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365bet离心泵的结构与工作原理

发布时间:2020-06-20 04:08

  离心泵的结构与工作原理_从业资格考试_资格考试/认证_教育专区。第2章 离心泵的结构与工作原理 离心泵的结构与工作原理 ? 离心式水泵是制冷空调工程中用得最多的一 种,其特点是依靠叶轮的高速旋转来使流体获得 较大的动能,并依靠流道出口的蜗壳断面变化使 流体的动

  第2章 离心泵的结构与工作原理 离心泵的结构与工作原理 ? 离心式水泵是制冷空调工程中用得最多的一 种,其特点是依靠叶轮的高速旋转来使流体获得 较大的动能,并依靠流道出口的蜗壳断面变化使 流体的动能转化为压力能,水流在叶轮中的流动 主要是受到离心力的作用。 几种典型离心泵 DL型立式多级离心泵 GDL型立式多级管道泵 几种典型离心泵 IS、ISR、ISY型离心泵 单级单吸全不锈钢耐腐蚀离心泵 IS 单 级 离 心 泵 几种典型离心泵 ISG型系列管道泵 IS单级离心泵 几种典型离心泵 S型单级双吸中开泵 TSWA型卧式多级离心泵 2.1 离心泵的基本构造与工作原理 ? ? 图2-1是离心泵工作状态示意图 。 离心泵主要包括泵体(蜗壳,泵轴,叶轮 等)、吸水管路、压水管路及其附件等。 ? 使用时,泵的吸水口与吸水管相连接,出水 口与压水管相连接,共同组成吸水——增压——排 水通道。 2.1.1 离心泵的基本构造 1—底阀 2— 压 水 室 3—叶轮 4—蜗壳 5—闸阀 6—接头 7—压水管 8—止回阀 9—压力表 图2-1离心泵工作状态示意图 2.1.1 离心泵的基本构造 ? 图2-2是常用的单级单吸卧式离心泵的结构示 意图。 ? 主要部件包括: ①叶轮 ②泵轴 ③泵壳 ④泵座 ⑤填料盒(轴封装置) ⑥减漏环 ⑦轴承座等 1—叶轮 2—泵轴 3 —键 4—泵壳 5—泵座 6—灌水孔 7—放水孔 8—线—减漏环 13—轴承座 14—填料压盖调节螺栓 15—传动轮 图2-2 单级单吸卧式离心泵结构示意图 离心泵结构剖切图 2.1.1 离心泵的基本构造 ? 1.叶轮 ? 叶轮是离心泵的主要零部件,是对液体做功 的主要元件。 ? 叶轮一般由两个圆形盖板以及盖板之间若干 片弯曲的叶片和轮毂所组成,如图2-3所示。 ? 叶轮按吸入口数量可分为单吸式与双吸式两 种,双吸式叶轮如图2-4所示 。 ? 叶轮按其盖板情况可分为封闭式、开式和半 开式叶轮三种形式,如图2-5所示。 1—前盖板 2—后盖板 3—叶片 4—叶槽 5—吸水口 6—轮毂 7—泵轴 1—吸入口 2—轮盖 3—叶片 4—轮毂 5—轴孔 图2-3 单吸式叶轮示意图 图2-4 双吸式叶轮示意图 做功 叶轮的 作用是 什么? 图2-5 开式、半开式、封闭式叶轮示意图 a)为封闭式叶轮 b)为敞开式叶轮 c)为半开式叶轮 开式、半开式、封闭式叶轮原型 离心泵各部件的作用 1.泵轴的作用是什么? 2.泵壳的作用是什么? 3.泵座的作用是什么? 4.填料盒的种类和组成有哪些? 5.填料盒的作用是什么?装哪? 6.减漏环的作用是什么?装哪? 2.1.1 离心泵的基本构造 ? ? 2.泵轴(见图2-2中2) 泵轴的作用是用来传递扭矩,使叶轮旋转。 ? 泵轴的常用材料是碳素钢和不锈钢。 ? 叶轮和轴靠键相连接,由于这种连接方式只能传递扭 矩而不能固定叶轮的轴向位置,故在水泵中还要用轴套和 锁紧螺母来固定叶轮的轴向位置。 ? 叶轮采用锁紧螺母与轴套轴向定位后,为防止锁紧螺 母退扣,要防止水泵反转,尤其是对初装水泵或解体检修 后的水泵要按规定进行转向检查,确保与规定转向一致。 2.1.1 离心泵的基本构造 ? 3.泵壳(见图2-2中4) ? 泵壳通常铸成蜗壳形,是主要固定部件。它 收集来自叶轮的液体,并使液体的部分动能转换 为压力能,最后将液体均匀地导向排出口。 ? 泵壳顶上设有充水和放气的螺孔,以便在水 泵起动前用来充水及排走泵壳内的空气。 ? 在泵壳的底部设有放水螺孔,以便在水泵停 车检修时放空积水。 