单级单吸式离心泵.docx
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单级单吸式离心泵
单机单吸离心泵各部件的简单说明
单机单吸离心泵简介:
单级离心泵是指有一个叶轮的离心泵,广泛应用于大中流量及低压情况下液体的输送。
目前,单级离心泵已达到系列化,流量可在6.3—2020m3/h范围内,扬程可在8~125m范围内,并且由于单级离心泵的材料、结构的不同,可输送不同的介质。
一.单机单吸离心泵的工作原理
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。
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。
气缚现象:
如果离心泵在启动前壳内充满的是气体,则启动后叶轮中心气体被抛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。
为防止气缚现象的发生,离心泵启动前要用外来的液体将泵壳内空间灌满。
这一步操作称为灌泵。
为防止灌入泵壳内的液体因重力流入低位槽内,在泵吸入管路的入口处装有止逆阀(底阀);如果泵的位置低于槽内液面,则启动时无需灌泵。
(4)叶轮外周安装导轮,使泵内液体能量转换效率高。
导轮是位于叶轮外周的固定的带叶片的环。
这些叶片的弯曲方向与叶轮叶片的弯曲方向相反,其弯曲角度正好与液体从叶轮流出的方向相适应,引导液体在泵壳通道内平稳地改变方向,使能量损耗最小,动压能转换为静压能的效率高。
(5)后盖板上的平衡孔消除轴向推力。
离开叶轮周边的液体压力已经较高,有一部分会渗到叶轮后盖板后侧,而叶轮前侧液体入口处为低压,因而产生了将叶轮推向泵入口一侧的轴向推力。
这容易引起叶轮与泵壳接触处的磨损,严重时还会产生振动。
平衡孔使一部分高压液体泄露到低压区,减轻叶轮前后的压力差。
但由此也会引起泵效率的降低。
(6)轴封装置保证离心泵正常、高效运转。
离心泵在工作是泵轴旋转而壳不动,其间的环隙如果不加以密封或密封不好,则外界的空气会渗入叶轮中心的低压区,使泵的流量、效率下降。
严重时流量为零——气缚。
通常,可以采用机械密封或填料密封来实现轴与壳之间的密封。
离心泵工作前,先将泵内充满液体,然后启动离心泵,叶轮快速转动,叶轮的叶片驱使液体转动,液体转动时依靠惯性向叶轮外缘流去,同时叶轮从吸入室吸进液体,在这一过程中,叶轮中的液体绕流叶片,在绕流运动中液体作用一升力于叶片,反过来叶片以一个与此升力大小相等、方向相反的力作用于液体,这个力对液体做功,使液体得到能量而流出叶轮,这时液体的动能与压能均增大。
离心泵依靠旋转叶轮对液体的作用把原动机的机械能传递给液体。
由于离心泵的作用液体从叶轮进口流向出口的过程中,其速度能和压力能都得到增加,被叶轮排出的液体经过压出室,大部分速度能转换成压力能,然后沿排出管路输送出去,这时,叶轮进口处因液体的排出而形成真空或低压,吸水池中的液体在液面压力(大气压)的作用下,被压入叶轮的进口,于是,旋转着的叶轮就连续不断地吸入和排出液体。
二.离心泵的基本构成
1.概论:
一台离心泵主要由叶轮、泵体、泵轴、轴承、密封环、填料函、轴封箱等部件组成,其中主要过流部件是吸入室、叶轮和压液室。
有些离心泵还装有导轮、诱导轮、平衡盘等。
。
1、叶轮是离心泵的核心部分,是过流部件的心脏,叶轮由盖板和中间的若干弯曲叶片构成的。
作用是将原动机的机械能直接传给液体,以提高液体的静压能和动压能(主要提高静压能)。
叶轮是供能装置。
水泵叶轮通过电动机带动旋转,使叶轮中间产生真空,水就会往真空处流入(表面上是叶轮将水不断吸入),然后水再通过高速旋转的叶轮将水排出,起一个推动水作用。
它转速高输出力大,叶轮上的叶片又起到主要作用,叶轮在装配前要通过静平衡实验。
叶轮上的内外表面要求光滑,以减少水流的摩擦损失。
2、泵体:
泵体(图1)包围旋转的叶轮,并设有与叶轮垂直的液体入口和切线出口。
泵体在叶轮四周形成一个截面积逐步扩大的蜗牛形通道,故常称为蜗壳。
叶轮在壳内旋转的方向是顺着蜗壳形通道内逐渐扩大的方向(即按叶轮旋转的方向来说叶片是向后弯的),愈近出口,壳内接受的液体量越大,所以通道的截面积必须逐渐增大。
更为重要的是以高速从叶轮四周抛出的液体在通道内逐渐降低速度,使一大部分动能便转化为静压能,即提高了液体的压力,又减少了因流速过大而引起泵内部的能量损耗。
所以泵壳既作为泵的外壳汇集液体,它本身又是一个能量转换装置。
包括吸入室和压液室。
(1).吸入室:
位于叶轮的进水口前面,起到把液体引向叶轮的作用。
(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,使动能进一步变成压力能。
压液室主要有螺旋形压水室(蜗壳式)、导叶和空间导叶三种形式。
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。
轴:
是传递机械能的重要零件,主要是传递动力。
原动机的扭矩通过它传给叶轮。
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,轴上装有叶轮、轴套、平衡盘等零件。
