离心泵工作原理与结构形式
离心泵基础知识
（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；如图所示
（2）双吸式离心泵；如图所示
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。 图所示为一台分段式离心水泵，这种泵的叶轮 一般为单吸式。
叶轮 结构图
2．泵轴
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。
（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、轴承等零件；如图 所示。
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。 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4—6个叶片， 如图1—10 (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1—11所示，适用于大流 量泵，其抗汽蚀性能较好。如图1—10 (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1—10 (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。
自吸泵的基本构造及原理
一、自吸离心泵的基本构造是由六部分组成的自吸离心泵的基本构造是由六部分组成的分别是叶轮，泵体，泵轴，轴承，密封环，填料函。
1、叶轮是自吸离心泵的核心部分，它转速高出力大，叶轮上的叶片又起到主要作用，叶轮在装配前要通过静平衡实验。
叶轮上的内外表面要求光滑，以减少水流的摩擦损失。
2、泵体也称泵壳，它是水泵的主体。
起到支撑固定作用，并与安装轴承的托架相连接。
3、泵轴的作用是借联轴器和电动机相连接，将电动机的转距传给叶轮，所以它是传递机械能的主要部件。
4、轴承是套在泵轴上支撑泵轴的构件，有滚动轴承和滑动轴承两种。
滚动轴承使用牛油作为润滑剂加油要适当一般为2/3～3/4的体积太多会发热，太少又有响声并发热！滑动轴承使用的是透明油作润滑剂的,加油到油位线。
太多油要沿泵轴渗出并且漂贱，太少轴承又要过热烧坏造成事故！在水泵运行过程中轴承的温度最高在85度一般运行在60度左右，如果高了就要查找原因（是否有杂质，油质是否发黑，是否进水）并及时处理！5、密封环又称减漏环。
叶轮进口与泵壳间的间隙过大会造成泵内高压区的水经此间隙流向低压区，影响泵的出水量，效率降低！间隙过小会造成叶轮与泵壳摩擦产生磨损。
为了增加回流阻力减少内漏，延缓叶轮和泵壳的所使用寿命，在泵壳内缘和叶轮外援结合处装有密封环，密封的间隙保持在0.25～1.10mm之间为宜。
6、填料函主要由填料，水封环，填料筒，填料压盖，水封管组成。
填料函的作用主要是为了封闭泵壳与泵轴之间的空隙，不让泵内的水流不流到外面来也不让外面的空气进入到泵内。
始终保持水泵内的真空！当泵轴与填料摩擦产生热量就要靠水封管住水到水封圈内使填料冷却！保持水泵的正常运行。
所以在水泵的运行巡回检查过程中对填料函的检查是特别要注意！在运行600个小时左右就要对填料进行更换。
二、自吸离心泵的过流部件自吸离心泵的过流部件有：吸入室，叶轮，压出室三个部分。
叶轮室是泵的核心，也是流部件的核心。
泵通过叶轮对液体的作功，使其能量增加。
机泵构造、原理、操作及维护
提纲
一、泵的分类
1、按工作原理分类：
2、按用途分类：
3、按使用压力分类：
二、离心泵的工作原理及结构
1、离心泵的工作原理
2、离心泵的结构
三、离心泵的操作
1、离心泵的启动前准备
2、离心泵的启动
3、离心泵的运行检查
4、离心泵的停泵操作
四、离心泵的常见故障及处理办法
五、屏蔽泵的原理及常见故障和操作办法
（2）.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。 C.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。
