離心泵運行中的不平衡力

第一部分徑向推力及其平衡方法PART0101一、徑向推力及其平衡方法

徑向推力的概念及產生原因概念：離心泵運行時，泵內液體作用在葉輪上徑向不平衡力的合力產生原因：離心泵在非額定（設計）流量下運行徑向推力的危害及平衡方法危害：徑向推力是交變應力，它會使軸產生較大的撓度，甚至導致摩擦而損壞。對轉軸而言，徑向推力是交變載荷，容易使軸產生疲勞而破壞

一、徑向推力及其平衡方法

徑向推力的概念及產生原因平衡方法（對稱原理）

采用雙層壓出室平衡徑向推力大型單級泵在蝸殼內加裝導葉多級蝸殼式泵可以采用相鄰兩級蝸殼倒置的布置

第二部分軸向推力及其平衡方法PART0102二、軸向推力及其平衡方法軸向推力的概念及產生原因概念：離心泵在運行時，泵內液體作用在葉輪蓋板兩側上軸向不平衡力的合力產生原因：葉輪前、后蓋板的不對稱軸向推力的計算臥式離心泵：軸向推力的危害使轉子產生軸向位移，造成葉輪和泵殼等動、靜部件碰撞、摩擦和磨損；還會增加軸承負荷，導致機組振動、發熱甚至損壞二、軸向推力及其平衡方法軸向推力的平衡方法二、軸向推力及其平衡方法

單級泵軸向推力的平衡：軸向推力的平衡方法平衡孔或平衡管簡單、可靠，只能平衡70%～90%的軸向力，需要止推軸承。增加了泄漏損失，泵效率下降，多用于小型泵二、軸向推力及其平衡方法

單級泵軸向推力的平衡：軸向推力的平衡方法雙吸葉輪理論上不會產生軸向推力，由于制造偏差以及葉輪兩側液流的運動差異，仍需采用止推軸承

二、軸向推力及其平衡方法

單級泵軸向推力的平衡：軸向推力的平衡方法背葉片在葉輪的后蓋板上加鑄徑向肋筋，背葉片強迫液體旋轉，使壓能向動能轉化

二、軸向推力及其平衡方法

多級泵軸向推力的平衡：軸向推力的平衡方法采用葉輪對稱排列平衡軸向推力簡單且效果良好，但級與級之間連接管道長，損失大，彼此重疊，使泵殼制造和檢修復雜二、軸向推力及其平衡方法

多級泵軸向推力的平衡：軸向推力的平衡方法采用平衡盤平衡軸向推力結構：安裝在末級葉輪后，和軸一起旋轉

平衡原理：軸向推力，平衡力優點：結構緊湊；平衡效果好，可以平衡全部軸向推力

；自動平衡軸向推力缺點：啟停泵時平衡力不足，會出現動、靜摩擦；需配推力軸承，存在“竄梭”的現象二、軸向推力及其平衡方法

多級泵軸向推力的平衡：軸向推力的平衡方法采用平衡鼓平衡軸向推力結構：裝在泵軸末級葉輪后的一個圓柱，和軸一起旋轉平衡原理：軸向推力，平衡力優點：不存在動靜部分的摩擦，安全可靠缺點：平衡力為定值，不能平衡全部軸向推力，不能獨立使用，必須同時裝有雙向止推軸承二、軸向推力及其平衡方法

多級泵軸向推力的平衡：軸向推力的平衡方法二、軸向推力及其平衡方法目前給水泵應用情況：采用平衡鼓與平衡盤聯合裝置平衡軸向推力由平衡鼓承擔50%～80%的軸向推力，推力軸承承擔大約10%的軸向推力，減小平衡盤的負荷離心泵的整體結構及主要部件

第一部分離心泵的常用整體結構(三種)PART0101一、離心泵的常用整體結構(三種)

單級單吸中開式離心泵

一、離心泵的常用整體結構(三種)

單級雙吸中開式離心泵

一、離心泵的常用整體結構(三種)

