离心泵知识培训海洋.pptx
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1、1 轴2 机封3 扩压管4 叶轮5 吸入室6 口环7 蜗壳离心泵典型结构离心泵典型结构第1页/共55页1.11.1离心泵工作原理离心泵工作原理 a).a).吸入:吸入:在泵内灌满水的前提下在泵内灌满水的前提下,当轴带动叶轮高速旋当轴带动叶轮高速旋转时转时,叶轮中的水受离心力的作用而从叶轮四周射出叶轮中的水受离心力的作用而从叶轮四周射出,导致导致叶轮中心处形成真空叶轮中心处形成真空(低压区低压区),),即此处的压力低于大气压力即此处的压力低于大气压力,而下游而下游(进水池进水池)水面上却作用着大气压力水面上却作用着大气压力,那么那么,下游的水下游的水在大气压力的作用下在大气压力的作用下,从下游流
2、向叶轮中心从下游流向叶轮中心,也就达到了吸也就达到了吸入的目的入的目的.b).b).压出:在离心力的作用下压出:在离心力的作用下,到达叶轮中心的水进入叶轮到达叶轮中心的水进入叶轮腔内腔内,高速运转的叶片就会驱使叶轮中的水一起转动高速运转的叶片就会驱使叶轮中的水一起转动.在叶在叶片与水流的相互作用过程中片与水流的相互作用过程中,叶片对水流作功叶片对水流作功,水流得到能水流得到能量而从叶轮四周射出量而从叶轮四周射出,此时此时,水流就带有很大的动能和压能水流就带有很大的动能和压能,并在泵壳与叶轮外缘所形成的空间并在泵壳与叶轮外缘所形成的空间(压水室压水室)内汇集后流向内汇集后流向压水室出口扩散段压水
3、室出口扩散段,经扩散段的能量转换经扩散段的能量转换,最后在泵出口法最后在泵出口法兰处形成高压水流兰处形成高压水流,并进入出水管路并进入出水管路,也就达到压出的目的也就达到压出的目的.第2页/共55页液体甩出,叶轮中心形成液体甩出,叶轮中心形成低压低压驱动机带动叶轮高速旋转叶轮带动液体高速旋转产生产生离心力离心力液体获得能量(压力能、速度能增加)吸入罐与泵之间产生吸入罐与泵之间产生压差压差吸入液体,实现吸入液体,实现连续工作连续工作输送液体输送液体1.2 1.2 离心泵工作流程:离心泵工作流程:第3页/共55页1.31.3离心泵的汽蚀离心泵的汽蚀汽蚀发生的机理汽蚀发生的机理离心泵运转时,流体的压
4、力随着从泵入口到叶轮入口而下降,离心泵运转时,流体的压力随着从泵入口到叶轮入口而下降,在叶片附近,液体压力最低。此后,由于叶轮对液体做功,压力很在叶片附近,液体压力最低。此后,由于叶轮对液体做功,压力很快上升。当叶轮叶片入口附近压力小于等于液体输送温度下的饱和快上升。当叶轮叶片入口附近压力小于等于液体输送温度下的饱和蒸汽压力时,液体就汽化。同时,还可能有溶解在液体内的气体溢蒸汽压力时,液体就汽化。同时,还可能有溶解在液体内的气体溢出,它们形成许多汽泡。当汽泡随液体流到叶道内压力较高处时,出,它们形成许多汽泡。当汽泡随液体流到叶道内压力较高处时,外面的液体压力高于汽泡内的汽化压力,则汽泡会凝结溃
5、灭形成空外面的液体压力高于汽泡内的汽化压力,则汽泡会凝结溃灭形成空穴。瞬间内周围的液体以极高的速度向空穴冲来,造成液体互相撞穴。瞬间内周围的液体以极高的速度向空穴冲来,造成液体互相撞击,使局部的压力骤然剧增(有的可达数百个大气压)。击,使局部的压力骤然剧增(有的可达数百个大气压)。这不仅阻碍流体的正常流动,更为严重的是,如果这些汽泡在这不仅阻碍流体的正常流动,更为严重的是,如果这些汽泡在叶轮壁面附近溃灭,则液体就像无数小弹头一样,连续地打击金属叶轮壁面附近溃灭,则液体就像无数小弹头一样,连续地打击金属表面,其撞击频率很高(有的可达表面,其撞击频率很高(有的可达20003000Hz2000300
6、0Hz),金属表面会),金属表面会因冲击疲劳而剥裂。若汽泡内夹杂某些活性气体(如氧气等),他因冲击疲劳而剥裂。若汽泡内夹杂某些活性气体(如氧气等),他们借助汽泡凝结时放出的能量(局部温度可达们借助汽泡凝结时放出的能量(局部温度可达200300200300),还会),还会形成热电偶并产生电解,对金属起电化学腐蚀作用,更加速了金属形成热电偶并产生电解,对金属起电化学腐蚀作用,更加速了金属剥蚀的破坏速度。上述这种液体汽化、凝结、冲击,形成高压、高剥蚀的破坏速度。上述这种液体汽化、凝结、冲击,形成高压、高温、高频率的冲击载荷,造成金属材料的机械剥裂与电化学腐蚀破温、高频率的冲击载荷,造成金属材料的机械
