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天赐湾输油首站交流课 授课人 邵小东 时间 2011 7 21 离心泵基础知识 目录 一 绪论二 泵的定义和作用三 离心泵的分类四 离心泵的工作原理五 离心泵的基本构造及其作用六 离心泵的性能参数七 离心泵的型号及选用八 离心泵的汽蚀及其危害九 离心泵的汽敷现象十 离心泵的基本操作及维护保养 一 绪论 绪论 泵是用来输送液体并提高其压力的设备 它能够将液体从低处送往高处 从低压升为高压 或者从一个地方送往另一个地方 作为液体输送设备 泵在国民经济的各个部门中得到了广泛的应用 如农业的灌溉和排涝 城市的供排水 热力发电厂的锅炉给水 原油长途输送等 在化工生产中 由于原料 半成品 成品大多是液体 就需要用泵将它们从一个设备输送到另一个设备 或从一个车间输送到另一个车间 或从一个地方送往另一个地方 直至产品灌装出厂 均需提供工艺所需的压力和流量 泵是维持化工生产连续性的重要设备之一 泵的正常运转是保证生产正常进行的关键 如果泵发生了故障 就会影响生产 甚至使全厂处于停顿状态 如果把管路比作人体的血管 那么泵就好比是人体的心脏 二 泵的定义和作用 泵的定义 泵的定义 通常把提升液体 输送液体或使液体增加压力 即把原动机的机械能变为液体的能量从而达到抽送液体目的的机器统称为泵 泵的作用 离心泵是一种水利机械 从原动机得到能量 一部分用于克服泵转动时所产生的阻力 大部分能量传递给液体 使液体具有一定的压能和动能 三 离心泵的分类 离心泵的分类 按工作叶轮数目分 单级泵 泵轴上只有一个叶轮多级泵 泵轴上有两个或两个以上的叶轮按工作压力分 低压泵 压力低于100m水柱压力在100 650m水柱之间压力高于650m水柱 离心泵的分类 按叶轮进液方式分 单侧进液泵 又叫单吸泵 叶轮上只有一个进液口双侧进液泵 又叫双吸泵 叶轮两侧各有一个进液口按泵轴位置分 卧式泵 泵轴位于水平位置立式泵 泵轴位于垂直位置 离心泵的分类 按叶轮出来的液体引向吸入室方式分 蜗壳泵 液体从叶轮出来后 直接进入具有螺旋线形状的泵壳导叶泵 液体从叶轮出来后 进入它外面设置的导叶 之后进入下一级或出口管路 卧式离心泵和立式离心泵的区别 外形不同 即轴与水平面的相对位置不同 占地空间不同 立式泵占地面积小 维修难度不同 立式泵的维修难度大 连接形式不同 立式泵自下而上叠加连接 卧式泵纵向排列于底座上 功率不同 立式泵功率不宜做的太大 75Kw 卧式泵功率可以做很大 一般小流量 高扬程用立式多级离心泵 建筑给水系统常用 流量扬程比较均衡的一般选用立式单级离心泵 大流量低扬程选建议卧式泵 图片 单级单吸离心泵 图片 单级双吸离心泵 图片 多级离心泵 图片 立式离心泵 四 泵的工作原理 离心泵工作原理 离心泵是根据离心原理设计的 高速旋转的叶轮叶片带动液体转动 将液体甩出 从而达到输送的目的 离心力 由于物体旋转而产生脱离旋转中心的力 离心原理 做圆周运动的物体 在合外力突然消失或者合外力不足以提供所需的向心力时 将做逐渐远离圆心的运动 利用离心运动的原理制成的机械 称为离心机械 例如离心分液器 离心节速器 离心式水泵 离心式调节阀离心球磨机等都是利用离心运动的原理 离心泵在启动之前 泵内应灌满液体 此过程为罐泵 启动后工作时 驱动机通过泵轴带动叶轮旋转 叶轮中的叶片驱使液体一起旋转 因而产生离心力 在离心力的作用下 液体被甩向叶轮出口 并流经蜗壳送入排出管 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送到储罐活工作地点 