離心泵與風(fēng)機(jī)的主要部件與整體結(jié)構(gòu)PPT課件

1、離心泵的主要部件有泵軸、葉輪、吸入室、壓出室、軸泵軸、葉輪、吸入室、壓出室、軸向力平衡裝置及密封裝置向力平衡裝置及密封裝置等一、泵軸一、泵軸泵軸是用來旋轉(zhuǎn)葉輪并傳遞扭距的第一節(jié)第一節(jié) 離心泵主要部件離心泵主要部件二、葉輪二、葉輪離心式水泵的葉輪是使液體接受外加能量、輸送液體的主要部件，裝置在泵軸上。312個(gè)葉片（前彎、后彎，徑向）第1頁/共75頁p葉輪依其蓋板覆蓋情況可分為開式、半開式和封閉式葉輪三種 閉式葉輪：前蓋板 后蓋板半開式： 后蓋板敞開式： 無蓋板第2頁/共75頁一般來說：（1）封閉式葉輪效率較高，但要求輸送的介質(zhì)較清潔。（2）半開式葉輪適宜輸送含有雜質(zhì)的液體。（3）敞開式葉輪適宜輸

2、送液體中所含雜質(zhì)的顆粒可大些、多些；但敞開式葉輪的效率較低，特殊情況下采用。例如：半開式和敞開式葉輪用作火力發(fā)電廠輸送鍋爐灰渣的渣漿泵葉輪第3頁/共75頁單吸式葉輪 雙吸式葉輪 p葉輪按其吸水方式可分為單吸式葉輪與雙吸式葉輪兩種。單吸式葉輪為單邊吸水，雙吸式葉輪兩邊吸水（1）在相同的情況下，雙吸式葉輪的流量是單吸式葉輪流量的兩倍，而且它基本不產(chǎn)生軸向力。（2）雙吸式葉輪適宜用于大流量或提高泵抗汽蝕性能的場合。第4頁/共75頁三、吸入室三、吸入室p 吸入室的作用是將液體從吸入管路引入葉輪，使液體進(jìn)入泵體時(shí)的流動(dòng)損失最小。一個(gè)設(shè)計(jì)好的吸入室，應(yīng)該符合以下三個(gè)條件：（1）要在最小的阻力損失情況下，將

3、液流引入葉輪。（2）葉輪進(jìn)口處的液流速度分布要均勻，一般使液流在吸入 室內(nèi)有加速。（3）將吸入管路內(nèi)的液流速度變?yōu)槿~輪入口所需要的速度。p吸入室有錐形管吸入室、圓環(huán)形吸入室、半螺旋形吸入室和彎管形吸入室等幾種結(jié)構(gòu)。第5頁/共75頁1. 錐形管吸入室特點(diǎn)：流動(dòng)阻力損失較小，液體能在錐形管吸入室中加速，速度分布較均勻，吸入室結(jié)構(gòu)簡單，制造方便。適宜用在單級(jí)懸臂式泵中。第6頁/共75頁2. 圓環(huán)形吸入室優(yōu)點(diǎn)：軸向尺寸短，結(jié)構(gòu)簡單。 廣泛用于多級(jí)泵。缺點(diǎn)：速度不均勻。 在吸入室的起始段中，軸向尺寸逐漸縮小，寬度逐漸增大，整個(gè)面積還是縮小，使流體得到一個(gè)加速。 由于泵軸穿過環(huán)形吸入室，所以液流繞流泵軸時(shí)

4、在軸的背面產(chǎn)生漩渦，引起進(jìn)口流速分布不均勻，所以流動(dòng)阻力損失較大。第7頁/共75頁3. 半螺旋形吸入室優(yōu)點(diǎn)：保證進(jìn)口液流速度均勻。泵軸后無漩渦，阻力損失較小。缺點(diǎn)：有預(yù)旋，揚(yáng)程有所下降。半螺旋形吸入室大多應(yīng)用在雙吸式泵、多級(jí)中開式泵上l單級(jí)雙吸離心泵一般采用半螺旋形吸入室結(jié)構(gòu)。使流體以正預(yù)旋進(jìn)入葉輪，改善流體在葉輪入口處的流動(dòng)，而且消除軸背面的漩渦區(qū)。 第8頁/共75頁4. 彎管形吸入室第9頁/共75頁四、壓出室四、壓出室壓出室的作用：將流來的高速液體匯集起來，引向次級(jí)葉輪的進(jìn)口或引向壓出口，同時(shí)還將液體中的部分動(dòng)能轉(zhuǎn)變成壓力能。螺旋形壓出室（蝸殼體）環(huán)形壓出室徑向式導(dǎo)葉與流道式導(dǎo)葉壓出室其它

