离心泵基础知识

一、泵的概念 通常把提升液体、输送液体和使液体增加压力的机器统称为泵. 二、泵的分类 根椐泵作用原理，泵可分为以下三大类： （一）容积泵 利用工作室容积周期性变化来输送液体，如活塞泵、柱塞泵、隔膜泵、齿轮泵、滑板泵、螺杆泵等. （二）叶片泵 利用叶片和液体相互作用来输送液体，如离心泵、混流泵、轴流泵、旋涡泵等. （三）其它类型泵 包括只改变液体位能的泵，如水车等；利用流体能量来输送液体的泵，如射流泵、水锤、酸蛋等. 在以上泵中，离心泵使用最广泛也是数量最多. 三、离心泵 (一)离心泵使用条件及优缺点比较. 使用条件：流量在5~20000M3/h、扬程在8~2800米的范围内使用离心泵比较合适. 离心泵的优点：转速高、体积小、重量轻、效率高、流量大、结构简单、性能平稳、容易操作和维修等. 离心泵缺点：启动前需灌泵排气，输送粘度高介质时效率下降严重. 离心泵使用范围：最大极限：η=0.45ηw,建议使用极限为η=0.7ηw(ηw为离心泵在输送常温清水时的效率) (二)离心泵主要零部件 1、叶轮：叶轮是将原动机的能量传递给液体的零件，液体经叶轮后能量增加.叶轮由前盖板、后盖板、叶片和轮毂组成.叶轮分开式叶轮、半开式叶轮、开式叶轮三种. 2、吸入室：吸入室的作用是使液体以最小的损失均匀进入叶轮.，吸入室主要分三种结构型式：锥形吸入室、圆环形吸入室和半螺旋形吸入室. 3、压出室：压出室的作用是以最小的损失，将从叶轮中流出的液体收集起来，均匀地引至泵的吐出口或次级叶轮，在过程中还将一部份动能转变为压力能.压出室主要有以下几种结构型式：螺旋形蜗室、环形压出室、径向导叶、流道式导叶和扭曲叶片式导叶等. 4、密封环：密封环的作用，为减少高压区液体向低压区流动. 5、轴封机构：轴封作用：减少有压力的液体向外流出和防止空气进入泵内.结构型式有骨架橡胶密封、填料密封、机械密封和浮动环密封. 6、轴向力平衡机构：作用：平衡泵在运行中轴向力。 单级泵主要用平衡孔或平衡管； 多级泵一般用平衡鼓或平衡盘. 平衡盘机构 平衡鼓机构 6．1平衡鼓一般与机封共用，平衡盘一般与填料密封共用. 7、易损件：泵轴、轴套、轴承、中段、轴承体、托架、支架、联轴器等. (三)离心泵主要结构型式 1、按轴位置可分为为卧式和立式. 2、按压出室型式、吸入方式和叶轮级数又可分为如下几种基本型式： 离心泵 卧式 涡壳式 单吸 单级 单吸单级泵、屏蔽泵、自吸泵、水轮泵等 多级 涡壳式多级泵、二级悬臂泵 双吸 单级 双吸单级泵 多级 高速大型多级泵引第一级用双吸叶轮（数量较少） 导叶式 单吸多级 分段式多级泵 双吸多级 高速大型多级泵引第一级用双吸叶轮（数量较少） 立式 涡壳式 单吸 单级 屏蔽泵、水轮泵、大型立式泵等 多级 立式船用泵 双吸单级 （数量较少） 导叶式单级 单级 作业面潜水泵 多级 深井泵、潜水电泵 常遇结构型式简述： 3.1单吸单级泵：一般流量：5.5~300M3/h,扬程:8~150M. 3.2两级悬臂泵：一般流量：5~100M3/h,扬程:70~240M. 3.3双吸单级泵: 一般流量：120~20000M3/h,扬程:10~110M. 3.4分段式多级泵: 一般流量：5~720M3/h,扬程:100~650M.高压分段式出口压力可达280公斤/cm2左右. 一般用途：一般高压泵、超高压锅炉给水泵、热油泵等. 3.5涡壳式多级泵: 一般流量：450~1500M3/h,扬程:100~500M.出口压力最高可达180公斤/cm2左右. 优点：不需要平衡装置. 缺点：体积大、铸造和加工技术要求高. 主要用途：用于流量较大的扬程较高的城市给水、矿山排水、输油管线 3.6深井泵:一般流量：8~900M3/h,扬程:10~150M. 3.7潜水电泵 3.8作业面潜水泵等 3.9、屏蔽泵 3.10、自吸泵 3.11、立式泵 3.12、水轮泵 四、离心泵的的基础知识 1、流量：是指单位时间内排出液体的数量，有重量流量（G）与体积流量（Q）两种表示方法. 2、扬程：单位重量液体通过泵后获得的能量.又叫总扬程或全扬程. 扬程的近似算法H＝104（P2-P1）/γ P2-泵的出口压力（Kg/CM2）；P1-泵的入口压力（Kg/CM2）；γ-液体比重（Kg/M3） 3、转速：指泵轴每分钟的转数. 4、功率：离心泵的功率是指泵的轴功率（N）；有效功率（Ne） 轴功率与有效功率的关系Ne=G*N 5离心泵能量损失： 5.1机械损失:指轴封、轴承、及叶轮圆盘摩擦损失所消耗的功率 轴封、轴承损失功率=（0.01~0.03）N 圆盘摩擦损失在转速为30r.p.m时接近30%(在机械损失中圆盘损失最大) 叶轮外径越大, 圆盘摩擦损失越大;转速越高, 圆盘摩擦损失越小;泵叶轮盖板泵体内壁的表面粗糙直光洁，圆盘摩擦损失越小；采用涂漆或抛光可以减少圆盘摩擦损失. 