(培训4)设备维护维修-机泵类.ppt
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1、化工设备维护维修,M1 离心泵,目 录,M1 离心泵 M2 容积式泵 M3 水环式真空泵,M4 压缩机 M5 轴与轴承 M6 机械密封,叶片式泵,泵,离心泵,单吸泵、双吸泵 单级泵、多级泵 蜗壳式泵、分段式泵 立式泵、卧式泵 磁力驱动泵,屏蔽泵、机械密封泵 高速泵,旋涡泵,单级泵、多级泵 离心旋涡泵,混流泵,容积式泵,往复泵,转子泵 齿轮泵、螺杆泵、罗茨泵、滑片泵,计量泵,活塞泵、隔膜泵,马达驱动计量泵 电磁驱动计量泵 气动驱动计量泵,其它类型泵 喷射泵、空气升液泵、真空泵,轴流泵,泵 的 类 型,M1 离心泵,主要构造:泵壳、叶轮、轴封、轴和轴承 工作原理:离心泵运转前,泵内充满了液体。当叶
2、轮高速旋转时,叶轮带动叶片间的液体旋转,由于离心力的作用,液体从叶轮中心被甩向叶轮边缘,其压力和速度都有所提高。当液体进入蜗壳后,由于流道的截面扩大,速度逐渐降低,一部分动能转变为静压能,于是液体以较大的压力被甩出。,离心泵的检修技术知识,离心泵,一、概述,1、泵是输送液体并提高液体压力的机器(一种“增能”机 器)。 2、泵分为化工用泵、水泵。 3、主要差异:特殊材料和设计,防止腐蚀和适应化工工艺,包括结构、轴封、材料及检修难度。 4、化工用泵的要求 (1)、适应化工工艺要求运行可靠。 (2)、耐腐蚀,耐磨损。 (3)、满足无泄漏要求。 (4)、耐高温或耐低温并能有效连续工作。,二、离心泵的工
3、作原理、 分类、型号及结构,(一)、离心泵的装置及工作原理 1、为了使离心泵能正常工作,离心泵必须配备一定的管路和管件,这种配备有一定管路系统的离心泵称为离心泵装置。图11所示为离心泵的一般装置示意图,主要有底阀、吸入管路、排出阀、排出管线等。复查联轴器找正对中,2、离心泵的工作原理,离心泵在启动之前,依靠高速旋转的叶轮,液体在惯性离心力作用下获得了能量以提高了压强。水泵在工作前,泵体和进水管必须罐满水,防止气蚀现象发生。当叶轮快速转动时,叶片促使水很快旋转,旋转着的水在离心力的作用下从叶轮中飞去,泵内的水被抛出后,叶轮的中心部分形成真空区域。一面不断地吸入液体,一面又不断地给予吸入的液体一定
4、的能量,将液体排出。离心泵便如此连续不断地工作。,(二)、离心泵的气蚀,1、所谓的气蚀是指:离心泵启动时,若泵内存在空气,由于空气的密度很低,旋转后产生的离心力很小,因而叶轮中心区所形成的低压不足以将液位低于泵进口的液体吸入泵内,不能输送流体的现象。 2、 离心泵启动前一定要向泵壳内充满水以后,方可启动,否则将造成泵体发热,震动,出水量减少,对水泵造成损坏(简称“气蚀”)造成设备事故!,离心泵的气缚,气缚现象:如果泵内进入了空气,由于空气的密度比液体的密度小许多,产生的离心力也小,导致入口处形成的真空密度较低,不足将液体吸入泵内。这时尽管叶轮在不断地转动,却不能输送液体,这种现象称为气缚。 解
5、决汽蚀和气缚的方法 克服汽蚀:必须正确安装泵的几何高度。 克服气缚:排除气体。,(三)、离心泵的分类,离心泵的种类很多,分类方法常见的有以下几种方式 1、按叶轮吸入方式分:(1)单吸式离心泵;(2)双吸或多吸式离心泵,2按叶轮数目分:,(1)单级离心泵 泵中只有一个叶轮,单级离心泵是一种应用广泛的泵。由于液体在泵内只有一次增能,所以扬程较低。 (2)多级离心泵 具有两个或两个以上叶轮的离心泵称为多级离心泵。级数越多压力越高。图14所示为一台分段式离心水泵,这种泵的叶轮一般为单吸式。,3、 按离心泵扬程分:,(1)、低压泵:扬程20m; (2)、中压泵 :扬程 20-100m; (3)、高压泵:
6、扬程100m ;,4、按泵的用途和输送液体性质分类:,泵可分为: (1)清水泵;(2)泥浆泵;(3)酸泵; (4)碱泵;(5)油泵; (6)砂泵; (7)低温泵;(8)高温泵;(9)屏蔽泵等,(四)、离心泵型号及结构,1、离心泵的型号,表1-1离心泵基本类型代号,主要性能参数,单位时间内泵排出液体的体积流量: Qv/4 *D2*V 单位:m3h 或 Lh 单位时间内泵排出液体的质量流量: QMQv 单位:或 Th 扬程(压头):在一个输送系统中,泵赋予单位重量流体的有效能量 符号:H 单位:m,转速:泵轴在单位时间内的转数。 符号:n 单位:rmin(rpm) 有效功率:单位时间内通过泵的流体
7、所获得的功率 符号:Pe 单位:KW Pe=QHg/1000 Q单位:m3s 轴功率: Pa= QH/102= Pe / 泵额定工况下的效率: = mhv m:机械效率 h水力效率 v容积效率,离心泵的性能曲线,在一定的转速下以流体的流量为基本变量,其它各参数随流量的改变而变化的曲线。通常把QH,QN,Q 三种曲线绘在一张图上,这张图就叫性能曲线 常见的QH性能曲线:,2、离心泵的结构,离心泵的品种很多,各种类型泵的结构虽然不同,但主要零部件基本相同。 主要零部件有泵壳、泵盖、泵体、叶轮、密封环、泵轴、机封或填料函、联轴器、轴承等。,(2) 单级单吸悬臂式离心泵,离心泵的主要零部件,叶轮:将原
8、动机输入的机械能传递给液体,提高液体能量的核心部件。常有封闭式、半开式、开式。 轴:传递扭矩的主要部件。有光轴(轴套定位)、阶梯轴。 吸入室:在最小水力损失情况下,引导液体平稳进入叶轮,并使叶轮进口处的流速尽可能均匀的分布。吸入管法兰至叶轮进口前空间过流部分。,压水室:叶轮出口到泵出口法兰。主要收集从叶轮流出的高速液体,并将液体的大部分动能转换为压力能,然后引入压水管或后级叶轮进口。 密封装置: 密封环(叶轮口环):由于泵出口液体是高压,入口是低压,高压液体经叶轮与泵体之间的间隙泄漏而流回吸入处,所以需要装密封环。 轴端密封:泵的转轴和泵壳之间有间隙,为了防止泵内液体流出,和防止空气进入泵内需
9、要进行密封。常用的有:填料密封、机械密封、迷宫式密封和浮动环密封。,(5)、屏蔽式离心泵,屏蔽式离心泵的特点,化工厂常用的屏蔽泵,属于单级悬臂式离心泵,其结构图如图1-7所示; 屏蔽泵又称无填料泵,这种泵用于输送易燃、易爆、有毒、有放射性及贵重液体,也可选作高压设备的循环用泵。其结构特点使泵的叶轮与电机的转子在同一根轴上,装在同一格密封的壳体内,没有联轴器和封装置,从根本上消除了液体外漏。为了防止输送液体昱电气部分接触,电机的定子和转子分别用金属薄壁圆筒(屏蔽套)于液体隔离。屏蔽套的材料应能耐腐蚀,并具有非磁性和高电阻率,以减少电动机因屏蔽套存在而产生额外功率消耗。为了不干扰电机的磁场,这种金