5、形式（雙層壓出室、雙壓出室、倒置雙渦室）壓出室結(jié)構(gòu)形式第10頁/共75頁1.螺旋形壓出室（蝸殼體）p特點(diǎn)：流道截面逐漸擴(kuò)大，易于將速度水頭轉(zhuǎn)化為壓力水頭。p缺點(diǎn)：非設(shè)計(jì)工況時(shí)，徑向力不均勻，會(huì)使泵軸產(chǎn)生撓度，造成震動(dòng)和密封環(huán)、軸套部件的磨損。p擴(kuò)散管：使液體中的部分動(dòng)能進(jìn)一步轉(zhuǎn)變?yōu)閴毫δ堋U(kuò)散管一般做成向葉輪旋轉(zhuǎn)方向一邊擴(kuò)大，擴(kuò)散角為812度。第11頁/共75頁特點(diǎn)：流道截面積處處相等，液流在流道里不斷加速，壓出室內(nèi)流體與葉輪內(nèi)均勻流體發(fā)生碰撞，損失較大。效率低于螺旋形。優(yōu)點(diǎn)：加工方便，用于多級(jí)泵的排出段。2.環(huán)形壓出室(P37)流體不斷增加第12頁/共75頁n導(dǎo)葉是導(dǎo)流部件，又稱導(dǎo)向葉輪（導(dǎo)

6、輪）。位于葉輪的外緣，相當(dāng)于一個(gè)不能動(dòng)的固定葉輪。一個(gè)葉輪和一個(gè)導(dǎo)葉組成分段式多級(jí)離心泵的級(jí)。n作用：將葉輪壓出的高速液體匯集起來引向下一級(jí)葉輪的入口（對末級(jí)導(dǎo)葉是引向壓出管路），并將液體的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為壓力能。（導(dǎo)葉與壓出室的作用相同）3.徑向式導(dǎo)葉與流道式導(dǎo)葉壓出室徑向式導(dǎo)葉流道式導(dǎo)葉見教材P35第13頁/共75頁徑向式導(dǎo)葉正導(dǎo)葉ABBC過渡區(qū)反導(dǎo)葉第14頁/共75頁流道式導(dǎo)葉正、反導(dǎo)葉是連續(xù)的整體，形成單獨(dú)的小流道，液流互不相混。流阻比徑向的小，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜。第15頁/共75頁4.雙層壓出室、雙壓出室、倒置雙渦室優(yōu)點(diǎn)：可以實(shí)現(xiàn)徑向推力的平衡第16頁/共75頁五、軸向力、徑向力及其平衡（五、軸向

7、力、徑向力及其平衡（P36）1. 軸向力產(chǎn)生的原因（1）葉輪左右兩側(cè)的液流壓力不等，右側(cè)壓力大于左側(cè)，形成壓力差軸向力F1，并指向吸入口。（2）因液流速度大小、方向發(fā)生變化，在葉輪上作用著一個(gè)沿軸向的、動(dòng)量變化所產(chǎn)生的力F2（3）泵立式布置，泵轉(zhuǎn)子的重力構(gòu)成軸向力F3321FFFF21FFFF2F1第17頁/共75頁問：離心泵泵在啟動(dòng)時(shí)，泵軸向排出口還是吸入口竄動(dòng)問：離心泵泵在啟動(dòng)時(shí)，泵軸向排出口還是吸入口竄動(dòng)？ 泵在啟動(dòng)時(shí)，泵軸向排出口竄動(dòng)，正是因?yàn)閯倖?dòng)時(shí)葉輪的壓差軸向力尚未建立，而動(dòng)量變化所產(chǎn)生的作用力發(fā)生效果的緣故。P37第18頁/共75頁2. 軸向力的平衡（1 1）葉輪對稱布置偶數(shù)：

8、正好對半布置奇數(shù)：首級(jí)采用雙吸式第19頁/共75頁（2 2）平衡孔（1）在葉輪后蓋板上鉆有數(shù)個(gè)小孔。平衡壓力（2）并在與前蓋板密封直徑相同處裝有密封環(huán)。液體經(jīng)過密封環(huán)間隙后，壓力下降，減少了作用在后蓋板上的力。（3）在后蓋板下部從泵殼處設(shè)連通管與吸入側(cè)相通，將葉輪背面的壓力液體引向吸入管。p結(jié)構(gòu)簡單，增加了泄漏，干擾了葉輪入口液體流動(dòng)的均勻性，泵的效率有所下降。p一般適用于單級(jí)泵或小型多級(jí)泵。第20頁/共75頁（3 3）雙吸式葉輪由于左右結(jié)構(gòu)對稱，不產(chǎn)生軸向力一般因密封環(huán)磨損不同，泄漏的程度不同，會(huì)產(chǎn)生殘余軸向力推力軸承第21頁/共75頁（4 4）背葉片在葉輪的后蓋板外側(cè)鑄有46片葉片（稱為背

