1化工設備基礎知識培訓

動設備——泵2013年9月18日

21.泵的定義2.泵的分類及特性3.泵的結構及工作原理4.泵的操作5.離心泵6.裝置的泵圖片7.泵的常見問題分析知識要點一、泵的定義

泵是一種輸送液體的機械。泵把原動機的機械能轉化成液體的能量，通過增加液體的位能、壓能、動能（高速液流）來實現將液體從低處送往高處,或從低速到高速，以及克服流動過程中的生產的阻力。原動機通過泵軸帶動運動部件，對液體做功，從而使需要數量的液體，由吸水池（容器）經過泵的轉動部件輸送到要求的高度或壓力。此時，就把輸送液體，為液體提供能量的機械稱為泵。3古老的泵泵類型葉片泵（非正位移泵）容積式泵（正位移泵）離心泵軸流泵旋渦泵往復泵旋轉泵流量均勻性均勻不均勻比較均勻穩定性不穩定，隨管道情況而變化恒定范圍/m3.h-11.6—30000（廣，易達大流量）150—245000（大流量）0.4—10（小流量）0—600（較小流量）1—600（較小流量）揚程（壓頭）特點對應一定流量，只能達到一定范圍，不易達到高壓頭對應一定流量，可達到不同揚程，由管道系統決定范圍10—2600m2—20m（壓頭低）8—150m（壓頭較高）0.2—100MPa（高）0.2—60MPa（較高）效率特點在設計點最高，偏離越遠，效率越低在揚程高時，效率降低較小揚程高時，效率降低較大范圍（最高點）0.5—0.80.7—0.90.25—0.50.7—0.850.6—0.8結構特點結構簡單，造價低，體積小，重量輕，安裝檢修方便結構復雜，振動大，體積大，造價高同離心泵操作與維修流量調節方法小幅度調節用出口閥或改變轉速小幅度調節用出口旁路閥或改變葉片安裝角度不能用出口閥調節，只能用旁路調節同旋渦泵，另還可調節轉速和行程同旋渦泵自吸作用一般沒有沒有部分型號有有有啟動出口閥關閉出口閥全開（結合實際操作）出口閥全開（結合實際操作）維修簡便麻煩簡便適用范圍黏度較低的各種介質特別適用于大流量，低揚程，黏度較低的介質特別適用于小流量、較高壓力的低粘度清潔介質適用于高壓力、小流量的清潔介質（含懸浮液或要求完全無泄露可用隔膜泵）適用于中低壓力、中小流量尤其適用于黏度高的介質5三、泵的結構及工作原理61、離心泵的結構及工作原理

離心泵的品種很多，各種類型泵的結構雖然不同，但主要零部件基本相同。主要零部件有：泵殼、泵蓋、泵體、葉輪、密封環、泵軸、機封或填料函、聯軸器、軸承等。72022年12月10日2、軸流泵的結構及基本原理8軸流泵，揚程一般僅為4～15m左右。在給水排水工程中，城市雨水泵站、大型污水泵站，軸流泵及混流泵的采用都是十分普遍的。2.1軸流泵的基本構造

由主要由泵殼、葉輪和泵軸等組成。(1)吸入管；(2)葉片；(3)葉輪；(4)導葉(5)軸；(6)機殼；(7)出水彎管102.1軸流泵的基本構造（4）軸和軸承：軸下端聯葉輪，上端聯電機，吊裝在電機的機座和基礎上，以止推軸承承重；止推軸承：承重（軸重、葉輪重、水向下的壓力等）；導軸承（上導軸承、下導軸承）：承受軸向力，起徑向定位的作用，保持泵軸鉛直；（5）密封：填料函、水封管等組成；（6）聯軸器。122.2軸流泵基本原理143、旋渦泵的結構及基本原理

3.1旋渦泵的結構

閉式漩渦泵泵殼流道使吸入口與排出口直接連通，無自吸能力。葉片形狀有徑向直葉、前傾直葉、后傾直葉、后轉角、前轉角。開式漩渦泵泵殼流道使吸入口與排出口不直接連通，有自吸能力。葉片形狀有徑向直葉、徑向彎葉。153.2旋渦泵的工作原理

又稱：渦流泵、再生泵旋渦泵是一種特殊的離心泵。葉輪由一金屬圓盤與四周銑出凹槽而成。余下未銑去的部分形成輻射狀的葉片。泵殼內壁亦是圓形。在葉輪與泵殼內壁之間有一引水道。其吸入口與排出口靠近，二者間以“擋壁”相隔。擋壁與葉輪間的縫隙很小以期阻止壓出口壓強高的液體漏回吸入口壓強低的部位。15234旋渦泵1、葉輪2、葉片3、殼體4、引水道5、擋壁163.2旋渦泵的工作原理

