離心泵指的是葉輪排出的液流基本上與泵軸垂直的面内流動的動力式泵。
離心泵的類型:
離心泵的型号表明泵的結構類型、尺寸大小和性能,但其編制方法尚未完全統一。目前,我國在泵型号中多數是用漢語拼音字母表示泵的結構類型及特征。表2給出了部分離心泵型号中字母通常所代表的意義,該表的字母基本是描述泵結構類型或結構特征的漢字拼音的靠前個字母。
表2部分離心泵型号中某些漢語拼音字母及其意義
泵型号除包含上述字母外,還用一些數字和附加的字母來表示該泵的參數和功能。不同類型泵的表示方法有所不同,較常見的表示方法有以下幾種:
如進口公稱直徑80mm、出口公稱直徑65mm、葉輪名義直徑125mm、葉輪外徑一次切割的化工流程泵表示為IH80-65-125A。
如進口直徑100mm、揚程50m、葉輪外徑一次切割的單級雙吸清水離心泵表示為100S50A。
如流量12m3/h、單級揚程25m、級數為6級的多級清水離心泵表示為D12-25×6。
按API分類:
離心泵的工作原理:
充滿在泵中的液體随葉輪回轉,産生離心力向四周甩出,在葉輪中心形成低壓,液體便在液面壓力作用下被吸進葉輪。從葉輪流出的液體,壓力和速度增大。蝸殼-彙聚并導流。擴壓管增大,流速降低,大部分動能變為壓力能,然後排出。葉輪不停回轉,吸排就連續地進行。
液體通過泵時所增加的能量,是原動機通過葉輪對液體作功的結果。
在雨天經常可以看到如下現象:旋轉雨傘,水滴會沿着傘邊切線方向飛出,旋轉的雨傘給水滴一個離心力,離心力将水滴甩走,這是一個離心力能給液體增加能量的例子。
離心泵的主要零部件:
葉輪:葉輪是唯一的做功部件,泵通過葉輪對液體做功,流體的機械能增加;
葉輪型式有閉式、半開式、開式三種,閉式葉輪效率較高,開式葉輪效率較低;葉輪又可分為單側吸人式和雙側吸人式,當流量小于300m3/h,多采用結構較簡單的單吸式葉輪。
密封環:密封環的作用是形成一個可接受的間隙,控制泵的内洩漏;這種内部洩漏會降低泵的ηv,使泵的Q和H減小。
由耐磨材料組成,鑲于葉輪或殼體上,根據密封環的型式,有平環和曲徑環兩類;
若密封環的徑向間隙過小,則容易産生摩擦,甚至咬死。若間隙過大,漏洩又會顯著增加。實驗表明,當密封環間隙由0.30mm增至0.50mm時,效率約下降4%~4.5%;磨損後可以更換。
軸和軸承:
泵軸需要固定葉輪,安裝聯軸器;
泵的工作轉速低于第一臨界轉速的軸,稱為剛性軸。高于第一臨界轉速的軸稱為柔性軸。如果把單級泵的軸設計成柔性軸時,每次開車和停車,軸都要通過第一臨界轉速而發生振動,這些振動會使葉輪密封環和填料函、機械密封等加速磨損、洩漏。一般剛性軸的工作轉速必須滿足n≤(0.75-0.8)nc,其中nc為臨界轉速。
根據泵的大小、軸功率、軸向力和徑向力等,确定軸承配置;
軸承形式:1、減磨軸承:ndm系數(軸承尺寸模數)<500000(潤滑油)或<350000(潤滑脂)(mm/min)
2、液體動壓軸承:能量強度np>4000000(kw/min)
3、操作溫度:PT>150℃,可考慮軸承室冷卻。慎用水冷。PT>260℃,軸承潤滑油需冷卻,建議采用可傾瓦軸承。
軸封:将泵内環境與外界環境隔離,防止泵内介質洩漏,防止泵外介質進入泵内;
一般有機械密封和填料密封兩種,這兩種密封都是洩漏密封;還有幹氣密封,也叫無洩漏密封;
離心泵常用材料:
離心泵的主要性能參數:
流量:
定義:單位時間内泵所輸送的液體量,反映泵的送液能力。
常見單位(體積流量Q):m3/h、l/s,1l/s = 3.6 m3/h。
質量流量(多用M表示M=ρ·Q):kg/s、t/h。
泵的流量取決于泵的結構尺寸(主要為葉輪的直徑與葉片的寬度)、泵殼、轉速等;操作時,泵實際所能輸送的液體量還與管路有關。
最小流量:泵樣本上使用範圍規定的最小流量,約為泵額定流量的一半,這是考慮低于該流量操作時泵效率低,長期運行不經濟的緣故。當泵處于排出閥近于關閉狀态的小流量下操作時,由于泵出口液體返回吸入口将吸入液體加熱,會發生汽蝕或機械故障,使泵不能長期運轉。選泵流量=Q正常*1.2。
揚程:
定義:單位重量液體通過泵後所增加的能量;以H表示,單位是m,即排出液體的液柱高度;
單位換算:mH2O、Mpa、kgf/cm2;
1 Mpa=100mH2O=10kgf/cm2。
泵的揚程大小取決于泵的結構(如葉輪直徑的大小,葉片的彎曲情況等)、轉速;
注意區分離心泵的揚程(壓頭)和升揚高度兩個不同的概念.揚程是指單位重量流體經泵後獲得的能量。包括高度差、壓力差、動能差、阻力損失等項)升揚高度僅指高度差一項。
絕對壓力是指設備内部或某處真實壓力,它等于表壓力與當地大氣壓力之和,即P絕=P表 B
