水泵蜗壳与流量扬程的关系(冷却、冷冻泵原理及维护保养)

Posted 2023-05-30

篇首语：知识是抵御一切灾祸的盾牌。本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了水泵蜗壳与流量扬程的关系(冷却、冷冻泵原理及维护保养)相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

水泵蜗壳与流量扬程的关系(冷却、冷冻泵原理及维护保养)

IGW端吸离心泵根据不同用途要求可用作生活给水系统，空调系统，消防系统等场合使用。输送介质为清水或物理化学性质类似于水的液本，输送介质温度不得超过110℃。

泵系统工作压力为≤1.6Mpa，即泵吸入口压力+泵扬程≤1.6Mpa，泵静压试验压力为2.4Mpa。

型号含义：IS80-65-160A（例）

80-泵的吸入口直径（mm）；IS-单级单吸清水离心泵；

65-泵的排出口直径（mm）；160-泵的叶轮直径；A-叶轮外经切割次数。

IS型泵为典型的后开门结构形式。其优点是检修方便，检修时不东欧部分泵体、吸入管路、排出管路只需拆下联轴器，即可退出转子部件进行检修。

泵体和泵盖构成泵的工作室。叶轮、轴和滚动轴承等为泵的转子。悬架轴承部件支撑着泵的转子部件，滚动轴承承受泵的径向力轴向力。

为了平衡泵的轴向力，大多数泵的叶轮前、后均设有密封环，并在叶轮后盖板上设有平衡孔。

泵通过弹性轴联器与电动机连结。泵的旋转方向，从驱动端看，为顺时针方向旋转。

离心泵的检修技术知识：

概述：

1、泵是输送液体并提高液体压力的机器（一种“增能”机器）。

2、泵分为化工用泵、水泵。

3、主要差异：特殊材料和设计，防止腐蚀和适应化工工艺，包括结构、轴封、材料及检修难度。

4、化工用泵的要求：

（1）适应化工工艺要求运行可靠。

（2）耐腐蚀，耐磨损。

（3）满足无泄漏要求。

（4）耐高温或耐低温并能有效连续工作。

离心泵的工作原理、分类、型号及结构：

（一）离心泵的装置及工作原理

1、为了使离心泵能正常工作，离心泵必须配备一定的管路和管件，这种配备有一定管路系统的离心泵称为离心泵装置。图1—1所示为离心泵的一般装置示意图，主要有底阀、吸入管路、排出阀、排出管线等。复查联轴器找正对中。

2、离心泵的工作原理

离心泵在启动之后，依靠高速旋转的叶轮，液体在惯性离心力作用下获得了能量以提高了压强。水泵在工作前，泵体和进水管必须罐满水，防止气蚀现象发生。当叶轮快速转动时，叶片促使水很快旋转，旋转着的水在离心力的作用下从叶轮中飞去，泵内的水被抛出后，叶轮的中心部分形成真空区域。一面不断地吸入液体，一面又不断地给予吸入的液体一定的能量，将液体排出。离心泵便如此连续不断地工作。

（二）离心泵的气蚀

1、所谓的气蚀是指：离心泵启动时，若泵内存在空气，由于空气的密度很低，旋转后产生的离心力很小，因而叶轮中心区所形成的低压不足以将液位低于泵进口的液体吸入泵内，不能输送流体的现象。

2、离心泵启动前一定要向泵壳内充满水以后，方可启动，否则将造成泵体发热，震动，出水量减少，对水泵造成损坏（简称“气蚀”）造成设备事故！

造成汽蚀的主要原因有：

（1）进口管路阻力过大或者管路过细；

（2）输送介质温度过高；

（3）流量过大，也就是说出口阀门开的太大；

（4）安装高度过高，影响泵的吸液量；

（5）选型问题，包括泵的选型，泵材质的选型等。

含气泡的液体挤入高压区后急剧凝结或破裂。因气泡的消失产生局部真空，周围的液体就以极高的速度流向气泡中心，瞬间产生了极大的高达几万kpa的高速冲击力，造成对叶轮和泵壳的冲击，使材料受到侵蚀和破坏。

从造成汽蚀和气缚的原因不同来看：气缚是泵体内有空气，一般发生在泵启动的时候，主要表现在泵体内的空气没排净；而汽蚀是由于液体在一定的温度下达到了它的汽化压力。

（2）气蚀发生的位置

根据水泵汽蚀发生的部位不同，可将汽蚀分为以下四类：

叶面汽蚀：叶面气蚀是发生在叶片表面的汽蚀，主要是因为水泵安装过高，或流量偏离设计流量过大时产生的汽蚀现象。其空泡形成和溃灭多发生在叶片的正面和背面或前轮盘内表面处以及叶片的根部。

间隙汽蚀：间隙气蚀泵内水流通过突然变窄的间隙时，速度增加，局部压力下降，也会产生汽蚀。如轴流泵叶片外缘及泵壳之间的间隙内，离心泵密封环与叶轮外缘的间隙处，由于叶轮进水侧与出水侧的压盖很大，导致高速回流，造成局部压降，引起间隙汽蚀。

涡带汽蚀：涡带气蚀由于集水池，进水流道设计不良或水泵在非设计条件下工作，也可能在叶轮的下方产生自上而下的带状漩涡（简称涡带），当涡带中心压力低于汽化压力时，该涡带即成为汽蚀带。

