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化工设备基础知识培训

A-动设备部分-泵

离心泵（Pump）

㈠离心泵的工作原理、结构

一、离心泵的装置及工作原理

1.离心泵的装置

离心泵的装置时由离心泵和一定的管路输送系统组成的，输送的液体由离心泵供给能量，通过管道输送系统送往一定场所。管路输送系统指吸入管道、排出管路和管路附件等。吸入管路端部装有滤网，用来防止杂物进入管道和泵内，以避免造成阻塞。底阀安装在滤网上方。底阀是一个止逆阀，只允许液体从贮液池进入吸入管路，不允许液体倒流入贮液池。固离心泵在启动前此阀门是关闭的，以保证泵和吸入管路内充满液体，排出管靠近泵端一般也装有止回阀。止回阀也是一个止逆阀，当泵向外送液时，止回阀可以开启，当泵停止运转时，此阀关闭，防止液体倒流灌入泵内而造成事故。

2.离心泵的工作原理

离心泵一般由泵壳、叶轮、轴、填料函、排出管、压出室及吸入管等组成。离心泵在启动前，泵体和整个吸入管路都充满液体。当离心泵启动后，泵轴带动叶轮一起做高速旋转运动，迫使预先充满在叶片间的液体旋转，在离心力的作用下，液体自叶轮中心向外周作径向运动。液体在流经叶轮的运动过程中获得了能量，静压能增高，流速增大。当液体离开叶轮进入泵壳后，由于泵内流道逐渐增大而减速，部分动能转化为静压能，

最后沿切向流入排出管路。所以蜗型泵壳不仅是汇集由叶轮流出液体的部件，而且又是一个转能装置。当液体自叶轮中心甩向外周的同时，叶轮中心形成低压区，在贮液槽液面与叶轮中心压差的作用下，使液体被吸进叶轮中心。依靠叶轮的不断旋转，液体便连续不断地被吸入和排出。

综上所述，离心泵的工作原理是叶轮在充满液体的泵壳内高速旋转的，使液体受到离心力的作用，依靠离心力来吸入和排出液体。

在离心泵中液体获得的机械能最终转化为液体的静压能。

二、离心泵的分类

1.按叶轮吸入方式分

（1）单吸式

（2）双吸式

2.按叶轮的数目分

（1）单级离心泵

（2）多级离心泵

3.按扬程分

低压离心泵扬程≤20米

中压离心泵扬程=20米~100米

高压离心泵扬程＞100米

4.按泵的用途和输送液体的性质分

按离心泵的用途和输送液体的性质，离心泵可分为**泵、耐腐蚀泵、杂质泵、液下泵、泥浆泵、碱泵、磁力泵和屏蔽泵等。

三、离心泵的结构

离心泵的种类繁多，各种类型泵的结构虽然不同，但主要部件基本相同，主要部件有叶轮、

泵壳、泵盖、泵轴、轴承、密封装置、托架及联轴器等。

闭式叶轮：闭式叶轮的前面和后面分别有前盖板、后盖板、叶片、轮毂组成，叶轮内形成完全密封的流道。闭式叶轮扬程高、效

率高，广泛应用到化工装置中无杂质的流体介质上。

诱导轮全开式叶轮：诱导轮全开式叶轮是在叶轮前部焊接带有螺旋状的诱导片，叶轮可适用高转速、高扬程、容易汽化的流体。半开式叶轮：半开式叶轮没有前盖板，只有后盖板和叶片、轮毂，可输送含有固体颗粒的液体。

开式叶轮：开式叶轮只有后盖板而没有前盖板，后盖板尺寸较小，故扬程较低。多用于有磨损介质和泥沙泵。

轴封：

填料密封、

填料是由植物纤维、人造纤维、石棉纤维等的编制物或以有色金属为基体，辅以浸渍材料或充填材料制成的绳状物，常见的是方形截面的石棉盘根。一般<0.5MPa时3~4圈，0.5~1MPa时4~5圈