式中:P絕-絕對壓力;P表-表壓力;B-當地大氣壓力。
表壓力是指設備内部或某處絕對壓力,與當地大氣壓力之差,即P表=P絕-B。
真空度是指設備内部或某處絕對壓力,與當地大氣壓力的差值,即P真=B-P絕;式中:P真-真空度。
效率:
效率(η):有效功率與軸功率之比,反映了泵對動力機利用的情況,η= Ne/Na。
泵内的各種損失少,效率就高,所需的軸功率就小,反之則所需軸功率就大,說明這台水泵的制造質量差、配套不合理。
損失:機械損失、水力損失、容積損失。
效率與泵的大小、類型、制造精密度和所輸送介質的性質有關,銘牌上所标示的,是指在額定轉速下,可達到的最高效率。
一般小型泵的效率50~70%,大型泵可達90%,油泵、耐腐蝕泵的較清水泵低,雜質泵的更低。選泵效率:±2.5%。
功率:
功率的單位為:kW。
軸功率(Na):原動機傳到泵軸上的功率。
Na=(kg/m3)×Q(m3/h)×H (m)g(m2/s)/3600η
有效功率(Ne):泵單位時間傳遞給液體的有效能量,也稱輸出功率。
Ne= (kg/m3)×Q (m3/s)×H (m)/102η
對于常溫清水Ne=Q(m3/h)×H(m)/367.2
電機的配套功率(N),N=K×Na。
K取1.2(<18.5kW);K取1.15(18.5-55kW);
K取1.1(≥55kW);N>Na>Ne;Na=Ne/η。
驅動機的功率以以下三種運轉工況所需功率的最大值來确定并包括各種機械損失功率(如軸承損失、機械密封損失、外部齒輪箱損失、聯軸器損失等)。
1、泵參與水運所需功率或介質密度最大者;
2、規定的最大操作工況(最大密度介質、最大流量、最高轉速、最多葉輪)所需功率;
3、如果兩台并聯泵組,單台泵軸功率應考慮采用功率端點值。當驅動機由電動機和液力回收透平共同承擔時,所配電機應能在規定條件下單獨啟動整個泵組,并能單獨驅動泵在規定操作條件下運行。
轉速(n):
泵軸在單位内的轉數,單位為r/min或rpm。
水泵是按一定的轉速設計制造和運行使用的,當轉速改變時,其它工作參數都随之而發生變化。轉速是決定水泵性能的一個重要技術指标。
水泵銘牌上所标的轉速是指水泵在最高效率時的轉速,稱之為額定轉速。
相應标出的流量、揚程、功率等參數,都是指水泵在額定轉速下運行的性能。
必須汽蝕餘量NPSHr:為使泵不發生汽蝕,葉輪進口處,單位重量液體所必須具備的,超過汽化壓力的富餘能量。
裝置汽蝕餘量NPSHa:水泵裝置能夠提供給泵的超過汽化壓力的富餘能量。
不發生汽蝕的條件NPSHa>NPSHr
減小幾何吸上高度hg(泵的安裝高度);
減小吸入管路的水力損失(增大管徑、縮短管長、減少彎頭、附件等)。
減少在大流量區運行;降速;
采用雙吸葉輪等;
泵的安裝高度hg= Pb-NPSH-Hf-Hv-Hs
Pb對于不同海拔高度有不同的數值;
Hv對于不同的介質及溫度取值不同。
揚程公式:
α:絕對液流的液流角(絕對速度與圓周之間的夾角)
β:相對液流的液流角(相對速度與圓周之間的夾角)
V:絕對速度(相對速度與圓周速度的矢量和)
U:圓周速度(相切于圓周方向,Cu周向分速度,Cm徑向分速度,U=πnD/60)
W:相對速度(相切于葉片出口方向)
Vm:軸面速度(絕對速度或相對速度的軸面投影是軸面速度)
泵内介質流速不宜超過以下限制:
泵葉輪頂尖流速不宜超過以下限制:
揚程公式:
理論揚程:Ht=(U2*Vu2-U1*Vu1)/g
如果葉輪入口處液體絕對速度的圓周分量為零,則 揚程理論公式變為Ht=(U2*Vu2)/g
要提高H,必須增大D2或提高n,D2關系到泵的外廓和重量,n受限于泵的汽蝕性能,離心泵n一般不超過8000~10000r/min,單級泵的H通常不超過150m。
當用徑向葉片,即β2=90時,即H與Q無關。
當用後彎葉片,即β2 <90’時,ctg β2 >0,Q增大則Ht減小。
當用前彎葉片,即β2 >90‘時,Q增大則Ht增加,表面上,以用前彎葉片為宜,實際中,考慮到各種損失,多用後彎葉片。
實際應用揚程計算公式:
H=(P2-P1)/ρ V22-V21/2g hf
P2:出口表壓 P1:入口表壓 ρ:介質密度;
V2:出口速度 V1:入口速度 hf:泵内部損失
實際工作中,利用進出口管路的口徑使泵的入口速度大約在2m/s,出口速度在3m/s,這樣泵的進出口動能增量很小,一般可以忽略,泵内損失也很小,也可以忽略所以,一般情況下泵的揚程公式為:
H=(P2-P1)/ρ
式中:H—泵揚程(m);
P—壓差,壓差等于泵出口壓力表;
ρ—輸送介質的密度(Kg/m3)。