葉輪高速旋轉，葉輪各葉片間的液體在高速旋轉中受到離心慣性力，于是，葉片外緣的液體壓強高于葉片內緣液體的壓強。用能量交換假說解釋---葉片間的液體向泵殼流道作動量傳遞?？v向漩渦越強，液體進入葉輪的次數越多，泵所產生的壓頭越高?？v向旋渦173.3旋渦泵的性能和特點在小流量范圍內可獲得較高壓頭；H-Q曲線陡降，P-Q曲線下降形；效率低；開式漩渦泵有自吸能力；氣蝕能力較差；葉輪承受不平衡徑向力和軸向力；不宜輸送帶固體顆粒的液體和粘度較大的液體；結構簡單、重量輕、體積小、制造和維修方便。η開20～35％，η閉34～45％與葉輪直徑、轉速、級數相同的離心泵比較壓頭高3-9倍，單級壓頭可達300m。Q適宜工況HPη184.1往復泵定義和特性定義：往復泵是一種容積式泵，利用活塞或柱塞在泵缸內的往復運動來輸送液體。吸入行程：工作容積增加，缸內壓力下降，吸入閥打開，排出閥關閉，液體進入缸內。排出行程：工作容積減少，缸內壓力增加，吸入閥關閉，排出閥打開，液體排出泵缸。4、往復泵204.3往復泵的特性1）瞬時流量是脈動的2）平均流量（泵的流量）是恒定的Q(理)=A*S*n*Z*60(單位是每小時立方米)A=1/4πd*dA是柱塞截面積,S是柱塞行程長度,n是泵速,Z是缸數,d是柱塞直徑3）泵的壓力取決于管路特性4）對輸送的介質（液體）有較強的適應性5）有良好的自吸性能214.4往復泵的組成由動力端與液力端組成。動力端:皮帶輪、傳動軸、齒輪、連桿、十字頭和裝有曲柄(或偏心輪)的主軸等組成。液力端:工作缸、活（柱）塞、拉桿和鑄造的閥箱。閥有吸入閥和排出閥，每個閥都有閥座、閥體及可換的膠皮，在閥箱的排出部分裝有空氣包和安全閥。234.5.2隔膜泵的特性不需灌引水

流動寬敞，通過性能好，允許通過最大顆粒直徑達10mm。抽送泥漿、雜質時，對泵磨損甚微揚程、流量可通過氣閥開度實現無級調節；無旋轉部件，沒有軸封，隔膜將抽送的介質與泵的運動部件、工作介質完全隔開?？梢越]在介質中工作；作用方便、工作可靠、開停只需簡單地打開和關閉氣體閥門，即使由于意外情況而長時間無介質運行或突然停機，泵也不會因此而損壞，不旦超負荷，泵會自動地停機，具有自我保護性能，當負荷恢復正常后，又有自動啟動運行;

結構簡單、易損件少無須用油潤滑，即使空轉，對泵也無任何影響244.5.3隔膜泵的組成傳動部分是帶動隔膜片來回鼓動的驅動機構。它的傳動形式有機械傳動、液壓傳動和氣壓傳動等。其中應用最廣泛的是液壓傳動。它的基本形式和一般往復泵大致相同，通過一套曲軸連桿機構帶動一活塞作往復運動，活塞的運動通過液壓液體(一般為油壓液體)而傳到隔膜，使隔膜作往返運動。隔膜缸頭部分主要由一隔膜片將被輸送的液體在泵缸內隔開當隔膜向內運動，泵缸內工作室為負壓而吸人液體；當隔膜向外運動則排出液體。由于被輸送液體在泵缸內被隔開，液體只與泵缸、吸入閥、排出閥及隔膜的一邊接觸，與液體和活塞以及密封裝置不接觸，可以達到良好的工作狀態。倘若輸送泥漿一類雜質也可使泵缸、活塞和密封裝置等零部件減少磨損。264.6.1單螺桿泵的結構轉子是通過精加工、表面鍍鉻的高強度螺桿；定子就是泵筒，是由一種堅固、耐油、抗腐蝕的合成橡膠精磨成型，然后被永久地粘接在鋼殼體內而成。274.6.1單螺桿泵的工作原理各嚙合螺桿之間以及螺桿與缸套間的間隙很小，在泵內形成多個彼此分隔的容腔。轉動時，下部容腔V增大，吸入液體，然后封閉。封閉容腔沿軸向推移。新的吸入容腔又在吸入端形成。一個接一個的封閉容腔移動，液體就不斷被擠出。2830

