石油化工机械

第四章石油化工机械

第一节石油化工机械总论

现代社会的各行各业几乎都离不开化工产品，要生产出高质量的化工产品，高效的、性能优良的化工机械设备是必不可少的。由于化工产品原料的很大一部分来自于石油，基于对各类机械设备的一般性介绍，我们将石油和化工工业中常用的机械设备合为一章介绍。

一．石油和化工机械设备分类

（一）按加工对象分类，石油及化工机械大致可分为：

1．采油机械

典型的如自动抽油机等。

2．钻探及穿孔机械

如潜孔钻机、地质钻机等。

3．装药及充填机械

4．炼油设备

5．化工基本设备

包括塔设备、反应器、干燥器等。

6．橡胶专用机械

如平板硫化机、开放式炼胶机等。

7．塑料专用机械

包括塑料注射成型机、塑料纺织器材、吹瓶机、中缝复合机、收丝机、吹膜机、高频塑料热合机、聚氨脂发泡机、封口机、压延机、泡塑自动切割机、塑料粉碎机等。

8．日用化学制品专用机械

9．林产化工机械

（二）按石油及化工行业的生产工艺过程划分，其常用机械设备可分为：

1．泵

包括离心式清水泵、管道泵、离心式耐腐蚀泵（玻璃泵、陶瓷泵、钛泵等）、离心式油泵、离心式杂质泵（泥浆泵、污水泵及砂泵等）、离心式液下泵、特殊泵（屏蔽泵、计量泵、旋涡泵及齿轮泵等）、螺杆泵等。

2．真空泵

包括机械式容积真空泵（水环式、W往复式、旋片式、滑阀式、罗茨式等）、射流式真空泵（水蒸汽喷射泵和水喷射泵）、扩散式真空泵、吸附式真空泵、吸气离子泵等。

3．过滤分离设备

包括离心式分离机（间歇式过滤离心机、连续式过滤离心机、活塞式过滤离心机、沉降离心机、灌式高速离心机、室式分离机、碟式分离机等）、过滤机（板框压滤机、转鼓真空过滤机、盘式过滤机、带式过滤机等）、膜分离设备（超过滤、渗析、渗透与反渗透）。

