离心泵的性能及使用维护毕业设计论文文档格式.docx
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5.装订顺序
1）设计（论文）
2）附件：
按照任务书、开题报告、外文译文、译文原文（复印件）次序装订
3）其它
新疆工业高等专科学校机械工程系毕业设计（论文）任务书
学生姓名
专业班级
机电09-11（4）班
设计（论文）题目
离心泵的性能及使用维护
接受任务日期
完成任务日期
指导教师
指导教师单位
设计（论文）内容目标
通过本次毕业论文，培养学生综合运用所学基础理论、基本知识、基本技能和专业知识，联系生产及科研实际完成某一课题，全面检验学生分析和解决问题的能力，使学生掌握基本设计方法，受到初步工程技术训练。
设计（论文）要求
本次毕业论文培养学生独立工作能力，侧重与开发学生创造力，应在巩固所学专业理论知识的基础上，熟练掌握专业基本技能，从而达到具有从事专业实际工作的初步能力。
论文指导记录
参考资料
【1】蒋青,刘广兵;
几何参数对离心泵扬程特性曲线的影响浅析[A];
农业机械化与新农村建设——中国农业机械学会2006年学术年会论文集（上册）[C];
2006年
【2】高明泉。
循环水泵叶轮汽蚀的原因及预防【J】石油化工设备技术，1986，7
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【3】牟介刚.丙烷泵的设计与研究.水泵技术,1999
（1）:
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【4】沈阳水泵研究所.叶片泵设计手册.北京:
机械工业出版社,1973.
【5】如何提高石化泵用机械密封的性能及寿命.石油化工设备技术,1994（6）:
23～26.
注：
此表发给学生后由指导教师填写，学生按此表要求开展毕业设计（论文）工作。
新疆工业高等专科学校机械工程系毕业设计（论文）成绩表
学生姓名
苏婷
指导教师（签名）
李鑫
机械工程系
指
导
教
师
评
语
评阅成绩：
评阅教师签字：
年
月
日
答
辩
记
录
成绩：
提问教师签字：
小
组
意
见
答辩成绩：
答辩小组组长签字：
摘要
根据自己所在单位了解到的离心泵的有关知识及查资料，首先对离心泵的市场做简单介绍，而后根据其基本构造介绍离心泵的工作原理等。
离心泵的安装技术也做了具体讲解。
最后对其最常见故障——不上水的原因进行分析及其维护做详细介绍。
关键词：
离心泵；
工作原理；
基本构造；
性能曲线
Abstract
Accordingtotheirownunitofthecentrifugalpumpthattherelevantknowledgeandsearchofinformation,firstofall,themarketforcentrifugalpumpsobriefly,andthenintroducedinaccordancewithitsbasicstructureoftheworkingprincipleofcentrifugalpump,centrifugalpumpperformancecurve.Theinstallationofcentrifugalpumptechnologyisalsodoneonthespecific.Finally,themostcommonfaultoftheir-notthecauseoftheSheungShuianalysisanddetailsofthemaintenancedone.
