6shz-60直聯(lián)式雙吸離心泵的設(shè)計(jì)
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泵的概述
泵是應(yīng)用非常廣泛的通用機(jī)械，可以說是液體流動(dòng)之處，幾乎都有泵在工作。而且，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，泵的應(yīng)用領(lǐng)域正在迅速擴(kuò)大，根據(jù)國(guó)家統(tǒng)計(jì)，泵的耗電量都約占全國(guó)總發(fā)電量的1/5,可見泵是當(dāng)然的耗能大戶。因而,提高泵技術(shù)水平對(duì)節(jié)約能耗具有重要意義。
一.離心泵的工作原理
驅(qū)動(dòng)機(jī)通過泵軸帶動(dòng)葉輪旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生離心力,在離心力作用下,液體沿葉片流道被甩向葉輪出口,液體經(jīng)蝸殼收集送入排出管。液體從葉輪獲得能量,使壓力能和速度能均增加,并依靠此能量將液體輸送到工作地點(diǎn)。
在液體被甩向葉輪出口的同時(shí),葉輪入口中心處形成了低壓,在吸液罐和葉輪中心處的液體之間就產(chǎn)生了壓差,吸液罐中的液體在這個(gè)壓差作用下,不斷地經(jīng)吸入管路及泵的吸入室進(jìn)入葉輪中。
二、離心泵的結(jié)構(gòu)及主要零部件
一臺(tái)離心泵主要由泵體、葉輪、密封環(huán)、旋轉(zhuǎn)軸、軸封箱等部件組成,有些離心泵還裝有導(dǎo)輪、誘導(dǎo)輪、平衡盤等。
1.泵體:即泵的殼體,包括吸入室和壓出室。
①吸入室:它的作用是使液體均勻地流進(jìn)葉輪。
②壓出室:它的作用是收集液體,并把它送入下級(jí)葉輪或?qū)蚺懦龉?與此同時(shí)降低液體的速度,使動(dòng)能進(jìn)一步變成壓力能。壓出室有蝸殼和導(dǎo)葉兩種形式。
2．葉輪:它是離心泵內(nèi)傳遞能量給液體的唯一元件,葉輪用鍵固定于軸上，隨軸由原動(dòng)機(jī)帶動(dòng)旋轉(zhuǎn),通過葉片把原動(dòng)機(jī)的能量傳給液體。
葉輪分類:
①按照液體流入分類：?jiǎn)挝~輪（在葉輪的一側(cè)有一個(gè)入口）和雙吸葉輪（液體從葉輪的兩側(cè)對(duì)稱地流到葉輪流道中）。
②按照液體相對(duì)于旋轉(zhuǎn)軸線的流動(dòng)方向分類：徑流式葉輪、軸流式葉輪和混流式葉輪。
③按照葉輪的結(jié)構(gòu)形式分類:閉式葉輪、開式葉輪和半開式葉輪。
3．軸:是傳遞機(jī)械能的重要零件,原動(dòng)機(jī)的扭矩通過它傳給葉輪。泵軸是泵轉(zhuǎn)子的主要零件，軸上裝有葉輪、軸套、平衡盤等零件。泵軸靠?jī)啥溯S承支承，在泵中作高速回轉(zhuǎn)，因而泵軸要承載能力大、耐磨、耐腐蝕。泵軸的材料一般選用碳素鋼或合金鋼并經(jīng)調(diào)質(zhì)處理。
4.密封環(huán):是安裝在轉(zhuǎn)動(dòng)的葉輪和靜止的泵殼（中段和導(dǎo)葉的組合件）之間的密封裝置。其作用是通過控制二者之間間隙的方法，增加泵內(nèi)高低壓腔之間液體流動(dòng)的阻力，減少泄漏。
5.軸套：軸套是用來保護(hù)泵軸的，使之不受腐蝕和磨損。必要時(shí)，軸套可以更換。
6.軸封：泵軸和前后端蓋間的填料函裝置簡(jiǎn)稱為軸封，主要防止泵中的液體泄漏和空氣進(jìn)入泵中，以達(dá)到密封和防止進(jìn)氣引起泵氣蝕的目的。
軸封的形式：即帶有骨架的橡膠密封、填料密封和機(jī)械密封。
7.軸向力的平衡裝置.