4.6.3螺桿泵使用中注意事項A、應防止干轉，以免嚴重磨損，單螺桿泵如斷流干轉；橡膠泵缸將很快會燒毀；初次使用或拆檢裝復后應向泵內灌入液體；工作中應嚴防吸空；停用時也需使泵內保存液體。B、三螺桿泵吸入管路必須裝40—60目濾器，吸入油面應高出吸入管口100mm以上新接管路中的焊渣、鐵銹等固體雜質應予清除；保持所排送液體的潔凈；及時清洗濾器；工作時如有異常聲響，應立即停車檢查。C．一般螺桿泵都有固定的轉向，不應反轉，否則推力平衡裝置就會喪失作用，使泵損壞。D．運行注意：起動時，應先將吸、排截止閥全開；停用時，先斷電，后關排出閥，等停轉再關吸入閥，以免泵吸空；泵不允許長時間完全通過調壓閥回流運轉；不應靠調壓閥大流量回流使泵適應小流量的需要；節流損失嚴重，會使液體溫度升高，甚至使泵變形而損壞。31E．螺桿的存放，安裝而使用螺桿較長，剛性較差，容易彎曲變形安裝時要注意保持螺桿表面間隙均勻吸、排管路應可靠地固定，避免牽連泵體引起變形；泵軸與電機軸的聯軸節應很好對中螺桿拆裝起吊時要防止受力彎曲備用螺桿保存時最好懸吊固定，以免放置不平而變形使用中應防止過熱而使螺桿因膨脹而頂彎F．要防止吸油溫度太低、粘度過高，或吸油帶入大量空氣，以及吸入濾器堵塞，否則會使泵吸入真空度過大，產生氣穴和噪聲。32液壓泵是將機械能轉換為流體壓力能的一個重要裝置，齒輪泵是液壓系統中常用的液壓泵。4.7齒輪泵4.7.1齒輪泵的分類齒輪泵按其結構不同可兩大類內嚙合式外嚙合式334.7.2外嚙合式齒輪泵的工作原理泵體內有一對相同模數，相同齒數的齒輪。齒輪的兩個端面靠泵蓋密封。泵體，端蓋和齒輪的各齒槽組成了密封的容積。兩齒輪沿齒寬方向的嚙合線把密閉容積分成吸油腔和壓油腔兩部分，且在吸油和壓油過程中彼此互不相通。344.7.3齒輪泵的困油現象外齒輪泵一般采用漸開線齒形。為轉運平穩，要求齒輪的重迭系數ε大于1。前一對嚙合齒尚未脫離嚙合時，后一對齒便已進入嚙合。在部分時間內相鄰兩對齒會同時處于嚙合狀態，形成一個封閉空間，使一部分油液困在其中。而這封閉空間的容積又將隨著齒輪的轉動而變化(先縮小，然后增大)，從而產生困油現象。困油現象的危害及排除方法：危害：產生噪音和振動使軸承受到很大的徑向力功率損失增加。容積效率降低（當封閉V增大時，P下降，析出氣泡）對泵的工作性能和使用壽命都有害排除方法：開卸荷槽354.7.4齒輪泵的特點及用途結構簡單、尺寸小、重量輕、制造方便、價格低廉、工作可靠、自吸能力強、容易維護。泵如果反轉，吸排方向轉變。在需承受不平衡徑向力時，磨損嚴重，泄露大，同時壓力脈沖和噪音都很大。外嚙合齒輪泵主要應用于低壓和對噪音要求不高的場合。364.8、其他類型泵4.8.1液環真空泵

液環式真空泵（簡稱水環泵）是一種粗真空泵，它所能獲得的極限真空為2000～4000Pa，串聯大氣噴射器可達270～670Pa。水環泵也可用作壓縮機，稱為水環式壓縮機，是屬于低壓的壓縮機，其壓力范圍為1～2×105Pa表壓力374.8.2液環真空泵特性用水密封，介質溫度變化小，可用來輸送易燃易爆氣體結構簡單，使用維修方便。能量傳遞特殊,效率低；30～50%真空度的限制（水的汽化壓力0.24m）前彎葉片；(與離心泵葉片相反)流量及壓力比取決于葉輪的尺寸和轉速；384.8.3液環真空泵工作液（1）工作液通常為常溫清水，如水質容易結垢，應經軟化后再使用。（2）工作液除了起著形成液環的作用外，還起著帶走氣體壓縮熱以及密封分配板與葉輪端面間隙的作用。（3）運行時，液環真空壓縮機內的部分工作液會隨氣體排出，須連續向液環真空壓縮機供工作液。（4）使用不同的工作液時，必須注意過流部件要采用相應的材質。（5）當工作液為常溫清水時，應盡可能采用較低溫的工作水。（6）工作液中不能含有固體顆粒，如混有臟物或顆粒，應在供液管路上裝上過濾網，以防液環真空壓縮機內零件磨損或葉輪被卡死。394.8.4液環真空泵構成液環真空泵，由下列九個主要部分組成：（1）泵體。（2）轉子──由葉輪、軸熱入裝配組成，泵軸配有護軸套。（3）分配板──前、后分配板裝于泵體與前、后側蓋之間。（4）閥板部件──由阻水板和柔性閥板組成，安裝在分配板的排氣口，具有自動調節排氣角度的作用。柔性閥板為易損件，其材料為聚四氟乙烯，損壞后會影響液環真空壓縮機的工作性能，要及時更換。（5）軸封部件──可采用填料密封或機械密封，軸封的冷卻方式有兩種，一種為內供水冷卻方式，另一種為外供水冷卻方式、采用不同的軸封供水方式，軸封函體的安裝方向則不同。（6）側蓋40（7）軸承──用兩個角接觸球軸承作軸向定位，一個圓柱滾子軸

承承擔徑向載荷。（8）供液管路──向液環真空壓縮機提供工作液。（9）軸封供水管路──當采用外供水冷卻軸封方式時，須向軸封函提供

密封冷卻水（如果是內供水，則沒有軸封供水管路）41三、泵的操作1、

42隔膜泵柱塞泵活塞泵啟泵①檢查泵及相關管線附件狀態良好②泵沖程調至0③關閉出口閥打通后路流程④打開入口閥、啟泵、調大沖程⑤出口壓力升起時，約大于背壓時打開出口閥⑥檢查泵運行狀態良好隔膜泵柱塞泵活塞泵432、螺桿泵

啟泵：①檢查泵及相關管線附件狀態良好②開入口閥、開出口閥、打通流程③啟泵至穩定狀態螺桿泵443、離心泵

啟泵：①檢查泵及相關管線附件狀態良好②盤車靈活無卡澀③投用密封沖洗液④開入口閥、灌泵、高點放空見液后灌泵結束⑤關閉出口閥并確認后路流程暢通⑥啟泵，緩慢開出口閥，啟泵和開閥間隔時間一

