第一章離心幫浦的日常執行與操作
第一節離心幫浦的結構和工作原理
幫浦是把原動機的機械能轉換為所抽取液體能量的機器，用來輸送液體並提高液體的壓力。幫浦的種類很多，按其工作原理和結構特徵可分為兩大類。
①容積式幫浦。它是利用工作室容積的週期性變化而提高液體壓力達到輸送液體的目的。如往復幫浦、隔膜幫浦、齒輪幫浦等。
②葉片式幫浦。它是一種依靠幫浦內作高速旋轉的葉輪把能量傳遞給液體，進行液體輸送的機械。如離心幫浦、軸流幫浦、旋渦幫浦等。
一、離心幫浦的工作原理
離心幫浦主要是依靠離心力作用來輸送液體，故稱其為離心幫浦。離心幫浦在運轉之前必須先在幫浦內灌滿液體，並將葉輪全部浸沒。當幫浦運轉時，原動機帶動葉輪高速旋轉，葉輪中的葉片帶動液體一起旋轉，因而產生離心力，在此離心力作用下，葉輪中的液體沿葉片流道被甩向葉輪外緣，經蝸殼送入排出管，液體從葉輪獲得能量,使壓力能和速度能均增加,並依靠此能量將液體輸送到工作地點。
而葉輪中間吸入口處卻形成了低壓，在吸液罐和葉輪中心處的液體之間就產生了壓差,吸液罐中的液體在這個壓差作用下,不斷地經吸入管路及幫浦的吸入室進入葉輪中。這樣，在葉輪旋轉過程中，一面不斷吸入液體，一面又不斷給吸入液體一定的能量，將液體排出並輸送到工作地點。其工作原理見圖1。
圖1 離心幫浦工作原理圖
二、離心幫浦的優缺點
離心幫浦在化工生產中被大量採用，與其他型別幫浦相比，離心幫浦具有下列一些優點。
①轉速高。一般離心幫浦轉速在700-3500r/min，它可以直接和電動機或蒸汽輪機相連線。同樣流量和壓力的離心幫浦和往復幫浦相比較，離心幫浦重量輕、占地面積小、運轉穩定，故裝置費用低廉。
②離心幫浦在運轉時，可以利用調節閥的不同開度，很方便的在很寬範圍內調節幫浦的流量，使幫浦操作簡便。
③離心幫浦流量均勻，運轉時的噪音低。
④它可以輸送帶雜質的液體。
但離心幫浦也有如下一些缺點：
①離心幫浦無自吸作用，在啟動之前一定要在吸入管及葉輪中充滿液體。
②由於無自吸作用，所以少量氣體進入吸液管時易使幫浦產生汽蝕現象。
③一般適用於流量大而揚程不變的流體，不適用於粘性大的流體。
三、離心幫浦的結構及部件
離心幫浦的主要構件有：軸、密封（填料密封或機械密封）、軸承、出口管、葉輪、吸入室、口環、蝸殼、軸承等。詳見圖2。
1、軸 2、機封 3、出口管 4、葉輪 5、吸入室 6、口環 7、蝸殼 8、軸承
圖2 離心幫浦結構圖
另外，分段多級離心幫浦還採用導葉作為轉能裝置，並採用平衡裝置來平衡軸向力，有的離心幫浦為了提高汽蝕效能而採用了誘導輪。
1、葉輪
葉輪是離心幫浦中傳遞能量的部件，通過它將原動機來的機械能轉變為液體的靜壓能和動能。葉輪是離心幫浦的做功零件，依靠它高速旋轉對液體做功而實現液體的輸送，是離心幫浦重要零件之一。
葉輪一般由輪榖、葉片和蓋板三部分組成。葉輪的蓋板有前蓋板和後蓋板之分，葉輪入口側的蓋板稱為前蓋板，另一側的蓋板稱為後蓋板。
按結構形式，葉輪可分為以下三種。
(1)閉式葉輪，閉式葉輪的兩側均有蓋板，蓋板間有4—6個葉片，如圖3-a所示。閉式葉輪效率較高，應用最廣，適用於輸送不含固體顆粒及纖維的清潔液體。閉式葉輪有單吸和雙吸兩種型別。
雙吸葉輪如圖3-d所示，適用於大流量幫浦，其抗汽蝕效能較好。
(2)半開式葉輪，這種葉輪只有後蓋板，如圖3-b所示。它適用於輸送易於沉澱或含固體懸浮物的液體，其效率介於開式和閉式葉輪之間。
（3）開式葉輪無前後蓋板，如圖3-c。這種葉輪結構簡單，製造容易，但效率低，適用輸送含較多固體懸浮物或帶纖維體。
