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1、泵与压缩机离心泵本讲稿第一页，共七十七页1.10 1.10 离心泵的系列及选用离心泵的系列及选用 一、离心泵的系列化一、离心泵的系列化 为为便便于于成成批批生生产产制制造造各各种种离离心心泵泵，又又能能满满足足使使用用单单位位工工艺艺参参数数的的需需要要，且且泵泵在在高高效效区区工工作作，这这是是离心泵系列化要解决的主要问题。离心泵系列化要解决的主要问题。离离心心泵泵的的系系列列化化，就就是是制制定定一一整整套套泵泵性性能能曲曲线线型型谱谱，即即把把同同类类型型的的离离心心泵泵的的切切割割高高效效工工作作区区四四边边形形绘绘在在一一个个坐坐标标图图上上，使使泵泵高高效效区区四四边边形形充充分分
2、复复盖盖各部门所提出的工作点。各部门所提出的工作点。本讲稿第二页，共七十七页考虑泵运行的经济性，要求考虑泵运行的经济性，要求泵应在较高效率范围工作。泵应在较高效率范围工作。通常规定以最高效率下降通常规定以最高效率下降 为界为界，一般取一般取 。对同类型的泵，切割高效。对同类型的泵，切割高效工作区四边形绘如图示。工作区四边形绘如图示。本讲稿第三页，共七十七页本讲稿第四页，共七十七页本讲稿第五页，共七十七页本讲稿第六页，共七十七页 二、离心泵的选用二、离心泵的选用 1.1.注意事项注意事项 (1)(1)必必须须满满足足生生产产工工艺艺提提出出的的流流量量、扬扬程程及及输输送送介介质性质的要求。质性
3、质的要求。(2)(2)离离心心泵泵应应有有良良好好的的吸吸入入性性能能，为为保保证证正正常常运运转转，常常采采用用灌灌注注或或正正压压吸吸入入措措施施。此此外外，轴轴封封严严密密可可靠靠，防防止止易易燃燃、易易暴暴的的油油品品泄泄漏漏，润润滑滑冷冷却却良良好好，零部件有足够的强度，操作和维修方便。零部件有足够的强度，操作和维修方便。本讲稿第七页，共七十七页 (3)(3)泵泵的的工工作作范范围围广广，即即工工况况变变化化时时仍仍能能在在高高效效区工作。区工作。(4)(4)泵的尺寸小，重量轻，结构合理，成本低。泵的尺寸小，重量轻，结构合理，成本低。(5)(5)其它特殊要求，加防暴、抗腐蚀等。其它特
4、殊要求，加防暴、抗腐蚀等。油油库库用用泵泵的的流流量量一一般般在在100100500 500 m m3 3/h/h，扬扬程程小小于于100 100 200m 200m。集集输输用用泵泵的的流流量量为为10101250m1250m3 3/h/h，扬扬程程为为25 25 500m500m的的范范围围内内。长长输输管管线线用用泵泵的的特特点点是是流流量量大大(450(450 6000 m6000 m3 3/h)/h)，扬程高，扬程高(400(400 770m)770m)。本讲稿第八页，共七十七页 2 2选泵方法和步骤选泵方法和步骤 (1)(1)列出基础数据列出基础数据 根根据据工工艺艺条条件件，详详
5、细细列列出出基基础础数数据据，包包括括介介质质的的物物理理性性质质(密密度度、粘粘度度、饱饱和和蒸蒸气气压压、腐腐蚀蚀性性等等)、操操作作条条件件(操操作作温温度度、泵泵进进出出口口两两侧侧罐罐内内压压力力或或管管内内压压力力、处处理理量量等等)以以及及泵泵所所在在位位置置情情况况，如如环环境境温温度度、海海拔拔高高度度、装装置置情情况况、进进排排出出侧侧设设备备(或或管管线）内液面至泵中心线距离和管线当量长度等。线）内液面至泵中心线距离和管线当量长度等。本讲稿第九页，共七十七页 (2)(2)估算泵的流量和扬程估算泵的流量和扬程 当当工工艺艺设设计计中中给给出出最最小小流流量量、正正常常流流量
