离心泵理论-检修-故障判断大全.pdf
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1、一一一一. . . .离心泵的工作原理离心泵的工作原理离心泵的工作原理离心泵的工作原理 驱动机通过泵轴带动叶轮旋转产生离心力,在离心力作用下,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。 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。 二、离心泵的结构及主要零部件二、离心泵的结构及主要零部件二、离心泵的结构及主要零部件二、离心泵的结构及主要零部件 一台离心泵主要由泵体、叶轮
2、、密封环、旋转轴、轴封箱等部件组 成,有些离心泵还装有导轮、诱导轮、平衡盘等。 1.泵体:即泵的壳体,包括吸入室和压液室。 吸入室:它的作用是使液体均匀地流进叶轮。 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。压液室有蜗壳和 导叶两种形式。 2叶轮:它是离心泵内传递能量给液体的唯一元件,叶轮用键固定于 轴上,随轴由原动机带动旋转,通过叶片把原动机的能量传给液体。 叶轮分类: 按照液体流入分类:单吸叶轮(在叶轮的一侧有一个入口)和双吸 叶轮(液体从叶轮的两侧对称地流到叶轮流道中)。 按照液体相对于旋转轴线的流动方向分类:径流式叶轮
3、、轴流式叶 轮和混流式叶轮。 按照叶轮的结构形式分类:闭式叶轮、开式叶轮和半开式叶轮。 3轴:是传递机械能的重要零件,原动机的扭矩通过它传给叶轮。泵 轴是泵转子的主要零件,轴上装有叶轮、轴套、平衡盘等零件。泵轴靠 两端轴承支承,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。 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。 5. 轴套 轴套是用来保护泵轴的,使之不受腐蚀和磨损。必要时,轴 套可以更换。 6.轴封 泵轴和前后
4、端盖间的填料函装置简称为轴封,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。 7.轴向力的平衡装置. 三三三三. . . .离心泵的主要工作参数离心泵的主要工作参数离心泵的主要工作参数离心泵的主要工作参数 1.流量:即泵在单位时间内排出的液体量,通常用体积单位表示,符号 Q,单位有 m 3/h,m3/s,l/s 等, 2.扬程:输送单位重量的液体从泵入口处(泵进口法兰)到泵出口处 (泵出口法兰),其能量的增值,用 H 表示,单位为 kgf.m/kgf。 3.转速:泵的转速是泵每分钟旋转的次数,用 N 来表
5、示。 电机转速N 一 般在 2900 转/分左右。 4.汽蚀余量:离心泵的汽蚀余量是表示泵的性能的主要参数,用符号 hr 表示,单位为米液柱。 5.功率与效率:泵的输入功率为轴功率 N,也就是电动机的输出功率。 泵的输出功率为有效功率 Ne。 四、泵内能量损失四、泵内能量损失四、泵内能量损失四、泵内能量损失 泵从原动机获得的机械能,只有一部分转换为液体的能量,而另一 部分则由于泵内消耗而损失。泵内所有损失可分为以下几项: 1水力损失由液体在泵内的冲击、涡流和表面摩擦造成的。冲 击和涡流损失是由于液流改变方向所产生的。液体流经所接触的流道 总会出现表面摩擦,由此而产生的能量损失主要取决于流道的长