填料密封应该适当泄漏，可通过轴封压盖螺栓调整压紧度，同时要监测好运行电流，防止过紧引起填料和轴磨损并超电流跳电

机械密封

机械密封是用来防止旋转轴与机体之间流体泄漏的密封，是由一对垂

直于旋转轴线的端面在弹性补偿机构和辅助密封的配合下相互贴合并相对旋转而构成的密封装置。

机械密封工作原理：在旋转轴的各种机械密封类型中，尽管结构形式不相同，但其工作原理是一样的。下图所示是一简单的机械密封。

旋转轴和装在轴上的动密封环一起旋转，静环安装在壳体上。轴旋转时，动、静环形成了摩擦副，动、静环之间的间隙决定了工作为某一压力的流体介质的泄漏量。

机械密封损坏的常见原因

①对于双端面机封，泵运行前未开启机封冲洗水或机封水开启压力、流量不恰当，将可能导致机封温度升高而损坏一般：机封密封冲洗水压力P＝泵进口压力＋1.5～2bar，机封密封冲洗水流量Q＝3L/min ②泵内残存**体或发生汽蚀，泵内介质温度升高将导致机封温度升高而影响使用寿命

③如果泵内介质为易结晶的介质，在泵停车时又未及时进行冲洗，可

能导致机封（特别是多弹簧机封）弹簧、动静环密封面结晶而严重影响机封的使用寿命

联轴器

?作用：用来联接轴与轴（或回转件）以传递运动与扭矩。此外，联轴器还可能对两轴发生的位移进行补偿，并具有吸收振动，缓和冲击的能力。

?联轴器的分类：

?钢性联轴器：套筒联轴器、凸缘联轴器。

挠性爪型联轴器、万向联轴器

?弹性联轴器：弹性柱销联轴器、膜片联轴器

㈡离心泵的主要性能参数

离心泵的主要性能参数有流量、扬程、功率、转速和效率等。离心泵的性能参数表示离心泵在一定的转速下，以清水为介质在最高效率时的性能参数。

1.流量

离心泵的流量是指泵在单位时间内所排出的液体量。流量有体积流量和质量流量之分。体积流量一般用符号Q表示，其单位为m3/s 或m3/h. 质量流量用符号G表示，单位为kg/s或t/h。

2.扬程

单位重量的液体，从离心泵进口到泵出口的能量增值称为离心泵的扬程或压头，即单位重量的液体通过离心泵所获得的有效能量。一般用符号H表示，单位为N﹒m/N,离心泵的扬程取决于泵的结构（叶轮直径、叶片的弯曲情况等）、转速和流量。当叶轮直径和转速一定时，

流量越大，扬程越小。

3．转速

离心泵的转速是指泵叶轮每分钟的转数，用符号n 表示，单位为r/min.

4.功率和效率

离心泵的功率是指轴功率，即原动机传给泵叶轮轴的功率，用符号N表示，其单位为W或kW。

离心泵每分钟对排出液体所做的功称为离心泵的有效功率。

离心泵的效率则是泵的有效功率与轴功率之比值。

5.汽蚀现象及其产生的原因

在高压作用下，**泡被压缩重新凝结成液体，**泡溃灭，形成空穴。瞬间内，周围的液体会以极高的速度向空穴冲击，造成液体相互撞击，使局部压力骤然剧增。这不仅阻挠液体正常流动，更严重的是，如果这些**泡在叶道壁面附近溃灭，则四周的液体就像无数小弹头一样，以极高的频率连续撞击金属表面，造成金属材料表面因冲击、疲劳而剥落。若**泡内含有一些活性**体（氧**），这些活性**体便借助于**泡凝结时放出的热量，对金属起电化学腐蚀作用，这样就加快了金属剥落的速度。这种液体汽化、凝结形成高频冲击负荷，造成金属材料的机械剥落和电化学腐蚀的综合现象称为“汽蚀现象”。

汽蚀的危害：

汽蚀发生时，材料在强大冲击力的作用下发生破坏，使泵壳及叶轮冲蚀。同时泵体因受冲击而振动，并发出噪声，泵的性能曲线下降，严重时离心泵甚至无法正常工作。

离心泵的开、停车操作

2.1 离心泵的开停步骤

2.1.1 开车准备：

①检查泵的地脚螺丝，机泵轴联法兰连接是否紧固；

②检查**箱或**室**位是否在1/2—2/3处，检查润滑**或脂是否有乳化变质情况，检查是否有漏**现象；

③电**人员已检查过机泵的绝缘情况并已送电；

④仪表人员已检查过仪表的完备性，确认功能正常。

2.1.2 离心泵的启动操作：

①投用泵的机封冷却水；（冷却水的来源）

②按泵的旋转方向盘泵2—3圈，检查是否有卡涩、摩擦、偏重等异常；

③灌泵排**，对于液下泵关闭泵前入口导淋，微开泵的出口阀，全开泵进口阀即可完成灌泵排**操作，灌泵完毕关闭泵出口阀，若有出口导淋则可直接打开出口导淋，有水流出时灌泵完毕；对于液上泵则需打开泵出口导淋，由泵的入口导淋接水管灌泵至出口导淋有水流出结束；