6、量和和最最大大流流量量时时，可可直直接接采采用用最最大大流流量量选选泵泵。若若只只给给出出输输送送的的正正常常流流量量Q QP P，则则应应采采用用适适当当的的安安全全系系数数估估算泵的流量，一般取算泵的流量，一般取:Q=(1.05 Q=(1.051.1)Q1.1)QP P本讲稿第十页，共七十七页 当当工工艺艺设设计计中中给给出出所所需需最最大大扬扬程程时时，可可直直接接采采用用。若若需需要要估估算算扬扬程程时时，应应先先画画出出泵泵装装置置的的立立面面流流程程图图，标标明明离离心心泵泵在在流流程程中中的的位位置置、标标高高、距距离离、管管线线长长度度及及管管阀阀件件数数量量等等。考考虑虑泵泵
7、在在最最困困难难条条件件下下，例例如如处处理理量量增增大大、管管线线安安装装误误差差和和工工作作过过程程中中阻阻力力损损失失变变化化等等影影响响，计计算算流流动动损损失失，确确定定所所需需扬扬程程H HP P。根根据据需需要要，再再留留出出些些余余量量，最最后后估算出选泵扬程，一般取估算出选泵扬程，一般取:H H(1.10(1.10 1.15)H1.15)HP P 。本讲稿第十一页，共七十七页 (3)(3)选择泵的类型及型号选择泵的类型及型号 根据被输送介质的性质而确定应选用泵的类型，根据被输送介质的性质而确定应选用泵的类型，例如，当输送介质腐蚀性较强时，则应从耐腐蚀的系例如，当输送介质腐蚀性
8、较强时，则应从耐腐蚀的系列产品中选取，当输送石油产品时，则应选各种油泵。列产品中选取，当输送石油产品时，则应选各种油泵。在选择型式时，可先由流量、扬程及转速计在选择型式时，可先由流量、扬程及转速计算出比转数，以决定泵的类型。算出比转数，以决定泵的类型。本讲稿第十二页，共七十七页 在正常操作时，一般只选用一台泵，但在需在正常操作时，一般只选用一台泵，但在需要流量增大、扬程提高的某些特殊情况下，也可要流量增大、扬程提高的某些特殊情况下，也可采用多台泵并联或串联工作。尽量不要使泵的工采用多台泵并联或串联工作。尽量不要使泵的工作台数过多，以免管路复杂，操作维修不便，成作台数过多，以免管路复杂，操作维修
9、不便，成本费用偏高。然而除间歇操作的泵外，为保证可本费用偏高。然而除间歇操作的泵外，为保证可靠的连续性生产和工作条件变化的灵活性，应适靠的连续性生产和工作条件变化的灵活性，应适当地考虑有备用泵。在选用多台离心泵联合工作当地考虑有备用泵。在选用多台离心泵联合工作时，应尽可能采用型号相同的泵，以便于操作和时，应尽可能采用型号相同的泵，以便于操作和维修。维修。本讲稿第十三页，共七十七页 当当选选定定泵泵的的型型式式后后，可可根根据据流流量量Q Q和和扬扬程程H H值值，从从离离心心泵泵性性能能规规格格表表(见见附附录录)中中选选定定泵泵的的型型号号。更更常常用用的的方方法法是是将将流流量量Q Q和和
10、扬扬程程H H值值标标绘绘到到该该型型式式泵泵的的系系列列性性能能曲曲线线型型谱谱图图上上，看看其其交交点点P P处处在在那那个个切切割割高高效效区区四四边边形形中中，即即可可读读出出该该四四边边形形中中所所注注明明的的离离心心泵泵型型号号。如如果果交交点点P P并并不不恰恰好好在在四四边边形形上上下下底底边边上上，则则选选用用该该泵泵后后，可可以以应应用用改改变变叶叶轮轮直直径径或或工工作作转转速的方法，改变泵的性能曲线，使其通过速的方法，改变泵的性能曲线，使其通过P P点。点。本讲稿第十四页，共七十七页 (4)(4)核算泵的性能核算泵的性能 为为了了保保证证泵泵正正常常运运转转，防防止止发