4．压缩机

包括离心式及活塞式空气压缩机、离心式及活塞式制冷机

5．混合搅拌机

包括釜用搅拌器、管道搅拌器、定型搅拌器、气体搅拌器、静态混合器、文丘里管式混合器、螺旋混合机、滚筒式混合机、回转式混合机、捏合机等

6．换热器

包括固定式薄管板列管换热器、固定管板式换热器、浮头式换热器、U形管式换热器、螺旋板式换热器、板片式换热器、复波型伞板换热器、石墨换热器等。

7．塔设备

包括填料塔、板式塔、喷洒塔等。

8．干燥设备

包括喷雾干燥器、硫化床干燥器、气流干燥器、滚筒干燥器、回转圆筒干燥器、真空耙式干燥器、箱式干燥器、带式干燥器、红外线及远红外线干燥器、微波干燥器等。

9．水处理设备

如机械过滤器、滤网过滤器、烧结式滤芯过滤器、电渗析器、离子交换器及成套纯水装置等。

10．除尘环保设备

包括袋式除尘器、旋风除尘器、电除尘器、自激式除尘器、离心水膜除尘器等。

二．石油及化工机械设备的特点

大部分石油及化工机械设备具有以下一般性的特点：

1．作为物料处理设备，其所接触的作用对象种类很多，故设备类型多样，即使是处理同一物料，也有多种处理装置可供选择；

2．处理物料的过程既有物理过程，也有化学过程，或者是二者的综合；

3．设备要耐受加工过程中的腐蚀、热、湿等作用；

4．加工过程常产生多种对环境有害的物质，故加工过程要求设备的密闭性好。

第二节典型石油钻采机械----抽油机的构造

抽油机是构成“三抽”设备体系（抽油机、抽油杆、抽油泵）的主要组成部分。在抽油机的驱动下，通过抽油杆带动抽油泵上下往复运动，实现无自喷能力抽井机械式采油。

一．抽油机的类型

抽油机主要分游梁式和无梁式两大类。

1．游梁式抽油机按不同的标准，可进行不同的分类。

按结构型式可分为a)常规型；b)变型；前置型；c)偏置型；d)斜井型；e)低短型；f)大轮型等。

按减速器型式可分为a)渐凯线齿轮式；b)圆弧齿轮式；c)链条式；d)皮带式等。

按动力传动方式可分为a)三角带式；b)窄V联组带式；c)同步皮带式等。

按平衡方式可分为a)游梁平衡式；b)曲柄平衡式；c)复合平衡式；d)重锤平衡式；e)气动平衡式；f)差动平衡式等。

按曲柄连杆装配位置可分为a)前置式；b)偏置式。

按驴头结构型式可分为a)上翻式；b)侧转式；c)整体式；d)组装式；e)旋转式；f)大轮

式；g)双驴头式等。

按驱动方式可分为 a)普通电机驱动式；b)多速电机驱动式；c)天然气发动机驱动式；d)超差转率电动机驱动式等。

2．无梁式抽油机一般可分为：链条式；滑轮增距式；链条增程式；小型式；矮型式；塔架式；曲柄连杆式；电动式；滚筒式；液压式等。

二．抽油机的设计要求

抽油机的工作条件比较恶劣，需要全天侯常年野外连续运转，无人监护，且受交变载荷作用。因此，要求抽油机应具有良好的可靠性、耐久性。还要求抽油机具有性能领域宽，调节范围大，能源消耗低，易损件少，维护保养方便，对环境适应性强等特点。

三．常规型游梁式抽油机的结构

图4-1为最普通的常规型游梁式抽油机。

常规型游梁工抽油机主要由发动机，三角皮带，曲柄，连杆，横梁，游梁，悬绳器，支架，撬座，制动系统及平衡重等组成。

发动机安装在撬座上，其安装位置有两种方案，一种是将发动机置于整体尾部，另一种是将发动机放在支架下面。

减速箱为二级龄轮传动减速箱，传动比为30左右，龄轮型式一般小功率用斜齿，大功率用人字齿。近年来推广使用点啮合双圆弧人安齿。

曲

图4-1 常规型游梁式 1—刹车装置 2-马达 3-减速箱皮带轮 4-减速箱 5-动力输入轴 6-中间轴 7-输出轴 8-曲柄 9-连杆轴 10-支架 11-曲柄平衡块 12-连杆 13-横盘轴 14-横船 15-游梁平衡块 16-游梁 17-支架轴 18-驴头 19-悬绳器 20-底座

柄一端与减速器输出轴固结，另一端与连杆铰接。

连杆与横梁常见有两种型式，小型抽油机，多为组焊结构，靠改变后臂长度来调节冲程，大型抽油机多为整体机构，靠改变曲柄与连杆铰接位置来调节冲程。

游梁由型钢焊而成，也有用大型工字钢整体制造。

驴头由钢板组焊而成，有上翻式，侧转式，拆装式几种形式。

平衡重为金属块，小型抽油机多装于游梁尾部，大型抽油机多装于曲柄两翼，平衡重可根据需要而调整。

四．常规型游梁式抽油机的工作原理

发动机通过三角皮带和减速带动曲柄作等速旋转运动。曲柄—连杆—横梁—游梁四杆机构将这一运动转主为成驴头的变速的上下圆弧往复运动，再通过悬点，抽油机杆等动抽油泵碎裂塞作变速的上下往复直线运动。抽油泵泵筒底部装有固定阀，柱塞上装有游动阀。当悬点下冲程时，固定阀关闭，游动阀开启，抽油泵作排出工作，柱塞向下运动，将原油排出泵当悬点上冲程时，固定阀开启，游动阀关闭，柱塞向上运动，将原油吸入泵内，同时将已排出泵外的原油举升到地面。

五．常规型游梁式抽油机的基本计算

1．悬点运动方程

悬点位移方程

)cos 1(2m ax ?-=

S S 悬点速度方程

?ωsin 2max S V ?=

悬点加速度方程

?ωcos 2max

2S a =

式中 S —悬点位移，m

V —悬点速度，m/s

a —悬点加速度，m/s 2

S max —最大冲程长度，m

ω——曲柄转动角速度，弧度/s

?——曲柄转角，度

2．悬点载荷公式（美·梅里斯公式）

)1790

1(2

m ax n S P P P g y ?++= )1790

1(2

min n S P P g ?-= 式中 P max ——悬点最大载荷，kgf

P min ——悬点最小载荷，kgf

P y ——作用于柱塞上油柱、轴油杆总重，kgf

P g ——抽油杆在空气中重量，kgf

S ——冲程长度，m

n ——冲程次数，spm

3．曲柄轴扭矩公式

M=30S+0.236S （P max —P min ）

式中 M ——曲柄轴扭矩，kgf ·m

S ——冲程长度，m

P max ——悬点最大载荷，kgf

P min ——悬点最小载荷，kgf

4．最大下泵深度公式

以悬点额定载荷为临界条件：

)

17901()(max

max max

max n S q f F P L ?++-?=γ

以曲柄轴额客扭矩为临界条件：

??