10、属薄臂圆筒采用奥氏体系非磁性材料(1Gr18Ni9Ti)制成。由于有屏蔽套,增加了电机转子和定子的间隙,使电机效率下降,因此,要求屏蔽套的壁要很薄,一般为0.30.8mm. 屏蔽泵具有结构简单紧凑,零件少,占地少,操作可靠,长期不要检修等优点。缺点是效率低,比一般离心泵低2650。,高速离心泵,高速离心泵的特点,高速离心泵由电机,增速器和泵三部分组成。泵和增速器一般为封闭结构。可以露天安装使用。立式结构使用广泛,驱动功率一般为7.5-132kW。当驱动功率超过160kW时,采用卧式结构。 高速离心泵叶轮和泵体之间没有密封环,泵内部的间隙较大。叶轮叶片与泵体后盖板和扩散锥管之间的间隙一般为23m
11、m,如果达34mm还可应用,而不影响效率。泵的轴封装置通常采用机械密封。泵内设有旋风分离器,使泵抽送的液体得以净化,引向机械密封以延长机械密封的寿命。 高速离心泵的高速是通过增速器实现的,所以增速器是高速离心泵的关键部件之一。增速器主要由齿轮构成,有一级增速和两级增速两种基本类型。增速器齿轮一般采用模数较小的渐开线直齿轮,这样可避免产生轴向力,而且制造方便。增速器壳体分成两半,一般靠定位销定位。增速器外壳用散热性能好的铝合金制造。 高速轴上的轴承对小功率泵采用巴氏合金轴承,功率在150kW以上用分块式滑动轴承与端面止推轴承组合。增速器的润滑是由自带油泵把油经滤油器和油冷器送人壳体各个喷嘴,通过
12、喷嘴将油喷成雾状,用油雾来润滑齿轮和轴承。这种泵适用在高扬程,小流量的场合。由于叶轮与壳体的间隙较大,所以可用来输送含固体微粒及高教度的液体。带诱导轮的叶轮具有良好的抗汽蚀性能。 高速泵结构紧凑、体积小、质量轻、占地面积少。缺点是加工精度要求高,制造上比较困难。,三、离心泵的主要零部件,(一)、离心泵转子,转子是指离心泵的转动部分, 它包括叶轮、泵轴、轴套、轴承等零;如图19所示。,图19,1叶轮,叶轮是离心泵的做功零件,依靠它高速旋转对液体做功而实现液体的输送,是离心泵重要零件一。 叶轮一般由轮毅、叶片和盖板三部分组成。叶轮的盖板有前盖板和后盖板之分,叶轮口侧的盖板称为前盖板,另一侧的盖板称
13、为后盖板。 按结构形式,叶轮可分为以下三种。 (1)闭式叶轮叶轮的两侧均有盖板,盖板间有46个叶片,如图110 (a)所示。闭式叶轮效率较高,应用最广,适用于输送不含固体颗粒及纤维的清洁液体。闭式叶轮有单吸和双吸两种类型。双吸叶轮如图111所示,适用于大流量泵,其抗汽蚀性能较好。如图110 (b)。这种叶轮结构简单,制造容易,但效率低,适用输送含较多固体悬浮物或带纤维体。 (3)半开式叶轮这种叶轮只有后盖板,如图110 (c)所示。它适用于输送易于沉淀或含固体悬浮物的液体,其效率介于开式和闭式叶轮之间。 离心泵叶轮的叶片有圆柱形叶片和组曲叶片两种。圆柱形叶片是指整个叶片沿宽度方向均与叶轮轴线平
14、行,图1-10所示的叶轮叶片均为圆柱形叶片。 叶轮的材料,主要是根据所输送液体的化学性质、杂质及在离心力作用下的强度来确定。清水离心泵叶轮用铸铁或铸钢制造,输送具有较强腐蚀性的液体时,可用青铜、不锈钢、陶瓷、耐酸硅铁及塑料等制造。叶轮的制造方法有翻砂铸造、精密铸造、焊接、模压等,其尺寸、形状和制造精度对泵的性能影响很大。,叶轮 结构图,离心泵的泵轴的主要作用是传递动力,支承叶轮保持在工作位置正常运转。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,轴上装有轴承、轴向密封等零部件。 泵轴属阶梯轴类零件,一般情况下为一整体。但在防腐泵中,由于不锈钢的价格较高,有时采用组合件。接触介质的