11、发生生汽汽蚀蚀，要要根根据据流流程程图图的的布布置置，计计算算出出最最困困难难条条件件下下泵泵入入口口的的实实际际吸吸上上真真空空度度H HS S或或泵泵内内汽汽蚀蚀余余量量 ，与与该该泵泵的的允允许许值值比比较较。或或根根据据泵泵的的允允许许吸吸上上真真空空度度HHS S 或或泵泵的的允允许许汽汽蚀蚀余余量量 ，计计算算出出泵泵允允许许的的几几何何安安装装高高度度Hg Hg，与与工工艺艺流流程程图图中中泵泵拟拟确确定定的的安安装高度相比较。装高度相比较。本讲稿第十五页，共七十七页 若若输输送送油油品品，粘粘度度影影响响不不可可忽忽略略的的，应应先先进进行行性性能能换换算算后后再再校校核核。当
12、当不不能能满满足足时时，就就必必须须另另选其它泵，或变更泵的位置，或采取其它措施。选其它泵，或变更泵的位置，或采取其它措施。若若采采用用一一泵泵多多管管线线工工作作时时，必必须须较较精精确确地地算算出出各各种种不不同同使使用用条条件件下下所所需需的的扬扬程程，校校核核所所选选泵泵在该条件下所产生的扬程是否满足。在该条件下所产生的扬程是否满足。本讲稿第十六页，共七十七页 (5)(5)计算系的轴功率和驱动机功率计算系的轴功率和驱动机功率 根根据据所所输输送送介介质质及及工工作作点点参参数数(Q(Q、H H、)，可求出泵的轴功率，即：可求出泵的轴功率，即：选选用用驱驱动动机机的的功功率率时时应应考考
13、虑虑1010一一1515储储备备功功率，则驱动机的功率为：率，则驱动机的功率为：本讲稿第十七页，共七十七页1.11 1.11 离心泵的主要零部件离心泵的主要零部件 一、叶轮一、叶轮 叶叶轮轮是是离离心心泵泵中中传传递递能能量量的的主主要要部部件件,对对叶叶轮轮的的主主要要要要求求是是：单单级级时时轮轮能能给给予予液液体体较较大大的的理理论论扬扬程程，以以便便在在达达到到高高扬扬程程时时，采采用用较较少少的的级级数数，使使机机器器结结构构紧紧凑凑，叶叶轮轮的的效效率率较较高高，抗抗汽汽蚀蚀性性能能好好，性能曲线形状满足工艺生产要求等。性能曲线形状满足工艺生产要求等。本讲稿第十八页，共七十七页 1
14、.1.叶片数叶片数 离心泵的叶轮大多数为后弯叶片型叶轮，只有离心泵的叶轮大多数为后弯叶片型叶轮，只有小流量、高扬程的高速部分流泵和旋涡泵等采用径小流量、高扬程的高速部分流泵和旋涡泵等采用径向叶片型叶轮。对常用的后弯叶片型叶轮的时片数向叶片型叶轮。对常用的后弯叶片型叶轮的时片数一般在一般在6 6一一1212片之间。对片之间。对n ns s=60=60250250的泵，常为的泵，常为6 6叶叶片；低比转数泵可取片；低比转数泵可取9 9叶片；高比转数泵可为叶片；高比转数泵可为4 45 5叶片。叶片。本讲稿第十九页，共七十七页 2.叶片形状叶片形状 离离心心泵泵叶叶轮轮的的叶叶片片形形状状有有二二类类
15、，即即圆圆柱柱面面状状叶叶片片和和扭扭曲曲时时片片。石石油油储储运运用用离离心心泵泵中中，n ns s9090，一一般般都都采采用用圆圆柱柱面面状状叶叶片片。它它垂垂直直于于叶叶轮轮的的前前后后盖盖板板，制制造造较较容容易易。对对n ns s 9090的的泵泵，常常采采用用扭扭曲曲叶片。叶片。本讲稿第二十页，共七十七页 2.叶片安装角叶片安装角 后后弯弯叶叶片片型型叶叶轮轮叶叶片片的的出出口口叶叶片片角角 和和进进口口叶叶片片角角 对对泵泵的的性性能能有有重重要要的的影影响响。叶叶片片出出口口叶叶片片角角 一一般般是是在在16160 040400 0之之间间，石石油油储储运运用用泵泵为为202
16、00 030300 0。本讲稿第二十一页，共七十七页 叶叶片片进进口口角角 通通常常是是按按设设计计流流量量下下液液流流进进叶叶道道时时绝绝对对速速度度c c1 1的的方方向向角角1 1来来定定的的。为为了了提提高高泵泵的的抗抗汽汽蚀蚀性性能能，一一般般采采用用正正冲冲角角 。正正冲冲角角能能增增大大叶叶片片进进口口角角，减减小小叶叶片片的的弯弯曲曲，从从而而增增加加叶叶片片进进口口过过流流面面积积。在在非非设设计计流流量量下下，液液体体在在叶叶片片非非工工作作面面形形成成旋旋涡涡，旋旋祸祸是是稳稳定定的的，对对汽汽蚀蚀影影响响较较小小。叶叶片片进口角大约在进口角大约在18180 025250
