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1、炼油厂维修钳工培训讲义炼油厂维修钳工培训讲义 第一章 离心泵的基本原理和结构 泵是输送油、水等液体的机械。炼油厂各个装置都装有许多台泵,将油品等液体传送于各设备之间。这些泵大多数都是离心泵。本章主要介绍离心泵的基本结构、工作原理及日常操作、维修保养。 第一节 离心泵的分类、结构及主要零部件一.离心泵的分类1.按液体吸入叶轮方式分: (1) 单吸式泵:如图1-1所示，叶轮只有一侧有吸入口,液体从叶轮的一面进入叶轮。 (2) 双吸式泵:如图1-2所示，叶轮两侧都有吸入口,液体从两面进入叶轮。2.按叶轮级数分: (1) 单级泵:只有一个叶轮。 (2) 多级泵:同一泵轴上装有串联的两个以上叶轮。3.按

2、泵体形式分: (1)蜗壳泵:壳体呈螺旋线形状,液体自叶轮甩出后,进入螺旋形的蜗室,再送入排出管线,如Y型泵。 (2)双蜗壳泵:叶轮排出侧具有双蜗室的壳体。 (3)筒式泵:整个泵内壳装在一外筒体内的双层壳体离心泵。4.此外,按泵输送介质不同可分为清水泵、油泵、耐腐蚀泵等。二 .离心泵的基本构成1.概论:一台离心泵主要由泵体、叶轮、密封环、旋转轴、轴封箱等部件组成,有些离心泵还装有导轮、诱导轮、平衡盘等。2.泵体:即泵的壳体,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

3、步变成压力能。压液室有蜗壳和导轮两种形式。蜗壳因流道做成螺旋形而得名 ,液体沿螺旋线流动,随着流道截面的增大而降低速度,使动能变成压力能;导轮常见于分段多级泵,为了使结构简单紧凑,在一级叶轮和次级叶轮之间的能量转换采用导轮,液体沿导轮规定的流道流至次级叶轮的入口。3.转子:转子包括泵轴、叶轮及其他附件。 (1)叶轮:它是离心泵内传递能量给液体的唯一元件,泵通过它使机械能变成了液体的压力能,使液体的压力提高。叶轮用键固定于轴上，随轴由原动机带动旋转,通过叶片把原动机的能量传给液体。 (2)轴:它是传递机械能的重要零件,原动机的扭矩通过它传给叶轮,轴和叶轮及其它定位压紧件组成转子。 第二节 离心泵

4、的工作原理及主要工作参数一.离心泵的工作原理1.灌泵:离心泵在启动之前,泵内应灌满液体,此过程称为灌泵。大家是否注意到,抽水泵抽水前就有灌泵这一过程。在炼油厂,离心泵同样需要灌泵,不过多数都十分简单,因为泵的入口管线内充满着带压力的液体,只要打开进口阀门就完成了灌泵工作。2.工作原理: 驱动机(电机)通过泵轴带动叶轮旋转,叶轮的叶片驱使液体一起旋转,因而产生离心力,在此离心力的作用下,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。当一个叶轮不能使液体获得足够的能量时,可用多个叶轮串联或并联起来对流体作功。

5、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。这样,叶轮在旋转过程中,一面不断地吸入液体,一面又不断地给吸入的液体以一定的能量,将液体排出,使离心泵连续地工作。二.离心泵的主要工作参数1.流量:即泵在单位时间内排出的液体量,通常用体积单位表示,符号位Q,单位有m3/h,m3/s,l/s等,当用重量流量G表示时,其单位为kgf/h,kgf/s等,G与Q之间的关系为:G=Q(为输送温度下的液体?重度,单位为kgf/m3)。2.扬程:输送单位重量的液体从泵入口处(泵进口法兰)到

6、泵出口处(泵出口法兰),其能量的增值,用H表示,单位为kgf.m/kgf。在工程单位制中,扬程的单位常用m(米)来表示,即用被输送液体的米液柱高度表示。虽然泵扬程单位与高度单位是一样的,但不应把泵的扬程简单?地理解成液体能够排送的高度,因为泵的扬程不仅要用来使液体提高位头,而且要用来克服液体在输送中的阻力,以及用来提高液体的静压头和速度头。所以,液体所能排送的高度总是小于总扬程H的。扬程与压差的换算关系:P=H,离心泵的出口路都应有压力表,扬程通过压力来显示。3.转速:泵的转速是泵每分钟旋转的次数,用N来表示。电机转速N一般在2900转/分左右。4.汽蚀余量:离心泵的汽蚀余量是表示泵的性能的主