泵轴靠两端轴承支承,轴和叶轮及其它定位压紧件组成转子。
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。
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。
轴承箱作用:
轴承箱则用来固定轴承,同时作为装载轴承润滑油的容器
4.密封环:
是安装在转动的叶轮和静止的泵壳(中段和导叶的组合件)之间的密封装置。
其作用是通过控制二者之间间隙的方法,增加泵内高低压腔之间液体流动的阻力,减少泄漏
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:
即带有骨架的橡胶密封、填料密封和机械密封。
填料密封指依靠填料和轴(轴套)的外圆表面接触来实现密封的装置。
它由填料箱(又称填料函)、填料、液封环、填料压盖和双头螺栓等组成。
其中:
填料由植物纤维、人造纤维、石棉纤维等的编织物或以有色金属为基体,辅以某些浸渍材料或充填材料制成的绳状物填料密封。
结构简单、成本低廉、更换方便,普遍应用,其缺点是磨损和漏泄相对较大。
液封环安装时必须对准填料函上的入液口,通过液封管与泵的出液管相通,引入压力液体形成液封,并冷却润滑填料。
填料密封是通过填料压盖压紧填料,使填料发生变形,并和轴(或轴套)的外圆表面接触,防止液体外流和空气吸入泵内。
填料密封的密封性可用调节填料压盖的松紧程度加以控制。
填料压盖过紧,密封性好,但使轴和填料间的摩擦增大,加快了轴的磨损,增加了功率消耗,严重时造成发热、冒烟,甚至将填料烧毁。
填料压盖过松,密封性差,泄漏量增加,这是不允许的。
合理的松紧度应该使液体从填料函中滴状漏出,每分钟控制在15—20滴左右。
对有毒、易燃、腐蚀及贵中叶体,由于要求泄漏量较小或不准泄漏,可以通过另一台泵将清水或其他无害液体打到液封环中进行密封,以保证有害液体不漏出泵外。
轴承润滑:
离心泵大部分采用滚动轴承,而滚动轴承的元件(滚动体、内外圈滚道及保持器)之间并非都是纯滚动的。
由于在外负荷作用下零件产生弹性变形,除个别点外,接触面上均有相对滑动。
滚动轴承各元件接触面积小,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,采用中黏度的涡轮油(国际标准化组织68级)较适宜。
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荆的氧化,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
五、联轴器
联轴器就是把离心泵轴和原动机轴连在一起的偶合件,它具有使泵和原动机成为一个整体,当原动机旋转时离心泵也同时旋转并传递扭矩的作用。
离心泵联轴器分为固定式和可移式两种。
固定式安装时,要求两轴严格对中,泵在运行时不能发生相对位移。
可移式安装时,允许两轴有一定限度的误差,泵在运行时能补偿可能产生的相对位移,但这种补偿和产生的相对位移是有限度的。
一般联轴器的材料多为铸铁,如果大泵运转速度比较高可用铸钢。
四、离心泵的缺点
1.本身没有自吸能力
为扩大使用范围
在结构上采取特殊措施制造各种自吸式离心泵
在离心泵上附设抽气引水装置。
2.泵的Q随工作扬程而变
H升高,Q减小
达到封闭扬程时,泵即空转而不排液
3.扬程由叶轮直径和转速决定的,不适合小Q、高H
这要求叶轮流道窄长,以致制造困难,效率太低。
离心泵产生的最大排压有限,故不必设安全阀。
离心泵的正常操作和维护
1、待一切准备工作就绪后,起动泵。
系启动时应注意旋转方向(如不对,立即改正),同时注意电机电流变化,不允许超过规定。
待电流、转数和压力达到正常,密封也不漏,再慢慢打开泵的出口阀。
要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,泵中液体循环温度升高,易生气泡,使泵抽空。
2、泵的流量用出口阀控制。
切忌,不能用入口阀来调节流量。
3、泵正常远行时,要不断检金泵出口压力、流量、电流等,不允许超过规定指标。
4、轴承温度不应高于65℃,电机温度不应高于70℃。
5、密封油压力应高于泵的进口压力49.05—98.1千帕。
6、经常检查冷却水畅通信况。
7、经常检查润滑泊标尺,保持规定油面。
8、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。
9、定期更换润滑油和润滑脂
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[wiki]爆炸[/wiki]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。
气蚀的解决方案
1.清理进口管路的异物使进口畅通,或者增加管径的大小;
2.降低输送介质的温度;
4.降低安装高度;
5.重新选泵,或者对泵的某些部件进行改进,比如选用耐汽蚀材料等等.
6.使泵体内灌满液体或者在进口增加一缓冲罐就可以解决.
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