17、 0 范围内。范围内。本讲稿第二十二页，共七十七页 3.叶轮的结构型式叶轮的结构型式 叶轮的结构分为闭式、半开式和开式三种，如图叶轮的结构分为闭式、半开式和开式三种，如图所示。所示。闭式叶轮具有盖板和轮盘，流道是封闭的，闭式叶轮具有盖板和轮盘，流道是封闭的，这种叶轮水力效率较高，适用于高扬程，输送洁净这种叶轮水力效率较高，适用于高扬程，输送洁净的液体。半开式叶轮只有轮盘，流道是半开启的，的液体。半开式叶轮只有轮盘，流道是半开启的，适用于输送含固体颗粒和杂质的液体。开式叶轮既适用于输送含固体颗粒和杂质的液体。开式叶轮既无盖板，又无轮盘，流道完全敞开，常用来输送浆无盖板，又无轮盘，流道完全敞开，常
18、用来输送浆状或物状液体。状或物状液体。本讲稿第二十三页，共七十七页本讲稿第二十四页，共七十七页 二、蜗壳、导叶及吸入室二、蜗壳、导叶及吸入室 蜗蜗壳壳和和导导叶叶是是离离心心泵泵的的转转能能装装置置，它它们们的的作作用用是是把把从从叶叶轮轮甩甩出出来来的的液液体体收收集集起起来来，使使液液体体流流速速降降低低，把把部部分分速速度度能能头头转转变变为为压压力力能能头头后后，再再均均匀匀地地引入下一级或经过扩散管排出。引入下一级或经过扩散管排出。本讲稿第二十五页，共七十七页 1蜗壳蜗壳 蜗壳的形状通常是按照泵在设计流量下液体蜗壳的形状通常是按照泵在设计流量下液体在叶轮中作稳定的相对运动，离开叶轮后
19、不受外在叶轮中作稳定的相对运动，离开叶轮后不受外力作用，按其惯性作自由流动的轨迹而作成。当力作用，按其惯性作自由流动的轨迹而作成。当自叶轮流出的液体不受外力自叶轮流出的液体不受外力(摩擦力等摩擦力等)作用时，则作用时，则液流对旋转轴中心的动量矩保持不变，故有：液流对旋转轴中心的动量矩保持不变，故有：本讲稿第二十六页，共七十七页 根根据据连连续续性性原原理理，蜗蜗壳壳上上任任意意点点的的半半径径R R处处的的径径向向分分速度速度 （不计阻塞系数影响）为：（不计阻塞系数影响）为：若蜗壳宽度若蜗壳宽度 不变，则在定常流动时有：不变，则在定常流动时有：由由此此可可见见，液液流流在在平平行行板板式式蜗蜗
20、壳壳内内作作自自由由流流动动，其流动轨迹的方向角不变，为一条对数螺旋线。其流动轨迹的方向角不变，为一条对数螺旋线。本讲稿第二十七页，共七十七页本讲稿第二十八页，共七十七页本讲稿第二十九页，共七十七页 为为了了减减小小径径向向尺尺寸寸，用用不不断断扩扩大大的的扩扩张张形形轴轴面面宽宽度度，如如图图所所示示。这这样样，液液流流方方向向角角不不再再是是常常数数，而而是是随随半半径径R增增大大、增增大大而而减减小小。但但蜗蜗壳壳截截面面的的扩扩张张角角不不应应大大于于600，以以免免因因蜗蜗壳壳通通流流截截面面扩扩大大太太快快使使液液流流发发生生严严重重的的边边界界层层分分离离。蜗蜗壳壳尺尺寸寸缩缩小
21、小后后，液液体体在在螺螺旋旋线线部部分分只只有有小小部部分分动动能能转转变变为为静压能。静压能。本讲稿第三十页，共七十七页 为为了了尽尽可可能能将将动动能能转转变变为为静静压压能能，需需在在螺螺旋旋线线末末端端加加一一扩扩压压管管，其其扩扩张张角角为为8 80 012120 0 ，长长度度为为扩扩压压管管进进口口截截面面直直径径的的2.53倍倍。在在扩扩压压管管内内可可使使80一一85的动能转变为静压能。的动能转变为静压能。蜗壳的截面有圆形、矩形和倒梯形几种，其蜗壳的截面有圆形、矩形和倒梯形几种，其中圆形截面用于高比转数泵，倒梯形截面用于中中圆形截面用于高比转数泵，倒梯形截面用于中比转数泵，矩