6、短、 大小、形状、表面粗糙度,以及液体的流速和特性。 2容积损失容积损失是已经得到能量的液体有一部分在泵内窜 流和向外漏失的结果。泵的容积效率容一般为 093098。改善密 封环及密封结构,可降低漏失量,提高容积效率。 3机械损失机械损失指叶轮盖板侧面与泵壳内液体间的摩擦损 失,即圆盘损失,以及泵轴在盘根、轴承及平衡装置等机械部件运动 时的摩擦损失,一般以前者为主。 五、泵的变速泵的变速泵的变速泵的变速-比例定律比例定律比例定律比例定律 1.离心泵的变速: 一台离心泵,当它的转速改变时,其额定流量、扬程和轴功率都将按一定 比例关系发生改变。目前,采用变频调速电机来实现离心泵的变速,是一条新 的
7、重要的节能途径。 2.比例定律的表达式: Q1/Q2=n1/n2 H1/H2=(n1/n2) 2 2 2 2 N1/N2=(n1/n2) 3 3 3 3 式中,Q、H、N 表示泵的额定流量、扬程和轴功率 下标 1,2 分别表示不同的转速 n 表示转速 六、离心泵叶轮的切割六、离心泵叶轮的切割六、离心泵叶轮的切割六、离心泵叶轮的切割 1.切割的目的: 一台离心泵,在一定的转速下仅有一条性能曲线,为扩大泵的工作范围,常 采用切割叶轮外径的方法,使其工作范围由一条线变成一个面。当切割量较少 时,可以认为切割前后叶片的出口安置角和通流面积基本不变,泵效率近似相 等。 2.切割定律的表达式: Q/Q=D
8、2/D2 H/H=(D2/D2) 2 2 2 2 N/N=(D2/D2) 3 3 3 3 式中,Q、H、N 表示泵的额定流量、扬程和轴功率 角标表示叶轮切割后的对应参数 D2 表示叶轮的外直径 七、七、七、七、 离心泵的比转数离心泵的比转数离心泵的比转数离心泵的比转数 比转数是由相似定律导出的综合性参数,它是工况的函数,对一台泵来说, 不 同的工况就有不同的比转数,为了便于对不同类型泵的性能与结构进行比较, 应用最佳工况(最高效率点)的比转数来代表这台泵。 在选泵时,可根据工作需要的 Q、H 和结合电机的转速,计算出 ns数,大致确 定泵的类型。当 ns30 时,则采用离心泵、混 流泵、轴流泵
9、等。 八、离心泵的汽蚀与吸入特性八、离心泵的汽蚀与吸入特性八、离心泵的汽蚀与吸入特性八、离心泵的汽蚀与吸入特性 1.汽蚀现象 根据离心泵的工作原理可知,液流是在吸入罐压力Pa 和叶轮入口最 低压力 Pk 间形成的压差(Pa-Pk)作用下流入叶轮的,则叶轮入口处压力 Pk 越低,吸入能力就越大。但若 Pk 降低到某极限值(目前多以液体在输 送温度下的饱和蒸汽压力 Pt 为液体汽化压力的临界值)时,就会出现汽 蚀现象。 2.汽蚀会引起的严重后果: (1)产生振动和噪音。 (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
10、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。 3.离心泵的吸入特性: 1泵发生汽蚀的基本条件是:叶片入口处的最低液流压力 Pk该温 度下液体的饱和蒸汽压 Pt。 2有效汽蚀余量:液体流自吸液罐,经吸入管路到达泵吸入口后,所 富余的高出汽化压力的那部分能头。用ha 表示。 3泵的必须汽蚀余量:液流从泵入口到叶轮内最低压力点 K 处的全 部能量损失,用hr 表示。 4hr 与ha 的区别和联系: hahr泵不汽蚀 ha=hr泵开始汽蚀 hahr泵严重汽蚀 5对于一台泵,为了保证其安全运行而不发生汽蚀,对于泵的必须汽 蚀余量还应加一个安全裕量,一般取 0.5 米液柱。于是,泵的允许汽蚀余