Hf:泵能量損失:水力損失、容積損失、機械損失
泵的總效率為:
水力損失h和水力效率:包括沿程損失、邊界層分離、沖擊損失、二次流損失、其他流動損失等。
經驗公式:
其中Q的單位為m3/s,n為r/min。
容積損失q和容積效率:因洩漏導緻的附加功率消耗,洩漏量用q表示:
經驗公式:
其中Q的單位為m3/s,n為r/min。
機械損失和機械效率:
密封摩擦損失:軸承摩擦損失(約占軸功率的1%~5%)
圓盤摩擦損失(占軸功率的2%~10%)
注*圓盤摩擦損失與直徑5次方成正比,與轉速3次方成正比,所以提高n和相應減小葉輪外徑(H不變時)可減小圓盤摩擦損失;而填料摩擦損失與轉速1此方成正比,軸承損失與轉速2次方成正比。
經驗公式(隻記圓盤損失):
内機械效率:
泵的性能曲線:
⑴ 流量-揚程曲線(Q—H);
⑵流量-功率曲線(Q—N);
⑶ 流量-效率曲線(Q-η)。
其關系是:流量增加,揚程降低。因為密封環内部漏洩和軸封外部漏洩,多級泵還存在級間漏洩,當泵設有平衡孔(管)或平衡盤時,有附加的容積損失。總漏洩量一般為理論流量的4%~10%。
Q—H曲線為考慮了漏洩流量g後的損失;反之流量減少,則揚程增加。流量增加,功率增加。流量大,效率高。
相似理論:幾何相似----兩泵過流部分各相應的幾何尺寸比值相等,運動相似----兩泵各對應點的相應速度方向相同,比值相等。幾何相似是運動相似的前提,幾何相似不一定運動相似,而運動相似則必定幾何相似,如果幾何相似,又運動相似,即兩泵工況相似。
相似定律:
切割定律:
比轉數:
定義:比轉數ns是從相似理論中引出的相似準數,它說明了相似泵的流量Q,揚程H,轉速n間的關系。相似泵在相似工況下,比轉速相等,但同一台泵在不同工況下的比轉速并不相等。通常隻用最佳工況點的ns來代表一系列幾何相似泵。比轉數ns的表達式如下:
式中:ns-比轉數
Q-額定流量,m3/秒(若多級則代入Q/i級數);
H-額定揚程,m(若多級泵則代入H/i,i為級數);
n-額定轉速,轉/分;
一台泵在不同的工況下有不同的ns ,但作為相似準則的 ns 是指最優工況下的值;經驗證明,如果切割量不大ns<200,則切割前後相對應的工況點效率可認為是相等的。葉輪的容許切割量與比轉速ns有關,最大切割量見下表:
⑴ 比轉數不僅反映了各類相似泵性能參數之間的關系,也反映了葉輪的形狀及特點,因此比轉數也是對泵的葉輪分類的一個參數,也就是說利用比轉數對葉輪進行分類。
⑵ 設計泵時,隻要根據所要求的Q、H、轉速n等數據,按照公式 計算該泵的比轉數ns,然後按照 ns的大小查找同一比轉數的模型泵,然後再根據模型泵的結構尺寸進行模拟設計,這樣便可以設計出高效率的新泵,所以說比轉數是離心泵設計計算的基礎。
⑶ 比轉數是編制離心泵的系列基礎,如果以比轉數編制離心泵系列,就可以大大減少水力模型數目,對設計部門來說,節省人力物力。
*汽蝕比轉數:
Δhmin-泵的最小汽蝕餘量,m;
比轉數ns是泵的相似判别數,即是如果一系列大小不等但幾何相似的泵,如它們的工況也相似,則它們的比轉數均相等。但是,二泵的比轉數相等,則這二泵可能是幾何相似的,也可能幾何不相似。例如比轉數為500的泵,可以設計成混流泵,也可以設計成軸流泵。不過,一般地講,ns相等的泵,即使其形狀不幾何相似,也應當大緻相同。設計時可以參考。各種泵的比轉數公式分别列于下面:
單級單吸式水泵的比轉數:ns=(3.65n√Q)/H(3/4)
單級雙吸式水泵的比轉數:ns=(3.65n√Q/2)/H(3/4)
多級泵(級數i)的比轉數:ns=(3.65n√Q)i(3/4)/H(3/4)
多級泵的第一級葉輪為雙吸式的,則其第一級的比轉數ns=(3.65n√Q/2)i(3/4)/H(3/4)
從公式可以看出,用不同的工況點代入公式,可以得到不同的比轉數,因此,我們用泵的最佳工況點(即是效率最高的工況點,不是設計工況點)的流量、揚程及轉速計算出來的比轉數作為泵的比轉數,故一個泵隻有一個比轉數。
離心泵的主要性能參數:
汽蝕:
汽蝕的定義:當液體的壓力P≤Ps(輸送溫度下液體的飽和蒸汽壓)時,輸送液體會汽化,産生大量的汽泡,汽泡在四周較高壓力的作用下,便會重新凝結潰滅。汽泡凝結後形成一個空穴,周圍的高壓液體便迅速填補空穴,形成沖擊,損壞葉輪等部件。
汽蝕現象又稱空蝕現象、空泡現象,它是水力機械以及某些與液體有關的機器中特有的現象。
因為汽蝕的結果是對水力機械流道金屬表面的破壞,而這種破壞與液體汽化成氣泡,氣泡再凝結成液體的過程相連接在一起,因此,我們稱它為汽蝕或汽蝕現象。
