項(xiàng)目八泵的使用與維

1、項(xiàng)目八 泵的使用與維護(hù)知識(shí)目標(biāo)：l 了解離心泵及其他泵類設(shè)備的結(jié)構(gòu)和工作原理l 掌握離心泵的主要性能參數(shù)l 理解離心泵工作點(diǎn)的含義，掌握流量調(diào)節(jié)的方法能力目標(biāo)：l 熟悉離心泵的操作規(guī)程，能夠獨(dú)立進(jìn)行離心泵操作和簡單故障的處理泵屬于轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)備，在石油化工行業(yè)中的用量是很多的。如煉油廠的各類油泵、化工廠的各類酸泵、氮肥廠的熔融尿素泵及給排水系統(tǒng)用的各種水泵等。泵的作用是輸送液體并增加液體的能量，有人形象地將泵喻為化工廠的“心臟”，因此泵性能的優(yōu)劣直接影響著生產(chǎn)的正常進(jìn)行，如果泵出現(xiàn)故障，整個(gè)生產(chǎn)系統(tǒng)就會(huì)停止工作。另外，由于泵用量多、電能消耗大，泵運(yùn)轉(zhuǎn)效率的高低也將直接關(guān)系到產(chǎn)品的生產(chǎn)成本。本章主要介

2、紹離心泵及其他常用泵類設(shè)備的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、工作原理及主要性能參數(shù)，離心泵的型號(hào)及選用、操作及流量調(diào)節(jié)、常見故障排除方法及日常維護(hù)等內(nèi)容。在化工裝置中有各種各樣的泵，這些泵作為化工生產(chǎn)中的一個(gè)要素，有助于生產(chǎn)過程中物料的流動(dòng)和化學(xué)反應(yīng)的進(jìn)行，對(duì)提高工廠生產(chǎn)率起著相當(dāng)重要的作用。通常把增加液體能量的機(jī)器叫做泵?；け盟斔臀锪弦话阌幸后w、氣體、粉狀、漿狀。由于輸送的種類和性質(zhì)不同，選擇的泵的結(jié)構(gòu)和材料也不一樣，化工泵常選一些特殊材質(zhì)和特殊結(jié)構(gòu)的泵來滿足化工工藝的需要?；どa(chǎn)對(duì)泵的要求有以下幾點(diǎn)。(1)能適應(yīng)化工工藝條件 泵在化工生產(chǎn)中，除輸送物料并提供工藝要求的必要壓力外，還必須保證輸送的物料量；在

3、一定的化工單元操作中，要求泵的流量和揚(yáng)程要穩(wěn)定，保持泵在高效下可靠運(yùn)行。(2)耐腐蝕 化工泵輸送的介質(zhì)，包括原料、反應(yīng)中間物等多為腐蝕性介質(zhì)，這就要求泵選擇要適用和合理，保證泵的安全穩(wěn)定、長壽命運(yùn)轉(zhuǎn)。(3)耐高溫或低溫 化工泵輸送的高溫介質(zhì)，有流程物料，也有反應(yīng)過程所需要和所產(chǎn)生的物料。例如冷凝液泵、鍋爐給水泵、導(dǎo)熱油泵?；け幂斔偷牡蜏亟橘|(zhì)種類也很多，例如液氨、液氮、甲烷等，泵的低溫工作溫度大都在-100- 20。不管輸送高溫或低溫物料的化工泵，選材和結(jié)構(gòu)必須適當(dāng)，必須有足夠的強(qiáng)度，設(shè)計(jì)、制造的泵的零件能承受熱的沖擊，熱膨脹和低溫冷變形、冷脆性等的影響。(4)耐磨損、耐沖刷 由于化工泵輸送的

4、物料中含有懸浮固體顆粒，同時(shí)泵的葉輪、整體也在高壓、高流速下工作，泵的零部件表面保護(hù)層被破壞，其壽命較短，所以必須提高化工泵的耐磨性、耐沖刷性。這就要求泵的材料選用耐磨的錳鋼、陶瓷、鑄鐵等，選用耐沖刷的鈦材、錳鋼等。(5)無泄漏 化工泵輸送的介質(zhì)多數(shù)為易燃、易爆、有毒有害，一旦泄漏嚴(yán)重污染環(huán)境，危及人身安全和員工的身心健康，更不符合無泄漏工廠和清潔文明生產(chǎn)的要求，這就必須保證化工泵運(yùn)行時(shí)不泄漏，在泵的密封上采用新技術(shù)、新材料，按規(guī)程操作，提高檢修質(zhì)量。第一節(jié) 離心泵的結(jié)構(gòu)與工作原理一、泵的類型及應(yīng)用泵不僅使用在石油化工生產(chǎn)中，而且在國民經(jīng)濟(jì)的各國部門也有廣泛的應(yīng)用，如城市的給排水、農(nóng)村的灌溉和

5、排澇、機(jī)械工業(yè)中機(jī)器的潤滑和冷卻及電熱廠和原子能發(fā)電站等都要使用泵，所以泵也是一種通用設(shè)備。由于泵的用途極為廣泛，被輸送液體的性質(zhì)有時(shí)差異也很大，為了滿足不同場(chǎng)合對(duì)泵性能的要求，泵的種類也十分繁多，通常可按工作原理和用途進(jìn)行分類。（一） 按泵的工作原理分類 按工作原理可分為容積式泵、葉片式泵和其他類型泵。1. 容積式泵容積式泵是依靠泵內(nèi)工作容積的大小做周期性變化來輸送液體的，當(dāng)工作容積增大時(shí)，泵吸入液體；工作容積減小時(shí)，泵排出液體。根據(jù)工作機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)有往復(fù)泵和回轉(zhuǎn)泵兩種。往復(fù)泵的工作機(jī)構(gòu)作往復(fù)運(yùn)動(dòng)，屬于這類型的有活塞泵、柱塞泵及隔膜泵等?；剞D(zhuǎn)泵的工作機(jī)構(gòu)作定軸運(yùn)動(dòng)，屬于這種類型的有齒輪泵、

6、螺桿泵、滑片泵等。 2葉片式泵葉片式泵是依靠一個(gè)或數(shù)個(gè)高速旋轉(zhuǎn)的葉輪推動(dòng)液體流動(dòng)、實(shí)現(xiàn)液體輸送的。根據(jù)液體在泵內(nèi)的流動(dòng)方向有離心泵、軸流泵、渦流泵及旋渦泵。3液體動(dòng)力泵 它是依靠各種工作流體的流量、流速抽送液體或壓送液體的動(dòng)力裝置。例如噴射泵、空氣升液器等。 除了容積式泵和葉片式泵外，還有些其他類型的泵，如噴射泵、水錘泵、電磁泵等。 （二)按泵的用途分類 根據(jù)所輸送液體的名稱或在工藝過程中的具體用途可以直接對(duì)泵進(jìn)行命名，如清水泵、污水泵、泥漿泵、砂泵、耐酸泵、熱油泵、低溫泵、熱水循環(huán)泵、鍋爐給水泵等。此外，還可以按泵的驅(qū)動(dòng)方式的不同分為電動(dòng)泵、氣(汽)動(dòng)泵、水動(dòng)泵、磁力傳動(dòng)泵和手動(dòng)泵等。 （三

7、)各類泵的適用范圍不同類型的泵其性能特點(diǎn)不同，適用場(chǎng)合也不同。離心泵主要用于大、中流量和中等壓力的場(chǎng)合；往復(fù)泵主要用于小流量和高壓力的場(chǎng)合；轉(zhuǎn)子泵和旋渦泵則適用于小流量和較高壓力的場(chǎng)合。其中離心泵具有適用范圍廣、結(jié)構(gòu)簡單及運(yùn)轉(zhuǎn)可靠等優(yōu)點(diǎn)，在石油化工生產(chǎn)及其他相關(guān)行業(yè)得到了廣泛的應(yīng)用，容積泵只在特定的場(chǎng)合下使用，其他類型泵則應(yīng)用較少。各類泵的適用范圍如圖8-1所示。二、離心泵的構(gòu)造及分類離心泵主要由泵體、泵蓋、葉輪、泵軸、軸承及支架、密封裝置等組成。離心泵按其結(jié)構(gòu)不同也有多種類型。 1按葉輪的吸入方式分類按離心泵所裝葉輪的吸入方式，有單吸式離心泵和雙吸式離心泵。單吸式離心泵的葉輪只從一側(cè)吸入液體