7、要参数,用符号hr表示,单位为米液柱。5.功率与效率:泵的输入功率为轴功率N,也就是电动机的输出功率。泵的输出功率为有效功率Ne。泵的有效功率表示泵在单位时间内输送出去的液体从泵中获得的有效能量，单位常用为kgf.m/h,kw等。因为泵的扬程是单位重量液体从泵中获得的有效能量，所以扬程和重量流量的乘积,就是单位时间内从泵中输出液体所获得的有效能量。因而,泵的有效功率为:Ne=H.G=QH。 由于泵在工作时,泵内存在各种损失,所以不可能将驱动机输入的功率完全转变成液体的有效功率。轴功率和有效功率之差为泵内损失功率,损失功率的大小用泵的效率来衡量。泵的效率=Ne/N。 第三节 离心泵的汽蚀与吸入特

8、性一.汽蚀:1.汽蚀现象根据离心泵的工作原理可知,液流是在吸入罐压力Pa?和叶轮入口最低压力Pk间形成的压差(Pa-Pk)作用下流入叶轮的,如图1-3所示,则叶轮入口处压力Pk越低,吸入能力就越大。但若Pk降低到某极限值(目前多以液体在输送温度下的饱和蒸汽压力Pt为液体汽化压力的临界值)时,就会出现汽蚀现象。汽蚀发生时,泵就会产生噪音和振动,并伴有流量,扬程和效率的降低,有时甚至不能运转。所以,离心泵在使用中特别要防止发生汽蚀。2.汽蚀的基本过程: 当离心泵叶轮入口处的液体压力Pk降低到小于或等于Pt时,液体就汽化;同时还可能有溶解在液体内的气体从液体中逸出,形成大量小气泡。当这些小汽泡随液体

9、流到叶轮流道内压力高于临界值的区域时,由于气泡内是汽化压力Pt,而外面的液体压力高于汽化压力,则小气泡在四周液体压力作用下,便会凝结,溃灭。 在叶轮内,当产生的小气泡重新凝结,馈灭后,好似形成了一个空穴。这时,周围的液体以极高的速度向这个空穴冲来,液体质点互相撞击形成局部水力冲击,使局部压力可达数百大气压。汽泡越大,其凝结溃灭时引起的局部水击压强越大。如果这些汽泡是在叶轮金属表面附近溃灭,则液体质点象无数小弹头一样,连续打击金属表面,金属表面很快会因疲劳而剥蚀。这种液体的汽化、凝结、冲出和对金属剥蚀的综合现象就称为汽蚀。3.汽蚀会引起的严重后果: (1)产生振动和噪音:汽泡溃灭时,液体质点互相

10、冲击,就能够产生各种频率范围的噪音。在汽蚀严重时,可以听到泵内有劈啪的爆炸声,同时,机组会产生振动。 (2)对泵的工作性能有影响:当汽蚀发展到一定程度时,汽泡大量产生,会堵塞流道,使泵的流量、扬程、效率等均明显下降。 (3)对流道的材质会有破坏:主要是在叶片入口附近金属的疲劳剥蚀。4.离心泵的吸入特性: (1)泵发生汽蚀的基本条件是:叶片入口处的最低液流压力Pk该温度下液体的饱和蒸汽压Pt。如图1-3所示,吸入罐液面压力为Pa,泵入口法兰断面处的液体压力为Ps,若(Pa-Hg1-h)s,液体就不断地流进泵的入口(h为吸入管路的水力损失)。液体从泵入口S处流到叶轮入口O-O断面的过程中,没有能量

11、加入,所以液体的压力还会从Ps降低到Po。可是,经研究发现,O-O断面还不是叶轮内液体压力最低点,最低压力点是在叶片入口稍后的某一点K处。所以,要避免发生汽蚀,应该使Pkt,即在泵入口处的液流具有的能头除了要高出液体的汽化压力Pt外,还应当有一定的富余能头,这个富余能头习惯上称为有效汽蚀余量。液体从泵入口到叶轮内最低压力点K处所降低的能量,习惯上称为泵的最小汽蚀余量。(2)有效汽蚀余量:液体流自吸液罐,经吸入管路到达泵吸入口后,所富余的高出汽化压力的那部分能头。用ha表示。(3)泵的必须汽蚀余量:液流从泵入口到叶轮内最低压力点K处的全部能量损失,用hr表示。(4)hr与ha的区别和联系: A.