三.離心泵的主要工作參數(shù)
1.流量:即泵在單位時(shí)間內(nèi)排出的液體量,通常用體積單位表示,符號(hào)Q,單位有m3/h,m3/s,l/s等,
2.揚(yáng)程:輸送單位重量的液體從泵入口處(泵進(jìn)口法蘭)到泵出口處(泵出口法蘭),其能量的增值,用H表示,單位為m.
3.轉(zhuǎn)速:泵的轉(zhuǎn)速是泵每分鐘旋轉(zhuǎn)的次數(shù),用N來表示。電機(jī)轉(zhuǎn)速N一般在2900轉(zhuǎn)/分左右。
4.汽蝕余量:離心泵的汽蝕余量是表示泵的性能的主要參數(shù),用符號(hào)表示。
5.功率與效率:泵的輸入功率為軸功率P,也就是電動(dòng)機(jī)的輸出功率。泵的輸出功率為有效功率。
四、泵內(nèi)能量損失
泵從原動(dòng)機(jī)獲得的機(jī)械能，只有一部分轉(zhuǎn)換為液體的能量，而另一部分則由于泵內(nèi)消耗而損失。泵內(nèi)所有損失可分為以下幾項(xiàng)：
1.水力損失 由液體在泵內(nèi)的沖擊、渦流和表面摩擦造成的。沖擊和渦流損失是由于液流改變方向所產(chǎn)生的。液體流經(jīng)所接觸的流道總會(huì)出現(xiàn)表面摩擦，由此而產(chǎn)生的能量損失主要取決于流道的長(zhǎng)短、大小、形狀、表面粗糙度，以及液體的流速和特性。
2.容積損失 容積損失是已經(jīng)得到能量的液體有一部分在泵內(nèi)竄流和向外漏失的結(jié)果。泵的容積效率一般為0．93～0．98。改善密封環(huán)及密封結(jié)構(gòu)，可降低漏失量，提高容積效率。
3.機(jī)械損失 機(jī)械損失指葉輪蓋板側(cè)面與泵殼內(nèi)液體間的摩擦損失，即圓盤損失，以及泵軸在盤根、軸承及平衡裝置等機(jī)械部件運(yùn)動(dòng)時(shí)的摩擦損失，一般以前者為主。
五、泵的變速--比例定律
1.離心泵的變速:
一臺(tái)離心泵,當(dāng)它的轉(zhuǎn)速改變時(shí),其額定流量、揚(yáng)程和軸功率都將按一定比例關(guān)系發(fā)生改變。目前,采用變頻調(diào)速電機(jī)來實(shí)現(xiàn)離心泵的變速,是一條新的重要的節(jié)能途徑。
2.比例定律的表達(dá)式:
式中,Q、H、N——泵的額定流量、揚(yáng)程和軸功率
下標(biāo)1,2分別表示不同的轉(zhuǎn)速
n——轉(zhuǎn)速
六、 離心泵的比轉(zhuǎn)數(shù)
比轉(zhuǎn)數(shù)是由相似定律導(dǎo)出的綜合性參數(shù)，它是工況的函數(shù)，對(duì)一臺(tái)泵來說，不同的工況就有不同的比轉(zhuǎn)數(shù)，為了便于對(duì)不同類型泵的性能與結(jié)構(gòu)進(jìn)行比較，應(yīng)用最佳工況（最高效率點(diǎn)）的比轉(zhuǎn)數(shù)來代表這臺(tái)泵。
