會計學1d離心泵原理與操作1.離心泵工作原理1—

軸2—

機封3—

擴壓管4—

葉輪5—

吸入室6—

口環7—

蝸殼離心泵典型結構第1頁/共44頁1.離心泵工作原理1.1離心泵工作原理

驅動機通過泵軸帶動葉輪旋轉產生離心力,在離心力作用下,液體沿葉片流道被甩向葉輪出口,液體經蝸殼收集送入排出管。液體從葉輪獲得能量,使壓力能和速度能均增加,并依靠此能量將液體輸送到工作地點。在液體被甩向葉輪出口的同時,葉輪入口中心處形成了低壓,在吸液罐和葉輪中心處的液體之間就產生了壓差,吸液罐中的液體在這個壓差作用下,不斷地經吸入管路及泵的吸入室進入葉輪中。第2頁/共44頁1.離心泵工作原理液體甩出，葉輪中心形成低壓驅動機帶動葉輪高速旋轉葉輪帶動液體高速旋轉產生離心力液體獲得能量（壓力能、速度能增加）

吸入罐與泵之間產生壓差吸入液體，實現連續工作輸送液體1.2離心泵工作流程：第3頁/共44頁1.離心泵工作原理1.3離心泵工作動畫演示第4頁/共44頁1.4離心泵工作原理理論“等角速度旋轉容器中液體相對平衡”第5頁/共44頁1.4離心泵工作原理理論1.盛滿液體容器中心開口

r=0z=0p=p0第6頁/共44頁1.4離心泵工作原理理論2.灌滿液體邊緣開口r=Rz=0p=p0中間形成真空度第7頁/共44頁1.離心泵工作原理1.5離心泵的氣蝕1.5.1汽蝕發生的機理

離心泵運轉時，流體的壓力隨著從泵入口到葉輪入口而下降，在葉片附近，液體壓力最低。此后，由于葉輪對液體做功，壓力很快上升。當葉輪葉片入口附近壓力小于等于液體輸送溫度下的飽和蒸汽壓力時，液體就汽化。同時，還可能有溶解在液體內的氣體溢出，它們形成許多汽泡。當汽泡隨液體流到葉道內壓力較高處時，外面的液體壓力高于汽泡內的汽化壓力，則汽泡會凝結潰滅形成空穴。瞬間內周圍的液體以極高的速度向空穴沖來，造成液體互相撞擊，使局部的壓力驟然劇增（有的可達數百個大氣壓）。這不僅阻礙流體的正常流動，更為嚴重的是，如果這些汽泡在葉輪壁面附近潰滅，則液體就像無數小彈頭一樣，連續地打擊金屬表面，其撞擊頻率很高（有的可達2000~3000Hz），金屬表面會因沖擊疲勞而剝裂。若汽泡內夾雜某些活性氣體（如氧氣等），他們借助汽泡凝結時放出的能量（局部溫度可達200~300℃），還會形成熱電偶并產生電解，對金屬起電化學腐蝕作用，更加速了金屬剝蝕的破壞速度。上述這種液體汽化、凝結、沖擊，形成高壓、高溫、高頻率的沖擊載荷，造成金屬材料的機械剝裂與電化學腐蝕破壞的綜合現象稱為汽蝕。

第8頁/共44頁1.離心泵工作原理1.5.2汽蝕的后果

汽蝕使過流部件被剝蝕破壞

通常離心泵受汽蝕破壞的部位，先在葉片入口附近，繼而延至葉輪出口。起初是金屬表面出現麻點，繼而表面呈現槽溝狀、蜂窩狀、魚鱗狀的裂痕，嚴重時造成葉片或葉輪前后蓋板穿孔，甚至葉輪破裂，造成嚴重事故。因而汽蝕嚴重影響到泵的安全運行和使用壽命。汽蝕使泵的性能下降