*泵的設計溫度應在操作溫度上加28℃。所以操作溫度在150℃以下的單雙級泵和操作溫度低于93℃的多級泵,都應适應從常溫瞬間升至最高操作溫度的啟動方法。如需暖泵,廠家應提供暖泵設施及升溫曲線。
汽蝕産生的機理:
離心泵的吸入動力是靠吸入液面上壓力與葉輪甩出液體後形成的低壓差。葉輪入口處壓力越來越低,則吸入能力越大,但若低于飽和蒸汽壓則出現汽泡,原來溶于液體中的氣體也逸出,這些小汽泡随氣流流到葉輪内高壓區時,在周圍液體較高壓力作用下,便會重新凝結,體積縮小,好似形成一個空穴,這時周圍液體又以極高速度向空穴沖來,産生很高的局部壓力,連續擊打葉輪表面,這種高速、高壓的水力沖擊(其打擊壓力可以達到幾千個大氣壓,打擊的頻率也很高,每秒可達2~3萬次),葉片表面便因疲勞而剝蝕呈現麻點,蜂窩海綿狀。這種汽化-凝結-沖擊-剝蝕現象,就稱為汽蝕現象。
如果液體中不含任何雜質,即使在壓力很低時也不會發生汽蝕;國外的汽蝕研究者通過試驗認為,超高純水的抗拉強度(即産生空穴的極限)遠遠超過通常的金屬材料的抗拉強度。但通常的液體中總是含氣體或固體,這些雜質成為汽蝕核子,在一定條件下誘發空穴的發生;含砂水流由于水與砂的比重不同,砂粒運動軌迹與流線脫離,可能會加速汽蝕的發生。
汽蝕産生的機理:
現場泵不發生汽蝕的條件,NPSHa>NPSHr
NPSH代表汽蝕餘量,分為有效NPSHa( △ha)和必須NPSHr(△hr)兩種。
所謂有效的NPSH實際上和泵的汽蝕性能的好壞無關,決于泵的吸人條件和液體的P。是指 泵裝置能夠向泵提供的單位重量液體的超出汽化壓強部分的能量,以NPSHa(△ha)表示。式中:z-泵吸人口位置頭,Ps-泵吸人口絕對壓力,Pa;Vs-泵吸人口流速,m/s。
所謂必需的NPSH,與泵的吸人條件及所吸液體的Pv值無關,而與泵的汽蝕性能的好壞有關,也就是說與泵的葉輪的吸入幾何形狀有關,以NPSHr表示,NPSH,越小表明泵的汽蝕性能越好。
要求NPSHa-NPSHr≥15%NPSHa或1m。
汽蝕産生時的現象:
A、噪聲和振動;
B、過流部件表面的材料破壞;
C、運轉性能下降;
(因空泡堵塞,流量、揚程和效率均出現斷裂現象)
發生汽蝕現象的原因:
A、吸入罐液面下降或灌注高度不夠;B、大氣壓力低;C、系統内壓力降低;D、介質濃度升高,飽和蒸汽壓變大,介質容易汽化;E、流體流速增加,阻力損失加大;F、吸入管路阻力大,這一點主要取決于泵的結構和管路安裝是否合理;G、吸入管漏氣。
克服及減輕汽蝕破壞的方法:
1.提高裝置的△ha
盡可能減小吸人管路的阻力;減小吸上高度或增大流注高度;控制液體溫度不要過高。
2.減小泵的△hr
在設計時盡量改進葉輪人口處的幾何形狀
加大葉輪的進口直徑和葉片進口邊的寬度
增大葉輪前蓋闆轉彎處的曲率半徑
采用扭曲葉片或雙吸葉輪等
在泵的進口加設誘導輪
3.采用強度和硬度高、韌性和化學穩定性好的抗汽蝕材料來制造葉輪,以及提高通流部分表面的光潔度,也是提高泵抗汽蝕性能的有效措施。
離心泵的軸向力:
軸向力産生的原因:離心泵運轉時,在其轉子上産生一個很大的與 泵軸平行的作用力,即軸向力。原因如下:
a.葉輪前後蓋闆不對稱産生的軸向力A1,指向吸入口;
b.動反力A2,指向葉輪後面;
c.軸台、軸端等結構因素引起的軸向力A2,方向不定;
d.立式泵的轉子重量;
e.其他因數。
平衡孔:
一般低揚程泵的軸向力不大,但是随着揚程的增加,泵的軸向力很可能增大到超過軸承的承受範圍,這時候需要采取平衡軸向力的結構,最常見的軸向力平衡方法是采用平衡孔。定子和轉子間間隙得控制,和平衡孔一起減少後蓋闆相應部位的壓力。
軸向力的平衡:
背葉片,在葉輪後蓋闆設計背葉片。在背葉片的作用下,液體沿圖示箭頭方向運動,這樣可以減少葉輪後蓋闆上向葉輪進口方向的壓力。
葉輪背對背布置:
每個葉輪産生的不平衡力一般指向葉輪吸入端;這是因為葉輪後蓋闆的受力面積大于葉輪前蓋闆;Force = Pressure×Area。
“葉輪背對背布置”設計能夠有效地平衡掉軸向力,當葉輪為奇數時,未平衡掉的軸向力由相應的推力軸承承受。
平衡鼔結構:單個葉輪産生的軸向力指向葉輪進口。對于葉輪串聯布置的泵,所有葉輪産生的軸向力指向一個方向。這種情況下可以采用平衡鼔結構,一般而言平衡鼔結構能夠平衡掉85%的軸向力,剩餘的有推力軸承來承受。平衡鼔設計允許泵在130%的最佳效率點工作。
平衡盤結構:單個葉輪産生的軸向力指向葉輪進口。對于葉輪串聯布置的泵,所有葉輪産生的軸向力指向一個方向。這種情況下可以采用平衡盤結構,一般而言平衡盤結構能夠自動平衡,平衡掉所有的軸向力。平衡盤設計允許泵在120%的最佳效率點工作,軸由徑向軸承支撐(不需要軸向推力軸承)。
