ 0.1mm，以提高密封效果。同时，也 适用于高温高压流 体。我国 300MW 机组的给水泵有些就采用此种密封。
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轴向力的产生
另外，液体在进入叶轮后流动方向由轴向转为径向，由于流动方向 的改变，产生了动 量，导致流体对叶轮产生一个反冲力 F2。反冲力 F2 的方向与轴向力 F1 的方向相反。在泵正 常工作时，反冲力 F2 与 轴向力 F1 相比数值很小，可以忽略不计。但在启动时，由于泵的正 常压力还未建立，所以反冲力 F2 的作用较为明显。启动时卧式泵转 子后窜或立式泵转子上 窜就是这个原因。
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离心泵的工作原理
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2.2 离心泵的主要部件
以多级离心泵为例，离心泵的主要部件由转子、叶轮、诱导轮、泵 壳、吸人室、压水室、密 封装置、轴向力平衡装置和轴承等组成。
1．叶轮 叶轮本身被固定在泵轴上并随之旋转，将原动机输入的机
械能传递给液体。是提高液体能量的核心部件。其型式有封闭式、 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。适于输送较清洁的流体，输送 效率高， 电厂中的给水泵、凝结水泵、工业水泵等均采用封闭式叶 轮。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，输送效率低。 如电厂中的灰 渣泵、泥浆泵。双吸式叶轮具有平衡轴向力和改善汽蚀性能的优点。 水泵叶片都采用后弯式，叶片数目在 6—12 片之间，叶片型式有圆 柱形和扭曲形。
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1.3输送机械的分类
(1)动力式：利用高速旋转的叶轮使流体的机械能增加，典 型的是离心式、轴流式输送机械。 (2)容积式：利用活塞或转子运动改变工作室容积而对流体 作功。典型的是往复式、旋转式输送机械。 (3)其它类型：如利用另外一种流体作用的喷射式等。
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二. 离心泵
液体输送机械的种类很多，按照工 作原理的不同，分为离心泵、往复 泵、旋转泵、旋涡泵等几种，其中， 离心泵由于其适用范围广、操作方 便，便于实现自动调节和控制而在 化工生产中应用最为普遍。 2.1 离心泵的基本结构和工作原理 2.1.1 离心泵的基本结构 离心泵主要由叶轮、泵壳等组成， 由若干弯曲叶片组成的叶轮紧固在 泵轴上安装在蜗壳形的泵壳内。泵 壳中央的吸入口与吸入管路相连， 侧旁的排出口与排出管路连接，如 图。
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若离心泵在启动前泵壳内不是充满液体而是空气，由 于空气的密度远小于液体的密度，产生的离心力很小，因 而叶轮中心区形成的低压不足以将贮槽内液体压入泵内， 此时虽启动离心泵但不能够输送液体，这种现象称作气缚。 表示离心泵无自吸能力。因此在启动泵前一定要使泵壳内 充满液体。通常若吸入口位于贮槽液面上方时，在吸入管 路中安装一单向底阀和滤网，以防止停泵时液体从泵内流 出和吸入杂物。