④启动泵开机按钮，此时应注意观察电机和泵的转动方向是否正确，注意听电机及泵内部是否有杂音，发现有不正常振动或声响时，应立即采取措施或停泵检查；

⑤待泵的出口压力稳定后，打开泵的出口阀，调节开度使出口压力达到设定值（注意泵的空载试车一般不要超过3min）；

⑥查看泵的机械密封或填料密封滴液是否在规定范围内

2.1.3 离心泵的停机操作：

①缓慢关闭泵的出口阀；

②摁下泵的关闭按钮；

③关闭泵的进口阀。一般来说不需将泵的进口关闭，在需要泵的防冻等特殊情况下关闭泵的进口，打开入口导淋排空。

㈢离心泵的检修

1.离心泵的拆卸

⑴拆卸前的准备工作

①切断电源，保证拆卸时的安全。

②关闭离心泵的出口、入口阀门，隔绝介质来源

③开启放液阀门，消除泵壳内的残余压力，放净泵壳内的残余液体。

④拆除联轴器的连接装置

⑤拆下电机机座螺栓，将电机与泵体分离

⑵拆卸中应注意的事项

①拆卸中，若泵壳内有残留液体（酸、碱、盐等液体），可用清水冲洗干净，以免对人体皮肤造成化学烧伤。

②机座螺栓处的垫片，是用来调整电动机与泵轴的同轴度，因此，同一个机座螺栓处的垫片拆下后应放在一起，回装时仍装在原处，这样可大大减少回装过程中的工作量。

五、屏蔽泵

1. 普通离心泵的驱动是通过联轴器将泵的叶轮轴与电动轴相连接，使叶轮与电动机一起旋转而工作，而屏蔽泵是一种无密封泵，泵和驱动电机都被密封在一个被泵送介质充满的压力容器内，此压力容器只有静密封，并由一个线圈组来提供旋转磁场并驱动转子。这种结构取消了传统离心泵具有的旋转轴密封装置，故能做到完全无泄漏。

屏蔽泵把泵和电机连在一起，电动机的转子和泵的叶轮固定在同一根轴上，利用屏蔽套将电机的转子和定子隔开，转子在被输送的介质中运转，其动力通过定子磁场传给转子。

2. 屏蔽泵特点

2.1 屏蔽泵优点很多：

（1）由于无动密封，只有静密封因此可以完全无泄漏。适合输送有毒，易燃易爆，贵重液体。

（2）安全性高，有定转子屏蔽套及电机外壳两套保护，输送介质不会外漏。

（3）与有机械密封泵比维护费用低，维护简单，零部件只有其30％左右。

（4）结构紧凑安装容易，费用低。

（5）采用滑动轴承，电机没有冷却风扇，所以运转平稳噪音低。

（6）使用范围广，高温，高压，超低温，高熔点，真空等系统都可以满足要求。

2.2 屏蔽泵的缺点：

（1）目前国产屏蔽泵最大功率160kw,大功率满足不了。

（2）使用时相对与有机械密封泵“娇**”。

（3）介质需要清洁。虽然有专门的型号可以输送带颗粒介质，但仅限于少量颗粒。

（4）对于高粘度介质没有专用型号。

2.2 屏蔽泵的开停步骤

2.2.1 开车准备：

①检查泵的地脚螺丝，（机泵轴联法兰连接是否紧固×××）；

②电**人员已检查过机泵的绝缘情况并已送电；

③仪表人员已检查TRG、出口压力表的完备性，确认功能正常；

④确认循环水的压力在0.35以上。

2.2.2 屏蔽泵的启动操作：

①投用泵的冷却水；

②灌泵排**；（屏蔽泵的特性：一般用于输送易燃、腐蚀性介质，多设为液下泵。对于液下泵关闭泵前入口导淋，微开泵的出口阀，全开泵进口阀即可完成灌泵排**操作，灌泵完毕关闭泵出口阀；