（a）閉式葉輪；（b）半開式葉輪；（c）開式葉輪 （d）雙吸式葉輪
圖3 葉輪的型式
2、幫浦軸
離心幫浦的幫浦軸的主要作用是傳遞動力，支承葉輪保持在工作位置正常運轉。它一端通過聯軸器與電動機軸相連，另一端支承著葉輪作旋轉運動，軸上裝有軸承、軸向密封等零部件。
3、軸承
軸承起支承轉子重量和承受力的作用。離心幫浦上多使用滾動軸承。軸承一般用潤滑脂和潤滑油潤滑。
4、蝸室和導葉
(1) 蝸室
離心幫浦的蝸室分為螺旋形蝸室和環形蝸室兩種(見圖4)。一般均採用螺旋形蝸室，當幫浦的流量較小時可採用環形蝸室。當離心幫浦的揚程較大時，採用雙螺旋形蝸室，可平衡葉輪的徑向力，減小葉輪的偏擺和幫浦的振動，有利於提高離心幫浦的執行週期。
(2) 導葉
導葉是多級離心幫浦或軸流幫浦常用的一種擴壓器和回流器的組合件，主要有徑向、軸向、扭曲式和流道式等幾種形式。
徑嚮導葉(見圖5) 多用於多級離心幫浦，是乙個兩端面均有葉片(一般為 5～10 片)的環形體，葉片內、外徑較大端為擴壓葉片，內、外徑較小端為回流葉片。多級離心幫浦前面一級葉輪的出口，對準擴壓葉片的入口，而回流葉片的出口對準下一級葉輪的入口。葉輪出口排出的液體進入擴壓葉片，將液體流速降低，動能轉換為壓力能之後，液體進入回流葉片，以較小的阻力改變液體的流動方向，將液體送至下一級葉輪的入口。
（a）螺旋形蝸室；（b）雙螺旋形蝸室；（c）環形蝸室
圖4 離心幫浦的蝸室圖 5徑嚮導葉
5、幫浦殼
幫浦殼(或稱殼體)是幫浦形成包容和輸送液體的幫浦外殼的總稱。一般離心幫浦由吸入液體部分，葉輪運轉空間和壓出液體等三個大部分構成。
吸入液體部分是幫浦吸入口至葉輪入口部分,由吸入接管和吸入室組成。吸入室有柱形吸入室，直錐形吸入室、環形吸入室和單螺旋形吸入室。
壓出液體部分由蝸室與壓出管或導葉構成。蝸室分有螺旋形蝸室、環形蝸室和雙螺形蝸室。
為了將葉輪裝入葉輪運轉空間，幫浦殼需製成剖分式，常用有軸向剖分和徑向剖分兩種。當流量較小，排出壓力較高，幫浦送溫度較高和易揮發液體時，應採用徑向剖分式幫浦殼。
6、口環
口環(又稱密封環) 裝於離心幫浦葉輪入口的外緣及幫浦殼內壁與葉輪入口對應的位置，兩環之間有一定的間隙量，既可使葉輪能正常旋轉又可限制幫浦內的液體由高壓區(壓出室)向低壓區(吸入室)回流； 提高幫浦的容積效率 (見圖6)。密封環有固定的和可拆裝的兩種結構,後者便於在磨損後更換新密封環。密封環材料為鑄鐵、青銅或表面噴塗硬質合金等減磨或耐磨材料製成。
1—幫浦殼；2—幫浦殼密封環；3—葉輪；4—葉輪密封環
圖6 閉式葉輪密封環
離心式煉油化工幫浦的密封環應採用可更換的密封環，且密封環應採用壓配合加鎖定銷、或螺栓、或採用法蘭、螺釘等方法固定,也可採用三點或三點以上的焊接固定。
7、軸封裝置
從葉輪流出的高壓液體，經過葉輪背面，沿著幫浦軸和幫浦殼的間隙流向幫浦外，稱為外洩漏。在旋轉的幫浦軸和靜止的幫浦殼之間的密封裝置稱為軸封裝置。它可以防止和減少外洩漏，提高幫浦的效率，同時還可以防止空氣吸入幫浦內，保證幫浦的正常執行。
特別在輸送易燃、易爆和有毒液體時，軸封裝置的密封可靠性是保證離心幫浦安全執行的重要條件。常用的軸封裝置有填料密封和機械密封兩種。
（1）填料密封
填料密封指依靠填料和軸(或軸套)的外圓表面接觸來實現密封的裝置。它由填料箱(又稱填料函)、填料、液封環、填料壓蓋和雙頭螺栓等組成，如圖7所示。液封環安裝時必須對準填料函上的入液口，通過液封管與幫浦的出液管相通，引入壓力液體形成液封，並冷卻潤滑填料。
