各种工业泵介绍

  泵是一种对液体增压进而达到输送液体的机械，它把原动机的机械能转换成液体的能量。

  泵的种类很多，其中离心泵具有性能范围广泛、流量均匀、结构相对比较简单、运转可靠和维修方便等诸多优点，因此离心泵是工业生产里应用最为广泛的一种液体输送设备。除了在高压小流量或计量时常用往复式泵，液体含气时常用旋涡泵和容积式泵，高粘度介质常用转子泵外，其余场合，绝大多数使用离心泵。据统计，在石油、化工生产装置中，离心泵的使用量占泵总量的70％～80％。

  另外，泵也常按其形成的流体压力分成低压、中压和高压泵三类，常将低于2MPa的称低压泵，压力在2～6MPa之间的称中压泵，高于6MPa的称高压泵。

  多级泵同一根泵轴上装两个或多个叶轮，液体依次流过每级叶轮，级数越多，扬程越高

  屏蔽泵（磁力泵）叶轮与电动机转子联为一体，并在同一个密封壳体内，或采用磁力驱动方式，将动密封改为静密封，不需采用密封结构，属于无泄漏泵

  一般离心泵启动前泵壳和整个吸入管路要充满液体，当原动机带动泵轴和叶轮旋转时，叶片间的液体也跟着旋转起来，液体在离心力的作用下，沿着叶片间的流道甩向叶轮外缘，进入螺旋形的泵壳内，由于流道断面积逐渐扩大，被甩出的流体流速减慢，将部分速度能转化为静压能，使压力上升，最后从排出管排出。与此同时，由于液体自叶轮甩出时，叶轮中心部分造成低压区，与吸入液面的压力形成压力差，在压力差的作用下液体不断地被吸入，并以一定的压力排至泵外。由此可知，离心泵的工作原理是叶轮在充满液体的泵壳内非常快速地旋转，使液体产生离心力，从而依靠离心力来输送液体。离心泵工作原理简图如图6－1所示。

  离心泵性能和结构有以下特点：流量均匀，压力稳定；扬程和流量大小主要根据叶轮外径和转速；扬程和轴功率与流量存在对应关系，扬程随流量增大而降低，轴功率随流量增大而增加；自吸能力差，极易产生汽蚀现象；在低流量下工作效率降低，但设计点效率较高；一般会用开关出口阀的方法来调节流量，必要时可车削叶轮外径或改变原动机转速，但不宜长时间在低流量下操作；离心泵结构相对比较简单、紧凑，易于安装和检修，占地面积小，易损件少，可与电机直接连接；故适用于要求大流量、低扬程、粘度较小的液体输送。

  生的离心力就很小，叶轮中不能产生必要的真空，也就无法将密度较大的液体吸入泵中。因此在开泵前必须使泵和吸入系统充满液体，而且在工作中，吸入系统不能漏气，这是离心泵正常工作一定要具有的条件。

  不同。石油化学工业用泵常采用一些特别的材料和特殊结构，以保证流通，保护自然环境，获得高的效率和良好的性能。对于输送性质恶劣液体、使用条件苛刻的石油化学工业泵，出现故障的原因比普遍泵要复杂得多，在设计、选用和使用维护检修时一定要引起足够重视。石油化学工业用泵大至有以下几点要求。

  泵在化工生产中的地位，犹如人体中的心脏，起着输送、加压的功能，如果泵经受不住长期运转的考验，检修又费时间，这样的泵在化工生产中后果不堪设想。正常的石油化学工业用泵一定要满足工艺要求中的流量、压力等指标，并且要保证长周期连续可靠运转，还要操作维护检修方便和达到长期免维修水平。

  化工生产中的液体种类极其繁多，特性多种多样，所输送的液体往往有腐蚀性(有机溶剂、酸、碱等)，有的含有固体颗粒。因此，泵壳、叶轮等部件就要针对不一样的介质采用不一样耐腐蚀和耐磨蚀的材料，以防腐蚀和磨损造成失效无法工作。常用的不锈钢材料、钛材、搪瓷、塑料、橡胶等整体或复合材料基本上能满足这方面的要求。

  由于化工生产中泵所输送的许多介质具有易燃易爆，有毒有害，挥发性强的特性。为了能够更好的保证生产的安全，不污染自然环境以及保护人的身体健康等要求，炼油或石油化学工业用泵在输送过程中不应有泄漏。泵的泄漏主要是泵轴的动密封处泄漏较多，那么如何选用有效的密封，运用密封新技术，掌握正确的检修方法来提高检修质量以保证泵不泄漏，是检修人员应掌握的内容。