7、剥裂与电化学腐蚀破坏的综合现象称为汽蚀。坏的综合现象称为汽蚀。第4页/共55页汽蚀的后果汽蚀的后果 汽蚀使过流部件被剥蚀破坏汽蚀使过流部件被剥蚀破坏 通常离心泵受汽蚀破坏的部位,先在叶片入口附近,继而通常离心泵受汽蚀破坏的部位,先在叶片入口附近,继而延至叶轮出口。起初是金属表面出现麻点,继而表面呈现延至叶轮出口。起初是金属表面出现麻点,继而表面呈现槽沟状、蜂窝状、鱼鳞状的裂痕,严重时造成叶片或叶轮槽沟状、蜂窝状、鱼鳞状的裂痕,严重时造成叶片或叶轮前后盖板穿孔,甚至叶轮破裂,造成严重事故。因而汽蚀前后盖板穿孔,甚至叶轮破裂,造成严重事故。因而汽蚀严重影响到泵的安全运行和使用寿命。严重影响到泵的安
8、全运行和使用寿命。汽蚀使泵的性能下降汽蚀使泵的性能下降 汽蚀使叶轮和流体之间的能量转换遭到严重的干扰,使汽蚀使叶轮和流体之间的能量转换遭到严重的干扰,使泵的性能下降,严重时会使液流中断无法工作。泵的性能下降,严重时会使液流中断无法工作。第5页/共55页汽蚀的后果汽蚀的后果 汽蚀使泵产生噪音和振动汽蚀使泵产生噪音和振动气泡溃灭时,液体互相撞击并撞击壁面,会产生各种气泡溃灭时,液体互相撞击并撞击壁面,会产生各种频率的噪音。严重时可以听到泵内有频率的噪音。严重时可以听到泵内有“噼啪噼啪”的爆炸声,的爆炸声,同时引起机组的振动。而机组的振动又进一步足使更多的同时引起机组的振动。而机组的振动又进一步足使
9、更多的汽泡产生和溃灭,如此互相激励,导致强烈的汽蚀共振,汽泡产生和溃灭,如此互相激励,导致强烈的汽蚀共振,致使机组不得不停机,否则会遭到破坏。致使机组不得不停机,否则会遭到破坏。第6页/共55页离心泵产生汽蚀的原因离心泵产生汽蚀的原因1 1、被输送的介质温度过高;、被输送的介质温度过高;2 2、水池液位过低,有气体被吸入;、水池液位过低,有气体被吸入;3 3、泵的安装高度过高;、泵的安装高度过高;4 4、流速和吸入管路上的阻力太大;、流速和吸入管路上的阻力太大;5 5、吸入管道、压兰、吸入管道、压兰(指不带液封的指不带液封的)密封不好,有空气进密封不好,有空气进入。入。6 6、流量过大,也就是
10、说出口阀门开的太大、流量过大,也就是说出口阀门开的太大第7页/共55页气蚀的解决方案气蚀的解决方案清理进口管路的异物使进口畅通,或者增加管径的大清理进口管路的异物使进口畅通,或者增加管径的大小;小;降低输送介质的温度;降低输送介质的温度;降低安装高度;降低安装高度;重新选泵,或者对泵的某些部件进行改进,比如选用重新选泵,或者对泵的某些部件进行改进,比如选用耐汽耐汽 蚀材料等等蚀材料等等 66使泵体内灌满液体或者在进口增加一缓冲罐就可以解使泵体内灌满液体或者在进口增加一缓冲罐就可以解决决 第8页/共55页2.2.离心泵主要工作参数:离心泵主要工作参数:流量流量 QQ 扬程扬程 HH 转速转速 n
11、 n 功率功率 NN 效率效率 气蚀余量(气蚀余量(hrhr)第9页/共55页2.12.1流量流量即泵在单位时间内排出的液体量即泵在单位时间内排出的液体量,通常用体积单位表示通常用体积单位表示,符符号号Q,Q,单位有单位有m3/h,m3/s,l/sm3/h,m3/s,l/s等等,体积流量体积流量QQ:L/sm3/sm3/hL/sm3/sm3/h质量流量质量流量mm:kg/hkg/st/hkg/hkg/st/hm=Qm=Q液体密度液体密度kg/m3kg/m3。用的较多用的较多第10页/共55页2.22.2扬程扬程输送单位重量的液体从泵入口处输送单位重量的液体从泵入口处(泵进口法兰泵进口法兰)到泵
12、出到泵出口处口处(泵出口法兰泵出口法兰),),其能量的增值。其能量的增值。常用常用HH表示表示,单位单位J/kgJ/kg、mm液柱。液柱。(J=NmJ=Nm)第11页/共55页2.32.3转速转速泵的转速是泵每分钟旋转的次数泵的转速是泵每分钟旋转的次数,用用n n来表示。来表示。单位:单位:rpmrpm,或,或r/sr/s一般离心泵转速一般离心泵转速970rpm970rpm、1450rpm1450rpm、2950rpm2950rpm;高速离心泵的转速可达高速离心泵的转速可达 20000rpm20000rpm以上。以上。第12页/共55页2.42.4功率功率单位时间内所做的功。单位时间内所做的功
13、。单位:单位:工程单位:工程单位:1kW=1000W1kW=1000W有效功率有效功率NeNe单位时间内泵输送出去的液体有效单位时间内泵输送出去的液体有效能头。能头。KWKW轴功率轴功率NN:泵轴输入的功率。泵轴输入的功率。第13页/共55页2.52.5效率效率用用 表示,是衡量泵的经济性的指标。表示,是衡量泵的经济性的指标。NN:泵输入功率:泵输入功率(轴功率)(轴功率)NeNe:液体得到功率(有效功率):液体得到功率(有效功率)两者的差别在于损失,包括流动损失、泄漏、机械摩两者的差别在于损失,包括流动损失、泄漏、机械摩擦等。擦等。第14页/共55页3.3.离心泵结构离心泵结构叶轮叶轮泵体泵