11、 量为:hr=hr0.5。 6泵的允许几何安装高度表达式为:Hg1=(Pa-Pt)/r-hAS-hr。 Pa吸入罐压力 Pt液体在输送温度下的饱和蒸汽压力 r液体重度 hAS吸入管内流动损失 hr允许气蚀余量 7提高离心泵抗汽蚀性能的方法有: A.改进机泵结构,降低hr,属机泵设计问题。 B.提高装置内的有效汽蚀余量.最主要最常用的方法是采用灌注头 吸入装置. 此外,尽量减少吸入管路阻力损失,降低液体的饱和蒸汽压,即 在设计吸入管路时尽可能选用管径大些,长度短些,弯头和阀门少些, 输送液体的温度尽可能低些等措施,都可提高装置的有效气蚀余量。 8.轴向力的平衡装置 轴向力的产生原因 a叶轮前后两
12、侧因流体压力分布情况不同(轮盖侧压力低,轮盘压力 高)引起的轴向力 A1,其方向为自叶轮背侧指向叶轮入口。 b.流体流入和流出叶轮的方向和速度不同而产生的动反力 A2,其方向 与 A1 相反,所以总轴向力 A=A1-A2,方向一般与 A1 相同(一般 A2 较小)。 轴向力的平衡 a.采用双吸式叶轮:叶轮两侧对称,流体从两端吸入,轴向力自动抵消 而达到平衡。 b.开平衡孔或装平衡管: A:在叶轮轮盘上相对于吸入口处开几个平衡孔。 B:为避免开平衡孔后,因主流受扰动而增加水力损失,可设平衡管 代替平衡孔,即采用一小管引入口压力至轮盘背侧。 c:采用平衡叶片:在叶轮盘背面铸几条径向筋片,筋片带动叶
13、轮背面 间隙内的流体加速旋转,增大离心力,从而使叶轮背面压力显著降低。 d:利用止推轴承承受轴向力。一般小型的单吸泵中止推轴承可以承受 全部的轴向力,防止泵轴窜动。 多级离心泵轴向力的平衡: a.同单级离心泵方法相同 b.对称布置叶轮 c.采用平衡鼓,部分平衡轴向力 d.采用自动平衡盘,全部自动平衡轴向力。 离心泵检修部分离心泵检修部分离心泵检修部分离心泵检修部分 第一章第一章第一章第一章 离心泵的检修离心泵的检修离心泵的检修离心泵的检修 一、单一、单一、单一、单吸离心泵的拆装吸离心泵的拆装吸离心泵的拆装吸离心泵的拆装 1、解体步骤 (1) 先将泵盖和泵体上的紧固螺栓松开,将转子组件从泵体中取
14、出。 (2) 将叶轮前的叶轮螺母松开,即可取下叶轮(叶轮键应妥善保管好)。 (3) 取下泵盖和轴套,并松开轴承压盖,即可将轴从悬架中抽出(注意在用铜棒敲打 轴头时,应戴上叶轮螺母以防损伤螺纹)。 2、装配顺序 (1) 检查各零部件有无损伤,并清洗干净; (2) 将各连接螺栓、丝堵等分别拧紧在相应的部件上; (3) 将“O”形密封圈及纸垫分别放置在相应的位置; (4) 将密封环、水封环及填料压盖等依次装到泵盖内; (5) 将轴承装到轴上后,装入悬架内并合上压盖,将轴承压紧,然后在轴上套好挡 水圈; (6) 将轴套在轴上装好,再将泵盖装在悬架上,然后将叶轮、止动垫圈、叶轮螺母 等依次装入并拧紧,最
15、后将上述组件装到泵体内并拧紧泵体、泵盖的连接螺栓。 在上述过程中,对平键、挡油环、挡水圈及轴套内的“O”形密封圈等小件易遗漏或 错装,应特别引起注意。 3、安装精度 这里给出的主要是联轴器对中的精度要求。泵与电机联轴器装好后,其间应保持2 3mm间隙,两联轴器的外圆上下、左右的偏差不得超过0.1mm,两联轴器端面间隙的 最大、最小值差值不得超过0.08mm。 二、二、二、二、双吸水泵的拆装双吸水泵的拆装双吸水泵的拆装双吸水泵的拆装 型单级单吸式离心泵结构(甲式) 1-泵体;2-泵壳;3-叶轮;4-轴;5-双吸密封环;6-键;7-轴套;8-填料套; 9-填料;10-水封管;11-填料压盖;12-