?

????+-?-=17902)(236.030max 2max max max

max max n S q f F S S M L γ

以抽油杆额定应力为临界条件：

1790

)(5.01

)17901()(max

max max 2max max max n S q f F n S q f F f

L ?

+-??

?++-?=γγσ 式中 L max ——最大下泵深度，m

P max ——最大悬点载荷，kgf

P min ——最小悬点载荷，kgf

M max ——曲柄轴最大扭矩，kgf ·m

σmax ——抽油杆最大当量应力，kgf/cm 2

F ——泵柱塞全断面面积，m 2

f ——抽油杆截面积，m 2

r ——液体重度，kg/ m 3

g ——每米抽油杆在空气中重量，kg/m

S max ——悬点最大冲程，m

n max ——悬点最大高冲次，spm

5．最大排量公式

Q max =1440 F S 效 n max η容

式中 Q max ——最大排量，

F ——泵柱塞全断面面积，m 2

S 效 ——泵柱塞有效冲程，m

n max ——悬点最高冲次，spm

η容——抽油泵容积效率

六．前置型游梁式抽油机的结构及特点

前置型抽油机是一种新型的游梁式抽油机，经油田使用证明，它具有结构新颖，性能可靠，运行平稳，冲次较低，冲程较大，节约能源等特点。

前置式抽油的结构如图4-2所示。其主要特点是：

（1）平衡效果好，机械运行平衡。

由前置式抽油机曲柄，曲柄销及平衡块的设置特点，决定了前置式抽油平衡后理论净曲矩曲线是五笔桥均匀的接的水平直线，如图4-3所示。而常规型游梁式抽油机平衡后仍为近似的正弦曲线（仅减小了负荷峰值的绝对值）。从A —P1-16D 型常规式前置式抽油机在油井实际运行中的扭矩曲线比较中也可以看出，前置式抽测量油机制净扭矩会出现正负值（图4-5）。所以，这两种抽油机运转对比时可以明显看出，前置寺抽油机运行平稳，减速器齿轮无反负荷、连杆，游梁等也不易疲劳损坏，机械磨损少，噪音也比常规式抽油机降低5分贝左右，因而设备的寿命长。

（2）减小光杆最大负荷，抽油机使用安全。 图4-2 前置式抽油机

1-驴头 2-游梁 3-横梁 4-连杆 5-减速器 6-吊绳及悬绳器 7-曲柄销 8-支架 9-曲柄 11-

底座 12-动力底座

在结构设计上，前置式抽油机可以做到曲柄旋转时约有195°的上冲程和165°的下

冲程，这就使上下冲程产生一个时间差，其差值约占上冲程有15.4%，而常规式抽油由于结构限制，上下冲程所占时间几乎相等，即曲柄旋思索时约有182.5°的上冲程和177.5°的下冲程，上下冲程时间差仅占上冲程时间的2.74%。

由于光杆运动中加速度与运行时间的平方成比例，因此使用上冲程时间长的前置式抽

油机，光杆加速度小，故前置式抽油机光杆负荷相对较小。经计算前置式抽油机可减少光杆加速度40%，并减上光杆最大负荷10%，因而对延长抽油杆的寿命有良好效果。

（

3）扭矩均衡，节能效果好。

前置式抽油机曲柄平衡与连杆曲柄销之间对称设置，并带有一定的夹角，从结构上使

上冲程开始的据矩比油井负荷扭矩“落后”约7.5°；，同样在下冲程开始时时，这种扭矩又使油井负荷扭矩“超前”约7.5°，其结果使抽油机工作系统达到较好的均衡扭矩，据有关资料和实际测定，这一均衡扭矩特点，使相同等级的前置式抽油机与常规抽油机相衡扭图4-4 用API 扭矩因数绘制的前置式抽油机实际扭矩曲线 图4-3