2.1.1 离心泵的基本构造 ? 4.泵座(见图2-2中5) ? 其作用是固定水泵。 ? 泵座上有与底板或基础固定用的法兰孔,在 泵座的横向槽底开有泄水螺孔,以随时排走由填 料盒内流出的渗漏水。泵壳和泵座上的这些螺孔, 如果在水泵运行中暂时无用,可以用带螺纹的丝 堵(闷头)拴紧。 2.1.1 离心泵的基本构造 ? 5.填料盒(见图2-2中11) ? 泵轴穿出泵壳时,在轴与壳之间存在间隙。 ? 在单吸式离心泵中,该部位如不用轴封装置, 泵壳内高压水就会向外大量泄漏。 ? 填料盒就是常用的一种轴封装置。图2-6 是较常见的压盖填料盒,是由轴封套、填料、水 封管、水封环和填料压盖5个部件组成。 轴承密封——填料盒 填料式轴封 压盖填料盒示意图 填料盒 1—轴封套 2—填料 3—水封管 水封环 其中1为环圈空间,2为水孔 4—水封环 5—压盖 图2-6 压盖填料盒示意图 2.1.1 离心泵的基本构造 ? 填料又称“盘根”,在轴封装置中起阻水隔气的密封 作用。常用的填料是浸油、浸石墨的石棉绳填料。 ? 填料压盖的作用是压紧填料,它对填料的压紧程度可 通过拧松或拧紧压盖上的螺栓来进行调节。使用时,压盖 的松紧要适宜,压得太松,则达不到密封效果;压得太紧, 则泵轴与填料的机械磨损大,消耗功率大,如果压得过紧, 则有可能造成抱轴现象,产生严重的发热和磨损。 ? 一般地,压盖的松紧以水能通过填料缝隙呈滴状渗出 为宜(约每分钟泄漏60滴)。 ? 水封管与水封环的作用是将泵内的压力水引入填料与 泵轴间的缝隙,起到引水冷却与润滑的作用(有的水泵利 用在泵壳上制做的沟槽来取代水封管,结构更为紧凑)。 2.1.1 离心泵的基本构造 ? 6.减漏环 ? 位置:叶轮吸入口的外圆与泵壳内壁的接缝 处。 ? 它是高低压交界面且具有相对运动的部位, 很容易发生泄漏,如图2-2中12所示。 ? 为了减少泵壳内高压水向吸水口的回流量, 一般在水泵的构造上采用两种减漏方式: 1)减小接缝间隙(不超过0.1~0.5mm)。 2)增加泄漏通道中的阻力。 2.1.1 离心泵的基本构造 ? 应用中,该间隙处容易发生叶轮与泵壳间的磨损现象, 影响叶轮和泵壳的使用寿命。 ? 减漏环的外形与安装示意图如图2-7所示。 ? 图2-8为3种不同形式的减漏环,其中,(c)为双环 迷宫形的减漏环,其水流回流时的阻力很大,减漏效果好, 但构造复杂。 ? 减漏环的另一作用是承磨,水泵中有了减漏环,当摩 擦是间隙变大后,只须更换减漏环而避免使叶轮和泵壳报 废。 ? 因此,减漏环又称承磨环,是一个易损件。 减漏环 图2-7 减漏环 减漏环类型示意图 图2-8 减漏环类型示意图 a)单环型b)双环型c)双环迷宫型 1—泵壳 2—镶在泵壳上的减漏环3—叶轮4-镶在叶轮上的减漏环 2.1.1 离心泵的基本构造 ? 7.轴承座 ? 轴承座是用来支承轴的。 ? 轴承装于轴承座内作为转动体的支持部分。轴承座的 构造如图2-9所示。图中6为冷却水套,一般在轴承发热量 较大、单用空气冷却不足以将热量散发时,可采用这种水 冷套的形式来冷却,水套上要另接冷却水管。 ? 轴承与轴是紧配合,装配前应先将轴承在机油中加热 到120℃左右,使轴承受热膨胀后再套在轴上,轴承的拆 卸一般要用专用工具。无论是安装还是拆卸轴承,都要注 意按规定操作,切忌野蛮作业,以防损坏轴和轴承。 轴承座构造 1—双列滚珠轴承 2—泵轴 3—阻漏油橡皮圈 4—油杯孔 5—封板 图2-9 轴承座的构造 6—冷却水套 滚动轴承 滚动轴承图 滚动轴承动画 滑动轴承 滑动轴承 2.1.1 离心泵的基本构造 ? 8.轴向力平衡措施 ? 单吸式离心泵的叶轮缺乏对称性,导致工作时叶轮两侧 的作用压力不相等,如图2-10所示。因此,在水泵叶轮上作 用有一个推向吸入口的轴向力ΔP,必须采用专门的轴向力 平衡装置来解决。 ? 单级单吸式离心泵一般在叶轮的后盖板上钻平衡孔, 并在后盖板上加装减漏环,如图2-11所示。此环的直径可与 前盖板上的减漏环的直径相等。