16、轴套螺母;13-双头螺栓; 14-轴承体压盖;15-轴承挡套;16-轴承体;17-螺钉;18-轴承端盖; 19-轴承;20-轴承螺母;21-联轴器;22-水封 解体步骤解体步骤解体步骤解体步骤 1、分离泵壳 (1) 拆除联轴器销子,将水泵与电机脱离。 (2) 拆下泵结合面螺栓及销子,使泵盖与下部的泵体分离,然后把填料压盖卸下。 (3) 拆开与系统有连接的管路(如空气管、密封水管等),并用布包好管接头,以防 止落入杂物。 2、吊出泵盖 检查上述工作已完成后,即可吊下泵盖。起吊时应平稳,并注意不要与其它部件碰 磨。 3、吊转子 (1) 将两侧轴承体压盖松下并脱开。 (2) 用钢丝绳拴在转子两端的填
17、料压盖处起吊,要保持平稳、安全。转子吊出后应 放在专用的支架上,并放置牢靠。 4、转子的拆卸 (1) 将泵侧联轴器拆下,妥善保管好连接键。 (2) 松开两侧轴承体端盖并把轴承体取下,然后依次拆下轴承紧固螺母、轴承、轴 承端盖及挡水圈。 (3) 将密封环、填料压盖、水封环、填料套等取下,并检查其磨损或腐蚀的情况。 (4) 松开两侧的轴套螺母,取下轴套并检查其磨损情况,必要时予以更换。 (5) 检查叶轮磨损和汽蚀的情况,若能继续使用,则不必将其拆下。如确需卸下时, 要用专门的拉力工具边加热边拆卸,以免损伤泵轴。 装配顺序装配顺序装配顺序装配顺序 1、转子组装 (1) 叶轮应装在轴的正确位置上,不能
18、偏向一侧,否则会造成与泵壳的轴向间隙不 均而产生摩擦。 (2) 装上轴套并拧紧轴套螺母。为防止水顺轴漏出,在轴套与螺母间要用密封胶圈 填塞。组装后应保证胶圈被轴套螺母压紧且螺母与轴套已靠紧。 (3) 将密封环、填料套、水封环、填料压盖及挡水圈装在轴上。 (4) 装上轴承端盖和轴承,拧紧轴承螺母,然后装上轴承体并将轴承体和轴承端盖 紧固。 (5) 装上联轴器。 2、吊入转子 (1) 将前述装好的转子组件平稳地吊入泵体内。 (2) 将密封环就位后,盘动转子,观察密封环有无摩擦,应调整密封环直到盘动转 子轻快为止。 3、扣泵盖 将泵盖扣上后,紧固泵结合面螺栓及两侧的轴承体压盖。然后,盘动转子看是否与
19、 以前有所不同,若没有明显异常,即可将空气管、密封水管等连接上,把填料加好, 接着,就可以进行对联轴器找正了。 安装精度要求安装精度要求安装精度要求安装精度要求 这里仅提出联轴器对中的精度要求。联轴器两端面最大和最小的间隙差值不得超过 0.06mm,两外圆中心线上下或左右的差值不得超过0.1mm。 决定泵壳结合面垫的厚度决定泵壳结合面垫的厚度决定泵壳结合面垫的厚度决定泵壳结合面垫的厚度 叶轮密封环在大修后没有变动,那么泵壳结合面的垫就取原来的厚度即可;如果密 封环向上有抬高,泵结合面垫的厚度就要用压铅丝的方法来测量了。通常,泵盖对 叶轮密封环的紧力为00.03mm。新垫做好后,两面均应涂上黑铅