前置式抽油

机理论扭矩

曲线

图4-5 用API 扭矩因数绘制的常规式抽油机实际扭矩曲线

矩特点，使相同等级的前置式抽油机与常规抽油机相比，可以减少要同百分数的电动机功率，节能效果显著。

第三节其它石油化工机械

一．压缩机类型概述

随着近代科学技术的不断发展，作为重要能量形成之一的压力能在工业生产上的应用已十分普遍，所占的地位相当重要。压缩机就是产生气体压力能的机器，它在国民经济各部门中特别在化工，石油，矿山，冶金，机械以及国防工业中已成为必不可少的关键设备，其重要的应用场合有：

（1）化工工艺过程上的应用

在化工生产中，为了保证某些合成工展出能在高压条件下进行，往往通过压缩机把气体预先加压到所需的压力。例如高压聚乙烯的聚合反应要求把乙烯气加压到2000kgf/cm2以上，合成氮的反应要求把合成气加压到320kgf/cm2，石油裂解加氢要求把氢要求加压到150kgf/cm2以上等。

（2）动力工程上的应用

在动力，机械以及国防工业上常采用缩空气作为驱动装置的动力气源，例如常见的风动机械，要求空气的压力为8kgf/cm2，用于控制仪表及自动化装置上的气源压力为6kgf/cm2；国防工业中某些武器的发射、潜水艇的深浮，鱼雷的发射驱动等都需采用压缩机。

（3）气体输送

在石油、化工生产中，为了输送原料气，常用压缩机增压。例如从油田输出天然气，从煤气输出煤气都要求事先加以增。此外，在化工流程中为了使系统内未反应气体得以再循环，常用循环缩机加以增压。

按照能量转换的方式不同，常用压缩机可分为两大类。

（一）容积式压缩机

容积式压缩机的工作原理是依靠气缸工作容积周期性的变化来压缩气体，以达到提高其压力的目的。按其运动特点不同，又可分为以下两种。

1、往复式压缩机最典型的往复式压缩机是活塞式压缩机。它是依靠气缸内活塞的往复运动来压缩气体。根据所南非压力的高低，它可以作成单级或多级，为了使机器受

载均衡，它还可合适为单列或多弄，图4-6所示为一卧四列五级对称平衡型活塞式压缩机的总构总图。目前工业上凡需高压的场合多采用这类压缩机。

2、回转式压缩机回转式压缩机内无往复运动件，它是依靠机内转子回转时产生

图4-6 活塞式压缩机结构总图

1-气量调节装置2-气阀3-气阀压筒-压盖5-I级活塞组件6-I级缸气道7-Iz有缸夹套8-活塞杆9-密封填料10-I级气缸11-中间接筒12-刮油环13-十字头组件14-十字头销15-中体16-连杆组件17-曲柄18-主轴承19-曲轴20-机身21-I级气缸22-支承座23-I级气缸24-放气罩25-交接班昆螺栓26-联轴节7-驱动电机28-IV级气缸29-V级气缸

容积变化而实现气体的压缩，按照结构形成的不同，又可分滑片式和螺杆式两种，滑片式如图4-7所示，机内转子偏子装在机壳内，转子上开有若干径向滑槽，槽内装有滑片，当转子转动时，滑片与机壳内壁间所形成的压缩的容积不断缩小，从而使气体受到压缩，这类压缩机排气压力不高，常用于合成橡胶工业，螺杆工的结构如图4-8所示，机壳内置有两个转子——阴螺杆和阳螺杆，由同步齿轮带动，工作时依靠螺杆表面的凹槽与机壳内壁间所形成的压缩腔容积不断变化，从而实现气体的吸入，压缩及排出。这类压缩机除常作为动力用的压缩机外，还应用于制冷工业。

（二）速度式压缩机

速度式压缩机的工作原理与容积式截然不同，它是靠机内作高速旋转的叶轮，使吸进的气流量头提高，并通过扩压元件把气流的动能头转换成所需的压力为能量头。根据气流方向的不同，这类压缩机可分为离心式和思流式两种。

1、离心式压缩机 图4-9为一台五级离心式压缩机的结构简图。机壳内主轴装有五图4-8 螺杆式压缩机

1-阴螺杆 2-阳螺杆 3-啮合齿轮 4-机壳 5-联轴节

图4-7 滑片式压缩机 1-排气口 2-机壳 3-滑片 4-转子 5-压缩腔 6-吸气口

个叶轮，每个叶轮与其相配的固定元件构成一个级。工作时气体被吸入，逐级沿叶轮上的流道流动，在提高了气流能量头后，进入扩压器（静止件），进一步把速度能量头转换成所需的压力能量头，最后由排出口排出。由于它的速度高，压缩过程连续进行，生产能力大，气体又洁净，因此非常适于大型化生产，在近代化工厂口已广泛应用。