离心泵工作原理 离心泵的工作原理 在液体被甩向叶轮出口的同时 叶轮入口中心处形成低压 从而在吸液管和叶轮中心处得液体之间产生了压差 吸液罐中的液体在这个压差的作用下不断的经吸入管路及泵的吸入室进入叶轮中 这样 叶轮在旋转的过程中 一面不断的吸入液体 一面又不断的给吸入的液体一定的能量 将液体排出 离心泵就是如此连续不断的工作的 离心泵工作原理 为什么要罐泵 罐泵的目的在于使泵产生抽吸液体必须的低压或真空度 由于液体的密度比气体的大的多 所以抽送液体产生的离心力要比不罐泵抽送空气产生的离心力大 这样才能形成抽吸液体的真空度 离心泵工作原理 离心泵工作过程 离心泵工作原理 离心泵工作原理 多级离心泵 离心泵工作原理 五 离心泵基本构造及其作用 离心泵基本构造及其作用 单级卧式离心泵的结构 1 轴2 机封3 扩压管4 叶轮5 吸入室6 口环7 蜗壳 离心泵基本构造及其作用 单级双吸离心泵的基本结构 离心泵基本构造及其作用 单级立式离心泵的简单结构 离心泵基本构造及其作用 离心泵的主要部件 叶轮它是离心泵内传递能量给液体的唯一元件 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 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 离心泵基本构造及其作用 叶轮有开式 半闭式和闭式三种 如图所示 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 离心泵基本构造及其作用 泵体即泵的壳体 包括吸入室和压液室 吸入室 它的作用是使液体均匀地流进叶轮 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 离心泵基本构造及其作用 泵轴轴是传递机械能的主要部件 将原动机的扭矩通过它传给叶轮 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 离心泵基本构造及其作用 轴承是套在泵轴上支撑轴的部件 有滚动轴承和滑动轴承之分 滚动轴承结构简单 摩擦力较小 可以减少启动时的摩擦损失 并能保证泵轴晃动量小 因而密封的径向间隙较小 从而降低泄露损失 提高容积效率 离心泵基本构造及其作用 滚动轴承 是在承受载荷和彼此相对运动的零件间有滚动体作滚动运动的轴承 是将运转的轴与轴座之间的滑动摩擦变为滚动摩擦 从而减少摩擦损失的一种精密的机械元件 滚动轴承一般由外圈 内圈 滚动体和保持架组成 一般见到的都是滚动轴承 应用于较小的机械 承受较低的载荷 1 外圈 装在轴承座孔内 一般不转动2 内圈 装在轴颈上 随轴转动3 滚动体 滚动轴承的核心元件4 保持架 将滚动体均匀隔开 避免摩擦 离心泵基本构造及其作用 滚动轴承 离心泵基本构造及其作用 滑动轴承 在滑动摩擦下工作的轴承 在液体润滑条件下 滑动表面被润滑油分开而不发生直接接触 还可以大大减小摩擦损失和表面磨损 油膜还具有一定的吸振能力 滑动轴承一般用于大型机械 承受的载荷较大 用轴承瓦来减少磨损 轴承瓦可以更换的 离心泵基本构造及其作用 滑动轴承 离心泵基本构造及其作用 轴封由于泵轴转动而泵壳固定不动 在轴和泵壳的接触处必然有一定间隙 为避免泵内高压液体沿间隙漏出 或防止外界空气从相反方向进入泵内 必须设置轴封装置 轴封装置主要防止泵中的液体泄漏和空气进入泵中 以达到密封和防止进气引起泵气蚀的目的 轴封的形式有带骨架的橡胶密封 