多級單吸分段式離心泵

第二部分離心泵的主要部件PART0102二、離心泵的主要部件

轉體：葉輪、軸、軸套和聯軸器靜體：吸入室、壓出室、泵殼和泵座部分轉體：密封裝置、軸向推力平衡裝置和軸承主要部件二、離心泵的主要部件

葉輪：轉體部位：泵腔（壓出室）內作用：葉輪是離心泵的核心部件將原動機的機械能直接傳遞給液體，使其內液體的壓力能和動能同時提高二、離心泵的主要部件

葉輪：轉體流體機沒有前后蓋板只有葉片，泄漏量大、只用于輸送粘性很大的液體類型開式葉輪半開式葉輪在葉片的背側裝有后蓋板，半開式葉輪適合輸送含纖維、懸浮物等雜質的液體

葉輪：轉體二、離心泵的主要部件

類型單吸葉輪雙吸葉輪

葉輪：轉體二、離心泵的主要部件

軸的作用：傳遞扭矩(機械能)，即將原動機的機械能傳遞給葉輪

二、離心泵的主要部件

泵軸和軸套：轉體軸的形狀：等直徑平軸和階梯式軸兩種（中、小型泵常采用平軸、大型泵則常采用階梯式軸）二、離心泵的主要部件

聯軸器（靠背輪）：轉體定義：泵吸入法蘭至首級葉輪進口前的流動空間

二、離心泵的主要部件

吸入室：靜體作用：將吸入管中的液體引至首級葉輪入口錐形管吸入室：結構簡單，制造方便，流速分布均勻、流動損失小

二、離心泵的主要部件

吸入室：靜體圓環形吸入室：結構對稱比較簡單，軸向尺寸較小；缺點是流速分布不均勻，總流動損失較大類型、特點及應用

定義：單級泵葉輪（多級泵末級葉輪）出口與泵的出口管法蘭接頭之間的流動空間二、離心泵的主要部件

壓出室：靜體作用：收集末級葉輪中甩出的液體，并將其引至壓水管道特點：流體流速較大，其阻力損失占泵內的流動阻力損失的60%

螺旋形壓出室：具有匯集和導流作用，還能將部分動能轉換為壓力能，效率較高

二、離心泵的主要部件

壓出室：靜體環形壓出室：各斷面流速不相等，環形壓出室有沖擊損失存在，效率相對較低，加工方便部位：多級分段式離心泵中前一級葉輪出口至次一級葉輪入口的流動空間二、離心泵的主要部件

導葉：靜體作用：匯集前一級葉輪甩出的高速液體并引向下一級葉輪的入口，將液體的部分動能轉變成壓力能徑向式導葉：流動阻力較大，但由于結構簡單、便于制造

二、離心泵的主要部件

導葉：靜體流道式導葉：流動損失小，尺寸小，結構復雜，鑄造的工藝性能差

作用：離心泵在工作時，減少或防止從轉動部件和靜止部件（葉輪與泵殼、軸與泵殼等）間隙中泄漏液體的部件二、離心泵的主要部件

密封裝置：部分可轉動部件外密封裝置（軸封）部位：裝設在泵軸穿出泵殼的地方作用：密封泵軸與泵殼之間的間隙，防止泄漏。當軸端泵內為正壓時，防止壓力液體漏出泵外軸端泵內為真空時，防止外界空氣漏入，破壞泵的吸水過程類型：填料密封、機械密封、浮動環密封和迷宮密封二、離心泵的主要部件

密封裝置：部分可轉動部件外密封裝置（軸封）二、離心泵的主要部件

密封裝置：部分可轉動部件外密封裝置（軸封）填料密封（盤根密封）結構：由填料箱、填料（又稱“盤根”）、水封環、水封管和填料壓蓋等組成調節：通過松緊填料壓蓋，約為60滴/min優缺點：填料密封結構簡單，安裝、檢修方便，壓力不高時密封效果好。但填料的使用壽命比較短，需要經常更換、維修