般不超過3min⑦檢查泵運行狀態，出口壓力是否正常、流量是

否正常⑧再次確認泵運行狀況良好454、離心泵（冷泵）例：回流泵（P603）

檢修完啟泵：①吹掃（N2）②置換（N2）泵內的空氣（水分）至側露點合格③氣相預冷，用泵體至回流罐的那根線走跨線，過泵

排火炬④液相預冷，微開入口閥，進泵返回流罐⑤預冷時要注意機械密封是否良好⑥預冷前投密封沖洗液⑦預冷后泵狀態良好，啟泵，開出口閥⑧檢查確認泵運行狀況，機械密封、出口壓力、流量是否正常465、無密封自控自吸泵

啟泵：①檢查泵入口過濾器無堵塞、壓力表是否齊全完好②盤車靈活無卡澀③打開“引流口”“排氣口”用新鮮水或常溫澄清液進行灌泵④當“引流口”有液體流出時說明泵已灌滿，請將“引口”“排

氣口”關閉⑤打開泵出口閥（或微開），進行啟泵操作⑥檢查泵運行狀態，出口壓力是否正常、流量是否正常⑦根據工藝需求用返回線進行流量調節⑧再次確認泵運行狀況良好47五、離心泵1、離心泵的結構及工作原理

離心泵的品種很多，各種類型泵的結構雖然不同，但主要零部件基本相同。主要零部件有：泵殼、泵蓋、泵體、葉輪、密封環、泵軸、機封或填料函、聯軸器、軸承等。4849離心泵開始工作后，充滿葉輪的液體由許多彎曲的葉片帶動旋轉。在離心力的作用下，液體沿葉片間流道，由葉輪中心甩向邊緣，再通過螺形泵殼(簡稱螺殼)流向排出管。隨著液體的不斷排出，在泵的葉輪中心形成真空，吸入池中液體在大氣壓力作用下，通過吸入管源源不斷地流入葉輪中心，再由葉輪甩出。葉輪的作用是把泵軸的機械能傳給液體，變成液體的壓能和動能；螺殼的作用則是收集從葉輪甩出的液體，并導向排出口的擴散管。由于擴散管的斷面是逐漸增大的，使得液體的流速平緩下降，把部分動能轉化為壓能。在有些泵上，葉輪外緣裝有導葉，其作用也是導流及轉換能量。在吸入管上及排出口的擴散管后分別裝有真空表和壓力表，用以測量泵進口處的真空度及出口壓力，從而了解泵的工作狀況。502、離心泵的主要構件及作用：葉輪：是離心泵的核心構件，其作用是將原動機的機械能傳給液體，使液體的動能和靜壓能有所增加。泵殼：其作用是匯集被葉輪甩出的液體，并在液體導向排出的過程中實現部分動能到靜壓能的轉換。軸封裝置：用來實現泵軸與泵殼間密封的裝置。常用的密封方式是：填料密封和機械密封兩種。離心泵轉子51

轉子是指離心泵的轉動部分，它包括葉輪、泵軸、軸套、軸承等零；52葉輪根據是否有蓋板分三種形式：閉式葉輪、半閉式葉輪、開式葉輪。

葉輪根據吸液方式分：單吸葉輪：產生軸向推力雙吸葉輪：完全消除了軸向推力，具有較大的吸液能力。泵軸53離心泵的泵軸的主要作用是傳遞動力，支承葉輪保持在工作位置正常運轉。它一端通過聯軸器與電動機軸相連，另一端支承著葉輪作旋轉運動，軸上裝有軸承、軸向密封等零部件。泵軸屬階梯軸類零件，一般情況下為一整體。但在防腐泵中，由于不銹鋼的價格較高，有時采用組合件。接觸介質的部分用不銹鋼，安裝軸承及聯軸器的部分用優質碳素結構鋼，不銹鋼與碳鋼之間可以采用承插連接或過盈配合連接。由于泵軸用于傳遞動力，且高速旋轉，在輸送清水等無腐蝕性介質的泵中，一般用45#鋼制造，并且進行調質處理。在輸送鹽溶液等弱腐蝕性介質的泵中，泵軸材料用40Cr，且調質處理。在防腐蝕泵中，即輸送酸、堿等強腐蝕性介質的泵中，泵軸材質一般為1Crl8Ni9或1Crl8Ni9Ti等不銹鋼。軸套54軸套的作用是保護泵軸，使填料與泵軸的摩擦轉變為填料與軸套的摩擦，所以軸套是離心泵的易磨損件。軸套表面一般也可以進行滲碳、滲氮、鍍鉻、噴涂等處理方法，表面粗糙造度要求一般要達到Ra3.2μm—Ra0.8μm?？梢越档湍Σ料禂担岣呤褂脡勖?。軸承55軸承起支承轉子重量和承受力的作用。離心泵上多使用滾動軸承，其外圈與軸承座孔采用基軸制，內圈與轉軸采用基孔制，配合類別國家標準有推薦值，可按具體情況選用。軸承一般用潤滑脂和潤滑油潤滑。蝸殼和導輪56

蝸殼與導輪的作用，一是匯集葉輪出口處的液體，引入到下一級葉輪入口或泵的出口；二是將葉輪出口的高速液體的部分動能轉變為靜壓能。一般單級和中開式多級泵常設置蝸殼，分段式多級泵則采用導輪。57