KeyWord:
centrifugalpump；
Workingprinciple；
basicstructure；
theperformancecurve
第一章绪论
一.1泵在现实生活中的应用
泵在自来水生产流水线上被广泛应用，品种规格繁多。
对它的分类方法也各不相同，按其工作原理可以分为三大类：
叶片式水泵，容积式水泵，其他类型水泵。
在我所实习的公司中大部分使用的是单级双吸式离心泵，主要是用于循环用水，消防用水等。
单级双吸式离心泵是叶片泵的一种，由于这种泵的工作是靠叶轮高速旋转时叶片拨动液体旋转，使液体获得离心力而完成水泵的输水过程所以这种泵称为离心泵。
离心泵的应用是很广泛的，在国民经济的许多部门都用到它。
在给水系统中几乎是不可缺少的一种设备，如若把输送水管网当作人身的血管系统，那么离心泵就是压送血液的心脏。
由于离心泵是一种重要的设备，而且它的运转要消耗大量的动力！
1.2离心泵的由来——离心的概述
离心其实是物体惯性的表现。
比如雨伞上的水滴,当雨伞缓慢转动时，水滴会跟随雨伞转动，这是因为雨伞与水滴的摩擦力做为给水滴的向心力使水运动。
但是如果雨伞转动加快，这个摩擦力不足以使水滴在做圆周运动，那么水滴将脱离雨伞向外缘运动。
就象用一根绳子拉着石块做圆周运动，如果速度太快，绳子将会断开，石块将会飞出。
这个就是所谓的离心。
离心泵就是根据这个原理设计的。
高速旋转的叶轮叶片带动水转动，将水甩出，从而达到输送的目的。
第二章离心泵的构造及工作原理
2．1离心泵的基本构造
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。
如图2-1
图2-1离心泵的基本构造示意图
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。
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，将电动机的转距传给叶轮，所以它是传递机械能的主要部件。
4、轴承是套在泵轴上支撑泵轴的构件，有滚动轴承和滑动轴承两种。
滚动轴承使用牛油作为润滑剂加油要适当一般为2/3～3/4的体积太多会发热，太少又有响声并发热！
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并且漂贱，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，如果高了就要查找原因（是否有杂质，油质是否发黑，是否进水）并及时处理。
5、密封环又称减漏环。
叶轮进口与泵壳间的间隙过大会造成泵内高压区的水经此间隙流向低压区，影响泵的出水量，效率降低！
间隙过小会造成叶轮与泵壳摩擦产生磨损。
为了增加回流阻力减少内漏，延缓叶轮和泵壳的所使用寿命，在泵壳内缘和叶轮外援结合处装有密封环，密封的间隙保持在0.25～1.10mm之间为宜。
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，不让泵内的水流不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住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。
2．2离心泵的主要部件
图2-2离心泵的结构示意图
主要部件有叶轮、泵壳和轴封装置。
1．叶轮
叶轮的作用是将原动机的机械能直接传给液体，以增加液体的静压能和动能主要增加静压能。
叶轮一般有6~12片后弯叶片。
叶轮有开式、半闭式和闭式三种。
开式叶轮在叶片两侧无盖板，制造简单、清洗方便，适用于输送含有较大量悬浮物的物料，效率较低，输送的液体压力不高；
半闭式叶轮在吸入口一侧无盖板，而在另一侧有盖板，适用于输送易沉淀或含有颗粒的物料，效率也较低；
闭式叶轮在叶轮在叶片两侧有前后盖板，效率高，适用于输送不含杂质的清洁液体。
一般的离心泵叶轮多为此类。
叶轮有单吸和双吸两种吸液方式。
2．泵壳
作用是将叶轮封闭在一定的空间，以便由叶轮的作用吸入和压出液体。
泵壳多做成蜗壳形，故又称蜗壳。
由于流道截面积逐渐扩大，故从叶轮四周甩出的高速液体逐渐降低流速，使部分动能有效地转换为静压能。
泵壳不仅汇集由叶轮甩出的液体，同时又是一个能量转换装置。
3．轴封装置
作用是防止泵壳内液体沿轴漏出或外界空气进入泵壳内。
常用轴封装置有填料密封和机械密封两种。
填料一般用浸油或涂有石墨的石棉绳。
机械密封主要的是靠装在轴上的动环与固定在泵壳上的静环之间端面作相对运动而达到密封的目的。
2.3离心泵的工作原理及其特点
