机械设备基础知识培训教材

第六章机械设备知识教学目的：使员工掌握机械设备的基础知识教学重点：常用设备的基础知识第一节常用运转设备根据流体流动规律知道，如果要将流体从低处送到高处，从低压变为高压，从低速变为高速以及克服流体流动过程中产生的阻力，就需要把外加能量加给液体的机械——液体输送机械来完成。

输送液体、提供液体能量的机械被称为泵。

下面介绍几种最常用的泵。

1.1 离心泵1.1.1 离心泵的工作原理利用叶轮高速旋转时产生的离心力来输送液体的机械。

1.1.2 离心泵的性能参数与特性曲线1）扬程又称泵压头，它是指泵对单位重量（1N）液体所提供的有效能量，用来克服输送液体时由于液体位置、压力、速度变化和输送过程的摩擦阻力所造成的压头损失。

泵提供能量的能力，其单位可用（m液柱）表示。

泵的扬程与叶轮的结构、大小和转速有关。

应当注意，离心泵的扬程与扬程高度不同，泵的扬程高度是指泵将液体从低出送到高处的垂直高度。

只有当泵的进出口容器都处于0.1MPa，进出口管径相同的及管路阻力可忽略不计时，泵的扬程才与扬程高度相等。

2）离心泵的充量。

它是指单位时间内泵向管路输送的淮体流量，它表明了泵输送淮体量的能力。

泵的流量取决于叶轮的大小、转速、叶轮越大，转速越快，则泵的流量越大。

1.1.3泵的功率和效率，泵的功率称为泵的轴功率，它是指泵在单位时间内从电机处获得的能量。

泵本身不会产生能量，它之所以能使液体增加台量，是靠电机带动泵轴旋转，从电机处获得了能量，并大部分传递给了液体，提高淮体的能量；另一部分则在运转过程中被损耗。

淮体真正获得的功率称为有效功率。

泵的效率即是指泵的有效功率和国功率的比值。

泵在动转过程中损失的能量越多，液体得到的能量越少，其效率就越差。

1.1.4泵的汽蚀现象和安装高度，离必泵的吸液是叶轮在旋转时，叶轮中心处形成了低压，液体靠池液面上方的大气压和泵的入口处的压强差把液体压进泵内的。

当液面压强为定值时，使液体流动的压强差就有一个限度，不会大于液面压强。

因此，泵的吸上高度（即泵入口中心距离池液面的高度）也有一个限度，即泵的安装高度有一定的限度。

运用柏努力方程来分析可得知，泵安装得离池液面越高，泵入口处压强将越快（即真空度越大），当泵入口处压强小于淮体的饱和蒸汽压时，液体就在泵入口处沸腾，产生大量的流量、扬程、效率都急剧下降，这种现象称为泵的“汽蚀现象”。