9、葉片）背葉片強(qiáng)迫液體旋轉(zhuǎn)，使葉輪背面的壓力顯著下降。第22頁/共75頁（5 5）平衡裝置平衡盤裝置在末級(jí)葉輪之后，隨泵軸一起旋轉(zhuǎn)。平衡盤平衡作用原理：p3通過徑向間隙b1節(jié)流后，形成平衡盤前壓力p4,又通過軸向間隙b2節(jié)流后，形成平衡盤后壓力p6。p4p6，壓力差與平衡盤作用面積的乘積形成軸向力F第23頁/共75頁如何分析變工況時(shí)平衡盤的動(dòng)作如何分析變工況時(shí)平衡盤的動(dòng)作？平衡盤的靈敏度第24頁/共75頁平衡鼓是裝在泵軸末級(jí)葉輪后的一個(gè)圓柱體，跟隨泵軸一起旋轉(zhuǎn)。作用原理：徑向間隙前后液體壓力差與平衡鼓作用面積的乘積。（5 5）平衡裝置平衡鼓優(yōu)點(diǎn)：變工況時(shí)，泵啟、停時(shí)平衡鼓與泵體不會(huì)發(fā)生磨損。壽命

10、長、工作安全。缺點(diǎn)：變工況時(shí)，不能迅速平衡掉全部軸向力；平衡鼓不能限制泵軸的軸向竄動(dòng)。所以一般與推力軸承配合使用。為減少泄漏量，在平衡鼓外周車出反向螺旋槽第25頁/共75頁平衡鼓與平衡盤聯(lián)合使用雙平衡鼓裝置第26頁/共75頁3. 徑向力的產(chǎn)生的原因（P42）（1）變工況下（小于或大于設(shè)計(jì)工況），葉輪流出的液體與壓出室里的液體撞擊生壓；P（2）葉輪內(nèi)的液體流出時(shí)（因壓力不同，流出的液體量不同）產(chǎn)生的動(dòng)量的反作用力不均勻。RFRP第27頁/共75頁第28頁/共75頁實(shí)測離心泵壓出室內(nèi)液體的壓力分布圖，小于設(shè)計(jì)流量與大于設(shè)計(jì)流量時(shí)壓出室壓力分布正好相反。第29頁/共75頁徑向力常用斯捷潘諾公式計(jì)算（

11、經(jīng)驗(yàn)公式）P422298. 0BKHDF 設(shè)計(jì)工況下的揚(yáng)程葉輪出口直徑包括前后蓋板的葉輪出口寬度實(shí)驗(yàn)系數(shù)2136. 0VdVqqKVdVqqK36. 0螺旋形壓出室環(huán)形壓出室第30頁/共75頁4. 徑向力的平衡雙蝸殼蝸殼加導(dǎo)葉多級(jí)蝸殼式泵第31頁/共75頁五、軸端密封裝置五、軸端密封裝置泵軸穿過泵殼的動(dòng)、靜之間有間隙存在，泵內(nèi)液體會(huì)從間隙中泄漏至泵外。1.泵體；2.泵蓋；3.葉輪；4.泵軸；5.密封環(huán)；6.葉輪螺母；7.軸套；8.填料壓蓋；9.填料環(huán)；10.填料；11.懸架軸承部件。填料密封機(jī)械密封浮動(dòng)環(huán)密封迷宮密封其它密封第32頁/共75頁密封環(huán)第33頁/共75頁1.1.填料密封n主要構(gòu)成：

12、填料、填料環(huán)、填料壓蓋。n優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單，成本低。n缺點(diǎn)：填料與軸套摩擦?xí)l(fā)熱，需水冷卻，對于高速的大容量給水泵，填料密封不能滿足要求。n注意：填料壓蓋的壓緊程度應(yīng)該合理。1.填料套2.填料環(huán)3.填料4.填料壓蓋5.雙頭螺栓6.螺母第34頁/共75頁軸封為軟填料密封。為了防止空氣進(jìn)入泵內(nèi)和冷卻潤滑密封腔，在填料之間裝有填料環(huán)（水封環(huán)），水泵工作時(shí)少量高壓水，通過泵蓋中開面的梯形凹槽流入填料腔，起水封作用。 1.填料壓蓋；2.水封環(huán)；3.填料；4.填料箱石墨油浸石棉繩合成纖維第35頁/共75頁1.彈簧座；2.彈簧；3.動(dòng)環(huán)傳動(dòng)銷；4.動(dòng)環(huán)密封圈；5.動(dòng)環(huán)；6.靜環(huán)；7.靜環(huán)密封圈；8.防轉(zhuǎn)銷2.