填料密封和机械密封 目前主要采用机械密封 离心泵基本构造及其作用 机械密封的工作原理 机械密封是靠一对或数对垂直于轴作相对滑动的端面在流体压力和补偿机构的弹力 或磁力 作用下保持贴合并配以辅助密封而达到阻漏的轴封装置 离心泵基本构造及其作用 常用机械密封结构如图所示 1 静止环 静环 2 旋转环 动环 3 弹性元件4 弹簧座5 紧定螺钉6 旋转环辅助密封圈7 防转销8 静止环辅助密封圈9 压盖 离心泵基本构造及其作用 轴承箱轴承的作用是对泵轴进行支撑 实质是能够承担径向载荷 也可以理解为它是用来固定轴的 使轴只能实现转动 而控制其轴向和径向的移动 轴承箱则用来固定轴承 同时作为装载轴承润滑油的容器 离心泵基本构造及其作用 轴承的润滑要求 离心泵大部分采用滚动轴承 而滚动轴承各元件 滚动体 内外圈 保持架 接触面积小 单位面积压力往往很大 如果润滑不良 元件很容易胶合 或因摩擦升温过高 引起滚动体回火 使轴承失效 所以轴承时刻都要处于油膜的涂覆之中 轴承润滑通常用油槽或油雾进行润滑 为了保证滚动体和滚道接触面间形成一定厚度的油膜 油质一定要合格 在油槽润滑中 轴承部分浸在油中 油浸润高度以没过轴承底的50 为宜 如果超过50 过量的油涡流会使油温上升 油温升高会加速润滑油脂的氧化 使其变质从而降低润滑性能 如果低于50 则油对轴承的冲洗作用降低 润滑效果不好 六 离心泵的性能参数 离心泵的性能参数 离心泵的主要工作参数有 流量 扬程 功率 效率 转速和汽蚀余量等 流量流量也称排量 是泵在单位时间内排出液体的数量 可以用体积流量和质量流量两种单位表示 体积流量用Q表示 其常用单位是m3 h m3 s或L s 质量流量用M表示 其常用单位是Kg h或Kg s 质量流量M与体积流量之间的关系 M Q式中 液体密度Kg m3 离心泵的性能参数 扬程泵的扬程是指单位质量液体从泵进口到泵出口的能头增加值 也就是单位质量的液体通过泵以后获得能量的大小 常用符号H表示 单位为J Kg 在生产实际中 泵的扬程习惯用被输送液体的液柱高度表示 亦可用压力来表示扬程 单位为Pa 压力与扬程的换算 Pa gh 离心泵的性能参数 转数泵轴每分钟旋转的次数 常用符号n表示 单位为r min 功率单位时间内泵对液体所作的功 用N表示 单位有W或KW 泵的功率分输入的轴功率N轴 原动机的有效功率 和输出的有效功率Ne 有效功率表示在单位时间内泵输送出去的液体从泵中所获得有效能头 泵的有效功率为 N HQ 1000 离心泵的性能参数 效率泵的效率等于有效功率和轴功率之比 是衡量离心泵工作经济性的指标 用符号 表示 表达式为 Ne N轴 100 离心泵的性能参数 离心泵的特性曲线当转速一定时 H N 与Q的关系曲线 离心泵的性能参数 H 泵特性曲线 管路特性曲线 工作点 Q 离心泵的工作点 七 离心泵的型号及选用 离心泵的型号及选用 离心泵的型号各类离心泵已实现了标准化 并依照用途的不同实现了系列化 以一个或几个汉语拼音字母作为系列代号 在每一系列内 又有各种不同的规格 我国泵类产品型号的编制主要由三个部分组成 I 代表泵主要尺寸规格 用数字表示 一般为泵的吸入口直径 单位为mm或inII 代表泵的形式或特征 用汉语拼音字母表示 B表示单吸悬臂式离心泵 S表示单级双吸离心泵 D表示分段式多级离心水泵 F表示耐腐蚀泵 Y表示单级离心式油泵 YS表示双吸式油泵等 III 代表泵参数 用数字表示 例如扬程 单位为m 及级数等 有的泵在III后还带字母A B或C表示在泵中装有切割过的叶轮 离心泵的型号及选用 离心泵基本形式标号 