  在化工生产中泵的操作条件往往十分苛刻，高温介质和低温介质均有。例如在导热油加热系统中，导热油泵的工作时候的温度通常在300℃左右，有的泵的工作时候的温度甚至可达到900℃。另外，在乙烯分离装置以及输送液氯、液氧等冷态介质的场合，泵的工作时候的温度都要在－20℃以下，有的可达－100℃以下。耐高温泵要考虑热膨胀对泵正常工作的影响，耐低温泵要考虑到泵材质的冷脆性等等，装配间隙的大小要考虑温差的影响。

  （1）转速：即离心泵叶轮（或轴）的转速，用符号n表示，其单位是转/分，以r/min表示。转速改变，泵的扬程、流量、功率、效率等都可能会发生变化。

  （2）流量：泵的流量Q是指单位时间内由泵的排液口排出的液量。有泵的流量（即有效流量）和理论流量之分，大多采用体积流量Q，单位为m3/s、m3/min、m3/h或L/s。有时也用质量流量G表示，单位为kg/s、kg/min、和t/h。质量流量与体积流量的相互关系是：G=Qρ（式中ρ表示液体密度：kg/m3）。

  泵的扬程H——单位重量液体流过泵后的总能量的增值。或者作功元件对泵排出的单位重量液体所作的有效功（单位为m—液柱）。离心泵的压头与泵的结构(如叶片的弯曲情况、叶轮直径等)、转速及流量有关。对于一定的泵和转速，压头与流量间具有一定的关系。

  离心泵在输送液体过程中，当外界能量通过叶轮传给液体时，不可避免地会有能量损失，即由原动机提供给泵轴的能量不能全部为液体所获得，致使泵的有效压头和流量都较理论值为低，通常用效率来反映能量损失。

  液体在泵叶轮中流动时，由于叶片的形状和液流在其中突然改变方向等流动特点，决定了液道中液流的压力分布。在叶片入口附近的非工作面上存在着某些局部低压区，当处于低压区的液流压力降低到对应液体温度的饱和蒸汽压时，液体便开始汽化而形成气泡。气泡随液流在流道中流动到压力较高之处时又瞬时溃灭。在气泡溃灭的瞬间，气泡周围的液体迅速冲入气泡溃灭形成的空穴，并伴有局部的高温、高压水击现象，这就是产生汽蚀的机理。

  水击是汽蚀现象的特征。由于水击作反复敲击，致使金属表面受到疲劳破坏。而且，在连续的压力波作用下，液体能渗入和流出金属的孔隙，使金属质点脱离母体而被液体带走，金属表面出现一个个空穴，产生严重的点蚀。泵的零件在这样大的周期性作用力的作用下，将引起泵的振动。所以汽蚀对泵的危害很大，主要体现在下述几个方面：

  3）泵的过流部件表面受到机械性质的破坏以外，如果液体汽化时放出的气体有腐蚀作用，还会产生一定的化学性质的破坏（但前者的破坏是主要的）。严重时，叶轮的表面（尤其在叶片入口附近）呈蜂窝状或海绵状。

  泵发生汽蚀是由于液道入口附近某些局部低压区处的压力降低到液体饱和蒸汽压，导致部分液体汽化所致。所以，凡能使局部压力降低到液体汽化压力的因素都可能是诱发汽蚀的原因。产生汽蚀的条件应从吸入装置的特性，泵本身的结构和所输送的液体性质三方面加以考虑。

  1）结构措施：采用双吸叶轮，以减小经过叶轮的流速，从而减小泵的汽蚀余量；在大型高扬程泵前装设增压前置泵，以提高进液压力；叶轮特殊设计，以改善叶片入口处的液流状况；在离心叶轮前面增设诱导轮，以提高进入叶轮的液流压力。

  2）泵的安装高度，泵的安装高度越高，泵的入口压力越低，降低泵的安装高度能大大的提升泵的入口压力。因此，合理的确定泵的安装高度能够尽可能的防止泵产生汽蚀。

  3）吸液管路的阻力，在吸液管路中设置的弯头、阀门等管件越多，管路阻力越大，泵的入口压力越低。因此，最好能够降低一些不必要的管件或尽可能的增大吸液管直径，减少管路阻力，可以有效的预防泵产生汽蚀。