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。
轴封: 泵轴和前后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。 轴封的形式一般有三种：即带有骨架的橡胶密封、填料密封 和机械密封。 填料密封主要由填料套、填料环、填料、压盖组成。 优点：结构简单；造价低。 缺点：使用寿命短；能量损失大；有泄露。 机械密封主要由传动螺钉、传动座、弹簧、推环、动环密封 圈、动环、静环、静环密封圈、防转销等部件组成。 优点：液体泄露量小；使用寿命长；能耗低；结构紧凑。 缺点：零件加工要求高；成本高；装卸及更换零件不便
2.1离心泵结构及零部件
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• 2.机械密封
• 机械密封是靠两个经过精密加工的端 面（动环和静环）沿轴向紧密接触达 到密封效果的。
• 机械密封也称端面密封。
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叶轮 螺母
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离心泵 主要由 转子、 泵壳、 密封、 润滑等 部分构 成。
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本节学习内容
• 一、转子部分 • 二、泵壳部分 • 三、密封装置
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一、转子部分
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离 心 泵 的 基 本 结 构
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联轴器
轴承 吸入口 排出口
二级 叶轮
轴键
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轴
导 叶
密封件
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一级叶轮
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离 心 泵 的 基 本 结 构
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各类泵
图1-1 离心泵结构示意图1-叶轮；2-泵轴；3-泵壳；4-吸入口；5-排出口图1-2 离心泵装置示意图1-叶轮；2-叶片；3、9-蜗壳；4-吸入管；5-排出管；6-漏斗；7-底阀；8-排出阀门第一章泵泵是将机械能主要转变为液体的压力能的水力机械。
在海洋石油生产中，泵主要用于原油输送、注水、采油、供水、排污、计量等各工艺过程中。
泵的种类和结构很多，本章主要介绍海洋石油生产中常用的几种泵。
第一节离心泵离心泵是一种将机械能主要转变为液体压力能的叶片式水力机械。
一、离心泵的工作原理如图1—1所示，离心泵主要由叶轮、泵轴、泵壳等组成。
叶轮上带有若干个叶片，通常为6～12片，大多不超过9片。
叶轮与泵轴固装在一起，动力机通过联轴器带动泵轴旋转，从而带动叶轮一起旋转。
其工作原理是：液体首先被灌满泵壳和叶轮内，动力机通过泵轴带动叶轮旋转时，叶片就带动叶片间流道中的液体作圆周运动，液体在离心力的作用下，以较大的速度和较高的压力，沿着叶片间的流道，从叶轮中心向外缘运动，并通过蜗壳和扩散管流向排出管。
由于液体不断被排出，在泵壳内叶轮中心和吸入管内形成真空，吸入池中的液体在大气压或液罐内压力的作用下，源源不断地流进吸入管和叶轮中心，然后又在离心力的作用下被甩出，从而使泵形成连续的吸入和排出过程，不断地排出高能量的液体。