20、粉后再铺在泵结合 面上。注意所涂铅粉必须纯净,不能有渣块。在填料涵处,垫要做得格外细心,一 定要使垫与填料涵处的边缘平齐。垫如果不合适,就会使填料密封不住而大量漏水, 造成返工, 决定泵盖对密封环的紧力垫没做合适 三、联轴器的拆装三、联轴器的拆装三、联轴器的拆装三、联轴器的拆装 (1)拆下联轴器时,不可直接用锤子敲击而应垫以铜棒,且应打联轴器轮毂处而不 能打联轴器外缘,因为此处极易被打坏。最理想的办法是用掳子拆卸联轴器。对于 中小型水泵来说,因其配合过盈量很小,故联轴器很容易拿下来。对较大型的水泵, 联轴器与轴配合有较大的过盈,所以拆卸时必须对联轴器进行加热。 (2)装配联轴器时,要注意键的序
21、号(对具有两个以上键的联轴器来说)。若用铜棒 敲击时,必须注意击打的部位。例如,敲打轴孔处端面时,容易引起轴孔缩小,以 致轴穿不过去;敲打对轮外缘处,则易破坏端面的平直度,在以后用塞尺找正时将 影响测量的准确度。对过盈量较大的联轴器,则应加热后再装。 (3)联轴器销子、螺帽、垫圈及胶垫等必须保证其各自的规格、大小一致,以免影 响联轴器的动平衡。联轴器螺栓及对应的联轴器销孔上应做好相应的标记,以防错 装。 (4)联轴器与轴的配合一般均采用过渡配合,既可能出现少量过盈,也可能出现少 量间隙,对轮毂较长的联轴器,可采用较松的过渡配合,因其轴孔较长,由于表面 加工粗糙不平,在组装后自然会产生部分过盈。
22、如果发现联轴器与轴的配合过松, 影响孔、轴的同心度时,则应进行补焊。在轴上打麻点或垫铜皮乃是权宜之计,不 能作为理想的方法。 第二章:第二章:第二章:第二章: 离心泵各零部件测量及计算离心泵各零部件测量及计算离心泵各零部件测量及计算离心泵各零部件测量及计算 一、一、一、一、 轴弯曲度的测量轴弯曲度的测量轴弯曲度的测量轴弯曲度的测量 泵轴弯曲之后,会引起转子的不平衡和动静部分的磨损,所以在大修时都应对泵轴 的弯曲度进行测量。 把轴的两端架在V 形铁上,V 形铁应放置平稳、牢固; 再把千分表支好,使测量杆指向轴心。然后,缓慢地盘动泵轴,在轴有弯曲的情 况下,每转一周则千分表有一个最大读数和最小读数
23、,两读数的差值即表明了轴的 弯曲程度。这个测量过程实际上是测量轴的径向跳动,亦即晃度。 晃度的一半即为轴的弯曲值。 通常, 对泵轴径向跳动的要求是: 中间不超过0.05mm, 两端不超过0.02mm。 二、二、二、二、 转子晃度的测量转子晃度的测量转子晃度的测量转子晃度的测量 测量转子晃度的方法与测量轴弯曲的方法类同。通常,要求叶轮密封环的径向跳动 不得超过0.08mm,轴套处晃度不得超过0.04mm,两端轴颈处晃度不得超过0.02mm。 第三节:第三节:第三节:第三节: 水泵密封的检修水泵密封的检修水泵密封的检修水泵密封的检修 1 泵用机械密封种类繁多,型号各异,但泄漏点主要有五处: (l)
24、轴套与轴间的密封; (2)动环与轴套间的密封; (3)动、静环间密封; (4)对静环与静环座间的密封; (5)密封端盖与泵体间的密封。 一般来说,轴套外伸的轴间、密封端盖与泵体间的泄漏比较容易发现和解决,但 需细致观察,特别是当工作介质为液化气体或高压、有毒有害气体时,相对困难些。 其余的泄漏直观上很难辩别和判断,须在长期管理、维修实践的基础上,对泄漏症 状进行观察、分析、研判,才能得出正确结论。 一、泄漏原因分析及判断 1安装静试时泄漏。机械密封安装调试好后,一般要进行静试,观察泄漏量。如 泄漏量较小,多为动环或静环密封圈存在问题;泄漏量较大时,则表明动、静环摩 擦副间存在问题。在初步观察泄
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