船舶离心泵虚拟拆装及评估研发.docx

船舶离心泵虚拟拆装及评估研发.docx

《船舶离心泵虚拟拆装及评估研发.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《船舶离心泵虚拟拆装及评估研发.docx（15页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

船舶离心泵虚拟拆装及评估研发

毕业论文（设计）

船舶离心泵虚拟拆装及评估研发

MarineCentrifugalPumpVirtualDismountingAndEvaluationResearch

学生姓名：

指导教师：

合作指导教师：

专业名称：

轮机工程

所在学院：

航海与船舶工程学院

二〇一三年六月

目录

摘要I

Abstract1

第一章前言1

第二章船舶离心泵的基本概况2

2.1离心泵的工作原理2

2.2离心泵的结构2

2.3离心泵的各部件的要求和工作特点5

2.4本章小结5

第三章船舶离心泵的虚拟拆装6

3.1离心泵的虚拟拆卸及装备顺序6

3.2拆装过程中应注意的事项7

3.3本章小结8

第四章离心泵的常见故障9

4.1离心泵的汽蚀9

4.2离心泵的磨损与腐蚀9

4.3本章小结11

第五章离心泵的维护与保养12

5.1泵的日常维护12

5.2启动前的准备12

5.3本章小结13

第六章结论14

致谢15

参考文献16

摘要

近年来，随着航运事业的发展，离心泵广泛应用于现代船舶航运中。

大至船舶压载水泵、主海水泵、消防泵，小到卫生水泵、日用淡水泵和热水循环泵等。

在平时工作中会受到汽蚀、磨损，人为损害等因素造成离心泵无法正常使用，一旦对该泵管理不善，出现故障，将会影响机器的正常运转，严重时影响船舶的正常营运。

为了更好的维护好离心泵，本文首先从离心泵的基本知识入手，介绍了离心泵结构和组成部分，离心泵的常见故障，通过对离心泵的虚拟拆装和模拟实验找出在日常使用过程中影响它的成因，并对故障进行有效的维护和修理。

让我们在日常使用中更加充分的发挥它的优势避免它的缺点和不足，保证船舶可以平稳良好的运行。

关键词:

离心泵，磨损，汽蚀，虚拟拆装

Abstract

Inrecentyears,withthedevelopmentofshippingbusiness,centrifugalpumpiswidelyusedinmodernMarineshipping.Shipballastwaterpump,themainseawaterpump,firepump,sanitarypump,dailyfreshwaterpumpandhotwatercirculatingpumpareallcentrifugalpump.Nomatterthesizeofthecentrifugalpump,allcentrifugalpumpswouldbecavitatedandabrasedindailyuse.Oncethepumpisnotmanagedwellandfailure,themachineoftheshipwouldbealsoaffectedandtheshipcan’tbeoperatednormally.Forthebettermaintenanceofcentrifugalpump,thebasicknowledgeofcentrifugalpump,themainproblemofcentrifugalpump,thestructureandcomponentofcentrifugalpumpisintroducedinthispaper.Thecauseofcentrifugalpumpfailurewouldbefoundintheprocessofcentrifugalpumpvirtualdismountingandsimulationexperiment.Afterthereasonofthecentrifugalpumpfailurebefounded,thedisadvantagedofthecentrifugalpumpwouldbeavoidedindailymanagement.Theservicelifeofthecentrifugalpumpwouldbeprolongedandtheshipwouldmoresafety.