2、轴流式压缩机 轴流式压缩与与离心式相同，也是靠转动的叶片对气流作功，不过它的气体流动方向与主轴的轴线平行，其主要结构如图4-10所示。主要组成部分有动、静叶片，转鼓及机壳。这类压缩机极中的气流路程较短，阻力损失较小，效率比离心式为高，排气量也较大，多用于燃气轮机装置及喷气式发动机上，近代大型石油化工生产中也有采用轴流-离心组合压缩机来处理大流量气体的压送问题。

此外，还有一种速度式压缩机——喷射式压缩机，图4-11所示为供合成氮气体循环用图4-9 离心式压缩机

1-排出口 2-定位键 3-轴 4-联轴节 5-

吸入口 6-机壳 7-隔板 8-叶轮 9-扩压

器 10-平衡盘密封 11-平衡盘

图4-10 轴流压缩机

1-进口异流叶片 2-动叶片 3-静叶片 4-机壳 5-转鼓 6-整流叶片 7-出口扩压器 8-密封

的喷射式的压缩机的结构示意图。它的基本组成部分有：喷射器本体，调节轩，喷嘴，混合段及扩压段。这类压缩机的最大优点是结构简单，几乎不大需要维修，使用寿命也较长，但由于它的效率较低，适应变工况的性能较差，又需要高压的工作介质，所以使它的应用受到一定的限制。

由上述可知，由于各类压缩的工作特点不同，它们的性能和所适用的范围也不完全一样，目前各主要机型的适用范围如图4-12所示。从图上不难看出，活塞式压缩机多适用于高压和超高压场合，离心式压缩机多适于大流量场合，回转式压缩机虽兼有活塞式和离心式的特点，但由于们的压力和排气量有限，多适用于中、小气量的场合。

图4-11 喷射式压缩机

1-本体2-调节轩3-喷嘴4-扩压段

图4-12 各类压缩机适用范围图4-13 各类压缩机特性曲线比较

二．常用化工离心泵

1． 单级悬臂式离心泵

图4-14所示为目前生产的BA 型泵结构图，图中泵壳是垂直剖分的，叶轮上开有平衡孔以减小同向力。泵轴用填料函密封，填料中有液封圈，通过铸在泵壳内盖中的通道把泵压液室中液体引入液封圈。泵的吸液管和排液管的法兰侧面上开有装压力计的螺孔。蜗壳的最大高点也有螺孔，供开泵之前预灌时放气之用。B 型的结构和它大致相同，只是泵的支座改用了托架式的结构。泵壳也是垂直剖分的，但只有一个泵盖处剖分面，如图4-15所示。

图4-15所示是一台与电动机直联成一体的悬臂式水泵（BZ 型），泵的叶轮是直接装在电机的长轴上，泵壳则用法兰固定在电机的法兰盘上。这种泵是藉电机的底座而固定的，并且泵的轴承也是与电机公用的，因此比起图4-14所示的单级悬臂水泵，其重量可减轻50-70%。

图4-14 单级悬臂离心泵 1-泵盖 2-泵壳 3-放气孔 4-叶轮 5-螺母 6-填料函壳 7-填料 8-填料压盖 9-轴 10-泵架 11、12-滚珠轴承 13-液封圈 14-16、承磨环 15-平衡孔 17-吸液管法兰 图4-15

与电机直联式

离心泵

2、单级双吸离心水泵

这种泵的转子总是做成两端支承形式，并且泵壳是中天花板式水平剖分的，如图4-16所示。泵的两个吸液室呈蜗壳形，吸液接管是两侧公用的，并且泵的吸、排液管均布置在下半个泵壳的两侧，因此在打开泵壳检修时可以不必拆动泵外的管路。为了防止空气漏入泵中，两侧地填料函中装有液封圈，并有液封管路钭压液室中的液体引入其中。在泵的吸液室和压液室的最高点分别开有螺孔，供灌泵时放气之用，因为双吸叶轮的轴向力基本上是平衡的，故这种泵未设轴向力平衡装置。