15、部分用不锈钢,安装轴承及联轴器的部分用优质碳素结构钢,不锈钢与碳钢之间可以采用承插连接或过盈配合连接。由于泵轴用于传递动力,且高速旋转,在输送清水等无腐蚀性介质的泵中,一般用45#钢制造,并且进行调质处理。在输送盐溶液等弱腐蚀性介质的泵中,泵轴材料用40Cr,且调质处理。在防腐蚀泵中,即输送酸、碱等强腐蚀性介质的泵中,泵轴材质一般为1Crl8Ni9或1Crl8Ni9Ti等不锈钢。,2泵轴,图112,3轴套,轴套的作用是保护泵轴,使填料与泵轴的摩擦转变为填料与轴套的摩擦,,所以轴套是离心泵的易磨损件。轴套表面一般也可以进行渗碳、渗氮、镀铬、喷涂等处理方法,表面粗糙造度要求一般要达到Ra3.2mR
16、a0.8m。可以降低摩擦系数,提高使用寿命。,图113,4轴承,轴承起支承转子重量和承受力的作用。离心泵上多使用滚动轴承,其外圈与轴承座孔采用基轴制,内圈与转轴采用基孔制,配合类别国家标准有推荐值,可按具体情况选用。轴承一般用润滑脂和润滑油润滑。,图114,(二)、蜗壳和导轮,蜗壳与导轮的作用,一是汇集叶轮出口处的液体,引入到下一级叶轮入口或泵的出口;二是将叶轮出口的高速液体的部分动能转变为静压能。一般单级和中开式多级泵常设置蜗壳,分段式多级泵则采用导轮。,1蜗壳,蜗壳是指叶轮出口到下一级叶轮入口或到泵的出口管之间截面积逐渐增大的螺旋形流道,如图115所示。其流道逐渐扩大,出口为扩散管状。液体
17、从叶轮流出后,其流速可以平缓地降低,使很大一部分动能转变为静压能。,蜗壳的优点是制造方便,高效区宽,车削叶轮后泵的效率变化较小。缺点是蜗壳形状不对称,在使用单蜗壳时作用在转子径向的压力不均匀,易使轴弯曲,所以在多级泵中只是首段和尾段采用蜗壳而在中段采用导轮装置。 蜗壳的材质一般为铸铁。防腐泵的蜗壳为不锈钢或其他防腐材料,例如塑料玻璃钢等。多级泵由于压力较大,对材质强度要求较高,其蜗壳一般用铸钢制造。,2导轮,导轮是一个固定不动的圆盘,正面有包在叶轮外缘的正向导叶,这些导叶构成了一条条扩散形流道,背面有将液体引向下一级叶轮人口的反向导叶,其结构如图116所示。液体从叶轮甩出后,平缓地进入导轮,沿
18、着正向导叶继续向外流动,速度逐渐降低,动能大部分转变为静压能。液体经导轮背面的反向导叶被引入下一级叶轮导轮上的导叶数一般为48片,导叶的入口角一般为8一16,叶轮与导叶间的径向单侧间隙约为lmm。若间隙过大,效率会降低;间隙过小,则会引起振动和噪声。与蜗壳相比,采用导轮的分段式多级离心泵的泵壳容易制造,转能的效率也较高。但安装检修较蜗壳困难。另外,当工况偏离设计工况时,液体流出叶轮时的运动轨迹与导叶形状不一致,使其产生较大的冲击损失。由于导轮的几何形状较为复杂,所以一般用铸铁铸造而成。,(三)、密封环,从叶轮流出的高压液体通过旋转的叶轮与固定的泵壳之间的间隙又回到叶轮的吸入口,称为内泄漏,如图
19、117所示。为了减少内泄漏,保护泵壳,在与叶轮入口处相对应的壳体上装有可拆换的密封环。 密封环的结构形式有三种,如图118所示。图118 (a)为平环式,结构简单,制造方便。但密封效果差;图l18 (b)为直角式的密封环,液体泄漏时通过一个90的通道,密封效果比平环式好,应用广泛;,图118 (c)为迷宫式密封环,密封效果好,但结构复杂,制造困难,一般离心泵中很少采用。密封环内孔与叶轮外圆处的径向间隙一般在0102mm之间。 密封环磨损后,使径向间隙增大,泵的排液量减少,效率降低,当密封间隙超过规定值时应及时更换。 密封环应采用耐磨材料制造,常用的材料有铸铁、青铜等。,(四)、轴向密封装置,从