徑向力産生的原因:
當泵的實際流量不等于設計流量時即會産生水力徑向力,卧式泵轉子重量,轉子不平衡産生的徑向力。
徑向力的計算:
經驗公式計算:
經驗系數:
離心泵的安裝:
好的工藝和充分的準備可以使安裝快速、簡單和準确。必須保證安全運行條件,準備裝配 時,下面幾方面的說明是必要的:
主要尺寸、聯接、緊固螺栓的位置等,都在圖紙或安裝工藝上得以體現;
應當有适當的起吊設備、良好的照明設備和可移動的電源插座;應該從任意側都可以容易接近泵;
泵的基礎和安裝方式應該通過設計确定,這樣泵在運行和停止時振動總是保持在最小值,否則泵的壽命将減少;
必須提供排水溝,這樣密封洩漏、冷卻水(開式系統)和大修期間從泵體排除的介質能夠被引走;
注意:泵排出的介質要特殊處理,泵輸送有毒、易燃易爆、高溫或有其它任何危險的介質的洩漏,不應對操作人員和環境造成任何危害;
泵法蘭和所有敞開接口,在管路安裝之前,都必須用塑料塞堵或盲闆保護;
粗糙和幹淨的基礎或其它任何必要的建築工作必須完何形狀有關成,并且是牢固和幹燥的;所有為安裝所做的初步工作必須全部完成。
泵和電機的安裝:
用泵和電機分離的底座,要先安裝泵,然後調整電機,粗糙的基礎:灌漿孔的孔壁必須有粗糙的表面并且不能有污染,去掉已經松動的顆粒、灰塵或浸過油的混凝土,所有底座将要與水泥漿接觸的表面必須是清潔的,去掉鐵鏽、塗料或其它附屬的材料;
把鋼纜吊環挂在底座的吊孔上,同時将泵和電機一起提起,将地腳螺栓放進底座的地腳螺栓孔并且将地腳螺栓螺母預擰上;
小心地将底座放到基礎位置上,地腳螺栓必須放到基礎上的地腳螺栓孔内所有敞開接口,在管路安裝之前,都必須用塑料塞堵或盲闆保護;
用泵和電機分離的底座,要先安裝泵,然後調整電機。
泵和電機的水平調整:
用不同厚度的薄墊片将泵的水平找正;三個支撐點足以滿足底座的長度,三個支撐點可分别設在電機端的左右兩側和泵端處的另一個短邊;
注意:用氣泡水準儀(水平儀)檢查泵軸線方向和垂直于軸線方向的法蘭的水平,這些法蘭必須是垂直或平行于水平方向,(見下圖),最大允許的變化量為0.5mm至 1mm。
泵和電機的水平調整:
地腳螺栓孔的灌漿裝:
先将基礎上的預埋孔弄濕,用混凝土充滿預埋孔,這樣混凝土容易與基礎成為一體,在填充混凝土時有必要震動地腳螺栓。
将鋼的墊片推入地腳螺栓左右兩側已溢出的混凝土中墊片必須足夠厚,以使得底座與墊片之間沒有或隻有很小的間隙。
底座與被灌漿的墊片之間的空隙必須用不同厚度的平的金屬薄墊片來填充。
緊固地腳螺栓并且再次檢查水平,如果泵的位置有變化,要調整水平。
注意:不要使底座彎曲或有其它變形,因為這樣将引起機組在運行期間振動和噪音的增加。斜鐵與平鐵配合使用,即斜1平1。承受主要負荷的墊鐵組應使用成對斜墊鐵找平後,用電焊焊牢。每一組墊鐵應盡量減少墊鐵塊數,一般不超過4塊,并少用薄墊鐵。放置平墊時,最厚的放在下面,薄的放在中間,并将各墊鐵焊牢。
完成灌漿(完全找正後)
注意: 向基礎内灌漿的設備在安裝中是很重要的;如果灌漿材料的質量很差,很多問題将在機組運行的早期或幾個月後顯露出來;
在基礎的四周建一個擋圈,擋圈必須有足以抵擋灌漿壓力的強度,在擋圈的内側固定上一有 斜邊的條,這樣能在高出的水泥漿上流下一條整潔的成斜角的邊。
完成符合安裝工藝的底座灌漿,用細小的混凝土通過灌漿孔填充底座,底座應完全被混凝土充滿,對混凝土震動是必要的;
注意:在最初的48小時混凝土既不能過于幹燥,也不能凍結。這期間基礎的溫度不應低于1℃,最适宜的溫度是20℃±10℃。如果必要:用灌漿孔蓋蓋上灌漿孔。
聯軸器的校正:
注意:在泵和電機被聯接在一起之前,校正聯軸器,并根據泵上的轉向箭頭檢查電機的轉動方向;撓性聯軸器需要通過在(軸承架、驅動機)支腳下放薄墊片來仔細的校正軸心線。在特殊的場合,聯軸器的安裝和校正必須按照聯軸器制造商所提供的說明書進行;例如聯軸節之間的規定間距等。
無加長段聯軸器的校正:可用一根精密的直尺靠在聯軸器外緣任意幾點的緯線上觀察與軸的平行程度,并用厚塞規在幾個對應位置上控制規定的兩個聯軸節間的距離;
用測量表的校正 :如果要求更精确的校正(在轉速>3600rpm或有加長段的情況下),校正應用千分表在徑向和軸向進行(見圖)。
用光學儀器的調整:光學(激光)儀器調整是軸心調整最準确的方法,它是把能發射激光的電子組件固定在聯軸器的一端,另一端固定一個折光物體,轉動轉子時軸的偏移。
聯軸器的校正:
左下圖左:打表形式:在使用溫度較高(大約大于130℃)較低(),應在泵運轉時的高(低)溫條件下進行最終校正或按廠商、圖紙要求進行校正。
上圖右:四種不同心形式:
⑴兩軸不同心,兩軸不平行;