  4）泵的几何尺寸，由于液体在泵入口处具有的动能和静压能可以相互转换，其值保持不变。入口液体流速高时，压力低，流速低时，压力高，因此，增大泵入口的通流面积，降低叶轮的入口速度．可以有效的预防泵产生汽蚀。

  5）液体的密度。输送密度越大的液体时泵的吸上高度就越小，当用已安装好的输送密度较小液体的泵改送密度较大的液体时，泵就可能会产生汽蚀，但用输送密度较大液体的泵改送密度较小的液体时，泵的入口压力较高，不会产生汽蚀。

  6）输送液体的温度。温度上升时液体的饱和蒸气压升高。在泵的入口压力不变的情况下，输送液体的温度上升时，液体的饱和蒸气压可能升高至等于或高于泵的入口压力，泵就会产生汽蚀。

  7）吸液池液面压力。吸液池液面压力较高时，泵的入口压力也随之升高，反之，泵的入口压力则较低，泵就易产生汽蚀。

  8）输送液体的易挥发性在相同的温度下较易挥发的液体其饱和蒸汽压较高，因此，输送易挥发液体时的泵易产生汽蚀。

  离心泵的主要部件有：泵壳、叶轮、密封环、轴和轴承、轴封等，如图1.3.10所示。有些离心泵还装有导轮、诱导轮和平衡盘等等。

  泵壳有轴向剖分式和径向剖分式两种。大多数单级泵的壳体都是蜗壳式的，多级泵径向剖分壳体一般为环形壳体或圆形壳体。

  一般蜗壳式泵壳内腔呈螺旋型液道，其功用是把从叶轮内流出来的液体收集起来，并引向扩散管至泵出口。泵壳承受全部的工作所承受的压力和液体的热负荷。

  叶轮是离心泵的重要部件，液体就是从叶轮中得到能量的。对叶轮的要求是在损失最小的情况下使单位重量的液体获得较高的能量。按照有无前后盖板,其结构可分为闭式、半开式及开式叶轮三种，分别如图1.3.11（a）、（b）、（c）所示。

  闭式叶轮一般由前后盖板、叶片和轮毂组成，由于其效率高，得到普遍应用，适用于输送不含颗粒杂质的清洁液体。半开式叶轮没有前盖板，只有后盖板、叶片和轮毂，常用于输送易于沉淀或含有固体颗粒的液体。开式叶轮没有前后盖板，只有叶片和轮毂，各叶片用筋条连接并加强，或在叶片根部采用逐渐加厚的办法加强。由于这种叶轮效率低，只用来输送含有杂质的污水或含有纤维的液体。开式和半开式叶轮的叶片数较少（2~4片），而且较宽，可以让杂质浆液自由通过，防止造成堵塞，同时流道易清洗，制造也较方便。

  单吸式叶轮液体只能从一侧吸入，其结构相对比较简单，叶轮悬臂支撑在轴上，适用于流量较小的场合。但这种叶轮两边受的力不等，每个叶轮要受到不平衡的轴向推力。双吸式叶轮的液体双向进入叶轮，液体在叶轮进口处的流速较低，有利于改善泵的汽蚀性能。此外，叶轮两边对称，无轴向推力。但这种叶轮结构较复杂，液流在叶轮中汇合时有冲击现象，对泵的效率有所影响。

  密封环的作用是防止泵的内泄漏和外泄漏，由耐磨材料制成的密封环，镶于叶轮前后盖和泵壳上，磨损后可以更换。

  泵轴是支撑叶轮和传递扭矩的零件，它一端装有联轴器，并用轴承支撑在轴承箱内，一端安装叶轮，在电机的带动下非常快速地旋转（转速一般在1500r/min或更高）。根据泵的大小，轴承可选用滚动轴承和滑动轴承。轴承箱和轴承：轴承箱通过轴承来支撑离心泵的旋转部分，悬臂式单级离心泵的轴承箱一般是通过轴承箱支架固定在泵体上。轴承箱内一般装有润滑油或润滑脂，用来润滑轴承，部分轴承箱还带有冷却的夹套或盘管，用来冷却轴承。轴承分滑动轴承和滚动轴承，轴承要承受转子的径向力和轴向力，所以轴承箱内还有固定轴承的螺母、花垫、轴承压盖等。轴承箱两端的压盖上还有阻止润滑油外漏的油封。