泵殼是一種轉能裝置，為了減少液體離開葉輪時直接沖擊泵殼而造成能量損失，常在葉輪與泵殼之間安裝一個固定不動的導輪。導輪帶有前彎葉片，葉片間逐漸擴大的通道使進入泵殼的液體的流動方向逐漸改變，從而減少了能量損失，使動能向靜壓能的轉換更加有效。導輪58導輪是一個固定不動的圓盤，正面有包在葉輪外緣的正向導葉，這些導葉構成了一條條擴散形流道，背面有將液體引向下一級葉輪人口的反向導葉，其結構如圖1—16所示。液體從葉輪甩出后，平緩地進入導輪，沿著正向導葉繼續向外流動，速度逐漸降低，動能大部分轉變為靜壓能。液體經導輪背面的反向導葉被引入下一級葉輪導輪上的導葉數一般為4—8片，導葉的入口角一般為8°一16°，葉輪與導葉間的徑向單側間隙約為lmm。若間隙過大，效率會降低；間隙過小，則會引起振動和噪聲。與蝸殼相比，采用導輪的分段式多級離心泵的泵殼容易制造，轉能的效率也較高。但安裝檢修較蝸殼困難。另外，當工況偏離設計工況時，液體流出葉輪時的運動軌跡與導葉形狀不一致，使其產生較大的沖擊損失。由于導輪的幾何形狀較為復雜，所以一般用鑄鐵鑄造而成。密封環59從葉輪流出的高壓液體通過旋轉的葉輪與固定的泵殼之間的間隙又回到葉輪的吸入口，稱為內泄漏，如圖1—17所示。為了減少內泄漏，保護泵殼，在與葉輪入口處相對應的殼體上裝有可拆換的密封環。密封環的結構形式有三種，如圖1—18所示。圖1—18(a)為平環式，結構簡單，制造方便。但密封效果差；圖l—18(b)為直角式的密封環，液體泄漏時通過一個90°的通道，密封效果比平環式好，應用廣泛；密封環內孔與葉輪外圓處的徑向間隙一般在0．1—0．2mm之間。密封環磨損后，使徑向間隙增大，泵的排液量減少，效率降低，當密封間隙超過規定值時應及時更換。密封環應采用耐磨材料制造，常用的材料有鑄鐵、青銅等。密封環的形式：60圖1—18(c)為迷宮式密封環，密封效果好，但結構復雜，制造困難，一般離心泵中很少采用。軸向密封裝置61從葉輪流出的高壓液體，經過葉輪背面，沿著泵軸和泵殼的間隙流向泵外，稱為外泄漏。在旋轉的泵軸和靜止的泵殼之間的密封裝置稱為軸封裝置。它可以防止和減少外泄漏，提高泵的效率，同時還可以防止空氣吸入泵內，保證泵的正常運行。特別在輸送易燃、易爆和有毒液體時，軸封裝置的密封可靠性是保證離心泵安全運行的重要條件。常用的軸封裝置有填料密封和機械密封兩種。填料密封62填料密封指依靠填料和軸(軸套)的外圓表面接觸來實現密封的裝置。它由填料箱(又稱填料函)、填料、液封環、填料壓蓋和雙頭螺栓等組成，如圖1—19所示。液封環安裝時必須對準填料函上的入液口，通過液封管與泵的出液管相通，引入壓力液體形成液封，并冷卻潤滑填料。填料密封是通過填料壓蓋壓緊填料，使填料發生變形，并和軸(或軸套)的外圓表面接觸，防止液體外流和空氣吸入泵內。填料密封的密封性可用調節填料壓蓋的松緊程度加以控制。填料壓蓋過緊，密封性好，但使軸和填料間的摩擦增大，加快了軸的磨損，增加了功率消耗，嚴重時造成發熱、冒煙，甚至將填料燒毀。填料壓蓋過松，密封性差，泄漏量增加，這是不允許的。合理的松緊度應該使液體從填料函中滴狀漏出，每分鐘控制在15—20滴左右。對有毒、易燃、腐蝕及貴中葉體，由于要求泄漏量較小或不準泄漏，可以通過另一臺泵將清水或其他無害液體打到液封環中進行密封，以保證有害液體不漏出泵外。也可采用機械密封裝置。低壓離心泵輸送溫度小于40℃時，常用石墨填料或黃油滲透的棉織填料；輸送溫度小于250℃、壓力小于1．8MPa的液體時，用石墨浸透的石棉填料；輸送溫度小于400℃、允許工作壓力為2．5MPa的石油產品時，用金屬箔包石棉芯子填料。填料密封：63機械密封64填料密封的密封性能差，不適用于高溫、高壓、高轉速、強腐蝕等惡劣的工作條件。機械密封裝置具有密封性能好，尺寸緊湊，使用壽命長，功率消耗小等優點，近年來在化工生產中得到了廣泛的使用。

