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离心机配套设施离心泵

离心机配套设施离心泵是依靠高速旋转的叶轮所产生的离心力对液体做功的液体输送机械。由于它具有结构简单、操作方便、性能适应范围广、体积小、流量均匀、故障少、寿命长等特点,在化工生产中应用十分广泛,化工生产所使用的泵大约有80%为离心泵。

一、离心泵的工作原理与基本结构

1、离心机配套设施离心泵工作原理

在蜗牛形泵壳内,装有一个叶轮,叶轮与泵轴连在一起,可以与轴一起旋转,泵壳上有两个接口,一个在轴向,接吸入管,一个在切向,接排出管。通常,在吸入管口装有一个单向底阀,在排出管口装有一调节阀,用来调整节流量。离心泵工作前,先灌满被输送液体。当离心泵启动后,泵轴带动叶轮高速旋转,受叶轮上叶片的约束,泵内液体与叶轮一起旋转,在离心力的作用下,液体从叶轮中心向叶轮外缘运动,叶轮中心(吸入口)处因液体空出而呈负压状态,这样,在吸入管的两端就形成了一定的压差,即吸入液面压力与泵吸入口压力之差,只要这一压差足够大,液体就会被吸入泵体内,这就是离心泵的吸液原理;另一方面,被叶轮甩出的液体,在从中心向外缘运动的过程中,动能与静压能均增加了,流体进入泵壳后,由于泵壳内蜗形通道的面积是逐渐增大的,液体的动能将减少,静压能将增加,达到泵出口处时压力达到最大,于是液体被压出离心泵,这就是离心泵的排液原理。

2、离心机配套设施离心泵的基本结构和主要部件

离心机配套设施离心泵的主要构件有叶轮、泵壳和轴封,有些还有导轮。

(1)叶轮 叶轮是离心泵的核心构件,是在一圆盘上设置4~12个叶片构成的。其主要功能是将原动机械的机械能传给液体,使液体的动能与静压能均有所增加。

根据叶轮是否有盖板,可以将叶轮分为三种形式,即开式、半开(闭)式和闭式。通常,闭式叶轮的效率要比开式高,而半开式叶轮的效率介于二者之间,因此应尽量选用闭式叶轮,但由于闭式叶轮在输送含量有固体杂质的液体时,容易发生堵塞,故在输送含量有固体的液体时,多使用开式或半开式叶轮。对于闭式与半闭式叶轮,在输送液体时,由于种种原因叶轮的吸入口一侧是负压,而在另一侧则是高压,因此在叶轮两侧存在着压力差,从而存在对叶轮的轴向推力,将造成叶轮沿轴向吸入口窜动,造成叶轮与泵壳的接触磨损,严重时还会造成泵的振动,为了避免这种现象,常常在顺轮的盖板上开若干个小孔,即平衡孔。但平衡孔的存在降低了泵的效率。其他消除轴向推力的方法是安装止推轴承或将单吸改为双吸。

根据叶轮的吸液方式可以将叶轮分为两种,即单吸叶轮与又吸叶轮。显然,双吸叶轮完全消除了轴向推力,而且具有相对较大的吸液能力。

叶轮上的叶片是多种多样的,有前弯叶片、径向叶片和后弯叶片三种。但工业生产中主要为后弯叶片,因为后弯叶片相对于另外两种叶片的效率高,更有利于动能向静压能的转换。由于两叶片间的流动通道是逐渐扩大的,因此能使液体的部分动能转化为静压能,叶片是一种转能装置。

(2)泵壳 由于泵壳的形状像蜗牛,因此又称为蜗壳。这种特殊的结构,使叶轮与泵壳之间的流动通道沿着叶轮旋转的方向逐渐增大并将液体导向排出管。因此,泵壳的作用就是汇集被叶轮甩出的液体,并在将液体导向排出口的过程中实现部分动能向静压能的转换。泵壳是一种转能装置,为了减少液体离开叶轮时直接冲击泵壳而造成的能量损失,常常在与泵壳之间安装一个固定不动的导轮。导轮带有前弯叶片,常常在叶轮与泵壳之间安装一个固定不动的导轮。导轮带有前弯叶片,叶片间逐渐扩大的通道使用进入泵壳的液体流动方向逐渐改变,从而减少了能量损失,使动能向静压能的转换更加有效。导轮也是一个转能装置。通常,多级离心泵均安装导轮。

(3)轴封装置 由于泵壳固定而泵轴是转动的,因此在泵轴与泵壳之间存在一定的空隙,为了防止泵内液体沿空隙漏出泵外或空气沿相反方向进入了泵内,需要对空隙进行密封处理。用来实现泵轴与泵壳间密封的装置称为轴封装置。常用的密封方式有两种,即填料密封与机械密封。

填料密封装置其结构由填料箱、填料、水封环和填料压盖等组成。填料密封主要是靠轴的外表面与填料紧密接触来实现密封,用以阻止泵内液体向外泄漏。填料又称盘根,常用的填料是黄油浸透的棉织物或编织的石棉绳,有时还在其中加入石墨、二硫化钼等固体润滑剂。密封高温液体用的填料,常采用金属箔包扎石棉芯子等材料。密封的严密性可用增加填料厚度和拧紧填料压盖来调节。

机械密封是无填料的密封装置,它由动环、静环、弹簧和密封圈等组成。动环随轴一起旋转,并能作轴向移动;静环装在泵体上静止不动。这种密封装置是动环靠密封腔中液体的压力和弹簧的压力,使其端面贴和在静环的端面上(又称端面密封),形成微小的轴向间隙而达到密封的。为了保证动静环的正常工作,轴向间隙的端面上需保持一层水膜,起冷却和润滑作用。这种密封的优点:转子转动或静止时,密封效果都好,安装正确后能自动调整;轴向尺寸较小,摩擦功耗较少;使用寿命长等。在高温、高压和高转速的给水泵上得到了广泛的应用。其缺点是:结构较复杂,制造精度要求高,价格较贵,安装技术要求高等。

两种方式相比较,前都结构简单,价格低,但密封效果差;后者结构复杂,精密,造价高,但密封效果好。因此,机械密封主要用在一些密封要求较高的场合,如输送酸、碱、易燃、易爆、有毒、有害等液体。