3、分段式多级离心水泵

这各泵各个级间均导轮转能，并且各级泵壳都是垂直剖分的。泵内有好几个叶轮装在同一根轴上串联工作，所以泵的扬程比较高。图4-17所示为一台分段式多级离心水泵，各级叶轮吸液口都在同一侧，因此在泵的最后一级与填料函之间半有自动平衡盘，用以平衡轴向力。

图4-16 单级双吸离心泵

图4-17

分段式多级离

心水泵

4、离心式油泵

从泵的结构来看，离心式油泵与清水泵差不多，但由于油类易挥发，而且油漏到泵外会引起燃烧，所以对油泵的汽蚀性能及密封性能的要求较高。为了提高泵的汽蚀性能，石油泵第一级叶轮吸液口直径往往做得比同一流量的清水泵要大。同时，石油泵的填料函一般有水冷夹套，有些甚至在填料压盖中也开有通以冷却水的环槽，使在压盖与轴间形式的水封，从而防止了热油或油泊自泵中漏出。现在大多数石油泵都改用端用密封，运转时在静密封环的背后引入清水进行冷却。此外，在输送50℃以下的油时，还有用自冲洗的方式对密封面进行冷却（即从泵的压液室将油引入密封端面处，对密封面进行冲洗冷却，然后流入泵内）。当输送温度大于100℃的油时，密封端面处的冲洗冷却是另从泵外引入冷油来进行的。此外，为了使石油蒸汽能从泵中排出，石油泵常采用垂直向上的管接。对热油泵还需要考虑到泵体的热胀问题。通常是采用在泵底座中央装滑动导块，使泵在热胀时能沿轴向移动，而不破坏泵与原动机的对中。同时泵内各部件安装时应留有一定的热胀间隙，并在结构设计上应设法产生过大的热应力。图4-18所示是一台分段式多级双层泵壳的高压热油泵，它具有上述油泵的各种特点。

图4-18 分段式多级双层泵壳高压热油泵

5、离心工耐腐蚀泵

图4-19所示是一台用高硅铁台金制成的FG15型耐腐蚀泵，用于输送不含悬浮物的绳酸或碱。由于硅铁合金较脆弱，因此用这种材料铸造的泵壳与泵盖不是用螺栓直接上紧，而是通过铸铁的夹紧法兰，用长螺栓连住铸铁泵架而不压紧。泵吸液及排液接管的接头也不像一般泵那样做成带螺孔的法兰，而是做成锥形的凸缘。泵蚀用普通钢制成，因此轴伸入泵的一段套有耐本酸保护套。叶轮也是用单硅铁合金铸成，因硅铁合金机械加工性能差，所以泵吸液室与叶轮间的密封是简单地告轴向间隙的节流来达到的。耐酸泵填普函中的填料常用耐酸的蛇纹石棉绳等。如用机械密封时，则应在静环背后进行冷却和对密封端面进行冲洗冷却。

耐腐蚀泵在工作时，轴的密封是最易出故障之处，如用填料函封，则应设计成使填料函处在低压或有不大的负压下工作，为此，常采用在叶轮上开平衡孔或在叶轮背后铸出平衡叶片等办法，并且还设法使泵壳内装填函处与吸液室相连通，以获得低压和将高压处漏入的液体引回吸液室，一般填料函中宜装有液封圈。当输送浓度不大的酸类时，用比填料函处压力大0.5kgf/cm2的清水注入液封圈。如果泵吸液室负压，则与之连通的填料函也将在负压下工作，泵内的酸液不会漏入填料函，这时注入液封圈的清不将起到阻止空气漏入泵内的作用，同时还对填料摩擦面进行润滑和冷却。被注入的清水很少一部分渗到酸中，同时应有少量（每分钟30-60滴）的外漏。当输送不允许与不接触的腐蚀介质时（如浓硫酸等），填料借油枪注入特别稠厚的润滑来润滑，这时填料函必须处于负压下工作，注入稠油也可防止空气漏入。如腐蚀介质是在压力下从贮罐流入泵的，那末应在泵的吸液管路上装阀，用调节吸液阀来使吸液室以及与之连通的填料函处于负压下工作。但停泵时一定要先关闭吸液阀，以免浓硫酸在压力作用下渗入填料函并漏出泵外。

使用耐腐蚀泵时，由于腐蚀介质在高速流动时对金属的侵蚀加剧，所以一般认为耐腐蚀泵不宜在高速下运转，此外，耐腐蚀泵也不宜在关住排液阀或使泵处于流量很小的工况下工作，因为在这种情况下，泵内的液体会发热，使腐蚀速度比额客工况大很多。