为了防止汽汽蚀现象的产生，必须使泵入口处的压强大于液体的饱和蒸汽压，这是确定泵安装高度的原则。

1.1.5离心泵安装与运行时的维护1）安装时注意事项（1）选择安装地点，要求靠近液源，场地明亮干燥，便于检修、拆装。

（2）泵的地基要求坚实，一般用混凝土地基，地脚螺丝连接，防止震动。

（3）泵轴和电机转轴要严格控制水平。

（4）吸入管路的安装应严格控制好安装的高度，并尽量减少弯头、阀门等局部阻力，吸入管的直径不应该小于泵进口的直径。

2）运行时的维护启动前必须使泵内灌满液体，直至泵壳顶部排气孔冒液为止。

这是因为离心泵没有自吸能力，空泵启动不能输送液体。

另外，启动前将出口阀全关，使其在流量为零的情况下启动，使泵所需功率最少，避免电机因启动时过载而烧坏。

启动后逐渐调节出口阀来调节流量。

运转时要经常检查轴承是否过热，润滑情况是否良好，注意填料层的泄漏和发热情况，填料的松紧要适当。

停车时首先关闭出口阀，以防止停车时出口管路中液体倒流而使泵叶轮倒转，引起叶轮螺母松脱，叶轮和泵轴松脱等现象。

离心泵和其他类型泵相比较，构造简单，造价低廉，占地面积小，便于安装、操作、和维护，流量均匀，便于调节，出口管路堵塞时不至损坏泵体等优点。

但离心泵的扬程比较低，且受流量的影响，效率也比较低，对泵的密封性要求高，运转中如果有空气漏入泵内，易产生气栓而降低排液量甚至不出液体。

因此，离心泵场用于低扬程、大流量的场合，或用于输送含固体颗粒的悬浮液、污水、腐蚀性液体。

1.1.6 其他类型泵1）往复泵往复泵是依靠往复运动的活塞一次开启吸入阀和排出阀从而吸入和排出液体的。

其主要部件有泵缸、活塞、活塞杆、吸入阀和排出阀。

往复泵主要适用于小流量、高扬程的场合。

输送高粘度液体的效率比离心泵高。

但不能用来输送腐蚀性的液体和含有固体粒子的悬浮液，以免损伤缸体。

2）轴流泵轴流泵式利用高速旋转的螺旋式叶轮将液体从吸入口推向排出口。

因为泵内液体沿着泵轴方向流动，故名轴流泵。

它结构简单，输送量大，效率高，但是扬程很低，适用于流量大而扬程不是很大的场合。

3）齿轮泵齿轮泵的主要构件是一对啮合的齿轮，其中一个靠电机带动旋转称为主动轮，另外一个靠主动轮的啮合而转动成为从动轮。

齿轮泵的结构简单，工作可靠，扬程高而流量小，可用于输送粘稠液体以及膏状物，但不能输送含有固体颗粒的悬浮液。

4）漩涡泵漩涡泵的外形和离心泵有些相似，主要的工作部件是叶轮和泵体。

叶轮是一个圆盘，圆盘边缘有一周径向叶片，通过叶轮的高速旋转，使液体在叶片间形成涡流运动，并使液体沿着流道流至排出口。

漩涡泵的流量小、扬程高、体积小，结构简单，又气体漏入也不影响工作。

其缺点是效率低。

它适于输送流量小，外加压头要求高的清液和具有挥发性的液体，但不能输送含有固体颗粒的悬浮液，以免泵体和叶轮损坏。

5）螺旋泵螺旋泵由泵壳和螺杆组成。

它与齿轮泵相似，利用两根相互啮合的螺杆推动液体轴向移动，液体从螺杆两端进入而从中央排出。

螺杆越长，则泵的扬程越高。

螺杆泵的效率比齿轮泵高，操作时无噪声，工作寿命长，结构紧凑，流量连续而均匀。

适用于输送清洁和粘稠液体。

1.1.7 离心泵和其他泵相比较，具有以下特点：1) 流量均匀、运转平稳、振动小，不需要特别减震的基础。

2）转速高，可以与电动机或蒸汽透平机直接连接，结构紧凑，质量小，占地面积小。

3）设备安装、维护和检修费用比较低。

4）流量和扬程范围宽，应用范围广。

5）应用排出阀调节流量，操作简单、管理方便，泵站容易实现远距离操作。

1.1.8 型号是表征性能特点的代号，我国的离心泵型号尚未完全统一。

现在大部分采用以汉语拼音与阿拉伯数字组合编制的方式，通常由三个单元组成：有时在Ⅲ后面还附有字母A、B、C，表示泵式经切割过的叶轮，A表示第一次切割；B表示第二次切割；C表示第三次切割（极限切割）。

对于多级离心泵，Ⅲ由两部分组成中间以乘号隔开，乘号前的数字表示泵的单级扬程，乘号后面的数字表示泵的级数。

其他特殊表示方法，泵样本或标准都会有较详细的介绍。

表1-4列出了离心泵基本型号代号。

表1.2 离心式压缩机1.2.1 离心式压缩机的机构和工作原理1）离心式压缩机的应用离心式压缩机是一种叶片旋转式压缩机，它是靠高速旋转的叶轮给予气体作用力（离心力），使气体获得速度能和压力能，再经扩压通道，使速度能转化为压力能，从而使气体的压力进一步提高。

1.2.2 离心式压缩机的优缺点优点：1）离心式压缩机结构简单紧凑，易损零件少，便于检修，运转可靠，一般能连续运转1-2年以上，所以不需要备机，操作和维修费用及人员相对减少。