⑵兩軸同心,兩軸不平行;
⑶兩軸不同心,兩軸平行;
⑷兩軸同心,兩軸平行。
進出口管線的安裝:
管的直徑在設計階段已經确定,泵制造商把很多未知的因素已經考慮進去;
通常吸入管路中介質的流速不超過2m/s,吐出管路中介質的流速不超過3m/s;
一般泵吸入管路法蘭的公稱直徑大于(或等于)泵吐出管路法蘭的公稱直徑;
注意:泵停車後一種可能的循環危險容易發生,尤其是出現“水錘現象”,這樣不得不在管路上設置防止回流的裝置(逆止閥)。
管路必須有足夠的支撐,以确保不能因為管路的自身重量或由泵法蘭傳遞過來的熱量所引起熱膨脹而使管路産生彎曲力矩或壓力(可以安裝一膨脹節),管路法蘭必須與泵法蘭平行;
為避免産生氣囊,倒灌時,吸入管路逐漸降低,到泵入口法蘭時最低;吸上時,吸入管路逐漸上升,到泵入口法蘭時最高;
變徑管路的設計應不妨礙流體的自由流動,從小管徑到大管徑應該是逐漸的變化過程,同心錐管(變徑管路)的長度一般是管兩端管徑差的5~7倍;
為不使管路堵塞,法蘭連接處所用的墊圈應該正确放置;
應該避免管的橫截面積突然減小或管路彎頭的阻力,尤其在吸入端不應該出現此類變化,因為這些變化大大增加了管路的摩擦阻力;
吸入端高的摩擦阻力将使泵入口壓力減小,太低的壓力将導緻葉輪入口處産生汽蝕;
在安裝幾台泵的情況下,除備用泵外每台泵必須提供單獨的吸入管路;備用泵與對應的泵可用一根共同的吸入管,這是因為在使用過程中始終是一台泵在運行;
在泵開車前,必須認真清洗管路系統中的所有污物和雜質,管路焊接處的焊渣等雜物必須被清除;
水壓試驗—管路應該按照規範要求做水壓試驗;
注意:裝置應該使用相同名義直徑的管路;如果泵的進出口管的名義直徑小于裝置的名義直徑,應該配用适當的錐管(變徑管);吸入管路上的截止閥不應離泵入口太近,以避免介質以紊流的方式進入泵腔;為避免氣囊的産生,安裝截止閥時截止閥的手輪應處于水平或垂直向下位置。
輔助管線的安裝:
為泵體殘液可以通過一根管引到底座上的集殘液盤或一收集管中;排殘液管路上必須配置一個公稱壓力不小于泵額定壓力的閥門。泵送有毒、易燃易爆、過熱或有其它任何危險介質的排殘液不應該對操作人員和環境産生任何危險;
密封的洩漏液也能通過一根管引到底座上的集殘液盤或一收集管中,危險介質的洩漏必須被排走或急冷沖掉,這樣可以對操作人員和環境不産生任何危險;
在布置圖或獨立的冷卻水系統圖表中将指出需要的冷卻(冷卻水管應該按照從冷卻腔的最低點進入和從冷卻腔的最高點出),不要混淆進、出口管線,為調節冷卻水量應在進口管上安裝流量調節閥,在開式系統中排出的冷卻水引到排放渠中;
在布置圖或獨立的密封沖洗和(或)冷卻水系統圖将指出需要的沖洗和(或)冷卻;必要時要連接換熱器,壓力源或在最高點設有排氣孔的密封液罐;如果需要虹吸,那麼要用直徑盡可能大的管子,管路必須是連續的并且不能突然彎曲;
急冷:如果需要對機械密封進行急冷,詳見急冷介質和急冷液流量的選擇。
離心泵的運行與維護:
潤滑的維護:離心泵經常由于連續的運行和很大的軸向或徑向力而受到的高的壓力作用,因此适當的潤滑油量是保證軸承長壽命和無故障運行的前提;潤滑油不能含有酸性物質或樹脂等雜質;
潤滑油的粘度:軸承在運行過程中自身發熱将對潤滑油的粘度變化起重要的作用,粘度将直接影響到潤滑性能;為保證軸承具有良好的潤滑條件,要求在軸承的使用溫度範圍内潤滑油的運動粘度至少為12mm2/s ,一般按下表選取:
正常運轉的最大允許溫度:
應定期檢查測量點的溫度,且按規定定期更換潤滑。
恒位油杯加注潤滑油:先通過軸承箱上的加油孔填充潤滑油,直到恒位油杯的支管開始充滿油為止,再用同種潤滑油填充恒位油杯(如下圖所示),然後扣上恒位油杯,重複進行上述填充恒位油杯和扣上恒位油杯,直到潤滑油充滿恒位油杯的2/3為止(如下圖所示)。在正常使用過程中要經常檢查恒位油杯的供油情況,發現油位下降要立即補充潤滑油。若恒位油杯自身密封失效漏油,則要及時更換恒位油杯 。
潤滑的維護:恒位油杯的工作原理是恒位油杯的上的斜口、油位、視油窗和軸承磙子中心在一個面内,一旦油消耗,油位降低,油杯自動補油到封住斜口為止。軸承箱體上油杯口鑽的位置較高,這樣油位注到視窗中間位置的話,油位就會偏高,軸承轉動後帶起大量的油抛到軸承壓蓋上,導緻回油不充分,有油從軸向
漏出。壓蓋上的油封的密封件密封性不好,軸承壓蓋内孔加工尺寸超差也會導緻漏油。當轉速n>3000r/min時,油位應在軸承最下部滾動體中心以下,但不低于滾動體下緣;當n=1500-3000r/min時,油位應在軸承體最下部滾動體中心以上,當不得浸沒滾動體上緣;當n<1500r/min時,油位應在軸承最下部滾動體上緣或浸沒滾動體。