压力水经此减漏环时压力下 降,并经平衡孔流回叶轮中去,使叶轮后盖板上的压力与前 盖板相接近,因而就消除了轴向推力。此方法的优点是结构 简单,容易实行;缺点是叶轮流道中的水流受到平衡孔回流 水的冲击,使水力条件变差,从而使水泵的效率有所降低。 轴向力平衡措施 图2-10 轴向推力 1—排出压力 2—加装的减漏环 3—平衡孔 4—泵壳上的减漏环 2.1.2 离心泵的工作原理 ? 离心泵在起动之前,应先用水灌满泵壳和吸水 管道。 ? 3个问题: 1)水是怎样在叶轮里获得速度能(动能)的? 2)水的部分速度能是如何转化为出水口的压力能的? 3)水为什么会源源不断地流进叶轮,进而使水泵能 连续出水? 离心式泵工作示意图 离心泵的工作过程 ? 离心泵的工作过程,实际上是一个能量的传 递和转换的过程。它把电动机高速旋转的机械能 转化为被抽升水的动能和势能。 ? 在这个转化过程中,必然伴随着许多能量损 失,从而影响离心泵的效率。这种能量损失越大, 离心泵的性能就越差,工作效率就越低。 ? 在泵起动时,如果泵内存在空气,则叶轮旋 转后空气产生的离心力也小,使叶轮吸入口中心 处只能造成很小的真空,液体不能进到叶轮中心, 泵就不能出水。 2.2 离心泵的性能 ? ? 2.2.1离心泵的性能参数 流量Q :单位时间内由泵所输送的流体体积,即指的是体积流量, 单位为m3/s或m3/h 。 ? 扬程H :即压头,指单位重量的流体通过泵之后所获得的有效能 量,也就是泵所输送的单位重量流体从泵进口到出口的能量增值。单 位为mH2O。 ? 功率N :通常指输入功率,即由原动机传到泵轴上的功率,也称 为轴功率,单位为W或kW ? 效率η :有效功率Ne与轴功率N之比。 ? 转速n :泵的叶轮每分钟的转数,单位是r/min。 离心泵的扬程 H = Hd + Hv 只要把正在运行中的水泵装置的真 空表和压力表读数(按mH2O计)相加, 就可得出该水泵的工作扬程 。 水泵扬程也可以用管道中水头损失 及扬升液体高度来计算 : H ? H ST ? ? h H ST ? H ss ? H sd s ?h ? ?h ? ?h d 图2-12 离心泵装置 离心泵的有效功率 输入功率是由原动机(如电机等)传到泵轴上的功率, 也称为轴功率,用符号N表示。 泵的输出功率又称为有效功率,表示单位时 间内流体从泵中所得到的实际能量,它等于重量 流量与扬程的乘积。 有效功率用Ne表示 N e ? ?QH ? Qp 效率 离心泵的效率用来表示输入的轴功率N被流体 利用的程度,即用有效功率Ne与轴功率N之比来 表示效率。效率用符号η 表示。 Ne ?? N 2.2.2 离心泵的特性曲线 离心泵的理论特性曲线 离心泵的理论特性曲线 离心泵的实测特性曲线SA型离心泵的特性曲线 叶轮叶型对离心泵性能的影响 前向叶型的泵所需要的 轴功率随流量的增加而增加 得很快。因此这类泵在运行 中增加流量时,原动机超载 的可能性比径向叶型的泵大 得多,而后向叶型的叶轮一 般不会发生原动机的超载现 象。这也是后向式叶型被离 心泵广泛采用的原因之一。 2.3 叶轮叶型对离心泵性能的影响 图2-20 叶轮叶型与出口安装角 a)后向叶型 b)径向叶型 c)前向叶型 具有前向叶型的叶轮所获得的理论扬程最大,其次为径向 叶型,而后向叶型的叶轮的理论扬程最小。 前向叶型的泵虽然能提供较大的理论扬程,但由于流体在 前向叶型的叶轮中流动时流速较大,在扩压器中进行动、静压 转换时的损失也较大,因而总效率比较低。所以,离心式泵全 部采用后向叶型的叶轮,还可以避免发生电动机的超载现象 。 本章要点 ? 实训! 1)离心泵的基本构造与工作原理。 离心泵的基本构造中主要掌握各主要组成部件及其相 互位置、作用,离心泵的工作原理主要是要掌握液体获得 能量的过程及能量转换的过程。 ? 2)离心泵的主要性能参数及其含义。 ? 3)离心泵扬程的计算。 ? 4)离心泵理论特性曲线与实际特性曲线)不同形式的叶轮叶型对泵的性能的影响。

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