22、形截面用于低比转数泵。比转数泵，矩形截面用于低比转数泵。本讲稿第三十一页，共七十七页 蜗壳截面面积大小对泵的性能影响很大，对蜗壳截面面积大小对泵的性能影响很大，对同一个叶轮，如果截面面积过小，则同一个叶轮，如果截面面积过小，则H H一一Q Q性能曲性能曲线变陡，最高效率点向小流量方向移动，效率降线变陡，最高效率点向小流量方向移动，效率降低，反之，若面积过大，则低，反之，若面积过大，则H HQ Q性能曲线比较平性能曲线比较平坦，最高效率点向大流量方向移动，效率也降低，坦，最高效率点向大流量方向移动，效率也降低，但不太显著。一般而言，比转数但不太显著。一般而言，比转数n ns s6060的泵，对蜗
23、的泵，对蜗壳截面积变化比较敏感；比转数越大，影响也越小。壳截面积变化比较敏感；比转数越大，影响也越小。本讲稿第三十二页，共七十七页 2 2导叶导叶 导叶的作用与蜗壳相同，多用于分段式多级泵中。导叶的作用与蜗壳相同，多用于分段式多级泵中。按其结构型式可分为径向式导叶和流道式导叶。流道按其结构型式可分为径向式导叶和流道式导叶。流道式导叶的正向导叶和反向导叶是铸在一起的，中间有式导叶的正向导叶和反向导叶是铸在一起的，中间有一连续流道，使液体在连续的流道内流动，不易形成一连续流道，使液体在连续的流道内流动，不易形成死角和突然扩散，速度变化比较均匀，水力性能较好，死角和突然扩散，速度变化比较均匀，水力性
24、能较好，但结构复杂，制造工艺性差。但结构复杂，制造工艺性差。本讲稿第三十三页，共七十七页本讲稿第三十四页，共七十七页本讲稿第三十五页，共七十七页 3 3吸入室吸入室 吸入室位于叶轮前，其作用是将液体以最小的吸入室位于叶轮前，其作用是将液体以最小的损失均匀地引入叶轮。损失均匀地引入叶轮。吸入室有三种型式：锥形管吸入室，用于小型单级吸入室有三种型式：锥形管吸入室，用于小型单级单吸悬臂式离心泵中，其结构简单，制造方便，在叶单吸悬臂式离心泵中，其结构简单，制造方便，在叶轮入口前使液流造成集流和加速度，流速均匀，损失轮入口前使液流造成集流和加速度，流速均匀，损失较小。较小。本讲稿第三十六页，共七十七页本
25、讲稿第三十七页，共七十七页 螺旋形吸入室的流动状况较好，速度比较均匀，螺旋形吸入室的流动状况较好，速度比较均匀，但液流进入叶轮前有预旋，在一定程度上会降低些扬但液流进入叶轮前有预旋，在一定程度上会降低些扬程，对低比转数泵，这种影响不明显。目前我国悬臂程，对低比转数泵，这种影响不明显。目前我国悬臂式离心油泵和中开式多级蜗壳泵都采用这种吸入室。式离心油泵和中开式多级蜗壳泵都采用这种吸入室。本讲稿第三十八页，共七十七页本讲稿第三十九页，共七十七页 环形吸入室结构简单，轴向尺寸短、但液流进环形吸入室结构简单，轴向尺寸短、但液流进入叶轮前有撞击和旋涡损失，液流也不太均匀，入叶轮前有撞击和旋涡损失，液流也
26、不太均匀，常用于多级分段式离心泵中。常用于多级分段式离心泵中。本讲稿第四十页，共七十七页本讲稿第四十一页，共七十七页 三、轴封装置三、轴封装置 旋转轴和固定壳体之间的密封称为轴封。其旋转轴和固定壳体之间的密封称为轴封。其作用是防止液体从泵内泄漏到外面，或当泵内压作用是防止液体从泵内泄漏到外面，或当泵内压力低于大气压力时防止空气进入泵中。尽管轴封力低于大气压力时防止空气进入泵中。尽管轴封装置所占的位置不大，但对机器的正常运转十分装置所占的位置不大，但对机器的正常运转十分重要，是最容易发生故障的零部件之一。最早采重要，是最容易发生故障的零部件之一。最早采用的轴封装量是填料密封，现在使用得最多的一用