二、離心泵的主要部件

密封裝置：部分可轉動部件外密封裝置（軸封）機械密封結構：動環（可隨軸一起旋轉并能作軸向移動）、靜環、彈簧（壓緊元件）和密封圈（密封元件）等優缺點：是密封效果好、幾乎可以達到滴水不漏；缺點是零件多，結構復雜，安裝、拆卸及加工精度要求高，需引冷卻水二、離心泵的主要部件

密封裝置：部分可轉動部件外密封裝置（軸封）浮動環密封結構：由多個可以徑向浮動的浮動環、浮動套（或稱支承環）、支承彈簧等組成，形成逐級節流優缺點：浮動密封相對與機械密封而言，結構簡單、運行可靠；缺點，要求浮動環和轉軸之間必須保持水膜，起動時必須先引入高壓純潔的凝結水

二、離心泵的主要部件

密封裝置：部分可轉動部件外密封裝置（軸封）迷宮密封和螺旋密封迷宮密封是利用泵殼上密封片與軸套之間形成的一系列忽大忽小的間隙，對泄漏液體進行多次節流、降壓，達到密封目的。徑向間隙和泄漏量較大，沒有任何摩擦部件。齒裝在靜體上。螺旋密封是利用在轉軸上車出與泄漏方向相反的螺旋型溝槽，液流通過間隙時，經過多次節流壓降，達到密封目的。齒裝在軸上

示意圖密封原理密封效果

優點缺點

應用填料軸封軟填料與軸直接接觸少量泄漏結構簡單，檢修方便；密封低壓的效果較好使用壽命較短，須經常維護、更換；功耗大適用泵軸周速＜15m/s，液溫＜150℃的中、低壓泵。（廣泛）機械軸封動、靜環端面配合可無泄漏功耗小，密封性好；軸與軸套不易損，維護要求低，使用壽命較長；軸向尺寸小結構復雜，裝、卸、加工精度要求高；價格貴；密封處需冷卻水回路冷卻、過濾；對污物、磨損、振動較敏感適用密封高溫高壓液體及密封要求高的泵。（給水泵、凝結水泵、各種油泵等）浮動環軸封徑向兩環端面配合節流，軸向浮動環與軸配合節流降壓介于上兩者之間加工、安裝要求不高；正常運行中不會碰摩，使用壽命長；對污物不大敏感軸向尺寸大；對振動、密封水故障及干摩擦較敏感；停車需備用注水設施（加裝填料輔助封可免）適用密封高溫高壓的液體。（給水泵、凝結水泵等）迷宮、螺旋軸封動靜軸向間隙周期起伏變化節流降壓最差結構簡單，可靠性高；使用壽命長；功耗極小；對振動、蒸發（干涸）及污物不敏感軸向尺寸大；泄漏量大，需配用注水設施；螺旋式在低速或停車狀態需配輔助密封裝置適用可靠性高及輸送含顆粒液體。（電廠給水泵）二、離心泵的主要部件

密封裝置：部分可轉動部件內密封裝置(密封環)結構：部位：裝在葉輪入口與泵體之間，也稱口環或卡圈作用：主要是減小泵體與葉輪吸入口外緣之間的間隙，減少葉輪出口處高壓液流回漏到葉輪吸入口的數量；其次可保護葉輪（軟材質）類型：平環式、角環式、鋸齒式、迷宮式優、缺點離心風機的整體結構及主要部件