图4-19 离心式耐腐蚀泵

6、离心式杂质泵

这类泵的共同特点是叶轮的叶片数目较少，叶片间的流道较宽。由于输送含杂物质液体时蜗壳隔舌处易堵塞，因此杂质泵的压液室一般带有隔舌。为了防止磨耗，泵壳外衬有耐磨的护板。图4-20所示为一台供热电站水力除灰以及输送含有磨料混杂物、矿渣等液体的灰渣泵（有称为巴盖尔泵）。它是单级单吸悬臂式。泵壳6由铸铁铸成，而且衬有耐磨铸铁的保护罩4，以防止迅速磨损。叶轮1是闭式的，常用耐磨铸铁或锰钢铸成，它借嵌入轴槽内剖分环9固定的轴上。叶轮前后盖盘的两个外侧近轮缘一段均铸有径向的平衡叶片2和11，在叶轮转动时，可以防止液流中的固定颗进入叶轮盖盘与保护罩之间。此餐，在泵

工作时，经注水孔12向泵内保护罩与泵盖3之间的空间以及填料函的底衬环7中注入清于其形状与液流的自由轨迹不一致，所以在转能时能量损耗较大。

7、自吸式离心泵

普通的离心泵由于气缚而无自吸能力，因此当输送含有气体的液体时，或在工作中要求泵不经预灌即能起动，这就要使用自吸式离心泵。自吸泵的型式很多，其共同点的特点是自吸泵的吸液接管高于泵轴，保证停泵后叶轮仍能浸在液体中。此外，所以自吸泵的排液处都有一个容积较大的气液分离器，其作用是将从叶轮出来的气液混合液中的气体分离出来，命名液体重新流回泵的吸液室或直接流回叶轮。图4-21是我国一些化工厂常用的一种自吸式离心泵——拉波泵，它是一种带有开式叶轮的离心泵，图中轮逆时针转动。在泵只液口到叶轮之间，有一高于叶轮吸液口的吸液罐（图中示画出）。工作前叶轮内充满液体，泵启动后，液体自叶轮飞出时会夹带着气体经流道A进入分离罐。在罐中气体被分出，而液体则沿着叶轮的圆周中压力较低的部分（因其中的液体已被抛出）相对的流道B重新流入叶轮。当流回叶轮的液体受到叶片的推动时，它又再次地夹带着气体被抛到蜗壳中，沿蜗壳自流道A流出，这样反复进行，直至把吸入管内的气体全部吸完为止。在上述这个过程中，经流道B返回叶轮的液量是会自动调整的，若返回叶轮的液量过多，则叶轮中的液量增加，流道A的通流面积将嫌小，不足以使气液混合液全部经过它流出，这样会使在在B处叶轮内的压力降不下来，因此经流道B而返回的液量将自动减少，当泵吸入的液体中不再带有气体时，叶轮和蜗壳的流道内将充满液体，这时流道B内体不再带有气体时，叶轮和蜗壳的流道内将充满液体，这时流道B内不但没有返流的液体，相的地将与流道A一起，有如导轮中的两个流道一样，均有液体从其中流出，分离器这时也不起分离作用，而成为排液管的一段。