27、的轴封装量是填料密封，现在使用得最多的一种带液封环的填料密封型式。种带液封环的填料密封型式。本讲稿第四十二页，共七十七页带液封环的填料密封带液封环的填料密封本讲稿第四十三页，共七十七页 1 1机械密封的工作原理机械密封的工作原理 机机械械密密封封结结构构类类型型很很多多，不不论论何何种种机机械械密密封封类类型，都由四类部件组成。型，都由四类部件组成。(1)(1)主主要要密密封封件件(摩摩擦擦副副)。动动环环2(2(旋旋转转环环)及及静静环环1(1(固定环，用转销防止它转动固定环，用转销防止它转动)。(2)(2)辅助密封件。密封圈辅助密封件。密封圈(O(O形成形成V V形等形等)7)7、8 8等
28、。等。(3)(3)压紧件。弹簧压紧件。弹簧4 4、推环等。、推环等。(4)(4)传动件。弹簧座传动件。弹簧座5 5及键或固定螺钉及键或固定螺钉6 6等。等。本讲稿第四十四页，共七十七页本讲稿第四十五页，共七十七页本讲稿第四十六页，共七十七页 密封环的受力情况，如图所示。设密封处在平密封环的受力情况，如图所示。设密封处在平衡状态，这时，动环右侧有液膜压力形成的推开力衡状态，这时，动环右侧有液膜压力形成的推开力P P0 0，以及密封面间的压紧力，以及密封面间的压紧力P P。作用于动环左侧有介。作用于动环左侧有介质压力产生的作用力质压力产生的作用力PsPs以及弹簧力以及弹簧力PspPsp，由动环上，
29、由动环上力的平衡可写出：力的平衡可写出：本讲稿第四十七页，共七十七页端面比压端面比压如果用如果用p pm m表示平均液膜压力，则表示平均液膜压力，则用用p pspsp表示弹簧比压力，则表示弹簧比压力，则本讲稿第四十八页，共七十七页端面比压写为：端面比压写为：设：设：若若p p0 0沿径向成线形变化，即：沿径向成线形变化，即：本讲稿第四十九页，共七十七页 2 2机械密封的分类机械密封的分类 机械密封的结构型式很多，主要根据摩擦副，机械密封的结构型式很多，主要根据摩擦副，弹簧等零件的不同配置，介质在端面上的比压情弹簧等零件的不同配置，介质在端面上的比压情况，介质泄漏方向等来分类。况，介质泄漏方向等
30、来分类。(1)(1)内装式与外装式。弹簧置于工作介质之内内装式与外装式。弹簧置于工作介质之内的叫内装式，弹簧在工作介质之外叫外装式。内的叫内装式，弹簧在工作介质之外叫外装式。内装式的端面比压随介质压力增大而增大，密封可装式的端面比压随介质压力增大而增大，密封可靠性好。外装式完全靠弹簧力产生端面比压，无靠性好。外装式完全靠弹簧力产生端面比压，无自动补偿性。因此，常采用内装式。自动补偿性。因此，常采用内装式。本讲稿第五十页，共七十七页本讲稿第五十一页，共七十七页本讲稿第五十二页，共七十七页 (2)(2)平衡型与非平衡型平衡型与非平衡型 称为非平衡型。称为非平衡型。称为平衡型。称为平衡型。本讲稿第五
31、十三页，共七十七页本讲稿第五十四页，共七十七页 (3)(3)单弹簧与多弹簧单弹簧与多弹簧 (4)(4)旋转式和静止式旋转式和静止式 旋旋转转式式指指弹弹簧簧随随轴轴转转动动，大大多多数数离离心心泵泵都都用用此此种种型型式式，因因为为结结构构简简单单。静静止止式式弹弹簧簧静静止止不不动动，安装在静环后面，适用于速泵的机械密封。安装在静环后面，适用于速泵的机械密封。(5)(5)内流式与外流式内流式与外流式 工工作作介介质质沿沿半半径径方方向向由由密密封封面面外外周周向向内内泄泄漏漏的的叫叫内内流流式式，反反之之，从从密密封封面面内内周周向向外外泄泄漏漏的的叫叫外流式。外流式。本讲稿第五十五页，共七