③启动泵开机按钮，注意听电机及泵内部是否有杂音，观察TRG指针是否指示在绿色区域，发现有不正常振动或声响时，应立即采取措施或停泵检查；

④待泵的出口压力稳定后，打开泵的出口阀，调节开度使出口压力达到设定值（注意泵的空载试车一般不要超过3min

2.2.3 屏蔽泵的停机操作：

①缓慢关闭泵的出口阀；

②摁下泵的关闭按钮；

③关闭泵的进口阀。一般来说不需将泵的进口关闭，在需要泵的防冻等特殊情况下关闭泵的进口，打开入口导淋排空。

其它类型泵

往复式计量泵：

往复式计量泵通常由两个基本部分组成。一是液力端，其功能是将机械能转换为压力能并直接输送工艺液体，另一部分是动力端，其功能是将电机的旋转运动转化为液力端柱塞（和隔膜）的往复运动，并通过设置在动力端上的冲程调节机构来控制液力端柱塞（和隔膜）的往复运动的冲程大小。往复式计量泵的工作原理与往复式压缩机类似，但因输送的工作介质为液体，因此它的工作循环只有吸入和排出两个过程。

计量泵类型

柱塞泵

?柱塞与工艺物料直接接触

?物料不同, 柱塞材质要求不同

?适合高温应用，可高达10000C

?适合高出／入口压力应用

?较好的 NPSH性能，能适用于高粘度物料?存在微量泄漏

机械隔膜泵

?柱塞直连隔膜驱动物料

?可处理各种化学物料

?避免了柱塞泵固有的泄漏缺陷?结构简单，低维护率

?较好的性价比

?适合于低出口压力应用

液压隔膜泵

?柱塞通过液压**推动隔膜驱动物料

?隔膜受力均匀, 寿命较长

?可通过内置安全阀释压保护

?零泄漏

?应用范围最广

?低维护率

?隔膜泵最大特点是采用隔膜薄膜片将柱塞与被输送的液体隔开，隔膜一侧均用腐蚀材料或复合材料制成。

?工作时，借助柱塞在隔膜缸内作往复运动，迫使隔膜交替地向两边弯曲，使其完成吸入和排出的工作过程，被输送介质不与柱塞接触。

?在化工厂中隔膜泵常用来作计量泵，或作为输送腐蚀性液体的加药泵，隔膜泵的隔膜片有膜片型、波纹管型和筒型隔膜等，以膜片型

为最常用，下图为隔膜计量泵。

计量泵调节方式

1、冲程速度调节

变频/脉冲控制器，调节柱塞往复频率

2、冲程长度调节

手动、电/**动冲程控制器，调节柱塞有效行程

3、冲程速度/长度调节可组合使用，满足复杂工艺的控制要求

往复计量泵操作注意事项

?因该类泵的排出压力不是由泵本身限定，而取决于泵装置的管路特性（即背压），因此这类泵在操作时应注意：

?1、在起泵前必须把管路上的排出阀门全部打开，且不允许排出管路堵塞

?2、流量调节也不能用改变排出管路压力的办法进行，只能用改变原动机的转速或装旁通阀等办法进行

螺杆泵

?螺杆泵：依靠螺杆一边旋转一边啮合，液体被一个或几个螺杆上的螺旋槽带动沿着轴向排出，这样的一种机械就叫螺杆泵。属于容积式转子泵。

?螺杆泵结构紧凑，效率高，被输送介质沿着轴向移动，流量连续均匀，脉冲小。

?螺杆泵的工作原理：螺杆泵是依靠螺杆相互啮合空间的容积变化来输送液体的。当螺杆转动时吸入腔一端的密封线连续地向排出腔一端作轴向移动，使吸入腔容积增大，压力降低，液体在压差作用下沿吸入管进入吸入腔。随着螺杆的转动，密封腔内的液体连续而均匀地沿轴向移动到排出腔，由于排出腔一端的容积逐渐缩小，即把液体排出。

?螺杆泵分类：螺杆泵可分为单螺杆泵，双螺杆泵和三螺杆泵三类