蜗壳则收集从叶轮中高速流出并具有一定压力的液体，并引向扩散管和排出管；扩散管的过流断面是逐渐增大的，起着降低液体流速和进一步增加液体压力的作用。
要使离心泵正常工作，必须将离心泵与吸入管汇和排出管汇等共同组成如图1—2所示的泵装置。
吸入管的下部安装有滤网和底阀，对液体起过滤作用，并防止管中液体倒流进吸入池。
排出口处安装有阀门，用于调节流量。
蜗壳的顶部一般有灌注口，用于在启动泵之前向泵内灌液以排除泵腔内的气体，或由专用的真空泵抽吸泵腔内的气体。
启动泵之前要关闭排出阀门，启动后再逐渐打开。
二、离心泵的类型1（一）离心泵的种类离心泵的种类很多，有各种分类方法。
离心泵的结构组成
离心泵的结构组成
离心泵是一种常见的工业泵，其结构组成主要包括以下几个部分： 1. 泵体：离心泵的主体部分，一般为圆柱形或球形，用于容纳
叶轮和其他零部件。
2. 叶轮：离心泵的关键部件，通常为叶形或叶片形，通过旋转
来将流体吸入并推送出去，其数量和形状根据具体需求而定。
3. 轴：连接电机和叶轮的部分，一般采用钢材或铜材等高强度
材料制造。
4. 机械密封：用于防止泵体和轴之间的液体溢出，通常由可调
密封环、静密封套和动密封套等部分组成。
5. 支撑部件：用于支撑叶轮和轴，保证其在高速旋转时的稳定
性和可靠性。
6. 进出口法兰：用于连接泵体和管道系统，一般采用标准法兰，以便与其他设备配合使用。
综合以上几点，离心泵可分为单级离心泵和多级离心泵两种，单级离心泵又可分为卧式和立式两种，多级离心泵则根据叶轮数量和结构形式不同而分类。
除了以上部件外，离心泵还可根据具体应用场合而增加其他部件，如冷却器、加热器、降噪器等。
- 1 -。
离心泵的结构
第二节离心泵的结构任何离心泵均由吸入机构、导流机构、过流、密封、平衡、支承及辅助机构等部件组成。
其中吸机构和导流机构组成泵壳部分；过流部件的轴、叶轮、轴套以及其它大部分套装轴上的零件组成了泵的转子部分，另外平衡轴向力的机构和机械密封组件等也装在轴上。
一、泵壳1.泵壳的作用1）将液体均匀地导入叶轮，并收集从叶轮高速流出的液体，送入下一叶轮或导向出口。
2）实现能量的转换，变动能为压力能。
2.泵壳的形式（1）蜗形泵壳通过螺线形流道（如图1-11）使液流平缓地降低流速，以使大部分动能转为压能，同时起导向作用。
（2）有导轮的分段泵壳用于分段式多级泵。
液流通过靠近叶轮外缘的导轮（如图1-12）改变流向。
导轮的流道入口应尽量保持使液流方向与叶轮甩出方向一致，以避免因冲击而引起的能量损失，但工况改变时，有时还是不可避免的。
液体流经导轮同样起降速增压和导向作用。
（3）两种泵壳特点的比较蜗形泵一般多用于单级泵及水平中开式的多级泵；而具有导轮的分段泵壳则都在多级泵。
两种泵壳特点比较见表1-3。
泵壳的材质取决于输送介质的温度、压力和介质的腐蚀性。
表1-3 两种泵壳特点比较二、转子部分转子是一组合部件。
它由轴、叶轮、轴套等组成，是产生离心力和能量的旋转主体。
密封部件、平衡装置等也都套装在轴上，是离心泵的关键部分。
1.叶轮叶轮是离心泵的主要零件。
叶轮主要由轮盖、叶片、轮毂等组成（图1-13）。
在前后轮盖与叶片之间形成流道，叶轮在轴的带动下旋转，产生离心力，液体由叶轮中心轴进入，由外缘排出，完成液体的吸入与排出。
叶轮的形式按进水方式可分为单吸和又吸两种。
2.转轴转轴的作用是传递原动机的动力及带动叶轮旋转，并支承轴上各零部件的重量。
3.轴套轴套套装在轴上，一般是圆柱形。
轴套有两种：一种是装在叶轮与叶轮之间，主要起固定叶轮的作用；另一种是装有轴两头密封处，防止轴磨损，起保护轴的作用。
4.轴与叶轮的装配方法轴与叶轮的装配方法有两种：一是悬臂式，把叶轮固定在轴的一端，并通过键或叶轮与轴的螺纹连接来传递扭矩。
离心泵基础
离心泵基本构造及其作用
轴承 是套在泵轴上支撑轴的部件，有滚动轴承和滑动轴承之分，滚动轴承结构简单，摩擦力较小，可以减少启动时的摩擦损失，并能保证泵轴晃动量小，因而密封的径向间隙较小，从而降低泄露损失，提高容积效率。
离心泵基本构造及其作用