汽蝕使葉輪和流體之間的能量轉換遭到嚴重的干擾，使泵的性能下降，嚴重時會使液流中斷無法工作。

第9頁/共44頁1.離心泵工作原理1.5.2汽蝕的后果汽蝕使泵產生噪音和振動

氣泡潰滅時，液體互相撞擊并撞擊壁面，會產生各種頻率的噪音。嚴重時可以聽到泵內有“噼啪”的爆炸聲，同時引起機組的振動。而機組的振動又進一步足使更多的汽泡產生和潰滅，如此互相激勵，導致強烈的汽蝕共振，致使機組不得不停機，否則會遭到破壞。

第10頁/共44頁1.離心泵工作原理1.5.3離心泵產生汽蝕的原因

1、被輸送的介質溫度過高；

2、水池液位過低，有氣體被吸入；

3、泵的安裝高度過高；

4、流速和吸入管路上的阻力太大；

5、吸入管道、壓蘭(指不帶液封的)密封不好，有空氣進入。

6、流量過大，也就是說出口閥門開的太大第11頁/共44頁1.離心泵工作原理1.5.4氣蝕的解決方案１．清理進口管路的異物使進口暢通，或者增加管徑的大小；

２．降低輸送介質的溫度；４．降低安裝高度；５．重新選泵，或者對泵的某些部件進行改進，比如選用耐汽蝕材料等等．6．使泵體內灌滿液體或者在進口增加一緩沖罐就可以解決．

第12頁/共44頁2.離心泵主要工作參數：

流量Q

揚程H

轉速n

功率N

效率η

氣蝕余量（Δhr）

第13頁/共44頁2.離心泵主要工作參數：2.1流量

即泵在單位時間內排出的液體量,通常用體積單位表示,符號Q,單位有m3/h,m3/s,l/s等,⑴體積流量Q：m3/hm3/sL/s⑵質量流量m：kg/hkg/st/hm=ρQρ液體密度kg/m3。用的較多第14頁/共44頁2.離心泵主要工作參數：2.2揚程

輸送單位重量的液體從泵入口處(泵進口法蘭)到泵出口處(泵出口法蘭),其能量的增值。常用H表示,單位J/kg、m液柱。（J=N·m）

第15頁/共44頁2.離心泵主要工作參數：

①提高位高；②克服阻力；③增加液體靜壓能和速度能

H是液體獲得的能量，不是簡單的排送高度！特別注意！H由能量方程可以看出m（1-1）’第16頁/共44頁2.離心泵主要工作參數：2.3轉速泵的轉速是泵每分鐘旋轉的次數,用n來表示。單位：rpm，或r/s

一般離心泵轉速970rpm、1450rpm、2950rpm；高速離心泵的轉速可達20000rpm以上。第17頁/共44頁2.離心泵主要工作參數：2.4功率單位時間內所做的功。單位：工程單位：1kW=1000W⑴有效功率Ne單位時間內泵輸送出去的液體有效能頭。

KW⑵軸功率N：泵軸輸入的功率。

第18頁/共44頁2.離心泵主要工作參數：2.5效率

用η表示，是衡量泵的經濟性的指標。

N：泵輸入功率（軸功率）

Ne：液體得到功率（有效功率）兩者的差別在于損失，包括流動損失、泄漏、機械摩擦等。

第19頁/共44頁2.離心泵主要工作參數：2.6汽蝕余量離心泵的汽蝕余量是表示泵的性能的主要參數,用符號Δhr表示,單位為米液柱。

有效汽蝕余量

液體流自吸液罐,經吸入管路到達泵吸入口后,所富余的高出汽化壓力的那部分能頭。用Δha表示。

泵的必須汽蝕余量

液流從泵入口到葉輪內最低壓力點K處的全部能量損失,用Δhr表示。

第20頁/共44頁2.離心泵主要工作參數：2.6汽蝕余量

Δhr與Δha的區別和聯系:Δha>Δhr泵不汽蝕

Δha=Δhr泵開始汽蝕

Δha<Δhr泵嚴重汽蝕

第21頁/共44頁3.離心泵結構葉輪泵體軸軸封軸承箱

第22頁/共44頁3.離心泵結構第23頁/共44頁3.離心泵結構第24頁/共44頁3.離心泵結構3.1葉輪

它是離心泵內傳遞能量給液體的唯一元件,葉輪用鍵固定于軸上，隨軸由原動機帶動旋轉，通過葉片把原動機的能量傳給液體。葉輪的作用是將原動機的機械能直接傳給液體，以增加液體的靜壓能和動能(主要增加靜壓能)。