8、，圖8-2所示為臺(tái)單級(jí)單吸式離心泵；雙吸式離心泵的葉輪從兩側(cè)同時(shí)吸入液體，圖8-3所示為一臺(tái)單級(jí)雙吸式離心泵。單吸式離心泵的葉輪結(jié)構(gòu)簡單，制造方便，應(yīng)用廣泛；雙吸式離心泵則能輸送的流量較大。目前我國生產(chǎn)的單吸式離心泵流量為4.5300m3h，揚(yáng)程為8150 m，雙吸式離心泵的最大流量在2000m3h以上，揚(yáng)程為10110m。 2按所裝葉輪的數(shù)目分類 泵體中只裝有一個(gè)葉輪的稱為單級(jí)泵，在同一根軸上裝有兩個(gè)以上葉輪的稱為多級(jí)泵，一個(gè)葉輪和與其配套的固定元件合稱為一個(gè)級(jí)，圖8-4所示為一臺(tái)分段式多級(jí)離心泵。液體每經(jīng)過一級(jí)其能量增加次，所以級(jí)數(shù)越多，泵的揚(yáng)程就越高。 3按泵殼的剖分方式分類泵殼在泵軸中

9、心線的平面上剖分的稱為中開式泵，泵殼在垂直于泵軸中心線的平面上剖分的稱為分段式泵。中開式離心泵兩級(jí)的最多，也可以是單級(jí)的或多級(jí)的，一般不超過四級(jí)，圖8-3是中開式單級(jí)離心泵；分段式離心泵一般都在三級(jí)以上，圖8-4是分段式四級(jí)離心泵。三、離心泵的工作原理離心泵的主要工作部件是葉輪，如圖8-5所示，泵在啟動(dòng)前要先將泵內(nèi)灌滿液體，泵啟動(dòng)后葉輪隨泵軸一起旋轉(zhuǎn)，葉輪內(nèi)的液體在離心力作用下沿葉片流道被甩向葉輪外圍，流進(jìn)泵殼繼而被送入排液管，在葉輪的葉片進(jìn)口處形成了一定的真空，吸液槽內(nèi)的液體在大氣壓力作用下不斷地經(jīng)吸液管進(jìn)入葉輪，而葉輪中的液體又不斷經(jīng)排液管排出。離心泵是依靠內(nèi)、外壓力差吸入液體，依靠高速旋

10、轉(zhuǎn)獲得能量，被葉輪甩出的液體由于是在流通截面逐漸擴(kuò)大的流道中流動(dòng)，流速沿流動(dòng)方向在降低，壓力沿流動(dòng)方向在提高，所以，液體不僅能從排液管排出，并且還能輸送到一定的高度。離心泵的工作原理是依靠離心力產(chǎn)生負(fù)壓吸人物料。其主要工作部件是翼輪（葉片），翼輪上面有一定數(shù)目的翼片，在離心泵啟動(dòng)前，打開出入管道閥，泵殼內(nèi)灌滿被輸送的液體。啟動(dòng)后，由于翼片流道間的液體跟隨旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生離心，從翼輪（葉輪）中心甩向外緣，以較高的流速流入蝸殼形泵腔內(nèi)，并流向排出口而輸出；同時(shí)，泵內(nèi)形成一定真空度，液體不斷從吸入口進(jìn)入泵中，連續(xù)地將液體輸送到各個(gè)設(shè)備或容器中。離心泵流體輸送裝置見圖10-2。離心泵的葉輪安裝在泵殼2內(nèi)，并緊

11、固在泵軸3上，泵軸由電動(dòng)機(jī)直接帶動(dòng)。泵殼中央有液體吸入口4與吸入管5連接。液體經(jīng)底閥6和吸人管進(jìn)入泵內(nèi)。泵殼上的液體排出口8與排出管9連接。當(dāng)泵殼內(nèi)存有空氣，因空氣的密度比液體的密度小得多而產(chǎn)生較小的離心力。從而，儲(chǔ)槽液面上方與泵吸入口處之壓力差不足以將儲(chǔ)槽內(nèi)液體壓入泵內(nèi)，即離心泵無自吸能力，使離心泵不能輸送液體，此種現(xiàn)象稱為“氣縛”現(xiàn)象。為了使泵內(nèi)充滿液體，通常在吸人管底部安裝一帶濾網(wǎng)的底閥，該底閥為止逆閥，濾網(wǎng)的作用是防止固體物質(zhì)進(jìn)入泵內(nèi)損壞葉輪或妨礙泵的正常操作。 如果離心泵在啟動(dòng)前沒有在泵殼和吸、排液管中灌滿液體，則泵啟動(dòng)后是不能輸送液體的，這是因?yàn)殡x心泵的吸、排液口是相通的，葉輪中充

12、有空氣時(shí)，由于空氣的密度比液體的密度小得多，葉輪旋轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生的離心力不足以將葉輪內(nèi)的空氣甩出，葉輪的葉片進(jìn)口處形不成較高的真空，泵就吸不上液體。所以離心泵在啟動(dòng)前必須罐泵或?qū)⑷~輪內(nèi)的空氣抽出后才能啟動(dòng)。離心泵吸液管端部裝有底閥，此閥是止逆閥，吸液槽內(nèi)的液體可經(jīng)底閥進(jìn)入泵內(nèi)，而泵內(nèi)液體則不能經(jīng)底閥流出泵外，泵停止運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)底閥自動(dòng)關(guān)閉，達(dá)既方便罐泵，也可防止液體倒流造成事故。四、離心泵的主要結(jié)構(gòu)與作用離心泵的基本構(gòu)造是由六部分組成的，分別是：葉輪，泵體，泵軸，軸承，密封環(huán)，填料函。主耍部件的結(jié)構(gòu)如圖10-3。（一）葉輪葉輪是離心泵的核心部分，它轉(zhuǎn)速高、輸出力大。葉輪上的葉片在流體輸送中起主要作用，葉片

13、的內(nèi)外表面要求光滑，以減少流體的摩擦損失。葉輪在裝配前要通過靜平衡試驗(yàn)。葉輪是抽送液體作用的主體，是離心泵最重要的部件。離心泵由葉輪的離心力作用，給予抽送流體以速度能，并將該速度能的一部分轉(zhuǎn)換為壓力能，提高流體的壓力和速度，完成泵輸送液體的過程。葉輪的形狀按結(jié)構(gòu)可分為閉式葉輪、開式葉輪、誘導(dǎo)輪全開式葉輪、半開式葉輪，見圖10-4。 1閉式葉輪。葉輪的前面和后面分別由前蓋板、后蓋板、葉片、輪轂組成，葉輪內(nèi)形成完全密封的流道。閉式葉輪揚(yáng)程高、效率高，廣泛應(yīng)用于化工裝置中無雜質(zhì)的流體介質(zhì)上。2誘導(dǎo)輪全開式葉輪。在葉輪前部焊接帶有螺旋狀的誘導(dǎo)片，葉輪可適用高轉(zhuǎn)速、高揚(yáng)程、容易汽化的流體。3半開式葉輪。

14、葉輪沒有前蓋板，只有后蓋板和葉片、輪轂，可輸送含有固體顆粒的液體。4開式葉輪。只有后蓋板而沒有前蓋板，后蓋板尺寸較小，故揚(yáng)程較低。多用于有磨損介質(zhì)和泥沙泵。如上所述，葉輪具有各種形狀，葉輪的作用和其中的能量損失與葉片數(shù)量和葉片流道的大小、彎曲、擴(kuò)散、粗糙度、葉片間的相互重疊、葉片厚度、葉片出口角度、葉片兩端的形狀等諸多因素有關(guān)。離心泵葉輪葉片數(shù)越多，其泵的口徑、流量越大。若按吸入形式不同，葉輪又可分為單吸式和雙吸式。1單吸式離心泵。單吸式離心泵見圖10-5。流體只能從一側(cè)吸入，葉輪懸臂支承在轉(zhuǎn)軸上，葉輪受力狀態(tài)不好，只適用于小流量范圍。 2雙吸式離心泵。雙吸式離心泵見圖10-6。和單吸式離心泵