滚动轴承：是在承受载荷和彼此相对运动的零件间有滚动体作滚动运动的轴承；是将运转的轴与轴座之间的滑动摩擦变为滚动摩擦，从而减少摩擦损失的一种精密的机械元件。滚动轴承一般由外圈，内圈，滚动体和保持架组成。一般见到的都是滚动轴承，应用于较小的机械，承受较低的载荷。 1.外圈——装在轴承座孔内，一般不转动 2.内圈——装在轴颈上，随轴转动 3.滚动体——滚动轴承的核心元件 4.保持架——将滚动体均匀隔开，避免摩擦
离心泵基本构造及其作用
叶轮有开式、半闭式和闭式三种，如图所示。 开式叶轮在叶片两侧无盖板，制造简单、清洗方便，适用于输送含有较大量悬浮物的物料，效率较低，输送的液体压力不高；半闭式叶轮在吸入口一侧无盖板，而在另一侧有盖板，适用于输送易沉淀或含有颗粒的物料，效率也较低；闭式叶轮在叶片两侧有前后盖板，效率高，适用于输送不含杂质的清洁液体。一般的离心泵叶轮多为此类
滑动轴承：
离心泵基本构造及其作用
轴封 由于泵轴转动而泵壳固定不动，在轴和泵壳的接触处必然有一定间隙。为避免泵内高压液体沿间隙漏出，或防止外界空气从相反方向进入泵内，必须设置轴封装置。 轴封装置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。 轴封的形式有带骨架的橡胶密封、填料密封和机械密封。目前主要采用机械密封。
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离心泵工作原理与结构形式
一、工作原理
工作原理
离心泵结构示意2－1－1
1—吸入室；2—叶轮；3—轴；4—轴封；5—蜗室；6—压出室被送液体经吸入室进入泵内,并充满泵腔,原动机驱动轴带
动叶轮旋转,叶轮的叶片带动被送液体与叶轮一起旋转,在离心
力的作用下,被送液体由叶轮中心向叶轮边缘流动,其速度(动
能)逐渐增大,在流出叶轮的瞬间其速度最大,然后进入蜗室,被
送液体速度逐步降低,将大部分动能转换为压力能,再经压出管
进一步降低速度,被送液体的压力继续升高,达到需要的压力后
将液体压入泵的排出管路。
当液体由叶轮中心流向叶轮边缘
后,叶轮中心呈现低压状态,泵外的液体在泵外与叶轮中心部分
的压差作用下进入泵内,再由叶轮中心流向液轮边缘。
如此叶
轮连续旋转,泵连续地吸入和压出被送液体,完成对液体输送。
只有在泵腔内充满液体时,液体从叶轮中心流向边缘后,在叶轮中心部分才能形成低压区,泵才正常和连续地输送液体。
为此离心泵启动前,必须将泵内充满液体,排净空气，称作灌泵。
二、结构
（一）主要结构型式
1.卧式单级单吸离心泵
卧式单级单吸离心泵在炼油化工生产装置中应用的数量最多,一般用于炼油化工生产的进料泵、回流泵、循环泵和产品泵等。
2.卧式单级双吸离心泵
在炼油化工生产中常用作回流泵、塔底泵及冷却塔水泵等。
图2-1-2卧式单级单吸离心泵图2-1-3 卧式单级双
吸离心泵
1—支撑；2—泵轴；3—托架；4—轴封；
5—泵盖；6—叶轮；7—泵壳
3.卧式多级离心泵
在炼油化工生产中主要用于锅炉和废热锅炉给水泵,高压液氨输送泵, 高压甲铵泵和铜氨液泵等。
4.立式离心泵
立式离心泵其安装基础的顶面为 NPSH 计算准面,故可得到较大的NPSHA值,有利于防止汽蚀。
炼油化工生产中,立式离心泵主要用于输送液氨、液态烃( 甲烷、乙烷、乙烯、丙烯等 ),以及液氧、液氮等物料的产品泵、给料泵、塔底泵和回流泵等。
图2-1-4 分段式多级离心泵
图2-1-5水平剖分式多级离心泵
图2-1-6 筒式多级离心泵
5.液下泵
液下泵属于立式离心泵的一种(见图2-1-8)。
泵浸没在被送液体中运行,被送液体不会漏入大气 ,不需要有防止液体漏入大
气的轴封(填料或机械密封),泵结构简单,启动前亦不需要灌泵。
液下泵主要用以输送高温液体,熔融物料、酸、碱等强腐蚀性液体;在炼油化工生产中主要用作给料泵、循环泵,补给泵和排污泵等。
6.管道
在不必拆卸管线和拆除电机的情况下,即可取出转子组进行检修,更适合化工生产特别是大型化工装置应用,加之管道泵占地面积小的优点,如按离心式化工流程泵的标准和规范设计、制造和检验,可发展成管道式化工流程泵。
管道泵在化工生产中主要用于直接安装于设备上或管路上的液体物输送泵,接力(增压)泵,循环泵等。
7.自吸式离心泵