2.3.1离心泵的工作原理
离心泵所以能把水送出去是由于离心力的作用。
水泵在工作前，泵体和进水管必须罐满水形成真空状态，当叶轮快速转动时，叶片促使水很快旋转，旋转着的水在离心力的作用下从叶轮中飞去，泵内的水被抛出后，叶轮的中心部分形成真空区域。
水原的水在大气压力（或水压）的作用下通过管网压到了进水管内。
这样循环不已，就可以实现连续抽水。
叶轮安装在泵壳内，并紧固在泵轴上，泵轴由电机直接带动。
泵壳中央有一液体吸入与吸入管连接。
液体经底阀和吸入管进入泵内。
泵壳上的液体排出口与排出管连接。
在离心泵启动前，泵壳内灌满被输送的液体；
启动后，叶轮由轴带动高速转动，叶片间的液体也必须随着转动。
在离心力的作用下，液体从叶轮中心被抛向外缘并获得能量，以高速离开叶轮外缘进入蜗形泵壳。
在蜗壳中，液体由于流道的逐渐扩大而减速，又将部分动能转变为静压能，最后以较高的压力流入排出管道，送至需要场所。
液体由叶轮中心流向外缘时，在叶轮中心形成了一定的真空，由于贮槽液面上方的压力大于泵入口处的压力，液体便被连续压入叶轮中。
可见，只要叶轮不断地转动，液体便会不断地被吸入和排出。
2.3.2气蚀现象
原理介绍中必须注意的是：
离心泵启动前一定要向泵壳内充满水以后，方可启动，否则将造成泵体发热，震动，出水量减少，对水泵造成损坏（简称“气蚀”）造成设备事故！
气蚀是指当泵壳内存有空气，因空气的密度比液体的密度小得多而产生较小的离心力。
从而，贮槽液面上方与泵吸入口处之压力差不足以将贮槽内液体压入泵内，即离心泵无自吸能力，使离心泵不能输送液体，此种现象称为“气蚀现象”。
因此为了使泵内充满液体，通常在吸入管底部安装一带滤网的底阀，该底阀为止逆阀，滤网的作用是防止固体物质进入泵内损坏叶轮或妨碍泵的正常操作。
2.3.3离心泵的特点
其优点为：
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；
其缺点是：
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。
2.4离心泵的基本性能参数
离心泵的基本参数就是描述离心泵在一定条件下工作特性的数值，包括流量，扬程，转速，功率，效率和允许吸上高度及允许汽蚀余量等。
（一）流量
单位时间内泵所排出的液体量称为泵的流量。
流量又分为体积流量和质量流量。
单位时间内流入叶轮内的液体体积流量称为理论流量。
（二）扬程
单位质量的液体，从泵进口到泵的出口的能量增值称为泵的扬程，即单位质量的液体通过泵所获得的有效能量。
泵的扬程是指全扬程或总扬程，包括吸上扬程和压出扬程。
吸上扬程包括实际吸上扬程和吸上损失；
压出扬程包括压出扬程和压出扬程损失。
（三）功率和效率
功率是指单位时间内所做的功，有以下几种表示方法
1.有效功率：
单位时间内泵对输出液体所做的功称为有效功率，用Ne表示，
（2-1）
Ne——有效功率；
Q——流量；
H——扬程；
2.轴功率：
单位时间内由原动机传递到泵主轴上的功率，用N来表示，单位为W，即J/S
效率是衡量离心泵工作经济性的指标，用符号η来表示。
由于离心泵在工作时，泵内存在各种损失，所有泵不可能将驱动机输入的功率全部转变为液体的有效功率。
其定义为：
η=Ne/N（2-2）
第三章离心泵的分类
3．1离心泵的基本分类
3.1.1按工作叶轮数目来分类
（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。
2．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。
3．按叶轮进水方式来分类
（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。
4．按泵壳结合缝形式来分类
（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。
5．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。
6．按叶轮出来的水引向压出室的方式分类
（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。
平时我们说某台水泵属于多级泵，是指叶轮多少来讲的。
根据其它结构特征，它又有可能是卧式泵、垂直结合面泵、导叶式泵、高压泵、单面进水式泵等。
所以依据不同，叫法就不一样。
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。
3．2分类方式不同各类型离心泵的特点