15、相比，在流量和總揚(yáng)程相同的情況下，雙吸葉輪的吸入性能較好。雙吸式葉輪流體由雙面吸入葉輪，改善了汽蝕性，同時(shí)泵轉(zhuǎn)子受力狀態(tài)也好。另外，還有按級(jí)數(shù)分的，有單級(jí)泵、多級(jí)泵；還有按泵軸方向分的，有臥式泵、立式泵；還有按速度能的轉(zhuǎn)換方式分的，有蝸殼泵、透平泵。但不管哪種分類的方式，其結(jié)構(gòu)和工作原理是一樣的。 (二)泵體 也稱泵殼，它是水泵的主體，起到支承固定作用，并與安裝軸承的托架相連接。泵殼是泵結(jié)構(gòu)的中心，其形式有水平剖分式、垂直剖分式、傾斜剖分式、筒體式等。 若按泵殼的支承形式可分為標(biāo)準(zhǔn)支承式、中心支承式、懸臂式、管道式、懸掛式等。 （三）泵軸 泵軸的作用是借聯(lián)軸器和電動(dòng)機(jī)相連接，將電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩傳給

16、葉輪，所以它是傳遞機(jī)械能的主要部件。 （四）軸承 軸承是套在泵軸上支承泵軸的構(gòu)件，有滾動(dòng)軸承和滑動(dòng)軸承兩種。滾動(dòng)軸承使用潤滑脂，加油要適當(dāng)，一般為體積的2/33/4，太多會(huì)發(fā)熱，太少又有響聲并發(fā)熱。滑動(dòng)軸承使用透明油作潤滑劑，加油到油位線。油太多會(huì)沿泵軸滲出，油太少軸承又要過熱燒壞造成事故。在泵運(yùn)行過程中軸承的溫度最高在85，一般運(yùn)行在60左右，如果高了就要查找原因（是否有雜質(zhì)，油質(zhì)是否發(fā)黑，是否進(jìn)水）并及時(shí)處理。 （五）密封環(huán) 密封環(huán)又稱減漏環(huán)。葉輪進(jìn)口與泵殼間的間隙過大會(huì)造成泵內(nèi)高壓區(qū)的流體經(jīng)此間隙流向低壓區(qū)，影響泵的流量，效率降低；間隙過小會(huì)造成葉輪與泵殼摩擦產(chǎn)生磨損。為了增加回流阻力減

17、少內(nèi)漏，延緩葉輪和泵殼的使用壽命，在泵殼內(nèi)緣和葉輪外緣結(jié)合處裝有密封環(huán)，密封環(huán)間隙保持在0. 251. 10mm之間為宜。 （六）填料函 填料函主要由填料、水封環(huán)、填料筒、填料壓蓋、水封管組成。填料函的作用主要是為了封閉泵殼與泵軸之間的空隙，不讓泵內(nèi)的水流到外面來，也不讓外面的空氣進(jìn)入到泵內(nèi)，始終保持水泵內(nèi)的真空。當(dāng)泵軸與填料摩擦產(chǎn)生熱量就要靠水封管注水到水封圈內(nèi)使填料冷卻，保持水泵的正常運(yùn)行。所以在水泵的運(yùn)行巡回檢查過程中，對(duì)填料函的檢查要特別注意，在運(yùn)行600h左右就要對(duì)填料進(jìn)行更換。第二節(jié) 離心泵的性能一、離心泵的主要性能參數(shù)表示離心泵工作特性的參數(shù)稱為離心泵的性能參數(shù)。離心泵的主要性能

18、參數(shù)包括流量、揚(yáng)程、功率、效率、允許吸上真空度及允許氣蝕余量等。1流量單位時(shí)間內(nèi)從泵的排液管實(shí)際排出的液體體積量稱為離心泵的流量。流量的常用單位是m3h、m3s或Ls，流量的大小可在泵的排液管路中直接用流量計(jì)測(cè)量，泵的銘牌上所標(biāo)的流量為離心泵在設(shè)計(jì)工況點(diǎn)工作時(shí)的流量，不是泵的最大流量。泵的流量是由裝置所需要的流量來確定的。一般是根據(jù)流量選擇泵的口徑和確定泵的數(shù)量。泵的吸入口徑與流量的關(guān)系見圖10-7。2揚(yáng)程單位重量的液體流過泵時(shí)所增加的能量，稱為離心泵的揚(yáng)程。揚(yáng)程的單位是JN，簡化后為m。雖然泵揚(yáng)程的單位和高度的單位相同，但不能簡單地將其理解為泵所能提升液體的高度。由于液體流過泵時(shí)所增加的能量

19、，一部分用于提高液體的壓力，一部分用于增加液體的流速，還有一部分用于克服流動(dòng)阻力剩下的部分才能用于提升液體的高度，因此，泵所能提升液體的高度是小于其揚(yáng)程的。一般離心泵的揚(yáng)程都是隨流量的增大而降低的，泵銘牌上所標(biāo)揚(yáng)程為泵在設(shè)汁工況點(diǎn)工作時(shí)的揚(yáng)程，不是泵的最大揚(yáng)程。對(duì)于一臺(tái)正在使用中的離心泵，要想確定其在一定流量下的揚(yáng)程時(shí)，可在如圖8-6所示的裝置中，在吸液口處安裝真空表、排液口處安裝壓力表，并測(cè)出真空表與壓力表之間的垂直距離，根據(jù)排液管路中的流量計(jì)確定流量后，對(duì)應(yīng)的揚(yáng)程可按下式計(jì)算。 (8-1)式中H：離心泵的揚(yáng)程，m；ps、pd：分別為泵吸排液口處的壓力，Pa；Cs、Cd分別為泵吸排液口處的流

20、速，ms；：泵內(nèi)流體的密度，kgm3；g：重力加速度，取g9.81ms2；Z吸排液口之間的垂直距離，m。3泵的轉(zhuǎn)速和比轉(zhuǎn)數(shù)泵的轉(zhuǎn)速即每分鐘運(yùn)轉(zhuǎn)的次數(shù)，單位為r/min。.在轉(zhuǎn)速一定的情況下，泵的流量、揚(yáng)程、功率也為一定值；反之，也隨之變化。當(dāng)用電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)泵時(shí)則同步轉(zhuǎn)速用下式表示 （10-3）式中p：電動(dòng)機(jī)極數(shù)；f：頻率，Hz；n：同步轉(zhuǎn)速，rmin。對(duì)同步轉(zhuǎn)速若考慮2%5%的轉(zhuǎn)差率，則可選定泵的實(shí)際轉(zhuǎn)速以n，根據(jù)最高效率點(diǎn)的流量和總揚(yáng)程，泵的比轉(zhuǎn)數(shù)為 （10-4）式中ns：泵的比轉(zhuǎn)數(shù)；n：泵的實(shí)際轉(zhuǎn)速，r/min; Q：泵的流量，m3min；H：泵的總揚(yáng)程，m。對(duì)于雙吸泵為 (10-5)對(duì)于多

21、級(jí)泵則為 （10-6)式中Z：泵的級(jí)數(shù)。 比轉(zhuǎn)數(shù)的意義是在相似條件下，改變一個(gè)葉輪的大小使之在單位總揚(yáng)程下獲得流量時(shí)的每分鐘的轉(zhuǎn)數(shù)。它表示葉輪的相似性。也就是說，形狀相似的葉輪，不論大小，比轉(zhuǎn)數(shù)值是一定的。隨著比轉(zhuǎn)數(shù)的不同葉輪形狀有所差別，如圖10-9所示。比轉(zhuǎn)數(shù)在泵設(shè)計(jì)中具有重要意義。比轉(zhuǎn)數(shù)越大，則泵的流量大，揚(yáng)程低；比轉(zhuǎn)數(shù)小，流量也小而揚(yáng)程高。當(dāng)泵的出口管徑相同時(shí)，如果兩臺(tái)泵流量相似，則比轉(zhuǎn)數(shù)小的揚(yáng)程小，軸功率的消耗也大。一般來說，比轉(zhuǎn)數(shù)小的離心泵，葉輪出口寬度窄，外徑大，葉片所形成的流道窄而長。如果比轉(zhuǎn)教比較大，葉輪出口寬，外徑小，則流道短而寬。4功率離心泵的功率可用輸出功率表示，也可用