14、体轴轴轴封轴封轴承箱轴承箱 第15页/共55页第16页/共55页吸吸入入室室叶叶轮轮轴压出室压出室密封装置密封装置轴向力平衡装置轴向力平衡装置第17页/共55页3.1 3.1 3.1 3.1 叶轮叶轮 它是离心泵内传递能量给液体的唯一元件它是离心泵内传递能量给液体的唯一元件,叶轮用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。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增加液体的静压能和动能(主要增加静压能主要增加静压能)。第18页/
15、共55页叶轮:做功部件叶轮:做功部件结构型式:结构型式:闭式闭式输送不含杂质的液体,效率高;造价高输送不含杂质的液体,效率高;造价高半开式半开式 输送易于沉淀或含有固体颗粒的液体输送易于沉淀或含有固体颗粒的液体开式开式输送沙浆、污水、含纤维液体;效率低输送沙浆、污水、含纤维液体;效率低 叶片叶片数可少到数可少到2-42-4片片第19页/共55页 材料:铸铁、青铜、钢材料:铸铁、青铜、钢 叶轮在轴上的安装方式:叶轮在轴上的安装方式:A:悬臂式叶轮固定发法B:搁置式叶轮固定法C:双面进水式叶轮固定法第20页/共55页3.23.2泵体泵体即泵的壳体即泵的壳体,包括吸入室和压液室。包括吸入室和压液室。
16、吸入室吸入室:它的作用是使液体均匀地流进叶轮。它的作用是使液体均匀地流进叶轮。压液室压液室:它的作用是收集液体它的作用是收集液体,并把它送入下级叶轮或导向排并把它送入下级叶轮或导向排出管出管,与此同时降低液体的速度与此同时降低液体的速度,使动能进一步变成压力能。使动能进一步变成压力能。压液室有蜗壳和导叶两种形式。压液室有蜗壳和导叶两种形式。第21页/共55页 蜗壳与导叶:离心泵转能装置蜗壳与导叶:离心泵转能装置 蜗壳(螺旋形泵体)是单级泵转能装置,其形状应使流蜗壳(螺旋形泵体)是单级泵转能装置,其形状应使流体流过的损失小,并且断面逐渐扩大体流过的损失小,并且断面逐渐扩大第22页/共55页 导叶
17、导叶多级多级泵采用导叶,末级之后采用蜗壳。导叶是使液体按规定泵采用导叶,末级之后采用蜗壳。导叶是使液体按规定方向流动,或使它的部分速度转化为压力能的具有叶片方向流动,或使它的部分速度转化为压力能的具有叶片的零件。由正向导叶和反向导叶组成。的零件。由正向导叶和反向导叶组成。第23页/共55页3.33.3轴轴轴是传递机械能的重要零件轴是传递机械能的重要零件,原动机的扭矩通过它传给原动机的扭矩通过它传给叶轮。泵轴是泵转子的主要零件,轴上装有叶轮、轴套、叶轮。泵轴是泵转子的主要零件,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,平衡盘等零件。泵轴靠两端轴承支承,在泵中作高速回
18、转,因而泵轴要承载能力大、耐磨、耐腐蚀。泵轴的材料一般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。选用碳素钢或合金钢并经调质处理。第24页/共55页3.43.4轴封轴封 由于泵轴转动而泵壳固定不动,在轴和泵壳的接触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。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,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
19、防止进气引起泵气蚀的目的。以达到密封和防止进气引起泵气蚀的目的。轴封的形式:即带有骨架的橡胶密封、填料密封、轴封的形式:即带有骨架的橡胶密封、填料密封、机械密封和副叶轮密封。机械密封和副叶轮密封。第25页/共55页密封内部泄漏外部泄漏内密封外密封第26页/共55页内密封形式第27页/共55页外密封形式外密封形式填料密封填料密封结构简单、易于制造;结构简单、易于制造;用于普通水泵和一般化工泵;用于普通水泵和一般化工泵;效果较差;效果较差;泄漏量大,需经常更换填料。泄漏量大,需经常更换填料。1、填料箱体;2、填料;3、液封圈;4、填料压盖;5、底衬套第28页/共55页机械密封:由垂直于主轴的两个光
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