在選泵時(shí)，可根據(jù)工作需要的Q、H和結(jié)合電機(jī)的轉(zhuǎn)速，計(jì)算出ns數(shù)，大致確定泵的類型。當(dāng)時(shí),一般采用容積式泵, 當(dāng)時(shí),則采用離心泵、混流泵、軸流泵等。
七、離心泵的汽蝕與吸入特性
1.汽蝕現(xiàn)象
泵所輸送介質(zhì)的液體狀態(tài)和氣體是能夠相互轉(zhuǎn)化的，轉(zhuǎn)化的條件就是壓力和溫度。在一定溫度下，液體開始汽化的臨界壓力為汽化壓力。溫度越高，液體的汽化壓力越高。泵在運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，若其過流部分的局部區(qū)域（如葉輪葉片進(jìn)口稍后的某處），液體的絕對(duì)壓力下降到所抽送液體當(dāng)時(shí)溫度下的汽化壓力時(shí)，液體便在該處開始汽化，形成氣泡（氣泡內(nèi)部的壓力約等于汽化壓力）。這些氣泡隨液流向前運(yùn)動(dòng)至高壓區(qū)時(shí)，氣泡周圍的高壓液體使氣泡急劇地縮小以至凝結(jié)。在氣泡消失的同時(shí)，液體質(zhì)點(diǎn)以高速填充空穴，發(fā)生互相撞擊而形成強(qiáng)烈的水擊，使過流部件受到腐蝕和破壞。上述過程稱為汽蝕。
2.汽蝕會(huì)引起的嚴(yán)重后果:
(1).產(chǎn)生振動(dòng)和噪音。
(2).對(duì)泵的工作性能有影響:當(dāng)汽蝕發(fā)展到一定程度時(shí),汽泡大量產(chǎn)生,會(huì)堵塞流道,使泵的流量、揚(yáng)程、效率等均明顯下降。
(3).對(duì)流道的材質(zhì)會(huì)有破壞:主要是在葉片入口附近金屬的疲勞剝蝕。
3.離心泵的吸入特性:
(1).泵發(fā)生汽蝕的基本條件是:葉片入口處的最低液流壓力≤該溫度下液體的汽化壓力。
(2).有效汽蝕余量:泵進(jìn)口處（位置水頭為零）液體具有的全水頭減去汽化壓力水頭凈剩的值，用表示。
(3).泵必需的汽蝕余量:液流從泵入口到葉輪內(nèi)最低壓力點(diǎn)K處的全部能量損失,用表示。
(4).與的區(qū)別和聯(lián)系:
> 泵不汽蝕
= 泵開始汽蝕
< 泵嚴(yán)重汽蝕
(5).對(duì)于一臺(tái)泵,為了保證其安全運(yùn)行而不發(fā)生汽蝕,對(duì)于泵的必須汽蝕余量還應(yīng)加一個(gè)安全裕量,于是,泵的允許汽蝕余量為:
=
4.提高離心泵抗汽蝕性能的方法有:
(1).改進(jìn)機(jī)泵結(jié)構(gòu),降低,屬機(jī)泵設(shè)計(jì)問題。
(2).提高裝置內(nèi)的有效汽蝕余量.最主要最常用的方法是采用灌注頭吸入裝置.