22、輸入功率表示。單位時(shí)間內(nèi)由原動(dòng)機(jī)傳遞給泵軸的功稱為軸功率，它是泵的輸入功率；單位時(shí)間內(nèi)泵對(duì)輸出液體所作的功稱為有效功率，它是泵的輸出功率，即泵的輸入功率中被有效利用的那部分功率。離心泵的有效功率可按下式計(jì)算。 （8-2）式中Ne：離心泵的有效功率，kW；Q：離心泵的流量，m3s；H：與式中流量所對(duì)應(yīng)的揚(yáng)程，m；、g：意義和單位同式(8-1)。4效率效率是衡量泵工作經(jīng)濟(jì)性的指標(biāo)。由于工作時(shí)在泵內(nèi)存在著泄漏、流動(dòng)阻力、機(jī)械摩擦等損失，所以泵不可能將原動(dòng)機(jī)輸入的功率全部轉(zhuǎn)變?yōu)橐后w的有效功率。離心泵的效率可用下式表示。 （8-3）式中：離心泵的效率；Ne：離心泵的有效功率，kW；N：離心泵的軸功率，k

23、W。5允許吸上真空度及允許氣蝕余量允許吸上真空度Hs及允許氣蝕余量h也是離心泵的重要性能參數(shù)，表示離心泵抗氣蝕的能力，其單位與揚(yáng)程相同，詳見本章第三節(jié)。二、離心泵的性能曲線離心泵在一定轉(zhuǎn)速下工作時(shí)，其揚(yáng)程H、功率N、效率及h或Hs是隨泵流量Q的變化而變化的，在平面坐標(biāo)上表示這種性能參數(shù)之間變化規(guī)律的曲線，稱為離心泵的性能曲線。泵的性能曲線不僅與泵的形式、轉(zhuǎn)速、幾何尺寸有關(guān)，同時(shí)也與液體在泵內(nèi)流動(dòng)時(shí)的各種損失有關(guān)。掌握離心泵的性能曲線，可正確合理地選用離心泵，使泵在最有利的工況下工作，也能解決操作中遇到的許多實(shí)際問題。離心泵的流量Q、揚(yáng)程H、功率P和效率為泵的基本性能參數(shù)，它們之間存在一定的關(guān)系

24、，將這些關(guān)系整理后用曲線表示出來，即為泵的特性曲線。假定泵的最高效率點(diǎn)的值為100%，用相對(duì)該值的流量比、揚(yáng)程比、功率比的形式表示泵的特性曲線，如圖10-10所示。（一）離心泵性能曲線的形成離心泵的性能曲線既可以用理論分析的方法，也可用實(shí)驗(yàn)測(cè)定的方法繪制。由于液體在泵內(nèi)流動(dòng)的復(fù)雜性，泄漏量及各項(xiàng)能量損失難以進(jìn)行準(zhǔn)確計(jì)算。因此，工程中使用的性能曲線都是在一定的轉(zhuǎn)速下，以常溫(20)清水為介質(zhì)，通過實(shí)驗(yàn)測(cè)定繪制成的，如圖8-7所示。 (二)離心泵性能曲線的分析及應(yīng)用1揚(yáng)程曲線H-Q離心泵的H-Q曲線是選擇和操作泵的主要依據(jù)，其形狀有平坦形、陡降形和駝峰形三種，如圖8-8所示。具有平坦形揚(yáng)程曲線的泵

25、，在流量變化較大時(shí)揚(yáng)程變化很小，所以適應(yīng)流量調(diào)節(jié)范圍較大而壓力管路系統(tǒng)中壓力變化不大的場(chǎng)合，如給水塔和鍋?zhàn)o(hù)供水的泵。采用具有平坦形揚(yáng)程曲線的泵，不僅可以在一定的流量范圍內(nèi)保持液面高度或壓力基本不變，而且使采用調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)流量時(shí)的節(jié)流損失很小，故調(diào)節(jié)的經(jīng)濟(jì)性好。陡降形揚(yáng)程曲線的泵，在流量變化很小時(shí)揚(yáng)程就會(huì)出現(xiàn)較大的變化，所以適用于輸送易堵塞管路的液體介質(zhì)。如在輸送含纖維液漿時(shí)，采用陡降形揚(yáng)程曲線的泵，當(dāng)管路中的流量稍有減小時(shí)，泵的出口壓力會(huì)有較大的提高，可防止當(dāng)流速減慢時(shí)纖維液漿堵塞管路。駝峰形揚(yáng)程曲線的泵，若在工作時(shí)流量小于圖8-8中的QT，有時(shí)會(huì)產(chǎn)生不穩(wěn)定工況，即管路中液體向泵內(nèi)倒流的現(xiàn)象，所

26、以使用這種泵時(shí)應(yīng)使工作流量大于曲線最高點(diǎn)對(duì)應(yīng)的流量QT。但是這種泵的效率往往比較高，運(yùn)行成本較低，應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況選用。2功率曲線N-Q離心泵的N-Q曲線是合理選擇原動(dòng)機(jī)和正常啟動(dòng)泵的依據(jù)。通常應(yīng)按所需流量變化范圍的最大值，再加上適當(dāng)?shù)陌踩Ａ縼泶_定原動(dòng)機(jī)的功率。應(yīng)在功耗最小的情況下啟動(dòng)泵，以降低啟動(dòng)電流，保護(hù)電機(jī)。從圖8-7中可見：當(dāng)離心泵流量Q0時(shí)對(duì)應(yīng)的軸功率最小，因此啟動(dòng)泵時(shí)應(yīng)先關(guān)閉出口調(diào)節(jié)閥門，待泵正常運(yùn)轉(zhuǎn)后再調(diào)節(jié)到所需的流量。 3效率曲線-Q離心泵的-Q曲線是檢查泵工作經(jīng)濟(jì)性的依據(jù)。在-Q曲線上最高效率點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的工況稱為最佳工況點(diǎn)，一般也是離心泵的設(shè)計(jì)工況點(diǎn)。以最高效率點(diǎn)以下7的工況范

27、圍稱為泵的高效工作區(qū)，有的泵高效工作區(qū)對(duì)應(yīng)的流量范圍寬，有的則較窄，離心泵在高效工作區(qū)工作時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)經(jīng)濟(jì)性較高。4離心泵性能曲線的換算離心泵的樣本或說明書所給出的性能曲線都是以清水在20時(shí)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)得到的，在實(shí)際生產(chǎn)過程中泵輸送的液體，其性質(zhì)往往與此相差很大，如粘度、溫度等，在生產(chǎn)中也可能根據(jù)工藝條件改變泵某些參數(shù)，如泵的轉(zhuǎn)速等；泵的制造廠為了擴(kuò)大泵的使用范圍，有時(shí)給泵配備不同直徑的葉輪等。這些都會(huì)使泵的性能曲線發(fā)生變化，所以在實(shí)際應(yīng)用過程中還要根據(jù)具體情況，查閱相關(guān)資料進(jìn)行換算。三、離心泵的工作點(diǎn)離心泵工作時(shí)是和管路串聯(lián)在一起的。所以，泵所提供的能量與管路裝置上所需要的能量是相等的，泵所排出的流量

28、和管路中所輸送的流量是相等的。也就是說：串聯(lián)在管路上的泵工作時(shí)，既要符合其自身的性能特征又要能滿足管路的需求。1管路特性曲線對(duì)于一定的管路系統(tǒng)，液體要在管路中流動(dòng)就需要由外界對(duì)其提供能量，管路需要由外界對(duì)單位重量液體提供的能量與管路中流量之間的關(guān)系曲線稱為管路特性曲線。如圖8-9所示，將液體由吸液罐輸送到排液罐，管路系統(tǒng)所需要的揚(yáng)程可由下式計(jì)算。 （8-4）式中HC：管路系統(tǒng)所需要的揚(yáng)程，m；pA、pB：分別為吸液罐和排液罐液面上的壓力，Pa；HA、HB：分別為吸液罐和排液罐液面至泵中心軸線的垂直距離，m；cA、cB 分別為吸液罐和排液罐液面液體的平均流速，ms；hAB單位重量液體從吸液罐流向