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，泵作为管路一部分，安装时无需改变管路；
潜水泵，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。
3．3实习中常用的单级双吸离心泵特点
自己所实习的单位是属化工行业，大量的化学物质无论从生产还是安全来讲其对水的要求都特别大。
其单位用水主要是循环水，消防水和生产生活用水。
此部分水往管网里的输送主要用的就是单级双吸式离心泵。
单级双吸离心泵为新型高效节能水泵，同等用能条件下，其运行效率可高出原水泵近20%
1.结构紧凑外形美观，稳定性好，便于安装。
2.运行平稳优化设计的双吸叶轮使轴向力减小到最低限度，且有优异水力性能的叶型，并经精密铸造，泵壳内表面及叶轮表面极其光华具有显著的抗汽蚀性能和高效率。
3.轴承选用SKF及NSK轴承保证运行平稳，噪音低，使用寿命长。
4.轴封选用BURGMANN机械密封或填料密封。
能保证8000小时运行无泄漏。
5.安装形式装配时不需调整，可根据现场使用条件。
分立式或卧式安装。
6.加装自吸装置，可实现自动吸水，即不需安装底阀，不需真空泵，不需倒灌，泵可以启动。
第四章离心泵的正确使用与维护
4、1离心泵的使用与操作
1、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。
2、离心泵的运转
（1）离心泵的工作点
离心泵在管路工作时，泵是串联在管路中的，泵所提供的能量H与管路装置上所需的能量HC应相等泵所排出的流量和管路中输送的流量应相等。
离心泵在一定转速下运转时，某一流量对应一定扬程，即泵的工作点应在泵的H-Q曲线上。
从管路来看，当管路一定时，输送一定流量的液体，所需外加扬程应在Hｃ-Q曲线上对应数值，即泵在管路上工作时其工作点必在Hｃ-Q曲线上。
离心泵的工作点即在Hｃ-Q曲线上，又在Ｈ－Ｑ曲线的相交点Ｍ上。
两曲线的焦点Ｍ所对应的Ｑ和Ｈ值就是泵运转的流量和扬程，故点Ｍ即为泵的工作点。
（2）离心泵的工况调节
1改变管路特性曲线的流量调节包括：
出口管路节流调节、旁路调节。
2改变离心泵性能曲线的流量调节包括：
改变泵的工作转速、切割叶轮外径。
3、离心泵的操作
（一）启动及停车
为保证泵的安全运行，在泵启动前，应对整个机组做全面的检查，发现问题，及时处理。
检查内容如下：
（1）、启动前的检查
1电动机和水泵固定是否良好，螺钉及螺母有无松动脱落。
2检查各轴承的润滑是否充足，润滑油是否变质。
3如果是第一次使用或重新安装的水泵，应检查水泵的转动方向是否正确。
4检查吸液池及水滤网上是否有杂物。
5检查填料函内的填料是否发硬。
6检查排液管上的阀门启闭是否灵活。
7检查电动机的电气线路是否正确。
8检查机组附近有无妨碍运转的物体。
（2）、启动前的准备
经过全面检查，确认一切正常后，才可做启动的准备工作，应有以下几项工作。
1关闭排水管路上的阀门，以降低启动电流。
2打开放气旋塞，向水泵内灌水，同时用手转动联轴器，使叶轮内残存的空气尽可能排出，直至放气旋塞有水冒出时，再将其关闭。
3大型水泵采用真空泵抽气灌水时，应关闭放气旋塞及真空表和压力表的旋塞，以保护仪表的准确性。
（3）、启动
完成以上准备工作后，即可启动泵，启动后待水泵转速稳定，电流表指针指示到指定位置，这时再把真空表及压力表的旋塞打开，并慢慢开启出口阀门，水泵进入正常运行。
与此同时还应将水封管的阀门打开。
离心泵启动后空转时间不能太长，通常以2~4min为限，如果时间过长，水的温度就会升高，可能导致气蚀现象和其他不良后果。
（4）、停车
在停车前应关闭压力表和真空表阀门，再将排水阀关闭，这样在减少振动时间的同时，可防止液体倒灌。
然后停转电动机，关闭吸入阀、冷却水、机械密封冲洗水等。
1离心泵装置在停车后，仍然要做好清洁工作。
2在寒冷季节，特别是在室外的泵，在停车后应立即放尽泵内液体，以防结冰，冻裂泵体。
备用泵，应定期启动一次。
4.2离心泵操作时应注意以下几点
①禁止无水运行，不要调节吸人口来降低排量，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。
4.3离心泵的维护
图6-1离心泵的示意图
（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75m/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
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