20、叶轮流出的高压液体,经过叶轮背面,沿着泵轴和泵壳的间隙流向泵外,称为外泄漏。在旋转的泵轴和静止的泵壳之间的密封装置称为轴封装置。它可以防止和减少外泄漏,提高泵的效率,同时还可以防止空气吸入泵内,保证泵的正常运行。特别在输送易燃、易爆和有毒液体时,轴封装置的密封可靠性是保证离心泵安全运行的重要条件。常用的轴封装置有填料密封和机械密封两种。,1填料密封,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,如图119所示。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。
21、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1520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。也可采用机械密封装置。 低压离心泵输送温度小于40时,常
22、用石墨填料或黄油渗透的棉织填料;输送温度小于250、压力小于18MPa的液体时,用石墨浸透的石棉填料;输送温度小于400、允许工作压力为25MPa的石油产品时,用金属箔包石棉芯子填料。,2机械密封,填料密封的密封性能差,不适用于高温、高压、高转速、强腐蚀等恶劣的工作条件。机械密封装置具有密封性能好,尺寸紧凑,使用寿命长,功率消耗小等优点,近年来在化工生产中得到了广泛的使用。 (1)结构及工作原理依靠静环与动环的端面相互贴合,并作相对转动而构成的密封装置,称为机械密封,又称端面密封。其结构如图120所示。紧定螺钉1,将弹簧座2固定在轴上,弹簧座2、弹簧3、推环4、动环6和动环密封圈5均随轴转动,
23、6静环7、静环密封圈8装在压盖上,并由防转销9固定,静止不动。动环、静环、动环密封圈和弹簧是机械密封的主要元件。而动环随轴转动并与静环紧密贴合是保证机械密封达到良好效果的关键。,机械密封中一般有四个可能泄漏点A、B、C、D和E。密封点A在动环与静环的接触面上,它主要靠泵内液体压力及弹簧力将动环压贴在静环上,防止A点泄漏;但两环的接触面A上总会有少量液体泄漏,它可以形成液膜,一方面可以阻止泄漏,另一方面又可起润滑作用;为保证两环的端面贴合良好,两端面必须平直光洁。密封点B在静环与静环座之间,属于静密封点;用有弹性的O形(或V形)密封圈压于静环和静环座之间,靠弹簧力使弹性密封圈变形而密封。密封点C
24、在动环与轴之间,此处也属静密封,考虑到动环可以沿轴向窜动,可采用具有弹性和自紧性的V形密封圈来密封。密封点D在静环座与壳体之间,也是静密封,可用密封圈或垫片作为密封元件。密封E点有轴套,在轴套与轴之间,也是静密封,可用密封圈或垫片作为密封元件。,(2)结构形式,机械密封的结构形式很多,主要是根据摩擦副的对数、弹簧、介质和端面上作用的比压情况以及介质的泄漏方向等因素来划分。 内装式与外装式 内装式是弹簧置于被密封介质之内(见图120、图121),外装式则是弹簧置于被密封介质的外部,如图1-22所示。,图120非平衡型单端面机械密封 图121非平衡型双端面机械密封 l一紧定螺钉;2一弹簧座;3弹簧
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