离心泵的型号及选用 例如 3B33A 表示吸人口直径3英寸 扬程33m 叶轮经第一次切割的单级单吸悬壁式离心水泵 100D16 8 表示吸人口径为1OOmm 单级扬程为16m 总扬程为16 8 128m8级分段式多级离心泵 离心泵的型号及选用 IS25030A150D60 55Y57A 吸入口直径mm 扬程m 第一次切割 吸口直径mm 多级泵 扬程m 吸口直径英寸 单级单吸泵 第一次切割 扬程m 油泵 级数 离心泵的型号及选用 离心泵的型号及选用 离心泵的型号及选用 离心泵的选用在石油产品的储运集输生产中 根据工艺要求选择离心泵时 应考虑一下几点 1 必须满足生产工艺提出的流量 扬程及输送油品性质的要求 2 离心泵应有良好的吸入性能 为保证正常运转 常相应的采用罐注头或正压吸入措施 3 泵的工作范围广 即工况变化时仍能在高效区工作 4 泵的尺寸小 质量轻 结构合理 成本低 5 满足其他特殊要求 如防爆 抗腐蚀等 八 离心泵的汽蚀及其危害 离心泵的汽蚀及其危害 汽蚀现象 液体在一定温度下 降低压力至该温度下的汽化压力时 液体便会汽化 同理 当离心泵叶轮入口处得液体压力Pk降低到该温度下液体的汽化压力Pv时 液体就会汽化 汽化时产生的气泡 流动到高压处时 其体积减小以致破灭 这种由于压力上升气泡消失在液体中的现象称为溃灭 于此同时 溶解在液体内的气体从液体中逸出 形成大量的小气泡 即产生空化 离心泵在运转中 若其过流部分的局部区域 通常是叶轮叶片进口稍后的某处 因为种种原因 抽送液体的绝对压力降低到当时温度下的液体汽化压力时 液体便在该处开始汽化 产生大量蒸汽 形成气泡 当含有大量气泡的液体向前经叶轮内的高压区时 气泡周围的高压液体致使气泡急剧地缩小以至破裂 在气泡凝结破裂的同时 液体质点以很高的速度填充空穴 在此瞬间产生很强烈的水击作用 并以很高的冲击频率打击金属表面 冲击应力可达几百至几千个大气压 冲击频率可达每秒几万次 严重时会将器壁击穿 这种现象称为汽蚀 离心泵的汽蚀及其危害 汽蚀过程 低压区 产生气泡 高压区 气泡破裂 水力冲击 发生振动 噪音 对部件产生麻点 蜂窝状的破坏现象 离心泵的汽蚀及其危害 离心泵的汽蚀及其危害 症状 噪声大 泵体振动 流量 压头 效率都明显下降后果 危害 高频冲击 高温腐蚀加之机械剥蚀同时作用 使叶片表面产生一个个凹穴 呈海绵状 沟槽状 鱼鳞状等 严重时 整个叶片和前后盖板都有这种现象 甚至将叶片和盖板蚀穿 离心泵的汽蚀及其危害 产生汽蚀的原因 1 吸入压力降低 吸入高度过高 吸入管路的阻力过大 处于高原大气压降低等因素2 输送原油 重油等流体时 因温度过低 造成粘度过大3 输送轻质油品时 因温度过高造成饱和蒸汽压增大4 液体在叶轮内流动方向急剧改变或流过突出处而使流速增大 造成压力下降 离心泵的汽蚀及其危害 防止措施 1 改善离心泵的吸入条件 减小几何吸上高度 或增加几何倒灌高度 2 减小吸入损失 为此可以设法增加管径 尽量减小管路长度 弯头和附件等3 对有调速装置的离心泵 适当降低泵的转速4 在同样转速和流量下 尽量采用双吸泵 减小进口流速 泵不易发生汽蚀5 通过关小离心泵的出口开度 降低泵的流量6 叶轮泵盖等易蚀部件尽量使用耐汽蚀材料 九 离心泵的气敷现象 气缚现象 如果离心泵在启动前泵壳内充满的是气体 则启动后叶轮中心气体被抛出时不能在该处形成足够大的真空度 这样槽内液体便不能被吸上 这一现象称为气缚 产生原因 当泵壳内存在空气 因空气的密度比液体的密度小的多而产生较小的离心力 贮槽液面上方与泵吸入口之间的压力差不足于将贮槽内液体压入泵内 