离心泵的结构知识.ppt

离心泵结构图 一 概述 1 泵是输送液体并提高液体压力的机器 一种 增能 机器 2 泵分为化工用泵 水泵 3 主要差异 特殊材料和设计 防止腐蚀和适应化工工艺 包括结构 轴封 材料及检修难度 4 化工用泵的要求 1 适应化工工艺要求运行可靠 2 耐腐蚀 耐磨损 3 满足无泄漏要求 4 耐高温或耐低温并能有效连续工作 二 离心泵的工作原理 分类 型号及结构 一 离心泵的装置及工作原理1 为了使离心泵能正常工作 离心泵必须配备一定的管路和管件 这种配备有一定管路系统的离心泵称为离心泵装置 图1 1所示为离心泵的一般装置示意图 主要有底阀 吸入管路 排出阀 排出管线等 复查联轴器找正对中 2 离心泵的工作原理 离心泵在启动之前 依靠高速旋转的叶轮 液体在惯性离心力作用下获得了能量以提高了压强 水泵在工作前 泵体和进水管必须罐满水 防止气蚀现象发生 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 一面不断地吸入液体 一面又不断地给予吸入的液体一定的能量 将液体排出 离心泵便如此连续不断地工作 二 离心泵的气蚀 1 所谓的气蚀是指 离心泵启动时 若泵内存在空气 由于空气的密度很低 旋转后产生的离心力很小 因而叶轮中心区所形成的低压不足以将液位低于泵进口的液体吸入泵内 不能输送流体的现象 2 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 三 多级离心泵 人们把若干个叶轮安装在同一个泵轴上 每个叶轮与其外周的液体导流装置形成一个独立的工作室 这个工作室与叶轮组成的系统可以认为是一个单级离心泵 每个工作室前后串联 就构成了多级泵 与多个单级离心泵串联相比 多级泵具有效率高 占地面积小 操作费用低 便于维修等优点 该泵流量范围为5 720m3 h 扬程最高达2800m 多级离心泵除了具有单级离心泵的优点之外 它最大的优点就是扬程高 多级离心泵的用途十分广泛 例如 化肥生产中 用多级泵将氨水打入碳化塔 由氨水吸收加压氮氢混合气中的二氧化碳 生产出碳酸氢铵 锅炉的给水 山区的深井提灌等 按轴的安装位置不同 分卧式和立式两种结构为单吸多级离心泵结构 这种泵叶轮采用背靠背安装 液体左侧进入叶轮 流量大 转子为两端支承 泵壳为水平副分的蜗壳形 泵壳为水平中开式结构 泵的轴封装置多采用填料密封 填料函中设置水封圈 用细管将压液室内的液体引入其中以冷却并润滑填料 轴向力自身平衡 不必设置轴向力平衡装置 在相同流量下双吸泵比单吸泵的抗汽蚀性能要好 三 单吸多级离心泵 多级离心泵结构图 四 按叶轮数目分 1 单级离心泵泵中只有一个叶轮 单级离心泵是一种应用广泛的泵 由于液体在泵内只有一次增能 所以扬程较低 2 单吸多级离心泵只有一个进液口且具有两个或两个以上叶轮的离心泵称为单吸多级离心泵 级数越多压力越高 五 按离心泵扬程分 1 低压泵 扬程 20m 2 中压泵 扬程 20 100m 3 高压泵 扬程 100m 六 离心泵型号及结构 1 离心泵的型号 表1 1离心泵基本类型代号 三 离心泵的主要零部件 一 离心泵转子 转子是指离心泵的转动部分 它包括叶轮 泵轴 轴套 轴承等零 如图1 5所示 图1 5 1 叶轮 叶轮是离心泵的做功零件 依靠它高速旋转对液体做功而实现液体的输送 是离心泵重要零件一 叶轮一般由轮毅 叶片和盖板三部分组成 叶轮的盖板有前盖板和后盖板之分 叶轮口侧的盖板称为前盖板 另一侧的盖板称为后盖板 叶轮的材料 主要是根据所输送液体的化学性质 杂质及在离心力作用下的强度来确定 清水离心泵叶轮用铸铁或铸钢制造 输送具有较强腐蚀性的液体时 可用青铜 不锈钢 陶瓷 耐酸硅铁及塑料等制造 叶轮的制造方法有翻砂铸造 精密铸造 焊接 模压等 其尺寸 形状和制造精度对泵的性能影响很大 叶轮结构图 2 泵轴 离心泵的泵轴的主要作用是传递动力 支承叶轮保持在工作位置正常运转 它一端通过联轴器与电动机轴相连 另一端支承着叶轮作旋转运动 轴上装有轴承 轴向密封等零部件 泵轴属阶梯轴类零件 一般情况下为一整体 但在防腐泵中 由于不锈钢的价格较高 有时采用组合件 接触介质的部分用不锈钢 安装轴承及联轴器的部分用优质碳素结构钢 不锈钢与碳钢之间可以采用承插连接或过盈配合连接 由于泵轴用于传递动力 且高速旋转 在输送清水等无腐蚀性介质的泵中 一般用45 钢制造 并且进行调质处理 在输送盐溶液等弱腐蚀性介质的泵中 泵轴材料用40Cr 且调质处理 在防腐蚀泵中 即输送酸 碱等强腐蚀性介质的泵中 泵轴材质一般为1Crl8Ni9或1Crl8Ni9Ti等不锈钢 