Keywords：

Centrifugalpumps,wear,cavitation,virtualdisassembly

第一章前言

船舶航运一般是通过离心泵来输送液体物料，通常的特点是连续工作。

船舶机舱的重要设备之一便是离心泵，船舶所需要的海水、压载水、锅炉供水、舱底水、消防水以及油类等靠它来泵送。

在现代的工业和民用生产生活中具有重要的意义，在平时工作中会受到汽蚀、磨损，人为损害等因素造成离心泵无法正常使用，所以现在人们通过对离心泵的拆装和模拟实验的研究，我们可以更加了解离心泵的内部构造和使用原理，找出在日常使用过程中影响它的成因，并对故障进行有效的维护和修理，让我们在日常使用中更加充分的发挥它的优势避免它的缺点和不足。

一旦对该泵管理不善，出现的故障可能会使机器无法正常运转，严重时影响船舶的正常营运。

学校理论课程的学习中，书中的结构图只能帮助我们简单的了解泵的组成，由于学生的想象力有限，很多东西难于理解。

而离心泵的总体结构，离心泵的工作原理、离心泵的装配顺序以及在拆装过程中的注意事项和要求可以通过模拟拆装与在实践中的学习掌握。

近年来，虚拟现实技术日益成熟，为设计者提供了视、听、触觉一体化的设计环境，也为产品装配性分析提供了新的手段。

[1]虚拟装配已成为虚拟设计领域中的重要研究方向。

虚拟装配一方面可以避免传统人工装配中对实际产品操作的弊端同时又可以避免自动装配中操作困难以及在装配过程中人的装配知识无法运用等缺点。

本研究结合虚拟现实技术，在假定装配体拆卸为装配的逆过程的前提下，从产品装配性分析角度出发提出了虚拟人工装配的方法。

[2]此外，航海类的轮机工程专业的学员在校都要进行动力装置机电设备的虚拟拆装和实操训练。

只有通过多次的在校拆装练习，学员才能熟练的理解离心泵的结构和工作原理，拆装步骤以及检测有关数据的方式方法，这些对日后船舶实际运行中的保养检修离心泵的能力十分重要。

所以，为了能够更好地维护好离心泵，就要学习并掌握离心泵的检修要点，这对于船舶的安全生产是很重要的。

第二章船舶离心泵的基本概况

2.1离心泵的工作原理

离心泵工作时，叶轮高速旋转。

叶轮内的液体会受到叶片的推压，随着叶轮一起旋转，在离心力的作用下，液体会从叶轮的中心向四周甩出，然后经由具有渐扩截面的泵壳流道汇集，通过扩压管降速，将其中的大部分动能转化为压力能，然后从排出管排出。

[3]同时，在叶轮的中心地带形成了一定的真空。

从而连续不断地吸入和排出液体。

2.2离心泵的结构

离心泵有很多种类，虽然各种类型结构有所不同，但主体基本相同。

离心泵主要有泵壳、泵盖、泵体、叶轮、泵轴、轴套、轴承、蜗壳、密封环等零部件。

液体的输送主要依靠叶轮的高速旋转，从而对液体做功，它是离心泵重要的零件之一，主要分为闭式、半闭式、开式和双吸叶轮。

图2-1叶轮

泵轴是离心泵传递动力的装置。

通过联轴器，它一端连接电动机轴，另一端支撑着叶轮作旋转运动，轴上装有轴承、轴向密封等零部件。

图2-2泵轴

轴套用来保护泵轴的，填料与泵轴的摩擦通过轴套的作用转变为填料与轴套的摩擦，所以轴套更易磨损。

图2-3轴套

转子的重量和承受力受到轴承的支撑。

船舶上多选用滚动轴承，其外圈与轴承座孔采用基轴制，具体的选用标准可参照国家标准的推荐值。

一般用润滑脂和润滑油来润滑轴承。

图2-4轴承

蜗壳是一个螺旋型流道，连接两个叶轮的出口与入口，或者到泵出口的管道，如图所示。

其截面积扩大逐渐增大，出口管为扩散状。

当液体流出叶轮后，流速会逐渐降低，并将动能转化为静压能。

图2-5蜗壳

图2-6导轮

高压液体从叶轮流出后通过叶轮和泵壳之间的空隙回到了叶轮的吸入口，这种现象称为内泄漏，如图2—6所示，在叶轮的入口处对应的壳体上加装可拆卸的密封环，可有效的降低内泄漏的发生。