12、ha的大小与泵装置的操作条件有关(如吸液罐内压力、吸入管路的几何安装高度、阻力损失、液体性质、温度等),而与泵本身结构无关。 B.hr的大小取决于泵的结构(如吸入室与叶轮进口的几何形状)以及泵的转速和流量,而与吸入管路系统无关。 C.hr的大小在一定程度上表示一台泵本身抗汽蚀的性能,也是离心泵的一个重要参数。 D.hahr,表示液体到叶轮最低压力点K处时,其压力还可高于液体的饱和蒸汽压而不致汽化,所以就不会发生汽蚀。反之,当hahr 泵不汽蚀 ha=hr 泵开始汽蚀 ha=D0时,介质压力的作用力一点也没有被平衡,称非平衡型,如图1-13所示。 B.当D1D0D2时,介质压力被部分平衡,称部分

13、平衡型,如图1-14所示。 C.当D2=D0时,介质压力全部平衡,称完全平衡型,如图115所示。4型号表示方法示例: 104WMq5-45 轴(或轴套)外径mm,数字 密封圈的材料和形状,数字 静环的材料和结构,拼音字母 动环的材料和结构,拼音字母 密封型式,数字 属内装单端面单弹簧非平衡型传动套传动的泵用密封,动环为钨钴硬质合金,静环为浸渍芬醛石墨,密封圈为聚四氟乙烯V形圈,轴(或轴套)外径45毫米。5.机械 密封的优缺点： (1)优点:可靠性好,摩擦阻力小,消耗功率少,运转周期长,泄漏量小,可用于高温高压、低温低压各类机泵。 (2)缺点:价格昂贵,安装拆卸麻烦,技术要求高。6.机械密封的冷

14、却、润滑与防抽空破坏: (1)冷却:一般引冷却水冷却静环和密封腔介质,冷却水应用软水以防水垢产生。 (2)润滑:密封端面正常工作时为半液体摩擦状态,只有这样,才能既使润滑良好,又尽量减小泄漏。 (3)抽空:在离心泵突然抽空时,泵腔内瞬时呈负压状态,泵外大气压力高于泵内压力,形成压差。若弹簧顶不住这个压差,则动、静环会一起向泵腔作轴向位移。若此时静环防转槽脱离防转销,并在动环带动下旋转一个角度,即使抽空停止,防转销与防转槽也很难恢复到原来的位置,于是防转销顶住静环,使静环倾斜,破坏了密封。为防止因抽空破坏密封,防转销不宜过短,非平衡型密封的动环滑动槽不宜直通,平衡型机械密封安装时,动环离轴套台阶

15、的距离不能过大,同时,操作中也应尽量防止抽空。7.机械密封的优缺点： (1)优点:可靠性好,摩擦阻力小,消耗功率少,运转周期长,泄漏量小,可用于高温高压、低温低压各类机泵。 (2)缺点:价格昂贵,安装拆卸麻烦,技术要求高。二.盘根密封1.盘根密封： 普通盘根密封,一般常用于低温、低压的水泵和油泵上。新装置上由于管线内有铁锈、焊渣等固体颗粒,也常用盘根密封,等运行一段时间后才改装机械密封。2.盘根密封的优缺点： 优点:安装、检修简单,价格低。 缺点:不可靠,磨擦阻力大,磨损快,功率消耗大,易泄漏。3.盘根密封的安装： (1)按泵轴(轴套)外径大小分段。 (2)切口要错开45度180度。 (3)每

16、段盘根环口应用45斜切口配合。 (4)压盖螺母压紧要均匀,不能压偏、压斜,不能压得太紧,试车后要观察一段时间看是否冒烟或泄漏量过大。 第七节 轴向力的平衡一.轴向力的产生原因1.叶轮前后两侧因流体压力分布情况不同(轮盖侧压力低,轮盘压力高)引起的轴向力A1,其方向为自叶轮背侧指向叶轮入口。2.流体流入和流出叶轮的方向和速度不同而产生的动反力A2,其方向与A1相反,所以总轴向力A=A1-A2,方向一般与A1相同(一般A2较小)。二.轴向力的平衡1.采用双吸式叶轮:叶轮两侧对称,流体从两端吸入,轴向力自动抵消而达到平衡。2.开平衡孔或装平衡管: A:在叶轮轮盘上相对于吸入口处开几个平衡孔,如图1-15所示: B:为避免开平