離心泵的啟動:
用潤滑油油沖洗軸承架腔體并擦淨,填充潤滑油;
檢查校正情況,安裝聯軸器罩;檢查軸封;
泵的灌注—倒灌:打開入口管線的截止閥;如果有(見安裝工藝)排氣孔應該打開(泵體設排氣孔是不正确的);用機械密封時密封腔應該設排氣孔(見沖洗和密封);緩慢的轉動葉輪;當泵送介質沒有氣泡時關閉排氣閥 。
泵的灌注—吸上:打開入口管線的截止閥,如果有(見安裝工藝)排氣孔應該打開(泵體設排氣孔是不正确的),用機械密封時密封腔應該設排氣孔(見沖洗和密封),向泵灌注(吸入管必須設底閥),緩慢的轉動葉輪當泵送介質沒有氣泡時關閉排氣閥。
泵被灌滿後,通過瞬時接通電機電源來檢查旋轉方向和運轉是否平穩(見軸承架上旋轉 箭頭的方向),是否安裝、打開、關閉最小流量控制管路上的閥。
使輔助設備處于運行中(如:密封壓力源),打開輔助管路上的閥,排氣壓力表,壓力表、溫度表等;
啟動無壓系統:關閉出口管路截止閥(必須保證最小流量);盤車正常(檢查是否有卡阻、過緊、松緊不均或異常聲響,使滑油進入各潤滑部位,發現異常現象,必須予以排除,然後才能起動)。
啟動電機;緩慢打開出口閥,直到壓差減小到數據表中所給出的值; 啟動壓力系統(出口閥是前提條件);
啟動電機并打開出口閥;
注意:最大啟動頻率為12次/小時,高壓電機不少于30min;壓差不能低于設計點,泵出口壓力表值等于壓差加上入口壓力表值,也不能在系統中引起性能參數的波動,注意滿負荷時電流表上的讀數,保證電流不超過電機銘牌上的值;因為過載而引起的嚴重機械損傷将導緻零部件的損壞;軸承溫度、振動正常。
離心泵帶負荷後應符合下列要求:
⑴滑動軸承溫度不大于65℃,滾動軸承溫度不大于70℃;
⑵軸承振動應< 且≯50.8μm,式中Nmax為泵工作轉速r/min,這屬于A區優良狀态上限值,軸振動在B區為合格狀态,其值為A區上限值的1.6-2.5倍為合格,工作轉速高的取下限值,工作轉速低的取上限值。
⑶運轉平穩,無雜音,封油、冷卻水、潤滑油系統工作正常,附屬管線無滴漏;
⑷電流不超過額定值;
⑸流量、壓力平穩,達到銘牌出力的90%以上或生産需要;
⑹密封滲漏不超過下列要求:機械密封:輕質油-10滴/分;重質油-5滴/分;
軟填料密封:輕質油-20滴/分;重質油-10滴/分;
熱油泵與冷油泵如何啟停:
⑴以溫度來區别,200℃以下為冷油泵,以上為熱油泵;
⑵以封油來區别,一般的熱油泵都打封油,而冷油泵不用,熱油泵引封油前必須充分脫水;
⑶以材質來區别,熱油泵以碳鋼、合金鋼為材料,而冷油泵用鑄鐵即可;
⑷以預熱來區别,熱油泵需要預熱,而冷油泵不需要;
熱油泵為什麼要預熱?
⑴溫度高:如不預熱,泵體冷,熱油進入後,因冷熱溫差大,會使泵經受不住這劇烈的變化,引起洩漏、裂縫、部件損壞和零件因熱膨脹系數不一樣,而使兩個零件脹住等等。
⑵粘度大:熱油泵輸送介質粘度都很大,在常溫和低溫下會凝固,甚至會把泵體管線凝結,而造成啟動不上量,流量、揚程小,并使泵産生振動和雜音。
離心泵的停機:
如果出口管路上安裝有逆止閥或者是短時期停車,出口閥能夠繼續開着;當長期停車、維修或沒有設置逆止閥時,必須關閉出口管路上的閥 ;閉排出閥運轉時功率最低但泵封閉運轉的時間不能過長(液體發熱 )
停止電機,同時注意轉子是否是平穩、緩慢的停止;
如果泵處于吸上同時沒有為啟動做好準備的情況下,必須關閉入口管路上的閥;
如果存在急冷管路,那麼冷卻管路也應該關閉;
關閉輔助管路上的閥門,但冷卻水閥應在泵冷卻後再關閉;
在有凍結危險或長期停車的情況下,必須排淨泵體及冷卻腔和機械密封中的液體,如果必要可使用其 它一些保護措施振動正常。
離心泵的裝置特性曲線和運轉工況:
裝置特性曲線就是裝置揚程與管路中的流量的關系曲線;
水泵運轉工況點,裝置特性曲線與泵特性曲線同畫在一個Q-H坐标平面内,此兩線相交于M點,則M點既是水泵運轉時的工況點又是裝置的特性點,在這一點,水泵揚程等于裝置揚程,這時候單位重量的液體流過水泵時從水泵處得到的能量為H,正好把單位重量的液體從吸水池表面移到壓水池表面所需花費的能量也是H,于是能量平衡;
影響該工況點的原因有:
如何對泵的工況點調節:泵的操作調節實質上是改變工作點。通常可以采用改變管路系統性能,泵性能的方法來達到。在确定工況時,應盡可能使工作點處于泵的高效率範圍内,以提高運轉的經濟性,其調節方法如下:
⑴ 改變管路系統特性
a、改變排出側流量調節閥開度。如關小閥門時,管路曲線H0A變到H0B,流量由QA減少到QB,節流調節簡便易行,應用普遍,但泵的效率從ηA減少到ηB,因此該方法并不經濟。
b、減小吸人閥開度也能實現節流調節,但使泵吸人壓力降低,可能産生氣穴現象,甚至失吸故應慎用。