29、排液罐的總流動(dòng)阻力損失,，m；：管內(nèi)流體的密度，kgm3；g：重力加速度，取g9.81ms2。式(8-4)說明管路所需要的揚(yáng)程，是單位重量液體從管路系統(tǒng)的吸液罐流至排液罐所需的靜壓能、位能、動(dòng)能及阻力損失之和，其中動(dòng)能項(xiàng)很小，可忽略不計(jì)，靜壓能和位能都與流量無關(guān)，總流動(dòng)阻力損失與流量成正比。所以式(8-4)可改寫為： （8-5）式中HAB：輸液高度，HABHA十HB；K：管路特性系數(shù)，與管路的結(jié)構(gòu)、加工精度及液體的性質(zhì)有關(guān)。 式(8-5)稱為管路特性方程，用圖形來表示即為管路性能曲線，如圖8-l0所示，圖中hp=(pB-pA)/ g+ HAB。 2泵的工作點(diǎn) 如前所述，泵在管路中工作時(shí)既要符合

30、其自身的性能特征又要滿足管路的需求。這就要求：泵所具的流量和揚(yáng)程既在泵的揚(yáng)程曲線H-Q上，又在管路特性曲線Hc-Q上。將泵的揚(yáng)程曲線H-Q和管路特性曲線Hc-Q繪制在同坐標(biāo)系中，兩曲線的交點(diǎn)就是離心泵的工作點(diǎn)，如圖811所示。圖8ll中的M點(diǎn)即為離心泵的工作點(diǎn)，其所對(duì)應(yīng)的流量QM和揚(yáng)程HM就是泵在管路中運(yùn)行時(shí)所提供的流量和揚(yáng)程，也是管路所需要的流量和揚(yáng)程。如果泵在A點(diǎn)工作，這時(shí)泵所提供的揚(yáng)程HA小于管路所需要的揚(yáng)程HCA，因推動(dòng)力不足管路流速降低、流量減小，泵的工作點(diǎn)自動(dòng)沿H-Q曲線移動(dòng)到M點(diǎn)；如果泵在B點(diǎn)工作，這時(shí)泵所提供的揚(yáng)程HB大于管路所需要的揚(yáng)程HCB，因推動(dòng)力過剩管路流速增高、流量增

31、大，泵的工作點(diǎn)又自動(dòng)沿H-Q 曲線移動(dòng)到M點(diǎn)。由此可見，離心泵的工作點(diǎn)是唯的(駝峰形揚(yáng)程曲線的泵除外)。四、離心泵的流量調(diào)節(jié)離心泵在使用過程中，常常需要根據(jù)操作條件的變化來調(diào)節(jié)其流量。流量是泵的工作點(diǎn)來確定的，而工作點(diǎn)又是泵揚(yáng)程曲線和管路特性曲線的交點(diǎn)，因此，改變泵揚(yáng)程曲線和管路特性曲線中的任何一條，都可改變泵的工作點(diǎn)，從而達(dá)到調(diào)節(jié)流量的目的。1出口調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)流量出口調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)的實(shí)質(zhì)是改變管路特性曲線。在泵的排出管上安裝調(diào)節(jié)閥，通過改變調(diào)節(jié)閥的開度來改變管路特性曲線，是最簡單、最常用的方法。如圖8-12所示，圖中M1為閥全開時(shí)的工作點(diǎn)，M2和M3為閥逐步關(guān)小時(shí)的工作點(diǎn)。采用關(guān)小出口調(diào)節(jié)閥的方法

32、調(diào)節(jié)流量時(shí)，管路中局部阻力損失增加，需要泵提供更多的能量來克服這個(gè)附加的阻力損失圖中的(K2K1)Q22，使泵的運(yùn)行效率降低。所以長期采用這種方法調(diào)節(jié)流量是不經(jīng)濟(jì)的，對(duì)具有陡降形揚(yáng)程曲線的離心泵則更為突比。但內(nèi)于其方法簡單，操作方便，可調(diào)節(jié)流量的范圍大，故在生產(chǎn)中還是得到了廣泛的使用。2改變泵的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)流量離心泵的性能曲線是在一定的轉(zhuǎn)速下得到的，改變泵的轉(zhuǎn)速可以改變其性能曲線，使工作點(diǎn)發(fā)生變化，從而達(dá)到調(diào)節(jié)流量的目的。如圖8-13所示，泵在轉(zhuǎn)速n時(shí)工作點(diǎn)在M點(diǎn)，當(dāng)轉(zhuǎn)速增大到n1時(shí)工作點(diǎn)移至Ml點(diǎn)；當(dāng)轉(zhuǎn)速降低到n2時(shí)工作點(diǎn)移至M2點(diǎn)。因?yàn)楸迷O(shè)計(jì)時(shí)不僅要考慮運(yùn)行特性，而且還要考慮葉輪、泵殼等零件的

33、強(qiáng)度問題，所以一般都是降低轉(zhuǎn)速而不是增加轉(zhuǎn)速。采用改變轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)流量，不存在調(diào)節(jié)損失，比較經(jīng)濟(jì)，但是改變泵的轉(zhuǎn)速受到原動(dòng)機(jī)類型的限制。當(dāng)用汽輪機(jī)、內(nèi)燃機(jī)及直流電動(dòng)機(jī)等易改變轉(zhuǎn)速的原動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)時(shí)，可直接采用改變轉(zhuǎn)速的方法進(jìn)行流量調(diào)節(jié)；對(duì)廣泛使用的交流電動(dòng)機(jī)，近年來開始采用變頻調(diào)速器，可任意調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速且節(jié)能、可靠。 需要注意的是改變轉(zhuǎn)速后泵的性能曲線要按比例定律進(jìn)行換算，當(dāng)轉(zhuǎn)速變化超過原轉(zhuǎn)速的20時(shí)誤差較大，所以在調(diào)節(jié)流量時(shí)泵的轉(zhuǎn)速變化應(yīng)限制在原轉(zhuǎn)速的20以內(nèi)。3切割葉輪外徑調(diào)節(jié)流量 在其他條件不變的情況下，當(dāng)離心泵的葉輪外徑減小時(shí)，泵對(duì)液體所提供的能量減少，泵的性能曲線也相應(yīng)改變，從而改變了工作點(diǎn)達(dá)到

34、調(diào)節(jié)流量的目的。如圖8-14所示，圖中M點(diǎn)為泵在原葉輪直徑時(shí)的工作點(diǎn)，M和M分別是葉輪外徑經(jīng)過一次和兩次切割后對(duì)應(yīng)的工作點(diǎn)。用這種方法調(diào)節(jié)時(shí)只能減少流量而不能增加流量，調(diào)節(jié)時(shí)不會(huì)產(chǎn)生附加的能量損失，但葉輪切割后不能恢復(fù)(也有些泵出廠時(shí)配備了大、小葉輪)，故這種方法適合用于流量調(diào)小后長期不變的場(chǎng)合。切割葉輪外徑也要在其允許的范圍內(nèi)進(jìn)行。五、離心泵特性的改變?cè)诨S中由于投產(chǎn)后工藝參數(shù)隨著生產(chǎn)的發(fā)展有不少的改變，或者說，原設(shè)計(jì)條件選用的泵必須改變其特性方可適用于實(shí)際生產(chǎn)。1 改變泵轉(zhuǎn)速后其他性能變化 離心泵改變轉(zhuǎn)速后，其揚(yáng)程、流量、軸功率也發(fā)生相應(yīng)的變化，在實(shí)際運(yùn)行中可應(yīng)用離心泵的比例定律使其改變

35、泵的特性。泵的比例定律用下式表示 （10-7）式中n1，H1，Q1，Pl：泵原來的轉(zhuǎn)速、揚(yáng)程、流量、功率；n2，H2，Q2，P2：泵改變后的轉(zhuǎn)速、揚(yáng)程、流量、功率。2 切割泵葉輪尺寸后其他性能變化 離心泵的葉輪直徑如果因出口壓力高而需減少時(shí)，其揚(yáng)程、流量、軸功率也發(fā)生相應(yīng)的變化?？捎秒x心泵的切割定律來實(shí)現(xiàn)，切割定律可用下式表示 （10-8）式中D1，Q1，H1，P1泵原來的葉輪直徑、流量、揚(yáng)程、功率；D2，Q2，H2，P2：泵葉輪直徑切割后的葉輪直徑、流量、揚(yáng)程、軸功率。泵葉輪直徑切割較大時(shí)，效率也有明顯下降。一般的葉輪切割量可參考表10-1。六、離心泵軸向力的平衡不管是單蝸殼體還是雙吸泵、多