(1)結構及工作原理依靠靜環與動環的端面相互貼合，并作相對轉動而構成的密封裝置，稱為機械密封，又稱端面密封。其結構如圖1—20所示。緊定螺釘1，將彈簧座2固定在軸上，彈簧座2、彈簧3、推環4、動環6和動環密封圈5均隨軸轉動，6靜環7、靜環密封圈8裝在壓蓋上，并由防轉銷9固定，靜止不動。動環、靜環、動環密封圈和彈簧是機械密封的主要元件。而動環隨軸轉動并與靜環緊密貼合是保證機械密封達到良好效果的關鍵。機械密封65機械密封中一般有四個可能泄漏點A、B、C、D和E。密封點A在動環與靜環的接觸面上，它主要靠泵內液體壓力及彈簧力將動環壓貼在靜環上，防止A點泄漏；但兩環的接觸面A上總會有少量液體泄漏，它可以形成液膜，一方面可以阻止泄漏，另一方面又可起潤滑作用；為保證兩環的端面貼合良好，兩端面必須平直光潔。密封點B在靜環與靜環座之間，屬于靜密封點；用有彈性的O形(或V形)密封圈壓于靜環和靜環座之間，靠彈簧力使彈性密封圈變形而密封。密封點C在動環與軸之間，此處也屬靜密封，考慮到動環可以沿軸向竄動，可采用具有彈性和自緊性的V形密封圈來密封。密封點D在靜環座與殼體之間，也是靜密封，可用密封圈或墊片作為密封元件。密封E點有軸套，在軸套與軸之間，也是靜密封，可用密封圈或墊片作為密封元件。機械密封結構形式66機械密封的結構形式很多，主要是根據摩擦副的對數、彈簧、介質和端面上作用的比壓情況以及介質的泄漏方向等因素來劃分。①內裝式與外裝式內裝式是彈簧置于被密封介質之內(見圖1—20、圖1—21)，外裝式則是彈簧置于被密封介質的外部，如圖1-22所示。機械密封結構形式67內裝式可使泵軸長度減小，但彈簧直接與介質接觸，外裝式正好相反。在常用的外裝式結構中，動環與靜環接觸端面上所受介質作用·力和彈簧力的方向相反，當介質壓力有波動或升高時，若彈簧力余量不大，就會出現密封不穩定；而當介質壓力降低時，又因彈簧力不變,使端面上受力過大，特別是在低壓啟動時，由于摩擦副尚未形成液膜，端面上受力過大容易磨傷密封面。所以外裝式適用于介質易結晶、有腐蝕性、較黏稠和壓力較低的場合。內裝式的端面比壓隨介質壓力的升高而升高，密封可靠，應用較廣。

機械密封結構形式68②非平衡型與平衡型非平衡型與平衡型在端面密封中，介質施加于密封端面上的載荷情況，可用載荷系數久表示，如圖1—23所示。載荷系數K為介質壓力的作用面積與密封端面面積之比。③單端面與雙端面機械密封69

單端面與雙端面機械密封動環與靜環組成摩擦副，有一對摩擦副的稱為單端面機械密封，如圖1—20所示，有兩個摩擦副的稱為雙端面機械密封，如圖l—21所示。與單端面密封相比，雙端面密封有更好的可靠性，適用范圍更廣，可以完全防止被密封介質的外泄漏，但結構較復雜，造價高。70此外，當液體從軸向流入葉輪，然后又立即轉為徑向進入葉片間的流道時，由于軸向動量的突然變化，產生作用于葉輪的軸向沖力。但是，這個力比較小，并被壓力差引起的軸向力抵消，一般可不考慮。由于軸向力的存在，使泵的整個轉子發生向葉輪吸人口的竄動，引起泵的振動，軸承發熱，并使葉輪入口外緣與密封環產生摩擦，嚴重時使泵不能正常工作，甚至損壞機件。尤其是多級泵，軸向力的影響更為嚴重。因此必須平衡軸向力以限制轉子的軸向竄動。3、軸向力平衡裝置3.1、軸向力及危害性離心泵工作時，由于葉輪兩側液體壓力分布不均勻，如圖12—27所示，而產生一個與軸線平行的軸向力，其方向指向葉輪入口。平衡裝置71(1)單級泵的平衡裝置①葉輪上開平衡孔如圖1—28(a)所示，可使葉輪兩側的壓力基本上得到平衡。但由于液體通過平衡孔有一定阻力，所以仍有少部分軸向力不能完全平衡，并且會使泵的效率有所降低，這種方法主要優點是結構簡單，多用于小型離心泵。②泵體上裝平衡管如圖1—28(b)所示，將葉輪背面的液體通過平衡管與泵入口處液體相連通來平衡軸向力。這種方法比開平衡孔優越，它不干擾泵入口液體流動，效率相對較高。平衡裝置72(1)單級泵的平衡裝置③采用雙吸葉輪雙吸葉輪的外形和液體流動方向均為左右對稱，所以理論上不會產生軸向力，但由于制造質量及葉輪兩側液體流動的差異，仍可能有較小的軸向力產生，由軸承承受。④采用平衡葉片如圖l—28(c)所示，在葉輪輪盤的背面裝有若干徑向葉片。當葉輪旋轉時，它可以推動液體旋轉，使葉輪背面靠葉輪中心部分的液體壓力下降，下降的程度與葉片的尺寸及葉片與泵殼的間隙大小有關。此法的優點是除了可以減小軸向力以外，還可以減少軸封的負荷；對輸送含固體顆粒的液體，則可以防止懸浮的固體顆粒進入軸封。但對易與空氣混合而燃燒爆炸的液體，不宜采用此法。平衡裝置73(2)多級泵的平衡裝置分段式多級離心泵的軸向力是各級葉輪軸向力的疊加，其數值很大，不可能完全由軸承來承受，必須采取有效的平衡措施。①葉輪對稱布置將離心泵的每兩個葉輪以相反方向對稱地安裝在同一泵軸上，使每兩個葉輪所產生的軸向力互相抵消，如圖1—29所示。這種方案流道復雜，造價較高。當級數較多時，由于各級泄漏情況不同和各級葉輪輪毅直徑不相同，軸向力也不能完全平衡，往往還需采用輔助平衡裝置。平衡裝置74(2)多級泵的平衡裝置②平衡盤裝置因分段式多級離心泵葉輪沿一個方向裝在軸上，其總的軸向力很大，常在末級葉輪后面裝平衡盤來平衡軸向力。平衡盤裝置由裝在軸上的平衡盤和固定在泵殼上的平衡環組成，如圖1-30所示。在平衡盤5與平衡環4之間有一軸向間隙b，在平衡盤5與平衡套3之間有一徑向間隙b0，平衡盤5后面的平衡室與泵的吸人口用管子連通，這樣徑向間隙前的壓力是末級葉輪背面的壓力P2，平衡盤后的壓力是接近吸入口的壓力Pl。泵啟動后由多級泵末級葉輪流出來的高壓液體流過徑向間隙b0，壓力下降到P‵，由于壓力P‵＞Pl，就有壓力P‵一Pl作用在平衡盤5上，這個力就是平衡力，方向與作用在葉輪上的軸向力相反。離心泵工作時，當葉輪上的軸向力大于平衡盤5上的平衡力時，泵的轉子就會向吸入方向竄動，使平衡盤5的軸向間隙b0減小，增加液體的流體阻力，因而減少了泄漏量。泄漏量減少后，液體流過徑向間隙b0的壓力降減小，從而提高了平衡盤5前面的壓力p‵，即增加了平衡盤5上的平衡力。隨著平衡盤5向左移動，平衡力逐漸增加，當平衡盤5移動到某一個位置時，平衡力與軸向力相等，達到平衡。平衡裝置75(2)多級泵的平衡裝置同樣，當軸向力小于平衡力時，轉子將向右移動，移動一定距離后軸向力與平衡力將達到新的平衡。由于慣性，運動著的轉子不會立刻停止在新的平衡位置上，而是繼續移動促使平衡破壞，造成轉子向相反方向移動的條件。泵在工作時，轉子永遠也不會停止在某一位置，而是在某一平衡位置左右軸向竄動。當泵的工作點改變時，轉子會自動地移到另一平衡位置進行軸向竄動。由于平衡盤有自動平衡軸向力的特點，因而得到廣泛應用。