第25頁/共44頁3.離心泵結構3.1葉輪

葉輪有開式、半閉式和閉式三種，如圖所示。

開式葉輪在葉片兩側無蓋板，制造簡單、清洗方便，適用于輸送含有較大量懸浮物的物料，效率較低，輸送的液體壓力不高；半閉式葉輪在吸入口一側無蓋板，而在另一側有蓋板，適用于輸送易沉淀或含有顆粒的物料，效率也較低；閉式葉輪在葉輪在葉片兩側有前后蓋板，效率高，適用于輸送不含雜質的清潔液體。一般的離心泵葉輪多為此類。第26頁/共44頁3.離心泵結構3.2泵體

即泵的殼體,包括吸入室和壓液室。①吸入室:

它的作用是使液體均勻地流進葉輪。②壓液室:

它的作用是收集液體,并把它送入下級葉輪或導向排出管,與此同時降低液體的速度,使動能進一步變成壓力能。壓液室有蝸殼和導葉兩種形式。

第27頁/共44頁3.離心泵結構3.3軸

軸是傳遞機械能的重要零件,原動機的扭矩通過它傳給葉輪。泵軸是泵轉子的主要零件，軸上裝有葉輪、軸套、平衡盤等零件。泵軸靠兩端軸承支承，在泵中作高速回轉，因而泵軸要承載能力大、耐磨、耐腐蝕。泵軸的材料一般選用碳素鋼或合金鋼并經調質處理。

第28頁/共44頁3.離心泵結構3.4軸封由于泵軸轉動而泵殼固定不動，在軸和泵殼的接觸處必然有一定間隙。為避免泵內高壓液體沿間隙漏出，或防止外界空氣從相反方向進入泵內，必須設置軸封裝置。

軸封裝置主要防止泵中的液體泄漏和空氣進入泵中，以達到密封和防止進氣引起泵氣蝕的目的。軸封的形式：即帶有骨架的橡膠密封、填料密封和機械密封。目前最主要采用機械密封和干氣密封兩種形式。

第29頁/共44頁3.離心泵結構3.5機械密封3.5.1機械密封的工作原理

機械密封是靠一對或數對垂直于軸作相對滑動的端面在流體壓力和補償機構的彈力（或磁力）作用下保持貼合并配以輔助密封而達到阻漏的軸封裝置。

第30頁/共44頁3.離心泵結構3.5.2機械密封的工作原理

常用機械密封結構如圖所示。由靜止環（靜環）1、旋轉環（動環）2、彈性元件3、彈簧座4、緊定螺釘5、旋轉環輔助密封圈6和靜止環輔助密封圈8等元件組成，防轉銷7固定在壓蓋9上以防止靜止環轉動。旋轉環和靜止環往往還可根據它們是否具有軸向補償能力而稱為補償環或非補償還。

第31頁/共44頁3.離心泵結構3.5.3機械密封泄漏途徑

機械密封中流體可能泄漏的途徑有A、B、C、D四個通道。

C、D泄漏通道分別是靜止環與壓蓋、壓蓋與殼體之間的密封，二者均屬靜密封。B通道是旋轉環與軸之間的密封，靜密封元件最常用的有橡膠O形圈或聚四氟乙烯V形圈。

A通道則是旋轉環與靜止環的端面彼此貼合作相對滑動的動密封，它是機械密封裝置中的主密封，也是決定機械密封性能和壽命的關鍵。第32頁/共44頁3.離心泵結構3.5.4機械密封要求