此外，盡量減少吸入管路阻力損失，降低液體的飽和蒸汽壓，即在設(shè)計(jì)吸入管路時(shí)盡可能選用管徑大些，長(zhǎng)度短些，彎頭和閥門少些，輸送液體的溫度盡可能低些等措施，都可提高裝置的有效氣蝕余量。
5.軸向力的平衡裝置
(1).軸向力的產(chǎn)生原因
①葉輪前后兩側(cè)因流體壓力分布情況不同(輪蓋側(cè)壓力低,輪盤壓力高)引起的軸向力A1,其方向?yàn)樽匀~輪背側(cè)指向葉輪入口。
②流體流入和流出葉輪的方向和速度不同而產(chǎn)生的動(dòng)反力A2,其方向與A1相反,所以總軸向力A=A1-A2,方向一般與A1相同(一般A2較小)。
(2).軸向力的平衡
①采用雙吸式葉輪:葉輪兩側(cè)對(duì)稱,流體從兩端吸入,軸向力自動(dòng)抵消而達(dá)到平衡。
②開平衡孔或裝平衡管:
A:在葉輪輪盤上相對(duì)于吸入口處開幾個(gè)平衡孔。
B:為避免開平衡孔后,因主流受擾動(dòng)而增加水力損失,可設(shè)平衡管代替平衡孔,即采用一小管引入口壓力至輪盤背側(cè)。
③采用平衡葉片:在葉輪盤背面鑄幾條徑向筋片,筋片帶動(dòng)葉輪背面間隙內(nèi)的流體加速旋轉(zhuǎn),增大離心力,從而使葉輪背面壓力顯著降低。
④利用止推軸承承受軸向力。一般小型的單吸泵中止推軸承可以承受全部的軸向力，防止泵軸竄動(dòng)。
八、雙吸水泵的拆裝
(一)解體步驟
1、分離泵殼
(1) 拆除聯(lián)軸器銷子，將水泵與電機(jī)脫離。
(2) 拆下泵結(jié)合面螺栓及銷子，使泵蓋與下部的泵體分離，然后把填料壓蓋卸下。
(3) 拆開與系統(tǒng)有連接的管路(如空氣管、密封水管等)，并用布包好管接頭，以防止落入雜物。
2、吊出泵蓋
檢查上述工作已完成后，即可吊下泵蓋。起吊時(shí)應(yīng)平穩(wěn)，并注意不要與其它部件碰磨。
3、吊轉(zhuǎn)子
(1) 將兩側(cè)軸承體壓蓋松下并脫開。
(2) 用鋼絲繩拴在轉(zhuǎn)子兩端的填料壓蓋處起吊，要保持平穩(wěn)、安全。轉(zhuǎn)子吊出后應(yīng)放在專用的支架上，并放置牢靠。
4、轉(zhuǎn)子的拆卸
(1) 將泵側(cè)聯(lián)軸器拆下，妥善保管好連接鍵。
(2) 松開兩側(cè)軸承體端蓋并把軸承體取下，然后依次拆下軸承緊固螺母、軸承、軸承端蓋及擋水圈。
(3) 將密封環(huán)、填料壓蓋、水封環(huán)、填料套等取下，并檢查其磨損或腐蝕的情況。
(4) 松開兩側(cè)的軸套螺母，取下軸套并檢查其磨損情況，必要時(shí)予以更換。
(5) 檢查葉輪磨損和汽蝕的情況，若能繼續(xù)使用，則不必將其拆下。如確需卸下時(shí)，要用專門的拉力工具邊加熱邊拆卸，以免損傷泵軸。
(二)裝配順序
1、轉(zhuǎn)子組裝
(1) 葉輪應(yīng)裝在軸的正確位置上，不能偏向一側(cè)，否則會(huì)造成與泵殼的軸向間隙不均而產(chǎn)生摩擦。
(2) 裝上軸套并擰緊軸套螺母。為防止水順軸漏出，在軸套與螺母間要用密封膠圈填塞。組裝后應(yīng)保證膠圈被軸套螺母壓緊且螺母與軸套已靠緊。
(3) 將密封環(huán)、填料套、水封環(huán)、填料壓蓋及擋水圈裝在軸上。
(4) 裝上軸承端蓋和軸承，擰緊軸承螺母，然后裝上軸承體并將軸承體和軸承端蓋緊固。
(5) 裝上聯(lián)軸器。
2、吊入轉(zhuǎn)子
(1) 將前述裝好的轉(zhuǎn)子組件平穩(wěn)地吊入泵體內(nèi)。