5.2容积损失：由高压区流向低压区的液体，虽然在流经叶轮时获得了能量，但未被有效利用，而是在泵体内循环流动，因克服间隙阻力又消耗掉了，这种能量损失称为容积损失。 5.2.1密封环泄漏损失： 密封环名义直径 名义尺寸的差数 孔公差D4 轴公差d 总间隙 半径方向间隙允许值 最 小 最 大 50~80 0.30 0.060 -0.060 0．30 0．42 0.06~0.36 ＞80~120 0.30 0.070 -0.070 0．30 0．44 0.06~0.38 ＞120~150 0.35 0.080 -0.080 0．35 0．51 0.07~0.44 ＞150~180 0.40 0.080 -0.080 0．40 0．56 0.08~0.48 ＞180~220 0.45 0.090 -0.090 0．45 0．63 0.09~0.54 ＞22~260 0.50 0.090 -0.090 0．50 0．68 0.10~0.58 ＞260~290 0.50 0.100 -0.100 0．50 0．70 0.10~0.60 ＞290~320 0.55 0.100 -0.100 0．55 0．75 0.11~0.64 ＞320~360 0.60 0.100 -0.100 0．60 0．80 0.12~0.68 ＞360~430 0.65 0.120 -0.120 0．65 0．89 0.13~0.76 ＞430~470 0.70 0.120 -0.120 0．70 0．94 0.14~0.80 ＞470~500 0.75 0.120 -0.120 0．75 0．99 0.15~0.84 ＞500~630 0.80 0.140 -0.140 0．80 1．08 0.16~0.92 ＞630~710 0.90 0.150 -0.150 0．90 1．2 0.18~1.02 ＞710~800 1.00 0.150 -0.150 1．00 1．3 0.20~1.10 ＞800~900 1.00 0.170 -0.170 1．00 1．34 0.20~1.14 5.2.2平衡机构损失:由于用于平衡轴向力的平衡盘或平衡鼓由出口向入口的泄放量. 注:多级泵的级间泄漏损失不属于容积损失。 5.3水力损失 概念:由于液体运动速度的大小和方向变化时,形成的旋涡损失、冲击损失等消耗掉的能量损失称为水力损失。 离心泵的性能曲线 6.1、流量-扬程曲线（Q-H） 6.2、流量-功率曲线（Q-N） 6.3、流量-效率曲线（Q-η） 7、汽蚀现象 7.1、机械剥蚀：因汽蚀原因，在压力很高，频率很高的汽泡破裂连续打击下造成金属表面逐渐因疲劳而破环称为机械剥蚀。 7.2、化学腐蚀：因汽蚀原因所形成的汽泡中还夹杂有一此活泼气体（如氧等），借助气泡凝结时所放出的热量，对金属起化学腐蚀作用。 7.3、汽蚀破环现象；由于机械剥蚀、化学腐蚀共同作用加快了金属腐蚀速度的现象就叫汽蚀破环现象。 8、吸上真空度（HS）： 如果泵入口处达到绝对真空，同时液面压力为一个大气压，管路阻力为零时，则水能能沿吸入管路上升10.33米。 但是，因吸入口有一定阻力存在，同时吸入口压力接近水的汽化压力时，泵就会发生汽蚀而吸不上水来，故离心泵抽水的几何上升高度是不可能达到10.33米。 8.1、泵轴心线距液面的垂直高度叫几何高度或几何安装高度，用Hg表示。 8.2、吸上真空度HS与几何安装高度Hg的计算 HS=（VS2/2g）+Hg+hw VS——吸入口的平均速度（米/秒） hw——吸入管路水力损失（米液柱） 〔Hg〕=104〔（P0-Pv）/γ〕-△hmin- hw -0.3 P0 ---液面压力(Kg/cm2) Pv---提介质的汽化压力(Kg/cm2) γ---液体比重(Kg/cm3) △hmin-----最小汽蚀余量(米) hw---吸入管路损失(米) 9、汽蚀现象 五、离心泵的主要零部件的技术要求 1、叶轮： 材质：不低于35#优质碳素钢 调制处理：调质处理 六、多级离心泵转子安装技术要求 目的：对转子进行检查,消除超差原因,避免误差积累而到总装时造成超差现象。 检查1：叶轮密封环外圆对两端支撑点的径向跳动允差。 检查2：轴套、档套和平衡盘轮毂外圆对两端支点和径向跳动允差。 检查3：平衡盘端面对两端支点的端面跳动允差。 检查4：对大功率、高转速泵的转子要求做动平衡，以消除泵在工作时产生振动的可能性。 必须做动平衡的条件：1、Q≥300米3/时，n≥2950转/分的两级泵； 2、Q≥150米3/时，n≥2950转/分的多级泵； 3、n≥5000转/分的泵；Q≤50米3/时的单级或两级泵可以不做动平衡。 七、单级离心泵转子安装技术要求 目的：检查各部件的积累误差是否影响泵的正常运转。 检查1：检查托运架止口对轴的径向跳动量和端面跳动。 检查2：检查叶轮密封环直径对基准面的径向跳动量。 检查3：检查轴套外径对基准面的径向跳动量。