圖12—30多級泵的平衡盤裝置

l末級葉輪；2尾段；3平衡套；4一平衡環；

5一平衡盤；6接吸入口的管孔763、離心泵的選擇步驟選擇離心泵時，必須考慮以下幾點：①應滿足工藝過程提出的對流量、壓頭及輸送液體性質的要求；②應具有良好的吸入性能，軸封裝置嚴密可靠，潤滑冷卻良好，零部件有足夠的強度，以及便于操作和維修；③泵的高效工作區域寬，能適應工況的變化；④泵的尺寸小，重量輕，結構簡單，制造容易，成本低；⑤其他特殊要求，如防爆、耐腐蝕等。77（1）流量。是指泵在單位時間內所輸送的液體體積,用Q來表示,其單位為L／s或m3/h。（2）壓頭(或揚程)。是指每一單位重量(N)的液體通過泵后,其能量的增加值,用H示,其單位為J／N或m；由于一般離心泵的工作壓力不高，所以通常不采用MPa，而只用“m液柱”來表示壓頭的大小。（3）功率。離心泵的功率通常是指泵的軸功率，也就是動力機輸入到泵軸的功率，以N軸表示，其單位為kW。單位時間內流過離心泵的液體從泵那里得到的能量叫做有效功率，用N表示。（4）效率。任何泵不可能把動力機輸入的軸功率完全傳遞給液體，成為有效功率，因為在泵內有各種能量損失。泵的效率為有效功率與軸功率之比。（5）轉速。指泵軸每分鐘的轉數，其單位為r/min。2、離心泵的特性參數78

離心泵通常按葉輪數目、葉輪結構、泵殼結構特點及其用途等進行分類。泵殼結構

葉輪數目葉輪吸入方式

單級泵和多級泵單吸泵和多吸泵螺殼泵和透平泵3、離心泵的分類79（1）清水泵；（2）泥漿泵；（3）酸泵；（4）堿泵；（5）油泵；（6）砂泵；（7）低溫泵；（8）高溫泵；（9）屏蔽泵等。按用途分類801-葉輪背帽2-葉輪背帽止回墊3-葉輪外口環4-葉輪內口環5-密封填料6-密封填料壓蓋7-支撐軸承壓蓋8-支撐軸承9-托架10-止推軸承11-油封12-泵軸13-葉輪鍵14-擋油環4、單級單吸離心泵B型泵815、單級單吸懸臂式離心泵825、單級單吸懸臂式離心泵它是按國際標準規定的性能和尺寸設計的，是一種節能新產品，目前已替代B型泵。IS型泵用于輸送清水和性質與水相似的液體，溫度不超過80℃，流量范圍為6．3—400m3／h，揚程范圍為5—125m，轉速為2900r／min或1450r／min。

它為后開門結構，主要由泵殼、泵蓋、葉輪、軸、密封環、軸套及泵體等組成。泵通過加長彈性聯軸器與電動機相連接，自進口方向看葉輪逆時針旋轉。與B型泵比較，IS型泵的效率和吸程有較大提高，噪聲低、振動小。拆下加長聯軸器的中間連接件，即可取下泵的轉子，故檢修方便。836、單級雙吸離心泵