2）离心式压缩机转速高，排气量均匀，生产能力大，重量轻，机组尺寸小，土建投资少。

3）消除气体带油的问题，没有污染气体的现象。

4）离心式压缩机可用各种的动力机械拖动，对于炼油厂和化工厂也用副产蒸汽驱动工业汽轮机作动力，提高工厂的综合热效率。

缺点：1）离心式压缩机目前还不适于气量大小及压比过高的场合。

2）离心式压缩机的效率一般比活塞式压缩机低5-10%，这是因为离心式压缩机中气流的速度较高，能量损失较大。

3）离心式压缩机只能在设计工况下工作时才能获得最高效率，离开工况点操作时效率就会下降，并且当流量减小到一定程度时，压缩机会产生“喘振”。

4）离心式压缩机不易在高压比的同时得到小流量，离心式压缩机的单级压比很少超过3，只有采用多级才能获得高压。

5）高压比、小流量的离心式压缩机由于流道窄，所以制造加工困难，所以流动损失较大，压缩机的效率较低。

1.2.3 离心式压缩机的结构及工作过程气体首先通过入口的过滤器，然后由吸入室吸入，流经叶轮时叶轮对气体作功，使气体的压力、速度和温度升高，气体从叶轮出来后进入扩压器，在扩压其中气体的速度降低，压力进一步提高，最后进弯道、回流器引出以上为一个“级”的压缩过程，所以“级”由叶轮、扩压器、弯道、回流器组成，最后一“级”由叶轮、扩压器、蜗壳组成，一般为了节省功耗和防止气温温度太高，将压缩机分为“两段”或多“段”，即气体经若干“级”压缩后经道蜗壳引出经冷却后再引入下一级压缩，引出前后的所有“级”，各叫一“段”，一般离心式压缩机分两段。

在离心式压缩机的结构中，习惯将转动的部分称为转子，不能转动的部分称为静子，每个部分包括很多零部件，现将主要部分作一介绍。

1）转子转子是离心式压缩机的主要部件，它是由主轴和轴套、叶轮、平衡盘、推力盘、联轴器和卡环组成。

（1）叶轮叶轮是压缩机中队气体做功的唯一部件，其中闭式叶轮是由轮盘、轮盖和叶片组成，根据制造工艺的不同，也轮分为焊接叶轮、柳接叶轮、铸造叶轮、电蚀加工叶轮等。

（2）主轴主轴是支持旋转零件及传递扭矩作用的。

根据结构形式分为阶梯轴和光轴两种，光轴具有形状简单，加工方便等优点。

（3）平衡盘在多级离心式压缩机中，因每级叶轮轮两侧气体作用力大小不等，使转子受到一个指向低压端的合力，这个合力即称为轴向力，平衡盘是利用它两边的气体压差来平衡轴向力的零件。

它的一侧压力是末级叶轮盘侧间隙中压力，另一侧通向大气或进气管，通常平衡盘只平衡一部分轴向力剩余的轴向力由止推轴承承担。

（4）止推盘（推力盘）由于平衡盘只平衡一部分轴向力，所以，剩余的轴向力靠止推轴承来承担，止推盘的作用就是把一部分轴向力传递给止推轴承。

（5）联轴承联轴承是轴与轴相互连接的一个部件。

靠它来传递扭矩，离心式压缩机的轴，有的直接与原动机相连，有的与增速箱相连。

2）静子静子包括机壳、扩压机、弯道、回流器、涡壳等。

另外，密封、轴承也应视为静子的一部分。

（1）机壳机壳也成为气缸，对中低压离心式压缩机，一般采用水平分割型式，利用装配，上下机壳由定位销定为，用螺栓连接。

对于高压离心式压缩机，则采用圆筒形锻钢机壳，以承受高压，这种结构的端盖世利用螺栓和筒型机壳连接的。

（2）扩压机气体从叶轮流出时，仍具有较高的流动速度，为了充分利用这部分速度能，以提高气体的压力，在叶轮后面设置了流通面积逐渐扩大的扩压器，扩压器一般由无叶、叶片、直壁型等多种形式。

（3）弯道在多极离心式压缩机中，级与级之间，气体必须拐弯，就要有弯道，弯道是由机壳和隔板形成的弯环形空间。

（4）回流器回流器的作用是使气体按所需方向均匀的进入下一级，它由隔板和导流叶片组成。

（5）蜗壳蜗壳的主要作用是将扩压器后或叶轮后流出的气体聚集起来引出机器。

（6）密封为了减少通过转子与固定元件间的间隙的漏气量，常装有密封，最常用的是迷宫密封，密封分为内密封、外密封两种。