32、十七页 (6)(6)单端面与双端面单端面与双端面 单单端端面面是是在在密密封封装装置置中中只只有有一一对对摩摩擦擦副副，双双端端面是指在密封装置中有两对摩擦副的情况。面是指在密封装置中有两对摩擦副的情况。3 3机械密封计算使用中的几个问题机械密封计算使用中的几个问题 (1)(1)摩擦副的材科摩擦副的材科 通通常常材材料料选选配配时时，动动、静静二二环环采采用用一一硬硬一一软软配配对对，只只有有在在特特殊殊情情况况下下，例例如如介介质质含含固固体体颗颗粒时，才以硬对硬材料配对使用。粒时，才以硬对硬材料配对使用。本讲稿第五十六页，共七十七页 (2)端面比压端面比压p0的选取的选取 一般内装式的比压
33、取为一般内装式的比压取为29.4210458.84 104 pa，对于介质粘度大，润滑性良好时可取较大的比，对于介质粘度大，润滑性良好时可取较大的比压，约为压，约为49.03104 67.84 104 pa。在内装式端在内装式端面比压中，一部分由弹簧力产生的弹簧比压面比压中，一部分由弹簧力产生的弹簧比压psp，一般选取，一般选取psp 为为49.05 245.3 pa。本讲稿第五十七页，共七十七页 (3)(3)平衡型式的选择平衡型式的选择 常采用平衡型密封。常采用平衡型密封。(4)p(4)p值值 影响摩擦副摩擦的参数不仅有端面比压影响摩擦副摩擦的参数不仅有端面比压p pb b，而且还有端面的线
34、速度，一般用平均线速度而且还有端面的线速度，一般用平均线速度炭炭示，二者的乘积示，二者的乘积pp值也是衡量一对摩擦副工作情值也是衡量一对摩擦副工作情况的重要参数。通常对不同介质、不同材料组成的况的重要参数。通常对不同介质、不同材料组成的摩擦副，根据经验总结了允许的最高摩擦副，根据经验总结了允许的最高pp值，请参值，请参考有关密封手册。考有关密封手册。本讲稿第五十八页，共七十七页 (5)(5)密封面宽度密封面宽度b b的选择的选择 常常用用的的宽宽度度b b在在2 26mm6mm之之间间，轴轴径径大大时时取取大大值值。高高速速机机械械密密封封因因滑滑动动速速度度大大，摩摩擦擦热热量量多多，应应取
35、取小小值值。时时易易挥挥发发的的介介质质，为为避避免免发发热热多多而而造造成成介介质质挥挥发发，也也应取小值。应取小值。本讲稿第五十九页，共七十七页 四、轴向力、径向力及其平衡四、轴向力、径向力及其平衡 1 1轴向力及其平衡轴向力及其平衡 (1)(1)轴向力及其计算轴向力及其计算本讲稿第六十页，共七十七页 盖板、轮盘和泵体之间的间隙内充满有压液体，盖板、轮盘和泵体之间的间隙内充满有压液体，受叶轮旋转时摩擦力的作用，间隙内的液体也会随叶受叶轮旋转时摩擦力的作用，间隙内的液体也会随叶轮作旋转运动。一般认为两侧间隙内液体压力分布规轮作旋转运动。一般认为两侧间隙内液体压力分布规律相同。假定间隙中液体以
36、角速度律相同。假定间隙中液体以角速度 旋转，若液体旋转，若液体密度为密度为，产生的离心力为，产生的离心力为 。实践证明，。实践证明，间隙内液体的旋转角速度为叶轮旋转角速度的一间隙内液体的旋转角速度为叶轮旋转角速度的一半。根据受力平衡关系得：半。根据受力平衡关系得：本讲稿第六十一页，共七十七页当当r=rr=r2 2时，时，p=pp=p2 2。因此，有：。因此，有：本讲稿第六十二页，共七十七页 在在叶叶轮轮入入口口r1 以以上上，叶叶轮轮两两侧侧液液体体压压力力分分布布呈呈对对称称，则则其其作作用用力力可可互互相相平平衡衡，不不产产生生轴轴向向力力。但但在在r1以以下下叶叶轮轮轮轮盘盘上上受受有有