自吸式离心泵第一次启动前需要进行灌泵,以后再次启动时不需再灌泵。
在炼油化工生产中,自吸式离心泵主要用于输送高温、有毒、强腐蚀性等液体。
图2-1-7 立式多级离心泵图2-1-8 液下泵
1—叶轮子； 2—扩压器；3—回流器 1—电动机；2—轴承箱；3—底板；4—轴；5—排出管；6—中间管；7—泵体；8—叶
轮；9—吸入室
图2-1-9 离心式管道泵
（a）直联式管道泵(b)联轴器传动的管道泵
1—中间接轴；2—轴承；3—轴承；4—泵盖；5—叶轮
图2-1-10 外混自吸式离心泵结构1—气液分离室；2—填料箱；3—轴承；4—皮带轮；5—叶轮；
6—泵体；7--泵轴；8--轴承箱；9—水封环
（二）主要零部件结构
1.叶轮
离心泵叶轮主要有以下4种形式,如图2-1-11所示。
图2-1-11 离心泵叶轮
（a）闭式；（b）前半开式；（c）后半开式；（d）开式1—叶轮；2—后盖板；3—轮毂；4—前盖板；5—叶轮密封环；
6—加强筋
闭式叶轮的效率较高,制造难度较大,在离心泵中应用最多。
适于输送清水,溶液等黏度较小的不含颗粒的清洁液体。
半开式叶轮[见图2-1-11bc)]
半开式叶轮适于输送含有固体颗粒、纤维等悬浮物的液体。
半开式叶轮制造难度较小,成本较低,且适应性强,近年来在炼油化工用离心泵中应用逐渐增多,并用于输送清水和近似清水的液体。
开式叶轮 [ 见图2-1-11(d)]
叶轮效率低,应用较少,主要用于输送黏度较高的液体,以及浆状液体。
图2-1-13 离心泵的蜗室
图 2-1-14径向导叶
（a）螺旋形蜗室；（b）双螺旋形蜗室；（c）环形蜗室三、离心泵特性
1.能量损失
(1) 水力损失
(2) 容积损失
(3) 机械损失
机械损失包括
（四）汽蚀
(l) 汽蚀现象
离心泵运行时, 如泵的某区域液体的压力低于当时温度下的液体汽化压力,液体会开始汽化产生汽泡;也可使溶于液体中的气体析出,形成汽泡。
当汽泡随液体运动到泵的高压区后,气体又开始凝结,使汽泡破灭。
汽泡破灭的速度极快,周围的液体以极高的速度冲向汽泡破灭前所给有的空间,即产生强烈的水力冲击,引起泵流道表面损伤,甚至穿透。
称这种现象为汽蚀。
离心泵的汽蚀主要是被送液体进入叶轮时的压力降低,导致液体的压力低于当时温度的液体气化压力而产生的,使泵不能正常工作,长期运行后叶轮将产生蜂窝状损伤或穿透。
离心泵产生汽蚀时,流量、扬程、效率将明显降低,同时伴有噪声增大和泵的剧烈振动。
(2) 汽蚀原因
离心泵产生汽蚀的原因是其吸入压力低于泵送温度下液体的汽化压力。
引起离心泵吸入压力过低的因素有如下。
①吸上泵的安装高度过高 , 灌注泵的灌注头过低 ;
②泵吸入管局部阻力过大 ;
③泵送液体的温度高于规定温度;
④泵的运行工况点偏离额定点过多 ;
⑤闭式系统中的系统压力下降。
4.汽蚀的防止措施
（1）降低液体进入叶轮的流速,可适当加大叶轮吸入口的直径,或采用双吸叶轮或降低泵的工作转速。
（2）在叶轮吸入口前安装诱导轮。
（3）保证泵在泵装置中的 NPSHA＞NPSHR＋0.5m, 如采取降低泵的安装高度或增加泵的灌注头等方法。
（4）控制被送液体的温度,使其不高于规定的温度值。
（5）控制泵的工作点在泵的允许工作范围之内。
（6）采用耐蚀破坏的材料。
图2-1-21 离心泵性能曲线图2-1-22 离心泵Q—H曲
线形状
一般分为平坦形、陡降形和驼峰形三种(见图2-1-22)。
对于一般的炼油化工生产,选用时应注意：
平坦形
当需要在比较稳定的压力进行反应,而生产的产量可变化时,应选用具有平坦形 Q-H 曲线的离心泵,因为它在流量发生变化时,扬程(当吸入压力一定时, 即为排出压力)的变化较小;
陡降形
当输送的液体中含有固体颗粒等物质时,因容易堵塞管路、引起泵排出压增高,为达到炼油化工产品的产量,要求泵的流量变化很小,应选用具有陡降形特性曲线的离心泵,因为当流量变化很小时,扬程(排出压力)升高的较多,可依靠此压力打通堵塞的管路。
驼峰形
特性曲线为不稳定特性曲线,在相同的扬程下可能出现两种不同的流量值,使泵运行不稳定,选用此类离心泵时,其工作点应避开不稳定区,在炼油化工生产中最好不要选用此类离心泵。