13、2.機(jī)械密封原理：依靠動(dòng)環(huán)與靜環(huán)端面的直接接觸而形成徑向密封。靜環(huán)與動(dòng)環(huán)端面形成的密封面上所需要的壓力，依靠彈簧2的彈力造成。動(dòng)環(huán)密封圈4：防止液體的軸向泄漏;靜環(huán)密封圈7：封堵靜環(huán)與泵殼間的泄漏。密封圈除了起密封作用之外，還有吸收振動(dòng)，緩和沖擊的作用。第36頁/共75頁p機(jī)械密封的端面需要通有密封液體，動(dòng)環(huán)與靜環(huán)間的密封實(shí)際上是由兩環(huán)間維持一層極薄的流體膜起著平衡壓力和潤滑、冷卻端面的作用。p密封液體要經(jīng)過外部冷卻器的冷卻。p優(yōu)點(diǎn)：壽命大于填料密封，軸與軸套不易損傷，功率消耗少。p缺點(diǎn)：結(jié)構(gòu)復(fù)雜，價(jià)格貴，安裝以及加工精度要求高。如果動(dòng)靜環(huán)不同心，運(yùn)行時(shí)容易引起振動(dòng)。機(jī)械密封冷卻水系統(tǒng)第37頁

14、/共75頁第38頁/共75頁第39頁/共75頁3.3.浮動(dòng)環(huán)密封原理：浮動(dòng)密封環(huán)是藉浮動(dòng)環(huán)與支承環(huán)（浮動(dòng)套）的密封端面在液體壓力與彈簧力的作用下，緊密接觸使液體得到徑向密封。1.密封環(huán)；2.支承環(huán)（甲）；3.浮動(dòng)環(huán)；4.彈簧；5.支承環(huán)（乙）；6.支承環(huán)（丙）；7.支承環(huán)（?。?；8.密封圈組成: :由數(shù)個(gè)單環(huán)套在軸上依次排列而成，每個(gè)單環(huán)均由一個(gè)浮動(dòng)環(huán)、支承環(huán)（浮動(dòng)套）以及彈簧組成第40頁/共75頁n優(yōu)點(diǎn)：與機(jī)械密封相比，結(jié)構(gòu)簡單，運(yùn)行可靠。適宜與高溫高壓的液體。n缺點(diǎn)：軸向長度較長，運(yùn)行時(shí)支承環(huán)組成的腔內(nèi)必須有密封液體，不宜在短而粗的大容量給水泵中應(yīng)用，也不宜在干轉(zhuǎn)或汽化條件下運(yùn)行。第41頁

15、/共75頁n另外的軸端密封有：迷宮密封、螺旋密封等。（書P46）n迷宮密封（梳子形密封片與軸套之間形成一系列忽大忽小的間隙）對泄漏液體進(jìn)行多次節(jié)流降壓4.4.其它密封裝置第42頁/共75頁第43頁/共75頁螺旋密封：是一種非接觸型的流體動(dòng)力密封。在密封部位的軸表面上切出反向螺旋槽，泵軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)對充滿在螺旋槽內(nèi)的泄漏液體，產(chǎn)生一種向泵內(nèi)的泵送作用，從而達(dá)到減少介質(zhì)泄漏的目的。p優(yōu)點(diǎn)：工作時(shí)無磨損，使用壽命長。p缺點(diǎn)：螺旋密封在低速或停車狀態(tài)不起密封作用。第44頁/共75頁第二節(jié)第二節(jié) 離心泵整體結(jié)構(gòu)離心泵整體結(jié)構(gòu)一、泵的基本型號(hào)一、泵的基本型號(hào)第45頁/共75頁第46頁/共75頁一、單級(jí)單吸清水離