从而使离心泵不能输送液体 离心泵的气敷现象 离心泵的气敷现象 解决途径 1 罐泵让泵吸入管路内充满液体2 排空排尽泵体内的空气 十 离心泵的基本操作及维护保养 离心泵的基本操作及维护保养 启泵操作 1 检查泵及出 入口管线的各部件 如阀门 法兰 地脚螺钉 接地线 防护罩 联轴器等是否紧固 2 检查温度计和压力表等是否完好 看是否正常好用 3 检查润滑油是否符合标准 油面应在视窗的1 2 2 3处 4 盘泵 检查泵的转动情况 是否有不正常的声音 5 放空 打开泵的入口阀 排除泵内存气 使泵内允满液体 然后关严放空阀 6 联系调度及站控等相关岗位人员 做好启泵准备 离心泵的基本操作及维护保养 7 按启动按钮起动泵 待电流 转数正常后 再缓慢打开泵的出口阀 注意 不要使泵在出口阀关闭状态下长时间运转 一般不超过三分钟 否则 液体在泵中强制循环温度升高 易生气泡 使泵抽空 8 等到离心泵运转正常后 方可离开 并做好记录 离心泵的基本操作及维护保养 为什么要盘泵 盘泵的目的为了检查有无不正常的现象 如转动零件卡住 杂物堵住 零件锈住 泵内介质凝固 填料过紧 轴弯曲变形等问题 盘泵检查时 凭感觉式其转动的轻重是否均匀 有无异常声音 离心泵的基本操作及维护保养 离心泵停车 1 慢慢关闭出口阀门 2 切断电源 3 关闭泵的进出口阀 4 做好记录5 定时盘车 检查机械 电机及安全装置 离心泵的基本操作及维护保养 离心泵的倒换 1 对待启用泵做好起动泵前的各种准备后 打开进口阀 引入液体 排净泵内气体 2 启动后 待泵的转速 声音 泵出口压力等正常后再缓慢打开出口阀 3 当投用泵转送 压力平稳时关闭运行泵的出口阀 4 待停泵停泵断电后按停泵要求做好相关工作 5 尽量减少因倒换泵造成的流量 压力的波动 维持生产的正常进行 离心泵的基本操作及维护保养 离心泵的维护保养例行保养 运转周期8小时 由值班人员进行 1 检查泵和电机轴承运行情况 轴承 电机温度不应高于70 2 检查和调整盘根漏失情况 处理一般渗漏 3 检查各部螺丝有无松动 各种仪表是否灵敏准确 4 经常检查润滑油的质量和油量 必要时停机更换或补充 5 泵正常远行时 要不断检查泵出口压力 流量 电流等 不允许超过规定指标 6 检查泵运转中有无杂音 震动及泄漏等发现有异常 应查明原因 及时消除 7 搞好机组工作场地的清洁卫生 离心泵的基本操作及维护保养 一级保养 运转周期400小时 由值班工人负责进行 1 检查联轴器 扭紧螺丝 2 更换盘根 做到压盖端正 压入1 2 渗漏符合要求 每分钟不超过20滴 3 清洗轴承更换润滑油 4 清洗进口过滤网 5 扭紧各部螺丝 处理渗漏 搞好机组卫生 6 检查各种仪表是否完好 必要时更换 离心泵的基本操作及维护保养 二级保养 运转周期3000小时 由维修班组负责进行 1 完成一保的各项内容 2 清洗前后轴承座 更换油料 要求轴承无损坏 油料清洁适量 机油达到正常油面 黄油充满三分之二容积 3 检查联轴器的安装校正情况 要求其表面光滑 平整 无损坏 4 检查平衡盘及平衡板 应无偏磨及较深的沟槽 平衡板固定螺丝应无松动 平衡盘与平衡板的间隙应为适当 5 检查电动机轴承 清洗脏油 注入清洁合格的润滑油脂 油量应为其空间容积的三分之二 6 清洗过滤器 但新投产的场站应提前进行 单级离心泵的常见故障 故障原因及解决方法 注 遇有下列情况之一 应紧急停车处理 泵内发出异常的声响 泵突然发生剧烈振动 电流超过规定值持续不降 经处理无效 泵突然不排液 视频短片 离心现象离心泵工作原理离心泵启动操作停离心泵离心泵的保养 谢谢