第一部分離心風機的結構形式PART0101單級單吸式單級雙吸式

一、離心風機的結構形式

常見形式構造：與離心泵類似主要組成部件：轉體：葉輪、軸、（聯軸器）靜體：蝸殼與蝸舌（壓出室）、集流器、進氣箱、導流器、擴壓器

第二部分離心泵的主要部件PART0102作用：對氣體作功并提高能量

葉輪

：轉體——葉輪、軸型式：封閉式：由葉片、前蓋、后盤和輪轂組成二、離心泵的主要部件

葉片分類平板型直葉片制造簡單，但流動特性較差，效率低機翼型葉片具有良好的空氣動力特性，效率高、強度好、剛性大，制造工藝復雜圓弧型葉片效率接近機翼型葉片

葉輪

：轉體——葉輪、軸二、離心泵的主要部件

靜體實心軸（懸臂支在承風機）空心軸（大型雙支承風機）二、離心泵的主要部件

軸：轉體——葉輪、軸吸入室：進氣箱、導流器、集流器壓出室：蝸殼、蝸舌、擴壓器風機進氣方式：自由進氣：從周圍空間直接吸取氣體非自由進氣：通過進氣管和進氣箱吸取氣體裝設部位作用改善進氣口流動狀況，減少因氣流不均勻進入葉輪而產生的流動損失可使軸承裝在風機的機殼外，便于安裝和維修

進氣箱：二、離心泵的主要部件

靜體裝設部位：集流器之前作用：調節風機的流量，又叫風量調節器工作原理：導流器的導葉繞自身轉軸運動，通過改變導葉的安裝角度（開度）來改變風機的工作點類型：軸向導流器徑向導流器，最差斜葉式導流器，最好

導流器：二、離心泵的主要部件

靜體軸流式及混流式泵與風機的構造一、軸流泵與風機的構造簡介：與離心式比較，軸流式泵與風機具有結構簡單、緊湊、外形尺寸小、重量輕、動葉可調等優點。但動葉可調的軸流式泵與風機因輪轂中裝有葉片可調機構，轉子結構復較雜，轉動部件多，制造、安裝精度要求高，維護工作量大1、吸入喇叭管；2、進口導葉；3、葉輪；4、輪轂；5、軸承；6、出口導葉；7、出水彎管；8、軸；9、推力軸承；10、聯軸器一、軸流泵與風機的構造型式立式和臥式兩種，軸流泵只能是單吸入，通常是單級結構組成葉輪、軸、吸入室、導葉、擴壓器、動葉調節機構、風機還有整流罩、軸承等部件1、吸入喇叭管；2、進口導葉；3、葉輪；4、輪轂；5、軸承；6、出口導葉；7、出水彎管；8、軸；9、推力軸承；10、聯軸器一、軸流泵與風機的構造臥式軸流風機結構示意圖1-動葉片2-導葉3-擴壓器4-進氣箱5-外殼6-主軸7-中間軸8-主軸承9-動葉調節控制頭10-聯軸器11-電動機一、軸流泵與風機的構造主要組成部件簡介1、葉輪作用：和離心式葉輪一樣，是提高流體能量的部件構成：葉片和輪轂葉片的三種形式：固定式，半調節式，全調節式（a）動葉調節示意（b）葉片的兩種位置1-泵軸2-調節桿3-拉臂4-拉板套5-葉柄6-葉片

一、軸流泵與風機的構造主要組成部件簡介2、軸作用：傳遞扭矩全調節式泵——空心軸軸流風機的兩種形式：無中間軸型：主軸與電動機軸用聯軸器直接相連的有中間軸型：主軸用兩個聯軸器和一根中間軸與電動機軸相連的，方便維修，不拆卸與電動機相連的聯軸器情況下吊出轉子1-泵軸2-調節桿3-拉臂4-拉板套5-葉柄6-葉片