846、單級雙吸離心泵這種泵實際上相當于兩個B型泵葉輪組合而成，液體從葉輪左、右兩側進入葉輪，流量大。轉子為兩端支承，泵殼為水平剖分的蝸殼形。兩個呈半螺旋形的吸液室與泵殼一起為中開式結構，共用一根吸液管，吸、排液管均布在下半個泵殼的兩側，檢查泵時，不必拆動與泵相連接的管路。由于泵殼和吸液室均為蝸殼形，為了在灌泵時能將泵內氣體排出，在泵殼和吸液室的最高點處分別開有螺孔，灌泵完畢用螺栓封住。泵的軸封裝置多采用填料密封，填料函中設置水封圈，用細管將壓液室內的液體引入其中以冷卻并潤滑填料。軸向力自身平衡，不必設置軸向力平衡裝置。在相同流量下雙吸泵比單吸泵的抗汽蝕性能要好。857、

多級離心泵

867、多級離心泵人們把若干個葉輪安裝在同一個泵軸上，每個葉輪與其外周的液體導流裝置形成一個獨立的工作室，這個工作室與葉輪組成的系統可以認為是一個單級離心泵，每個工作室前后串聯，就構成了多級泵。與多個單級離心泵串聯相比，多級泵具有效率高、占地面積小、操作費用低、便于維修等優點。該泵流量范圍為5—720m3／h，揚程最高達2800m。多級離心泵除了具有單級離心泵的優點之外，它最大的優點就是揚程高。多級離心泵的用途十分廣泛，例如，化肥生產中，用多級泵將氨水打入碳化塔，由氨水吸收加壓氮氫混合氣中的二氧化碳，生產出碳酸氫銨；鍋爐的給水；山區的深井提灌等。878、

屏蔽式離心泵

888、屏蔽式離心泵化工廠常用的屏蔽泵，屬于單級懸臂式離心泵.屏蔽泵又稱無填料泵，這種泵用于輸送易燃、易爆、有毒、有放射性及貴重液體，也可選作高壓設備的循環用泵。其結構特點使泵的葉輪與電機的轉子在同一根軸上，裝在同一格密封的殼體內，沒有聯軸器和封裝置，從根本上消除了液體外漏。為了防止輸送液體昱電氣部分接觸，電機的定子和轉子分別用金屬薄壁圓筒（屏蔽套）于液體隔離。屏蔽套的材料應能耐腐蝕，并具有非磁性和高電阻率，以減少電動機因屏蔽套存在而產生額外功率消耗。為了不干擾電機的磁場，這種金屬薄臂圓筒采用奧氏體系非磁性材料（1Gr18Ni9Ti）制成。由于有屏蔽套，增加了電機轉子和定子的間隙，使電機效率下降，因此，要求屏蔽套的壁要很薄，一般為0.3—0.8mm.

屏蔽泵具有結構簡單緊湊，零件少，占地少，操作可靠，長期不要檢修等優點。缺點是效率低，比一般離心泵低26％—50％。899、高速離心泵

909、高速離心泵高速離心泵由電機，增速器和泵三部分組成。泵和增速器一般為封閉結構?？梢月短彀惭b使用。立式結構使用廣泛，驅動功率一般為7.5-132kW。當驅動功率超過160kW時，采用臥式結構。高速離心泵葉輪和泵體之間沒有密封環，泵內部的間隙較大。葉輪葉片與泵體后蓋板和擴散錐管之間的間隙一般為2—3mm，如果達3—4mm還可應用，而不影響效率。泵的軸封裝置通常采用機械密封。泵內設有旋風分離器，使泵抽送的液體得以凈化，引向機械密封以延長機械密封的壽命。高速離心泵的高速是通過增速器實現的，所以增速器是高速離心泵的關鍵部件之一。增速器主要由齒輪構成，有一級增速和兩級增速兩種基本類型。高速軸上的軸承對小功率泵采用巴氏合金軸承，功率在150kW以上用分塊式滑動軸承與端面止推軸承組合。增速器的潤滑是由自帶油泵把油經濾油器和油冷器送人殼體各個噴嘴，通過噴嘴將油噴成霧狀，用油霧來潤滑齒輪和軸承。這種泵適用在高揚程，小流量的場合。由于葉輪與殼體的間隙較大，所以可用來輸送含固體微粒及高教度的液體。帶誘導輪的葉輪具有良好的抗汽蝕性能。高速泵結構緊湊、體積小、質量輕、占地面積少。缺點是加工精度要求高，制造上比較困難。919、高速泵的特點轉速較高，目前可達30000r/m，所以必須有增速機構。徑向葉輪，而且葉輪不帶側板，無圓盤磨損。ns=15-80,效率在50％左右部分流特性：只有部分流體沿擴散管流出，大部分在作圓周運動。H可達20000m以上，泵的揚程取決于葉輪外圓周速度泵的流量取決于擴散管的喉部面積，泵的轉速很高，汽汽蝕性能較差，需要在入口加裝誘導輪。929、高速離心泵葉輪與誘導輪六、裝置的泵圖片93七、泵的常見問題分析941、離心泵的“汽縛”現象：

若離心泵在啟動以前泵內沒充滿液體或在運轉過程中泵內漏入了空氣，由于空氣的密度比液體的密度小的多，產生的離心力很小，導致吸入口處所形成的真空度較低，不足以將液體吸入泵內。這時，盡管葉輪在不停地運動，卻不能輸送液體，這種現象稱為汽