密封环分为三种：

从左到右依次为平环式（结果简单，制造方便。

但密封效果差）；直角式密封环（液体泄漏时通过一个90°的通道，密封效果比平环式好，应用比较广泛）；迷宫式密封环（密封效果好，但结构复杂，制造困难，一般离心泵中很少采用）。

图2-6泵内液体的泄露

图2-7密封环结构图

高压液体从叶轮流出后，会沿着泵壳与泵轴的空隙经过叶轮的背面流向泵外，这种现象称为外泄漏。

轴封装置就是在静止的泵壳和旋转的泵轴之间的密封装置。

图2-8轴封装置

2.3离心泵的各部件的要求和工作特点

离心泵叶轮材料主要根据输送的液体化学性质，杂质和离心力作用下的强度确定。

清水离心泵叶轮采用铸铁或铸钢进行制造，当输送的液体具有强腐蚀性时可选用青铜、陶瓷、不锈钢、酸硅制成的或塑料等材料。

叶轮制造方法包括翻砂铸造、精密铸造、焊接、成型等，其大小、形状和制造精度等都会影响泵的性能。

泵轴属于阶梯型类零部件，通常作为一个整体。

但在防腐泵中，由于不锈钢的价格较贵，有时使用组合型。

安装轴承和联轴器部分采用优质碳素结构钢、不锈钢和碳钢之间可采用轴承连接或过盈配合连接。

轴套表面通常可以通过渗氮和渗碳、铬电镀，喷涂等方法来解决，一般应达到表面粗糙度Ra3.2μm——Ra0.8μm。

这些都可以令摩擦系数有效的降低，从而使使用寿命得到提高。

蜗壳的优点主要是生产方便，当进行叶轮转动，其效率变化很小。

缺点是不对称的螺旋形状在单蜗壳作用时压力将是不均匀的，很容易使轴弯曲，所以通常在多级泵中只有首端和末端使用，导向轮装置会被采用在中段。

如果密封环在使用时发生磨损，可使径向间隙变大，减少泵的排液量，效率较低，所以当密封间隙超过规定值时应及时替换。

2.4本章小结

通过离心泵的工作原理、内部结构和组成部件的相关知识的介绍，我们已经对于离心泵的相关知识有了初步的了解，对于接下来我们进行离心泵的虚拟拆装和分析泵内部的故障原因及处理方法有了更重要的帮助。

第三章船舶离心泵的虚拟拆装

3.1离心泵的虚拟拆卸及装备顺序

图3-1离心泵整体结构图

第一步：

拆下泵壳

（1）底板（11）电机（10）电机护罩（9）拆下后如下图

图3-2泵壳拆卸图

第二步：

松下锁紧螺母，机械密封（6）上的两个内六角螺形，再松掉两个“泵盖固定螺丝”

第三步：

确认好以上步骤完成好了后，再用一个铜棒或铜质锤具用力敲击“拉紧螺栓”，使得泵的叶轮和泵轴分离，从而取出叶轮，泵盖，机封（如下图）

图3-3机械密封拆卸图

第四步：

拿出叶轮、泵盖、机封后如下图，再直接拔出机封动环，松掉“机封压盖”上的内六角螺丝，再取出“机封静环”，至此，机封的整个拆卸过程已经完成，然后我们可以取出新的机封，按照刚刚的拆卸顺序，相反的顺序步骤安装即可。

图3-4叶轮、泵盖，机封拆卸图

3.2拆装过程中应注意的事项

3.2.1拆卸时应注意事项

对于立式的离心泵来说，拆卸的顺序通常是由上至下，也就是按照电动机、联轴节、轴承座、泵体上盖的顺序进行拆卸。

对于卧室离心泵而言，则有两种情况，第一种情况是从电动机端开始拆卸，最后剩下最顶端的泵壳；[4]另一种情况是从泵壳端开始拆卸，无须移动电动机，在实际操作中，要依据方便易行为的原则决定采用何种方式。

[5]注意在拆卸过程中判断拆卸的方向。

拆卸过程中，对于重要的部件应该做好记号，例如泵壳结合处