(2) 將密封環(huán)就位后，盤動(dòng)轉(zhuǎn)子，觀察密封環(huán)有無摩擦，應(yīng)調(diào)整密封環(huán)直到盤動(dòng)轉(zhuǎn)子輕快為止。
3、扣泵蓋
將泵蓋扣上后，緊固泵結(jié)合面螺栓及兩側(cè)的軸承體壓蓋。然后，盤動(dòng)轉(zhuǎn)子看是否與以前有所不同，若沒有明顯異常，即可將空氣管、密封水管等連接上，把填料加好，接著，就可以進(jìn)行對(duì)聯(lián)軸器找正了。
(三)決定泵殼結(jié)合面墊的厚度
葉輪密封環(huán)在大修后沒有變動(dòng)，那么泵殼結(jié)合面的墊就取原來的厚度即可；如果密封環(huán)向上有抬高，泵結(jié)合面墊的厚度就要用壓鉛絲的方法來測(cè)量了。通常，泵蓋對(duì)葉輪密封環(huán)的緊力為0—0.03mm。新墊做好后，兩面均應(yīng)涂上黑鉛粉后再鋪在泵結(jié)合面上。注意所涂鉛粉必須純凈，不能有渣塊。在填料涵處，墊要做得格外細(xì)心，一定要使墊與填料涵處的邊緣平齊。墊如果不合適，就會(huì)使填料密封不住而大量漏水，造成返工.
九、離心泵的操作方法
1.離心泵啟動(dòng)前的檢查
(1)電機(jī)檢修后，在連接聯(lián)軸器前，先檢查電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)方向是否正確。
(2)檢查泵出入口管線及附屬管線，法蘭，閥門安裝是否符合要求，地腳螺栓及地線是否良好，聯(lián)軸器是否裝好。
(3)盤車檢查，轉(zhuǎn)動(dòng)是否正常。
(4)檢查潤(rùn)滑油油位是否正常，無油加油，并檢查潤(rùn)滑油（脂）的油質(zhì)性質(zhì)。
(5)打開各冷卻水閥門，并檢查管線是否暢通。注意冷卻水不宜過大或過小，過大會(huì)造成浪費(fèi)，過小則冷卻效果差。一般冷卻水流成線狀即可。
(6)打開泵的入口閥，關(guān)閉泵的出口閥，并打開壓力表手閥。
(7)檢查機(jī)泵的密封狀況及油封的開度。
注意：熱油泵在啟動(dòng)前要均勻預(yù)熱。
2.離心泵的啟動(dòng)
(1)全開入口閥，關(guān)閉出口閥，啟動(dòng)電機(jī)。
(2)當(dāng)泵出口壓力大于操作壓力時(shí)，檢查各部運(yùn)轉(zhuǎn)正常，逐漸打開出口閥。
(3)啟動(dòng)電機(jī)時(shí)，若啟動(dòng)不起來或有異常聲音時(shí)，應(yīng)立刻切斷電源檢查，消除故障后方可啟動(dòng)。
(4)啟動(dòng)時(shí)，注意人不要面向聯(lián)軸器，以防飛出傷人。
3.離心泵的停泵操作
(1)慢慢關(guān)閉泵的出口閥。
(2)切斷電機(jī)的電源。
(3)關(guān)閉壓力表手閥。
(4)停車后，不能馬上停冷卻水，應(yīng)泵的溫度的降到80度以下方可停水。
(5)根據(jù)需要，關(guān)閉入口閥，泵體放空。
4.離心泵操作時(shí)的注意事項(xiàng)
(1)離心泵在運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)避免空轉(zhuǎn)。
(2)避免在關(guān)閉出口閥時(shí)長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)轉(zhuǎn)。
(3)嚴(yán)禁用水沖電機(jī)。
(4)離心泵要在關(guān)閉出口閥的情況下啟動(dòng)。
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