3 轴套 轴套的作用是保护泵轴 使填料与泵轴的摩擦转变为填料与轴套的摩擦 所以轴套是离心泵的易磨损件 轴套表面一般也可以进行渗碳 渗氮 镀铬 喷涂等处理方法 以降低摩擦系数 提高使用寿命 图1 13 4 轴承 轴承起支承转子重量和承受力的作用 离心泵上多使用滚动轴承 其外圈与轴承座孔采用基轴制 内圈与转轴采用基孔制 轴承一般用润滑脂和润滑油润滑 图1 14 二 蜗壳和导轮 蜗壳与导轮的作用 一是汇集叶轮出口处的液体 引入到下一级叶轮入口或泵的出口 二是将叶轮出口的高速液体的部分动能转变为静压能 一般单级和中开式多级泵常设置蜗壳 分段式多级泵则采用导轮 1 蜗壳 蜗壳是指叶轮出口到下一级叶轮入口或到泵的出口管之间截面积逐渐增大的螺旋形流道 如图1 15所示 其流道逐渐扩大 出口为扩散管状 液体从叶轮流出后 其流速可以平缓地降低 使很大一部分动能转变为静压能 蜗壳的优点是制造方便 高效区宽 车削叶轮后泵的效率变化较小 缺点是蜗壳形状不对称 在使用单蜗壳时作用在转子径向的压力不均匀 易使轴弯曲 所以在多级泵中只是首段和尾段采用蜗壳而在中段采用导轮装置 蜗壳的材质一般为铸铁 防腐泵的蜗壳为不锈钢或其他防腐材料 例如塑料玻璃钢等 多级泵由于压力较大 对材质强度要求较高 其蜗壳一般用铸钢制造 2 导轮 导轮是一个固定不动的圆盘 正面有包在叶轮外缘的正向导叶 这些导叶构成了一条条扩散形流道 背面有将液体引向下一级叶轮人口的反向导叶 其结构如图1 16所示 液体从叶轮甩出后 平缓地进入导轮 沿着正向导叶继续向外流动 速度逐渐降低 动能大部分转变为静压能 液体经导轮背面的反向导叶被引入下一级叶轮导轮上的导叶数一般为4 8片 导叶的入口角一般为8 一16 叶轮与导叶间的径向单侧间隙约为lmm 若间隙过大 效率会降低 间隙过小 则会引起振动和噪声 与蜗壳相比 采用导轮的分段式多级离心泵的泵壳容易制造 转能的效率也较高 但安装检修较蜗壳困难 另外 当工况偏离设计工况时 液体流出叶轮时的运动轨迹与导叶形状不一致 使其产生较大的冲击损失 由于导轮的几何形状较为复杂 所以一般用铸铁铸造而成 三 密封环 从叶轮流出的高压液体通过旋转的叶轮与固定的泵壳之间的间隙又回到叶轮的吸入口 称为内泄漏 如图1 17所示 为了减少内泄漏 保护泵壳 在与叶轮入口处相对应的壳体上装有可拆换的密封环 密封环磨损后 使径向间隙增大 泵的排液量减少 效率降低 当密封间隙超过规定值时应及时更换 密封环应采用耐磨材料制造 常用的材料有铸铁 青铜等 四 轴向密封装置 从叶轮流出的高压液体 经过叶轮背面 沿着泵轴和泵壳的间隙流向泵外 称为外泄漏 在旋转的泵轴和静止的泵壳之间的密封装置称为轴封装置 它可以防止和减少外泄漏 提高泵的效率 同时还可以防止空气吸入泵内 保证泵的正常运行 特别在输送易燃 易爆和有毒液体时 轴封装置的密封可靠性是保证离心泵安全运行的重要条件 常用的轴封装置有填料密封和机械密封两种 本站的密封形式为机械密封 1 结构形式 机械密封的结构形式很多 主要是根据摩擦副的对数 弹簧 介质和端面上作用的比压情况以及介质的泄漏方向等因素来划分 内装式与外装式内装式是弹簧置于被密封介质之内 见图1 20 图1 21 外装式则是弹簧置于被密封介质的外部 如图1 22所示 图1 20非平衡型单端面机械密封图1 21非平衡型双端面机械密封l一紧定螺钉 2一弹簧座 3弹簧 4推环 1一静密封圈 2静环 3动环 4一动环密封圈 5一动环密封圈 6一动环 7静环 5一推环 6一弹簧 7紧定螺钉 8弹簧座 8静环密封圈 9防转销9一防转销 五 轴向力平衡装置 1 轴向力及危害性 离心泵工作时 由于叶轮两侧液体压力分布不均匀 如图12 27所示 而产生一个与轴线平行的轴向力 其方向指向叶轮入口 此外 当液体从轴向流入叶轮 然后又立即转为径向进入叶片间的流道时 由于轴向动量的突然变化 产生作用于叶轮的轴向冲力 但是 这个力比较小 并被压力差引起的轴向力抵消 一般可不考虑 由于轴向力的存在 使泵的整个转子发生向叶轮吸人口的窜动 引起泵的振动 轴承发热 并使叶轮入口外缘与密封环产生摩擦 严重时使泵不能正常工作 甚至损坏机件 尤其是多级泵 轴向力的影响更为严重 因此必须平衡轴向力以限制转子的轴向窜动 离心泵轴向力示意图 泵在工作时 转子永远也不会停止在某一位置 而是在某一平衡位置左右轴向窜动 当泵的工作点改变时 转子会自动地移到另一平衡位置进行轴向窜动 由于平衡盘有自动平衡轴向力的特点 因而得到广泛应用 多级泵的平衡盘装置l末级叶轮 2尾段 3平衡套 4一平衡环 5一平衡盘 6接吸入口的管孔