填料密封是通過填料壓蓋壓緊填料，使填料發生變形，並和軸(或軸套)的外圓表面接觸，防止液體外流和空氣吸入幫浦內。填料密封的密封性可用調節填料壓蓋的鬆緊程度加以控制。填料壓蓋過緊，密封性好，但使軸和填料間的摩擦增大，加快了軸的磨損，增加了功率消耗，嚴重時造成發熱、冒煙，甚至將填料燒毀。
填料壓蓋過鬆，密封性差，洩漏量增加，這是不允許的。合理的鬆緊度應該使液體從填料函中滴狀漏出，輕質油每分鐘控制20滴以內，重質油每分鐘控制在10滴以內。對有毒、易燃、腐蝕及貴重液體，由於要求洩漏量較小或不准洩漏，可以通過另一台幫浦將清水或其他無害液體打到液封環中進行密封，以保證有害液體不漏出幫浦外。
也可採用機械密封裝置。
圖7 填料密封裝置
（2）機械密封
填料密封的密封效能差，不適用於高溫、高壓、高轉速、強腐蝕等惡劣的工作條件。機械密封裝置具有密封效能好，尺寸緊湊，使用壽命長，功率消耗小等優點，近年來在化工生產中得到了廣泛的使用。
依靠靜環與動環的端麵相互貼合，並作相對轉動而構成的密封裝置，稱為機械密封，又稱端麵密封。其結構如圖8所示為常用的單端麵機械密封結構。由靜止環（靜環）1、旋轉環（動環）2、彈性元件3、彈簧座4、緊定螺釘5、旋轉環輔助密封圈6和靜止環輔助密封圈8等元件組成，防轉銷7固定在壓蓋9上以防止靜止環轉動。
圖8 單端麵機械密封
機械密封中流體可能洩漏的途徑有a、b、c、d四個通道。
c、d洩漏通道分別是靜止環與壓蓋、壓蓋與殼體之間的密封，二者均屬靜密封。b通道是旋轉環與軸之間的密封，靜密封元件最常用的有橡膠o形圈或聚四氟乙烯v形圈。
a通道則是旋轉環與靜止環的端麵彼此貼合作相對滑動的動密封，它是機械密封裝置中的主密封，也是決定機械密封效能和壽命的關鍵。
四、離心幫浦的分類
離心幫浦的種類很多，分類方法常見的有以下幾種方式
1、按葉輪吸入方式分：
（1）單吸式離心幫浦：安裝單吸葉輪的幫浦為單吸式幫浦，如圖9所示
圖9 單級單吸離心幫浦
（2）雙吸式離心幫浦，安裝有雙吸式葉輪的幫浦為雙吸式幫浦，如圖10所示
圖10 單級雙吸離心幫浦
2、按葉輪數目分：
（1）單級離心幫浦
幫浦中只有乙個葉輪，單級離心幫浦是一種應用廣泛的幫浦。由於液體在幫浦內只有一次增能，所以揚程較低。如圖9所示為單級單吸離心幫浦。如圖10所示為單級雙吸離心幫浦。
（2）多級離心幫浦
具有兩個或兩個以上葉輪的離心幫浦稱為多級離心幫浦。級數越多壓力越高。圖11所示為一台分段式離心水幫浦，這種幫浦的葉輪一般為單吸式。
圖11 多級離心幫浦
3、按幫浦的安裝方式分：
（1）立式幫浦
立式離心幫浦的幫浦軸是直立安裝的。這種幫浦的結構緊湊，占地面積小，體積小。吸入口、排出口都是橫向設定的。
圖12 立式幫浦
（2）臥式幫浦
臥式離心幫浦的幫浦軸是水平安裝的。它的支撐腳落在基礎上，幫浦軸通過聯軸節與電動機連線，維護、檢修都在地面上工作，比較方便。如圖9、10、11均為臥式離心幫浦。
4、按幫浦的用途和輸送液體性質分類：
（1）清水幫浦；
（2）泥漿幫浦；
離心幫浦組裝工藝培訓教材
離心幫浦組裝工藝 故障及維修 編制 劉維仁 審核 趙繼利王俊金 批准 胥文傑 大連蘇爾壽幫浦及壓縮機 2006年6月 目錄1.離心幫浦組裝工藝 2.離心幫浦組裝實習指導 3.幫浦常見故障，原因及解決措施 4.幫浦常用軸承簡介 5.軸承遊隙 6.軸的對心，對軸的影響 離心幫浦組裝工藝 一 裝配工藝守則...
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