一、軸流泵與風機的構造主要組成部件簡介3、導葉出口導葉：將流出葉輪的流體的旋轉運動轉變為軸向運動，并將部分動能轉變為壓能入口導葉：使氣流由軸向運動轉為旋轉運動軸流泵——出口導葉軸流風機——入口導葉和出口導葉一、軸流泵與風機的構造主要組成部件簡介4、吸入室軸流泵：中小型：一般選用喇叭管形吸入室大型：根據地形情況多選用肘形進水流道作吸入室軸流風機：與離心風機類似自由進氣：集流器非自由進氣：集流器帶進氣箱進氣箱和集流器結構要求：使氣流在損失最小的情況下平穩均勻地進入葉輪一、軸流泵與風機的構造主要組成部件簡介5、整流罩部位：安裝在葉輪或進口導葉前作用：減少氣流損失，降低風機的噪聲一、軸流泵與風機的構造主要組成部件簡介6、擴壓器（壓出室）部位：出口導葉至壓出管接頭處的流動空間構成：外筒（圓筒形、錐形）和芯筒（流線形、圓臺形或圓柱形）作用：將從出口導葉流出的流體中部分動能轉化為壓力能，以提高泵與風機的流動效率一、軸流泵與風機的構造主要組成部件簡介7、軸承徑向（導）軸承：主要承受徑向推力，防止泵軸徑向晃動，起徑向定位作用推力軸承(立式軸流泵)：承受水流作用在葉片上的向下的軸向推力和轉子的重力，并保持轉子的軸向位置，將軸向力傳到基礎上火力發電廠常用泵與風機的典型結構

第一部分給水泵PART0101作用——將除氧器水箱內的水連續不斷地(送往)壓入鍋爐(汽包)。工作條件——高溫（158～175℃）、高壓（1500～3150mH2O）存在問題：高溫導致熱膨脹，汽蝕；高壓（多級，高轉速）導致振動，材料強度結構要求：安全可靠特殊要求，如：抗汽蝕、滑銷系統、中間抽頭等一、給水泵（電廠中最重要的泵）

一、給水泵（電廠中最重要的泵）

典型結構：

分段式多級給水泵一、給水泵（電廠中最重要的泵）

典型結構：

分段式多級給水泵結構特點首級葉輪采用雙吸式底座上有縱銷、橫銷等熱膨脹導向裝置葉輪熱套（無軸套）存在問題檢修費工費時（需拆卸泵的進、出水管道，再解泵體）易造成級間泄漏（結合面多，組裝中難以保證各結合面的同心對稱和均勻緊密）泵體易變形，造成動、靜部件摩擦及震動（啟動、停運和工況突變時的熱沖擊，引起附加的熱應力和熱變形）一、給水泵（電廠中最重要的泵）

典型結構：

圓筒型多級給水泵結構特點雙殼體首級葉輪入口直徑大熱膨脹導向裝置及葉輪熱套中間抽頭

CHTA型高壓鍋爐給水泵結構特點：一、給水泵（電廠中最重要的泵）

典型結構：

圓筒型多級給水泵一、給水泵（電廠中最重要的泵）

典型結構：

圓筒型多級給水泵雙殼體給水泵的優點同心性好，可靠性高（熱應力均勻；熱沖擊有外殼保護；管道重量由外殼承受）級間結合面密封性好（末級內殼體受末級葉輪排出的高壓水的作用）檢修工時短（泵內芯可整體從高壓端抽出，換上備用內芯）目前國內600MW超臨界機組半容量主給水泵采用的14X14X16-5HDB或CHTZ5/6型高壓鍋爐給水泵，泵芯為水平中開結構，轉子部件僅為葉輪、軸套、軸等，轉子重量輕。該泵為5級葉輪，泵軸靜撓度小，剛度好。上下渦殼為空間流道結構，內泵芯殼體水平中開結構，雙渦室，徑向力自行平衡，避免節段式結構徑向力作用在轉子上，有利于泵的平穩運行。泵芯均由不銹鋼材料制造。首級葉輪為雙吸結構，次4級單吸葉輪采用對稱布置，自身平衡軸向力，無平衡裝置，減少了泵內液體的循環泄漏，提高了效率。無平衡機構，安全可靠。無需外接水管，結構簡單，便于維護。因此泵的抗汽蝕性能好。另外，內泵為水平中開結構，檢修方便；且轉子做完動平衡后，無需再逐級拆裝，就可以將整個轉子放入殼體中，既保持了動平衡精度，又大大節省了時間一、給水泵（電廠中最重要的泵）