36、級(jí)泵在實(shí)際運(yùn)行中均出現(xiàn)過振動(dòng)，經(jīng)頻譜分析大多為軸向力或徑向力不平衡所致，造成軸向力、徑向力不平衡的原因是多種多樣的，有的是軸強(qiáng)度不夠，有的是鍵槽開得不規(guī)范，有的是葉輪兩側(cè)蓋板變形等。1 單級(jí)泵軸向力的平衡方法單級(jí)泵如果是用在易汽化且有腐蝕性介質(zhì)的液體中，可制作成雙吸泵?；蛘咴谌~輪上開平衡孔，或用平衡管與吸入口低壓區(qū)連通。2 多級(jí)泵軸向力的平衡方法在化工廠多級(jí)泵用來輸送高壓力的液體，如鍋爐給水、堿液等，對(duì)于軸向力在設(shè)計(jì)和制造時(shí)，一般做成偶數(shù)葉輪，并作對(duì)稱布置。如果根據(jù)制造工藝的要求，葉輪均按一個(gè)方向排列時(shí)，當(dāng)計(jì)算出軸向力很大時(shí)，則必須則必須從結(jié)構(gòu)上解決。增加平衡盤或者平衡鼓，或者二者結(jié)合起來，如

37、圖10-11所示。七、離心泵徑向力的平衡如上所述，徑向力也是造成泵振動(dòng)的重要原因。消除徑向力的影響，必須在泵運(yùn)行中測(cè)定和計(jì)算徑向力的分布狀況。一般對(duì)單蝸殼泵來講，如果軸、葉輪、軸承設(shè)計(jì)合理，選材適當(dāng)，又嚴(yán)格按工況運(yùn)轉(zhuǎn)，是不會(huì)因徑向力造成不平衡的。但如果偏離了工況，在整個(gè)葉輪外圓上壓力分布呈不對(duì)稱狀態(tài)，迫使葉輪受到徑向力的作用，徑向力大時(shí)，會(huì)造成軸彎曲。當(dāng)彎曲撓度超過旋轉(zhuǎn)密封件與固定件之間的間隙時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生摩擦，產(chǎn)生劇烈的振動(dòng)。泵軸在交變應(yīng)力作用下很快發(fā)生疲勞破壞。減少徑向力的辦法是選用或設(shè)計(jì)成雙蝸殼形式的。它可基本平衡徑向力，但成本較高，流道制造比較復(fù)雜，一般可采用導(dǎo)葉或同心圓泵體。八、離心泵

38、的密封1填料密封對(duì)于小流量、低揚(yáng)程的離心泵，用于軸封密封的是密封填料。編織填料安裝在填料函內(nèi)，填料與軸、填料與填料盒內(nèi)壁接觸面之間有一個(gè)環(huán)形微小間隙。這個(gè)間隙的大小，是關(guān)系到介質(zhì)泄漏量的主要因素。填料在填料盒內(nèi)由于壓緊力的作用而變形，從而填充了環(huán)形間隙，阻止了介質(zhì)的泄漏，在預(yù)緊壓力傳遞下，由于超過阻力所致，使每道填料環(huán)受大小不等而方向相同的徑向力，如圖10-12所示，這樣徑向力大于介質(zhì)壓力時(shí)，可以阻止介質(zhì)泄漏產(chǎn)生。如用編織填料時(shí)，介質(zhì)的泄漏可能有以下情況。（1）填料本身被介質(zhì)穿透造成泄漏。這就需要選用不能穿透的金屬圈和聚四氟乙烯等填料和編織填料混裝的辦法，防止穿透泄漏。（2）填料與軸、填料與填

39、料函的接觸面之間的間隙，可用填料壓蓋的預(yù)緊力大小來控制，使間隙小到能阻止流體介質(zhì)通過的程度，就可以防止泄漏。但此預(yù)緊力是不好把握的，需要有一定的經(jīng)驗(yàn)方能處理好，否則，預(yù)緊過大，摩擦力也急劇增加，填料磨損加快，溫度升高，填料中的浸漬劑會(huì)加快磨損，填料體積隨之減少，徑向密封力下降，很容易造成泄漏。反之，預(yù)緊力小于介質(zhì)壓力時(shí)，又起不到密封作用。所以了解了填料密封的機(jī)理后，方可按實(shí)際情形精心實(shí)施。(1)填料密封的結(jié)構(gòu)形式a. 壓蓋式填料密封 壓蓋式填料密封如圖10-13所示，是使用較普遍的填料密封，多用于泵內(nèi)壓力不高或內(nèi)部幾乎不產(chǎn)生負(fù)壓、無空氣吸入的一般水泵。b. 帶液封環(huán)的填料密封 帶液封環(huán)的填料密

40、封如圖10-14所示，是在填料箱中間設(shè)置液封環(huán)，其兩側(cè)裝入相同的填料。放置液封環(huán)的目的是當(dāng)泵的內(nèi)部產(chǎn)生負(fù)壓，有從壓蓋處吸入空氣的可能時(shí)，如用壓力液體從液封環(huán)注入，即可防止吸入空氣。c. 雙重壓蓋式填料密封 雙重壓蓋式填料密封如圖10-15所示，是從填料中間的液封環(huán)將內(nèi)部的高壓液體分出來。再返回泵的吸入口或其他低壓部分，這樣可減輕填料所承受的壓力，同時(shí)從設(shè)在壓蓋上的另一個(gè)液封注入壓力液，保持填料受力的平衡。這種形式的填料密封可用于抽送高壓、腐蝕性和有毒害的介質(zhì)，通過雙重填料密封，可以防止流體外漏。d. 帶節(jié)流環(huán)的填料密封帶節(jié)流環(huán)的填料密封如圖10-16所示，為了不使帶壓力流體直接作用于填料，而造

41、成填料磨損失效，故在軸封內(nèi)設(shè)置一節(jié)流環(huán)，該節(jié)流環(huán)和軸封制造為一體，外部注入干凈的液體使其保護(hù)填料不致讓帶雜質(zhì)流體浸入填料內(nèi)。e. 帶水套的填料密封帶水套的填料密封如圖10-17所示，這種形式的密封適用于抽送高溫介質(zhì)的液體，為了防止填料因受熱而失效，在軸封部分填料的外部設(shè)置冷卻室，其內(nèi)通入冷卻水使填料冷卻。也有采用圖10-18所示形式的，先使溶液本身冷卻，可達(dá)到軸套內(nèi)表面冷卻與水套冷卻的目的。還有采用不帶甩油環(huán)的填料密封，但在填料制作和安裝時(shí)充分考慮了填料本身的潤滑性。結(jié)構(gòu)如圖10-19所示。由于適用于各種介質(zhì)的填料材料的開發(fā)和應(yīng)用，軸封的填料密封結(jié)構(gòu)也在不斷進(jìn)行設(shè)計(jì)更新，應(yīng)用的范圍也更加廣泛，

42、填料的制造也由傳統(tǒng)的條狀改成更可靠的模壓形式，這就方便了安裝和維修，大大提高了使用壽命。(2)填料密封的安裝與修理a. 填料密封的檢查與測(cè)量 填料密封的主要零部件有填料函外殼、填料、液封環(huán)、填料壓蓋、底襯套等，結(jié)構(gòu)如圖10-13所示。檢查和測(cè)量填料密封時(shí)，應(yīng)著重于以下幾個(gè)方面工作。(a)泵殼與軸套之間的徑向間隙。首先用游標(biāo)卡尺量取中心孔的內(nèi)徑，再量取軸套的外徑，然后用下式計(jì)算出來。 （10-9）式中a：泵殼與軸套之間的徑向間隙，mm;D1：泵殼中心孔的內(nèi)徑，mm；D2：軸套外徑，mm。徑向間隙的數(shù)值越小越好，但兩零件之間不能出現(xiàn)摩擦現(xiàn)象。徑向間隙過大時(shí)，填料將會(huì)由這里被擠入泵殼內(nèi)，出現(xiàn)所謂“吃