機械密封對密封端面的加工要求很高，同時為了使密封端面間保持必要的潤滑液膜，必須嚴格腔制端面上的單位面積壓力，壓力過大，不易形成穩定的潤滑液膜，會加速端面的磨損；壓力過小，泄漏量增加。所以，要獲得良好的密封性能又有足夠壽命，在設計和安裝機械密封時，一定要保證端面單位面積壓力值在最適當的范圍。

第33頁/共44頁3.離心泵結構3.5軸承箱3.5.1軸承箱作用軸承的作用是對泵軸進行支撐，實質是能夠承擔徑向載荷。也可以理解為它是用來固定軸的，使軸只能實現轉動，而控制其軸向和徑向的移動。軸承箱則用來固定軸承，同時作為裝載軸承潤滑油的容器。第34頁/共44頁3.離心泵結構3.5.2軸承潤滑離心泵大部分采用滾動軸承，而滾動軸承的元件(滾動體、內外圈滾道及保持器)之間并非都是純滾動的。由于在外負荷作用下零件產生彈性變形，除個別點外，接觸面上均有相對滑動。滾動軸承各元件接觸面積小，單位面積壓力往往很大，如果潤滑不良，元件很容易膠合，或因摩擦升溫過高，引起滾動體回火，使軸承失效，所以軸承時刻都要處于油膜的涂覆之中。軸承潤滑通常用油槽或油霧進行潤滑，為了保證滾動體和滾道接觸面間形成一定厚度的油膜，采用中黏度的渦輪油(國際標準化組織68級)較適宜。在油槽潤滑中，軸承部分浸在油中，油浸潤高度以沒過軸承底的50％為宜。如果超過50％，過量的油渦流會使油溫上升，油溫升高會加速潤滑荊的氧化，從而降低潤滑性能；如果低于50％，則油對軸承的沖洗作用降低，潤滑效果不好。

第35頁/共44頁3.離心泵結構3.5.3滾動軸承的浸油潤滑N>3000rpm時，油位在軸承最下部滾動體中心以下，但不低于滾動體下緣。N＝1500～3000rpm時，油位在軸承最下部滾動體中心以上，但不得浸沒滾動體上緣。N<1500rpm時，油位在軸承最下部滾動體的上緣或浸沒滾動體。第36頁/共44頁3.離心泵結構3.5.4恒位油杯原理恒位油杯的作用是使軸承箱體內的潤滑油位保持恒定。

恒位油杯的結構簡圖如右所示，斜面的位置對恒位油杯非常關鍵，由此形成的工作油位點是正常工作狀態時的油位。有的恒位油杯沒有專門的氣孔，但都要保證斜面以上部位與大氣自由相通。

第37頁/共44頁3.離心泵結構3.5.4恒位油杯原理下圖為恒位油杯正常工作狀態，理論設計上工作油位點和設計油位是相同的，恒位油杯內初始油量一般保持在整個油杯的2/3處。恒位油杯內液面高于軸承箱體內液面并能保持一定高度的液位，是由于連通器的原理，油杯內氣體壓力小于外界大氣壓力。第38頁/共44頁3.離心泵結構3.5.4恒位油杯原理右圖為恒位油杯補油狀態圖。當軸承箱體內的潤滑油由于各種原因而損耗后，箱體內油位下降，由于連通器原理，恒位油杯斜面處的油位降低到工作油位點以下，導致恒位油杯內油液的壓力平衡被破壞，潤滑油從恒位油杯內流出并進入軸承箱體，外界氣體在大氣壓力作用下通過斜面的上端進入恒位油杯，直到潤滑油液面恢復到工作油位點時，補油結束。

第39頁/共44頁4.離心泵操作4.1啟動前準備工作

（1）檢查泵及出、入口管線的各部件，如閥門、法蘭、地腳螺釘、聯軸器、溫度計和壓力表等，看是否正常好用（2）給軸承箱內加油，油面應在油標的1/2—2/3處。（3）盤車，檢查泵的轉動情況，是否有不正常的聲音。（4）打開軸承及盤根的冷卻水。（5）打開壓力表閥。