16、心泵（一、單級(jí)單吸清水離心泵（IS型）型）轉(zhuǎn)速：29001450流量：6.3400揚(yáng)程：5125第47頁/共75頁二、單級(jí)雙吸離心泵（二、單級(jí)雙吸離心泵（S型）型） P47圖圖轉(zhuǎn)速：29001450流量：722020揚(yáng)程：12125輸送清水或物理、化學(xué)性質(zhì)類似于水的其他液體第48頁/共75頁三、電廠常用泵三、電廠常用泵鍋爐給水泵、凝結(jié)水泵、循環(huán)水泵、灰渣泵第49頁/共75頁（一）鍋爐給水泵（一）鍋爐給水泵節(jié)段式多級(jí)給水離心泵節(jié)段式多級(jí)泵在啟、停和工況突變時(shí)，常常會(huì)受到熱沖擊，產(chǎn)生熱應(yīng)力，容易造成泵動(dòng)靜部分的摩擦與振動(dòng)。節(jié)段式多級(jí)泵級(jí)數(shù)較多時(shí)，拉緊螺栓很難保證節(jié)段間接觸嚴(yán)密，因而運(yùn)行中易造成級(jí)間

17、泄漏。另外，檢修時(shí)，需拆卸泵進(jìn)、出水管道，再解體泵，因此費(fèi)工費(fèi)時(shí)。第50頁/共75頁第51頁/共75頁圓筒型（雙層殼體）多級(jí)離心泵CHTDCHTCCHTA/高壓、超臨界鍋爐給水泵目前普遍采用圓筒型（雙層殼體）多級(jí)離心泵主要特征：雙層殼體（內(nèi)、外殼之間充有水泵出口引來的高壓水）（1）克服熱沖擊產(chǎn)生的熱應(yīng)力（2）高壓液體自動(dòng)密封內(nèi)殼體節(jié)段結(jié)合面（3）檢修方便見教材P49第52頁/共75頁第53頁/共75頁美國1300MW機(jī)組配用的49300KW圓筒型鍋爐給水泵大容量高溫、高壓鍋爐給水泵為什么大多采用圓筒型泵殼結(jié)構(gòu)？（P48）第54頁/共75頁（二）凝結(jié)水泵（二）凝結(jié)水泵大容量火力發(fā)電廠汽輪機(jī)組采用

18、筒袋型立式多級(jí)離心泵?；▋煞昼娍纯唇滩腜48圖作用：將凝結(jié)水送至低加主要特點(diǎn)：垂直懸吊式平衡裝置：平衡孔葉輪背 口環(huán)推力軸承 （NLT型）第55頁/共75頁臥式葉輪前裝置誘導(dǎo)輪第56頁/共75頁第三節(jié)第三節(jié) 離心風(fēng)機(jī)主要部件離心風(fēng)機(jī)主要部件第57頁/共75頁一、葉輪1.前盤；2.后盤；3.葉片；4.輪豰第三節(jié)第三節(jié) 離心風(fēng)機(jī)主要部件離心風(fēng)機(jī)主要部件離心風(fēng)機(jī)傳遞能量的主要部件第58頁/共75頁離心風(fēng)機(jī)葉輪一般采用后彎式葉片：機(jī)翼型、直板型、彎板型空氣動(dòng)力性能好效率高制造方便效率低第59頁/共75頁葉輪前盤的形式有：平直前盤、錐形前盤、弧形前盤。平直氣流進(jìn)口后分離損失較大，風(fēng)機(jī)效率低；弧形反之。高

19、效離心風(fēng)機(jī)采用第60頁/共75頁二、集流器作用：裝置在葉輪前，使氣流能均勻地充滿葉輪的入口截面。要求：氣流通過時(shí)阻力損失最小。結(jié)構(gòu)：圓筒形、圓錐形、弧形、錐筒形、錐弧形。效果依次變好葉輪進(jìn)口處會(huì)形成渦流區(qū)高效風(fēng)機(jī)基本上采用第61頁/共75頁擋風(fēng)圈（穩(wěn)壓器）位置：風(fēng)機(jī)內(nèi)部進(jìn)氣口部位作用：減弱渦流，控制倒流。機(jī)舌附近倒流蝸殼內(nèi)靠近進(jìn)氣口附近的渦流檔風(fēng)圈第62頁/共75頁雙吸式離心風(fēng)機(jī)小葉片位置：葉輪兩側(cè)蓋板上作用：減少葉輪出口強(qiáng)渦流，同時(shí)減小風(fēng)機(jī)在小流量區(qū)運(yùn)行時(shí)出現(xiàn)喘振的可能性。兩側(cè)出氣流速常不相等，產(chǎn)生強(qiáng)渦流第63頁/共75頁三、進(jìn)氣箱p氣流進(jìn)入集流器的兩種方式：自由進(jìn)氣：集流器直接從周圍吸取氣體。進(jìn)氣箱：集流器從進(jìn)氣箱吸取氣體。p進(jìn)氣箱的作用：改善氣流的流動(dòng)狀況，使氣流速度分布均勻。箱內(nèi)漩渦區(qū)大，進(jìn)口氣流不穩(wěn)定通