43、填料”的現(xiàn)象。這樣，將會(huì)直接影響離心泵的密封效果。一般情況下，泵殼與軸套之間的徑向間隙為0. 30. 5mm。（b）填料壓蓋外圓與填料函內(nèi)圓的徑向間隙。離心泵的填料函對(duì)于填料壓蓋的推進(jìn)，起著導(dǎo)向的作用。所以，這個(gè)地方的徑向間隙不能太大。如果徑向間隙太大，填料壓蓋容易被壓扁，將導(dǎo)致壓蓋內(nèi)孔與軸套外圓的摩擦和磨損。此處的徑向間隙數(shù)值可以用游標(biāo)卡尺來量取，然后再計(jì)算出來（計(jì)算方法與泵軸和軸套之間的徑向間隙計(jì)算方法相同）。（c）填料壓蓋內(nèi)圓與軸套外圓之間的徑向間隙。離心泵填料壓蓋內(nèi)圓與軸套外圓之間的徑向間隙不宜太小。如果徑向間隙數(shù)值太小，填料壓蓋內(nèi)圓與軸套外圓將會(huì)發(fā)生摩擦，同時(shí)產(chǎn)生摩擦熱，使填料焦化而

44、失效，造成填料壓蓋與軸套受到磨損。一般情況下，填料壓蓋內(nèi)圓與軸套外圓之間的徑向間隙為0. 40. 5mm。b. 填料壓蓋的修理 填料壓蓋外圓與填料函內(nèi)圓之間的徑向間隙為0. 10.2mm，這是在修理工作中應(yīng)該嚴(yán)格保證的。如果兩者之間的徑向間隙過小，可將壓蓋卡在車床上進(jìn)行車削，或者用銼刀對(duì)壓蓋的外圓進(jìn)行曲面銼削，直至加工到需要的尺寸為止。如果兩者之間的徑向間隙太大，則應(yīng)更換新的填料壓蓋。填料壓蓋內(nèi)圓與軸套外圓之間的徑向間隙為0. 40. 5mm。為了防止壓蓋與軸套之間發(fā)生摩擦，這一徑向值應(yīng)該保證。如果間隙值過小，可以用車削的方法，在車床上將填料壓蓋的內(nèi)孔車大一些，以保證兩零件之間應(yīng)有的間隙。2.

45、 機(jī)械密封機(jī)械密封是用來防止旋轉(zhuǎn)軸與機(jī)體之間流體泄漏的密封，是由一對(duì)垂直于旋轉(zhuǎn)軸線的端面在彈性補(bǔ)償機(jī)構(gòu)和輔助密封的配合下相互貼合并相對(duì)旋轉(zhuǎn)而構(gòu)成的密封裝置。由于密封面是端面，故也叫端面密封。(1)機(jī)械密封的工作原理 在各種機(jī)械旋轉(zhuǎn)軸的密封類型中，盡管結(jié)構(gòu)形式不相同，但其工作原理是一樣的。機(jī)械密封是一種旋轉(zhuǎn)軸用的接觸式動(dòng)密封，它是在流體介質(zhì)和彈性元件的作用下，兩個(gè)垂直于軸心線的密封端面緊貼著相對(duì)旋轉(zhuǎn)，從而達(dá)到密封的要求。圖10-20所示是簡單的機(jī)械密封。旋轉(zhuǎn)軸和裝在軸上的動(dòng)環(huán)一起旋轉(zhuǎn)，靜環(huán)安裝在殼體上。軸旋轉(zhuǎn)時(shí)，動(dòng)、靜環(huán)形成了摩擦副，動(dòng)、靜環(huán)之間的間隙決定了工作為某一壓力的流體介質(zhì)的泄漏量。在機(jī)

46、械密封的總體裝置中，其密封面也就是容易造成流體介質(zhì)泄漏的面有四處。a. 主密封面。如上述的動(dòng)環(huán)和靜環(huán)形成摩擦副的面，密封流體介質(zhì)的壓力和彈性元件（彈簧、波紋管）的彈力對(duì)這一密封面產(chǎn)生一壓緊力，使之緊密貼合在一起。在摩擦副兩端面之間存在一層很薄的潤滑膜，離心泵使用的機(jī)械密封，潤滑膜處于全液體濕潤摩擦狀態(tài)，端面之間流體潤滑膜的壓力在不同程度上平衡了端面的預(yù)緊力。一般機(jī)械密封的端面是鏡面光潔度，使比壓均勻，貼合緊密，達(dá)到無泄漏的目的。b. 靜環(huán)與壓蓋之間的密封面。這種密封面屬靜密封面，通常按流體的特性選用相應(yīng)的O形圈進(jìn)行輔助密封，防止流體從靜環(huán)與壓蓋之間泄漏。c. 動(dòng)環(huán)與軸或軸套之間的密封，這也是靜

47、密封面。對(duì)于動(dòng)環(huán)為補(bǔ)償環(huán)的旋轉(zhuǎn)式密封來講，在端面跳動(dòng)不同步及磨損時(shí)，該輔助密封可做較小的軸向移動(dòng)，一般用彈簧和波紋管來作為輔助密封元件。d. 壓蓋與殼體之間的密封，這也是靜密封。通常用O形環(huán)進(jìn)行密封，但在安裝時(shí)，要保證端蓋和裝靜環(huán)的端面對(duì)軸線的垂直度。(2)機(jī)械密封的結(jié)構(gòu) 機(jī)械密封的基本結(jié)構(gòu)如圖10-21所示。主要由5部分組成。a. 補(bǔ)償環(huán)與非補(bǔ)償環(huán)。補(bǔ)償環(huán)是具有軸向補(bǔ)償功能的密封環(huán)，通稱靜環(huán)。一般不隨軸轉(zhuǎn)動(dòng)，通過彈性體進(jìn)行補(bǔ)償。非補(bǔ)償環(huán)是不具有軸向補(bǔ)償能力的密封環(huán)，一般通稱動(dòng)環(huán)。兩者端面貼合在一起形成密封，起主要密封作用。靜環(huán)用低硬度材料，例如浸金屬石墨、聚四氟乙烯等，端面較窄；動(dòng)環(huán)用高硬度

48、材料，例如碳化鎢、鈷鉻鎢等，端面較寬。b. 彈性元件與彈簧座。彈性元件是指彈簧或波紋管或具有彈性的密封元件，它構(gòu)成了加載、補(bǔ)償、緩沖作用的裝置，從而能保證機(jī)械密封在安裝后端面貼合，磨損時(shí)及時(shí)補(bǔ)償振動(dòng)或竄動(dòng)時(shí)緩沖的功用。彈性元件產(chǎn)生的彈力大小必須能夠克服補(bǔ)償環(huán)輔助密封圈在軸或軸套上滑動(dòng)時(shí)的摩擦阻力；過大的彈性力（預(yù)緊力）會(huì)使端面磨損加快，嚴(yán)重影響機(jī)械密封的性能。彈件元件可以是單拉彈簧圓錐形螺旋彈簧，也可以是腔室內(nèi)放置多個(gè)周向布置的圓柱螺旋彈簧，還可以是成對(duì)的波形彈簧或有伸縮性的波紋管。放置彈簧的腔體可以做成多種形式，但彈簧必須固定放置在彈簧座內(nèi)，而且軸向方向和徑向方向不允許有振動(dòng)和竄動(dòng)。c. 彈

49、性元件中還有輔助的密封圈。其中補(bǔ)償環(huán)輔助密封圈可制作成O形、V形、凹形的截面，常用來密封補(bǔ)償環(huán)與軸、軸套之間的泄漏面，彈性元件中的輔助密封圈，也有非補(bǔ)償環(huán)輔助密封圈，它在軸旋轉(zhuǎn)時(shí)，用以密封非補(bǔ)償環(huán)與端蓋之間的泄漏，可以制作成O形、V形、凹形、口形的截面。d. 傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。該部件用凸輪、凹坑、柱銷、撥叉等方式來傳動(dòng)轉(zhuǎn)矩，它多設(shè)置在彈簧座和補(bǔ)償環(huán)上。e. 防轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)。一般制作成銷釘和防轉(zhuǎn)塊，可克服旋轉(zhuǎn)時(shí)密封裝配松動(dòng)而強(qiáng)制性的轉(zhuǎn)矩作用。(3)離心泵機(jī)械密封的選用 離心泵廣泛用于化學(xué)工業(yè)中，化學(xué)工業(yè)涉及的流體介質(zhì)大多是高溫、高壓和有腐蝕性的，根據(jù)工廠變化的工藝條件，選擇使用比較適合的機(jī)械密封是現(xiàn)場(chǎng)機(jī)械工程