C、利用旁路的調節方法。開啟旁路閥門時,一部分流體從排出管返回吸入管,泵出口流量變大,經濟性很差。不回吸入管-過熱。
⑵ 改變泵特性
a、改變泵的轉速,泵流量和揚程均随泵的轉速而改變,如泵用汽輪機驅動,可采用。
b、改變葉輪直徑,切割葉輪,這種方法隻适用于離心泵長期改變流量時使用。
c、改變葉輪級數,如減少葉輪數,降低揚程。
d、堵塞葉輪部分入口,用以減少流量。
e、串并聯工作。
離心泵的操作:
離心泵的串聯工況:
串聯安裝方式是将一台泵的出口直接連到第二台泵的入口,這兩台泵具有相同的流量,總壓力為兩台泵的壓力相加;
這種安裝方式一般用在大泵的汽蝕無法滿足現場使用需要的時候,通過一個小泵給主泵入口增壓來達到為主泵提高裝置汽蝕餘量的目的;
注意:這兩台泵必須要滿足可以運行在相同的流量點;隻有滿足這一條件,這兩台泵的揚程才能疊加。
如果是多台泵運行在不同的系統,他們的流量不同,不能認為是串聯;
如果一台泵将介質打到一個系統,另外一台泵從這個系統打到下一個系統,這種情況也不能認為是串聯運行。
串聯泵的啟動過程:啟動增壓泵,然後啟動主泵,通過主管路上的閥門控制流量,這種安裝方式在實際應用中很少使用,一般都使用一台大泵代替,除非無法選到合适的大泵。這種安裝方式要求工作流量必須在兩台泵的允許工作區内。
離心泵的并聯工況:
多台泵平行并列在一個系統,是為了獲得相同壓力的同時,滿足大流量的需要;
多台泵并聯可以實現根據工藝需要開停不同數量的泵行。
這種安裝方式泵的入口壓力和出口壓力均相同。每台泵将運行在相同的揚程,總流量等于各泵流量的和。要求兩台泵的揚程要相差較小。不然,揚程低的泵會工作在小流量,甚至不工作,造成損壞。由于系統阻力曲線的影響,合成曲線與系統曲線的交點揚程情況下,各泵的運行流量都比單台時的流量小,見性能曲線。
對于所有應用場合,泵最好具有到流量關死點為止連續上升的揚程曲線,在并聯時必須提供這樣的穩定型性能曲線,且揚程上升量應為其額定點揚程的10~20%;對于多級泵可以減少上升量,同時,并聯操作的泵應具有相同的到截止點為止的揚程上升量,性能偏差不大于±1%(現在可以±3%)。
關死點壓力:1.1倍*(入口 出口);
避免高能頭泵:單個葉輪揚程不能太高;
高能級泵(單級揚程>200m,功率>225kw);
OH2泵,n=3000或更高,Dmax應在380mm以内,不排除n=1500rpm,Dmax<600mm的泵。
離心泵的故障處理:
離心泵運轉過程中的主要故障分為腐蝕和磨損、機械故障、性能故障和軸封故障四類,這四類故障往往相互影響,難以分開,如葉輪的磨損和腐蝕會引起性能故障、機械故障,軸封的損壞會引起性能故障和機械故障。
腐蝕和磨損:
腐蝕的主要原因是選材不當,發生腐蝕故障時應從介質和材料兩方面入手解決;
磨損常發生在輸送漿料時,主要原因是介質中含有固體顆粒;
對輸送漿液的泵,除泵的過流部件應采用耐磨材料外,軸封應采用清潔液體沖洗以免雜質侵入,并在泵内采用沖洗設施以免流道堵塞;
此外,對于易損件在磨損時應予更換。
振動和噪聲是主要的機械故障表現形式:
振動的主要原因是:
a.軸承損壞或出現汽蝕和裝配不良;
b.轉子因腐蝕和磨蝕造成不平衡;
c.泵與原動機不同軸;
d.基礎剛度不夠或基礎下沉;
e.進出口管路不對中或法蘭面不平行等;
f.工藝、操作原因造成;(如)
性能故障主要指流量、揚程不足,泵汽蝕和驅動機超載等意外事故。
離心泵的軸封故障:
軸封故障主要指密封處出現洩漏;填料密封洩漏主要原因是填料選擇不當,軸套磨損等。
機械密封洩漏的主要原因是端面損壞或輔助密封圈劃傷或折皺等;
離心泵的常見故障處理:
離心泵泵在檢修中常遇到的問題和處理方法:
⑴ 軸彎曲
原因:①轉子不平衡;②對中不良;③裝卸零部件時強擰;④長期抽空運轉。
處理方法:①矯直;②更換。
⑵ 軸頸磨損
原因:①對中不良;②振動。
處理方法:①鍍鉻;②更換。
⑶ 葉輪腐蝕
原因:①介質腐蝕;②液流沖刷;③泵抽空汽蝕。
處理方法:①補焊;②更換選用耐腐蝕葉輪。
⑷ 口環磨損
原因:①對中不良;②軸竄動。
處理方法:更換。
⑸ 軸承抱軸
原因:①潤滑油欠缺;②潤滑油不幹淨;③軸瓦常見抱軸原因是間隙不當;④軸承、軸瓦質量不好。
處理方法:更換
⑹ 機械密封失效
原因:①安裝歪斜;②彈簧壓縮量不當;③軸振動;④沖洗冷卻系統失靈;⑤泵抽空,靜環不歸位;⑥密封圈損壞。
處理方法:更新調整或更換。
本文來源于互聯網,作者:淩國裕。暖通南社整理編輯。
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