超臨界機組高壓鍋爐給水泵一、給水泵（電廠中最重要的泵）

典型結構：

圓筒型多級給水泵

第二部分前置泵PART0102二、前置泵

作用：前置泵提高給水泵入口液體的壓強，防止給水泵發生汽蝕前置泵結構1-泵體；2-泵蓋；3-泵軸；4-葉輪；5-軸承體；6-軸瓦；7-推力軸；8-機械密封;9-密封體；10-密封壓蓋；11-密封環；12-填料函體；13-軸套；14-機械密封軸套；15-軸承油泵；16-軸承箱冷卻器二、前置泵

型式：前置泵一般為YNKn型和QG型，這兩種泵的結構大致相同。圖示為與600MW機組主給水泵配套的QG型前置泵，是臥式單級雙吸蝸殼式離心泵。泵體徑向垂直剖分，在拆掉兩端吸入蓋的情況下，可抽出轉子，不用拆卸管路，安裝維修十分方便。

由于前置泵采用雙吸葉輪并低速運轉，故可平衡自身的軸向推力及防止汽蝕的產生。軸兩端由滑動軸承支承，轉子的剩余軸向力由推力軸承承受。軸封采用機械密封或填料密封。根據需要可配軸頭油泵。有一定壓力的水通入密封函體內起水封、冷卻作用。

第三部分凝結水泵PART0103作用：將凝汽器熱水井中的凝結水抽出，(途經軸加、低加后）送往除氧器工作條件:吸入側為高度真空狀態存在問題：吸入側極易漏入空氣，破壞真空易發生汽蝕結構要求:抗汽蝕性能和密封性能要好凝結水泵三、凝結水泵

典型結構：NL型由兩級葉輪組成。葉輪對稱布置以平衡軸向推力。為改善泵的抗汽蝕性能，除加大首級葉輪吸入口直徑外，首級葉輪前還裝有誘導輪。典型結構：凝結水泵三、凝結水泵

LDTN型立式筒袋式離心泵，兩級單吸式葉輪，首級葉輪吸入口直徑較次級大，且裝有前置誘導輪，以提高其抗汽蝕性能。該泵由進水部分、工作部分和出水部分組成。凝結水泵進水管上方設有與凝汽器抽氣側相通的脫汽管口，目的是在啟動時泵內空氣能排至凝汽器，然后由抽汽器抽出。該泵的兩級葉輪在后蓋板上開有5～6個平衡孔，以平衡軸向推力。由于該泵為立式布置，所以轉子的重力也會造成軸向力，這部分軸向力由電動機上的推力軸承承受。三、凝結水泵

誘導輪：凝結水泵典型結構：凝結水泵三、凝結水泵

NLT型該泵采用優秀離心泵水力模型，設計點效率高，抗氣蝕性能好，性能曲線平緩。葉輪上設置有平衡孔及葉輪背口環以降低轉子的軸向力，剩余軸向力泵自身帶的推力軸承承受。在泵轉子中設有多個徑向水潤滑導軸承，保證軸系運轉時有足夠的剛性。NLT型凝結水泵1-導軸承體支座；

2-口環；3-導葉殼體；4-軸；5-底座；6-導流片；7-進出水殼體；8-平衡室;9-推力軸承；10-聯軸器；11-密封；12-筒體；13-導徑殼體

第四部分循環水泵PART0104作用：將大量冷卻水輸送通過凝汽器，以冷卻汽輪機的排汽，使之凝結成水，保證凝汽器的高度真空工作條件：常溫、常壓（可能有含沙水、含鹽的海水）工作特點：流量大、揚程不高常用類型：離心泵、軸流泵、混流泵循環水泵四、凝結水泵循環水泵

立式混流水泵

四、凝結水泵循環水泵

蝸殼式混流水泵

長沙水泵廠引進美國英格索蘭公司技術生產的LK該循環水泵結構：1—吸入喇叭口3—葉輪4—葉輪