50、師的職責(zé)。選擇的準(zhǔn)則有以下幾項(xiàng)。a. 主密封環(huán)元件的材料應(yīng)隨壓力、轉(zhuǎn)速、化學(xué)性質(zhì)、溫度、壓差而確定。常用材料及使用條件見表10-2。b.適合的操作溫度：(a)動(dòng)、靜環(huán)在操作溫度下結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性；(b)密封元件耐熱沖擊性；(c)密封面潤滑膜的特性；(d)速度、壓力下的適用性；c. 能避免密封面周圍產(chǎn)生過熱。d. 防止工藝液體可能發(fā)生的閃蒸、潤滑和汽化。(4)機(jī)械密封的檢查、測(cè)量、安裝與修理a. 機(jī)械密封的檢查和測(cè)量(a)動(dòng)環(huán)和靜環(huán)貼合面的檢查。機(jī)械密封中動(dòng)環(huán)和靜環(huán)的貼合面，是軸向密封的密封面。離心泵在運(yùn)轉(zhuǎn)一段時(shí)間后，應(yīng)檢查貼合面的磨損情況，檢查時(shí)可用90°角尺測(cè)量貼合面對(duì)中心線的垂直度偏差

51、。另外，對(duì)于每個(gè)貼合面應(yīng)檢查有沒有不平滑的劃痕，有沒有裂紋、凹陷等現(xiàn)象。(b)軸套的檢查。離心泵運(yùn)轉(zhuǎn)一段時(shí)間后，軸套的表面會(huì)因腐蝕或磨損而產(chǎn)生深淺不同的溝痕，加大了軸套原有的表面粗糙度偏差，因而，應(yīng)對(duì)軸套進(jìn)行檢查，以便及時(shí)消除這些缺陷。(c)彈簧的檢查。機(jī)械密封中，借助于彈簧的彈性使動(dòng)環(huán)和靜環(huán)產(chǎn)生貼緊力而實(shí)現(xiàn)密封。彈簧的彈性會(huì)因介質(zhì)的腐蝕而減小，也會(huì)因彈簧的斷裂而喪失彈性，這些都直接影響機(jī)械密封的密封性能。因此，主要檢查彈簧是否斷裂、腐蝕或彈力減小。b. 機(jī)械密封的安裝與修理(a)動(dòng)環(huán)和靜環(huán)的修理。動(dòng)環(huán)和靜環(huán)是機(jī)械密封的關(guān)鍵零件。如果兩者的摩擦面磨損嚴(yán)重或出現(xiàn)裂紋等缺陷時(shí)，應(yīng)更換新的零件。如果

52、摩擦面上出現(xiàn)較淺的劃痕，而呈現(xiàn)不平滑的表面時(shí)，應(yīng)將零件放在磨床上進(jìn)行磨削，然后在平板上進(jìn)行研磨和拋光。研磨時(shí)，應(yīng)先進(jìn)行粗磨，而后再細(xì)磨。經(jīng)過修復(fù)后的動(dòng)環(huán)和靜環(huán)，接觸面表面粗糙度為0.20.4m，接觸面的平面度偏差不大于1m，接觸面對(duì)中心線的垂直偏差不大于0. 04mm。動(dòng)環(huán)和靜環(huán)的接觸面，經(jīng)過研磨后，其研磨質(zhì)量可用下面簡單的方法來檢驗(yàn)：使動(dòng)環(huán)和靜環(huán)的接觸面貼合在一起，兩者之間只能產(chǎn)生相對(duì)滑動(dòng)，而不能用手掰開，這就表明研磨是合格的。否則，應(yīng)該繼續(xù)進(jìn)行研磨。(b)軸套的修理。機(jī)械密封的軸套經(jīng)過磨損后，外圓表面上呈現(xiàn)的溝痕，應(yīng)該在磨床上進(jìn)行磨光，應(yīng)使其表面粗糙度Ra1.6m。如果磨光后，軸套的外徑太

53、小，造成軸套與彈簧座、動(dòng)環(huán)和靜環(huán)之間的配合間隙太大時(shí)，應(yīng)該更換新的軸套。(c)彈簧的更換。彈簧的損壞多半是因?yàn)楦g或磨損，而失去了原有的彈性。對(duì)于失去彈性的彈簧，應(yīng)更換新的備品配件。機(jī)械密封的彈簧，在沒有備件的情況下，也可以自制。即用一定直徑的彈簧鋼絲，在車床上進(jìn)行繞制，繞制好的彈簧的兩端面應(yīng)予以磨平，以便受力均勻，彈簧繞制時(shí)的旋轉(zhuǎn)方向，也應(yīng)與原來彈簧的旋轉(zhuǎn)方向相同。另外，還有液體介質(zhì)對(duì)密封元件的腐蝕、應(yīng)力集中、質(zhì)量、軟硬材料配合、沖蝕、輔助密封O形環(huán)、V形環(huán)、凹形環(huán)與液體介質(zhì)不相容、變形等都會(huì)造成機(jī)械密封表面損壞失效。所以對(duì)其損壞形式要具體情況具體分析，不能一壞就修，一修就換。一定要綜合分析

54、，找出根本原因，保證機(jī)械密封長時(shí)間運(yùn)行。第三節(jié) 離心泵的氣蝕與安裝高度一、 氣蝕現(xiàn)象及危害從前面所述離心泵的工作原理可知，泵在工作時(shí)葉輪人口處的壓力是低于吸液槽液面壓力的，而且葉輪入口處的壓力越低，泵的吸入性能就越好。但當(dāng)葉輪入口處的壓力低到某一極限值以下時(shí)，離心泵就會(huì)出現(xiàn)氣蝕現(xiàn)象，這對(duì)泵的危害是很大的。1氣蝕現(xiàn)象的產(chǎn)生離心泵在工作時(shí)，當(dāng)葉輪的葉片進(jìn)口處的壓力低于工作溫度下液體的飽和蒸氣壓時(shí)，液體汽化產(chǎn)生氣泡，當(dāng)這些氣泡隨液體流到葉輪內(nèi)的高壓區(qū)時(shí)，由于氣泡周圍的壓力大于液體的飽和蒸氣壓，使形成氣泡的蒸氣重新凝結(jié)為液體，氣泡破滅。由于這種氣泡的產(chǎn)生和破滅過程是非常短暫的，氣池破滅后原先所占據(jù)的空

55、間形成了真空，周圍壓力較高的液體以極高的速度向真空區(qū)域沖擊，造成液體的相互撞擊使局部壓力驟然劇增。這不僅影響液體的正常流動(dòng)，更為嚴(yán)重的是，如果這些氣泡在葉輪壁面附近破滅，則周圍液體就像無數(shù)小彈頭一樣，以極高的頻率連續(xù)撞擊金屬表面，使金屬產(chǎn)生疲勞。若氣泡中含有一些活性氣體(如氧氣等)，則借助氣泡凝結(jié)時(shí)放出的熱量對(duì)金屬起電化學(xué)腐蝕的作用。這種由于液體汽化、凝結(jié)而使葉輪道受破壞及影響泵正常運(yùn)行的現(xiàn)象稱為離心泵的“氣蝕現(xiàn)象”。離心泵的葉輪在高速旋轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生很大的離心力，液體在離心力的作用下，流體動(dòng)力使泵的入口處產(chǎn)生低于大氣壓的真空度，這種運(yùn)動(dòng)液體的壓力降低到在該溫度下的液體汽化壓力時(shí)，液體就開始汽化形成氣泡。還有，當(dāng)壓力降低時(shí)，溶解在液體中的氣體常在汽化之前釋放出，形成氣泡。這樣，在運(yùn)動(dòng)的液體中形成的氣泡隨液體一起流動(dòng)。當(dāng)氣泡達(dá)到靜壓超過飽和蒸汽壓區(qū)域時(shí)，氣泡中的汽體又突然凝結(jié)而使氣泡破滅，當(dāng)氣泡破滅后，周圍的液體以高速向氣泡中心運(yùn)動(dòng)，這就形成了高頻的水錘作用，打擊葉輪表面，并產(chǎn)生噪聲和振動(dòng)，這種氣泡的產(chǎn)生和破滅過程反復(fù)進(jìn)行就對(duì)