图4-20 离心式杂质泵

1-叶轮2、11-平衡叶片3-泵盖4-保护罩5-排液接管6-泵壳7-衬环8-填料压盖9-环10-填料12-注水孔

13-吸液接管

拉波泵在安置于离液面高度为9m 时仍有自吸能力，一

般当安置地安液面3m 时，它能以0.3m/s 的速度使液体在吸液

管中上升。

8、无外泄漏的离心泵

在石油化工生产中时常会遇到要输送易燃，易爆、剧毒

辣，有放射性或贵重的液体，泵如有外泄漏，则会引起严重的

事故或经济损失，因此要求使用不会向外泄漏的泵。液下泵和

屏蔽泵是无外泄露泵中的两种。

液下泵是一种立式离心泵，整个泵体浸入在被输送液的

贮槽中，通过一根长轴，由安居乐业放在贮槽盖上的电机带动，

由于泵是浸没在液休中，所以以开泵是不必进行预灌。并因为

泵外漏的液体是漏入贮槽里，所以泵壳与轴之间不必加以密

封，但如果被输送的液体会汽化，那末其蒸汽仍能通过槽盖与

转轴之间的填料函逸出。假如不允许各市地蒸汽外漏，则液下

泵入不能适用了。目前我国生产的液下泵有YHC 型液下离心水泵和FY 型耐腐蚀泵下泵[5]。

民间蔽泵是一种被输送的液体及其蒸汽均不外漏的无

填料泵其结构特点是泵与电机直联，叶轮直接固定在电机的轴上，并置于同一个密封壳体内。在泵与电机之间无密封装置，故电机转子是在被输送液中转动，电机的定子线则用耐腐蚀泵的非磁性材料制成的薄壁圆筒（屏蔽套）与液体隔绝。泵与电机的轴承一般是用耐腐蚀泵的材料（如石墨等）制成。对用于输常温液体的屏蔽泵，为了对电机和轴承进行冷却，可以从泵的排液口用管道将部分液体的循环，对电机及轴承进行冷却，输送高温液栓的屏蔽泵，由泵排液口引出的这分部液体，必须在泵外冷却后再引入电机后盖。

屏蔽泵的关键在于屏蔽电机的制造。目前屏蔽电机价格较贵，并且由于屏蔽套的存在，使电机的效率不高。为了提高电机效率，屏蔽套必须做得很薄，以减少电机损耗，但屏蔽套的制造和焊接较困难。1971年第一机械工业部曾组织了我国P 型屏蔽泵系列的设计。兰化化工机械研究所也曾与佳木斯电机厂协作，试制过3PB 型高压屏蔽泵，图4-22所示为一台屏蔽的结构图。

9、化工用高速离心泵

目前在大型合成氨和尿素装置中，高速离心泵已代替了往复式的柱塞泵，用作甲铵泵、液氨泵及铜液泵等。高速离心泵主要有以下两种类型。

1）、卧式高压筒形泵

这是一种多级的离心泵，转速目前已达到7500-17000rpm ，单级扬程可达1150m ，泵的排出压力可达300kgf/cm 2以上，功率达数万千瓦，高压高速形多级泵的结构与图4-18所示的高压热油泵很类似，目前主要用作锅炉给水泵，也有用作甲铵泵及液氨泵。

图4-21 自吸式离心泵

2）、部分流泵

图4-22 屏蔽泵

1-泵体2-叶轮3-前轴承室4-过滤器5、循环管路6-垫片7-轴承8-轴套9-定子10-定子屏蔽套

11-转子12-转子屏、蔽套13-轴14-垫片15-转子屏

图4-23 部分流泵作用原理图

1-泵体2-环形空间3-叶轮4-锥形扩压管5、扩压管喉部6-吸入管

部

分流泵又称为切线增压泵，其作用原理见图4-23，这种泵一般是用开式径向直叶片，它的压液室是一个圆形的环形空间，在圆周的切线方向，只有一个喉径不大的锥形扩压客作为泵的排液管。泵工作时，液体经吸液管由轴向进入叶轮，和离心泵不同，在部分流泵中，环形奈压液室的液体只有在扩压管处的一部分流出泵外，其余的液体仍整个地在环形空间

中跟着叶轮不断高速旋转，部分流泵便因此得名。

部分流泵的性能曲线与普通离泵的有所不同（见图4-24），当流量大到使扩压管喉部处液流速度接近叶轮切线速度u2时，泵的扬程会急速下降到零，称为切断工况，部分流泵的设计流量是取在切断点流量0.8倍处。性能曲线水平段与切段工况的垂直下降段之间有一曲线过渡段，扩压管喉部通流面咱们设计得愈大，则过渡段的曲率半径愈大，也即与一般离心泵的性能曲线愈相象。

图4-24 部分流泵的性能曲线

部分流泵是低比转数泵，n3约为15-78，效率约为50%。目前部分流泵的转速有高达24700rpm，单级扬程可达1760m。它具有体积小，重量轻，维修方便，对泵的基础要求不高和可以露天使用等特点，目前除了在化工厂中用作甲铵泵，液氨泵之外，还适用于输送一130-360℃、运动粘度v=5cm2/s以下的石油化工液体。

前已述及，限制离心泵转速不能过高的一个重要原因，是泵的汽蚀性能会随转速的增大而变坏。在高速离心泵中，解决这个问题的方法除了设法使泵有较高的进液压力外，常还在泵的第一级叶轮前装诱导轮。诱导轮基本是一个低叶片负荷的轴流流叶轮，其作用是增中进入第一级叶轮液的能量，即起到加大式中△k项的作用。带诱导轮的部分流泵叶轮如图4-25a所示。