37、按按上上述述抛抛物物线线规规律律分分布布的的液液体体压压力力p，而而轮轮盖盖侧侧则则是是均均布布的的入入口口压压力力ps。设设叶叶轮轮两侧轮毂半径相等，皆为两侧轮毂半径相等，皆为rm，则轴向力为：，则轴向力为：本讲稿第六十三页，共七十七页 在计算离心泵的轴向力时，常以在计算离心泵的轴向力时，常以p p2 2p ps sgHpgHp代入代入上式。上式。HpHp表示单级叶轮产生的静扬程。于是离心泵轴表示单级叶轮产生的静扬程。于是离心泵轴向力向力A Al l的计算公式可写为：的计算公式可写为：本讲稿第六十四页，共七十七页 (2)(2)轴向力的平衡轴向力的平衡 由于轴向力相当大，必须考虑它在泵运行中对
38、轴由于轴向力相当大，必须考虑它在泵运行中对轴和轴承的影响。因此，除了个别的单级小型泵利用滚和轴承的影响。因此，除了个别的单级小型泵利用滚珠轴承承受轴向力外，一般都需采取平衡轴向力的措珠轴承承受轴向力外，一般都需采取平衡轴向力的措施。施。A.A.单级离心泵的平衡措施单级离心泵的平衡措施 a a采用双吸叶轮采用双吸叶轮 本讲稿第六十五页，共七十七页 b b开平衡孔或装平衡管开平衡孔或装平衡管 本讲稿第六十六页，共七十七页 c.c.采用平衡叶片采用平衡叶片本讲稿第六十七页，共七十七页 B.多级离心泵的平衡措施 a对称布置叶轮本讲稿第六十八页，共七十七页 b采用平衡鼓采用平衡鼓平衡鼓一般能平衡平衡鼓一
39、般能平衡9090一一9595的轴向力，并且减轻了的轴向力，并且减轻了轴封箱内的压力。轴封箱内的压力。本讲稿第六十九页，共七十七页c c采用自动平衡盘采用自动平衡盘这种方法的优点是在不同工况下可自动全部这种方法的优点是在不同工况下可自动全部平衡轴向力。平衡轴向力。本讲稿第七十页，共七十七页 d d采用平衡盘与平衡鼓组合的平衡装置采用平衡盘与平衡鼓组合的平衡装置平衡鼓可以平衡平衡鼓可以平衡5050一一8080的轴向力，这样就减轻的轴向力，这样就减轻了平衡盘的负荷，从而可采用较大的轴向间隙，了平衡盘的负荷，从而可采用较大的轴向间隙，避免因转于串动而引起平衡盘与泵体的摩擦。避免因转于串动而引起平衡盘与
40、泵体的摩擦。本讲稿第七十一页，共七十七页 2 2径向力及其平衡径向力及其平衡 (1)(1)径向力及其计算径向力及其计算 具有螺旋形压液室的泵，在运行中会产生作用具有螺旋形压液室的泵，在运行中会产生作用于叶轮上的径向力。于叶轮上的径向力。本讲稿第七十二页，共七十七页本讲稿第七十三页，共七十七页本讲稿第七十四页，共七十七页 (2)(2)径向力的平衡径向力的平衡 在单级蜗壳泵中，可以把蜗壳做成双层蜗壳结在单级蜗壳泵中，可以把蜗壳做成双层蜗壳结构，以平衡径向力。此外，也可采用叶轮外加导构，以平衡径向力。此外，也可采用叶轮外加导叶的方法，导叶的各个叶道沿叶轮周围均匀分布，叶的方法，导叶的各个叶道沿叶轮周
41、围均匀分布，所产生的径向力可以相互平衡。所产生的径向力可以相互平衡。对于多级蜗壳泵，可以采用相邻两个蜗壳布对于多级蜗壳泵，可以采用相邻两个蜗壳布置成相差置成相差1801800 0的办法来平衡径向力。的办法来平衡径向力。本讲稿第七十五页，共七十七页1.12 1.12 离心泵的节能离心泵的节能一、泵的能耗一、泵的能耗 泵是一种广泛用于国民经济中各个领域的通用泵是一种广泛用于国民经济中各个领域的通用机械，是电能的主要消耗者之一。据统计，泵的电机械，是电能的主要消耗者之一。据统计，泵的电能消耗占全国电能消耗的能消耗占全国电能消耗的2020以上，配套电动机以上，配套电动机功率占生产电动机总容运的功率占生产电动机总容运的4545。二、离心泵节能途径二、离心泵节能途径 1 1加速研制高效节能的新系列产品；加速研制高效节能的新系列产品；本讲稿第七十六页，共七十七页 2 2正确选型，合理配套，提高运行效率；正确选型，合理配套，提高运行效率；3 3综合利用和回收剩余能量；综合利用和回收剩余能量；4 4对运行的离心泵装置进行有效的节能改造；对运行的离心泵装置进行有效的节能改造；5 5精心操作，及时维修。精心操作，及时维修。本讲稿第七十七页，共七十七页