粗糙汽蚀：粗糙气蚀是水流经过泵内凸凹不平的内壁面和过流部件时，在突出物的下游也容易产生局部负压而引发汽蚀，该汽蚀称为粗糙汽蚀。

离心泵的分类：

离心泵的种类很多，分类方法常见的有以下几种方式

1、按叶轮吸入方式分：

（1）单吸式离心泵；如下图所示：

单级离心泵结构

1.泵进口；2.泵壳；3.泵出口；4.密封填料盒；5.填料压盖；6.泵轴；7.联轴器；8.配套电机；9.螺壳；10.叶轮；11.扩散管。

（2）双吸式离心泵；如图1-3所示：

多级离心泵结构示意图

1.联轴器；2.泵轴；3.前轴承体；4.吸入段；5.泵进口；6.穿杠；7.中段；8.平衡管；9.压出段；10.泵出口；11.后轴承体。

（3）单级双吸离心泵

扬程范围为10—140m，流量范围是90—28600m3／h。按轴的安装位置不同，分卧式和立式两种结构。图12—3为卧式S型单级双吸离心泵结构。这种泵实际上相当于两个B型泵叶轮组合而成，液体从叶轮左、右两侧进入叶轮，流量大。转子为两端支承，泵壳为水平副分的蜗壳形。两个呈半螺旋形的吸液室与泵壳一起为中开式结构，共用一根吸液管，吸、排液管均布在下半个泵壳的两侧，检查泵时，不必拆动与泵相连接的管路。由于泵壳和吸液室均为蜗壳形，为了在灌泵时能将泵内气体排出，在泵壳和吸液室的最高点处分别开有螺孔，灌泵完毕用螺栓封住。泵的轴封装置多采用填料密封，填料函中设置水封圈，用细管将压液室内的液体引入其中以冷却并润滑填料。轴向力自身平衡，不必设置轴向力平衡装置。在相同流量下双吸泵比单吸泵的抗汽蚀性能要好。

2、按叶轮数目分：

（1）单级离心泵泵中只有一个叶轮，单级离心泵是一种应用广泛的泵。由于液体在泵内只有一次增能，所以扬程较低。如图1—2所示为单级单吸离心泵。

（2）多级离心泵具有两个或两个以上叶轮的离心泵称为多级离心泵。级数越多压力越高。图1—4所示为一台分段式离心水泵，这种泵的叶轮一般为单吸式。

3、离心泵扬程分：

（1）低压泵：扬程≤20m；

（2）中压泵：扬程≥20-100m；

（3）高压泵：扬程≥100m；

4、按泵的用途和输送液体性质分类：

泵可分为：

（1）清水泵；（2）泥浆泵；（3）酸泵；（4）碱泵；

（5）油泵；（6）砂泵；（7）低温泵；（8）高温泵；

（9）屏蔽泵等。

（四）离心泵型号及结构

1、离心泵的型号：表1-1离心泵基本类型代号

2、离心泵的结构

离心泵的品种很多，各种类型泵的结构虽然不同，但主要零部件基本相同。

主要零部件有泵壳、泵盖、泵体、叶轮、密封环、泵轴、机封或填料函、联轴器、轴承等。

多级离心泵是指在同一根泵轴上装有两个或两个以上的叶轮，液体依次通过各级叶轮，它的总压头是各级叶轮压头之和。当需要得到高压头时，往往采用多级离心泵。

转动部分：

1.锁紧螺母；2.泵轴；3.轴承挡套；4.密封填料轴套； 5.平衡盘；6.叶轮。

作用：转动部分由轴、叶轮、轴套等组成，是泵产生离心力和能量的旋转主体。

泵壳部分：多级分段式离心泵的泵壳分为吸入段（前段）、中段和压出段（后段）。吸入段的作用是保证液体以最小的摩擦损失流入叶轮入口。中段上有导叶，导叶装入带有隔板的中段中，形成蜗壳。

中段的作用是将前一级里以较大速度出来的液体降低速度，保证液体很好地进入下一级叶轮。压出段上还有尾盖，压出段的作用是收集从叶轮流出来的液体，并将液体的动能变成压力能。

中段装配示意图

1.带隔板的中段；2.密封环（口环）；3.导叶；4.叶轮。

密封部分：

叶轮与泵壳之间的密封

转动着的叶轮和泵壳之间有间隙存在，如果这个间隙过大，叶轮甩出来的液体的一部分就会从这个间隙返回叶轮的吸入口，降低泵效；如果这个间隙过小，会使泵壳和叶轮可能因为磨损过大而报废。

叶轮与泵壳之间的密封中，采用密封环。密封环安装在中段上，它可以减少高压液体漏回叶轮吸入口，还起到承受磨损的作用，以延长叶轮和泵壳的使用寿命，减少修理费用。

轴向力平衡

平衡部分：

平衡部分主要用来平衡离心泵运行时产生指向叶轮进口的轴向推力。

（1）单级离心泵的轴向力平衡

①采用双吸式叶轮； ②开平衡孔； ③装平衡管；④采用平衡叶片。

（2）多级离心泵的轴向力平衡

①对称布置叶轮；②平衡盘法；③平衡鼓法；④平衡盘法。

平衡盘法平衡装置示意图

1.平衡管；2.平衡室；3.平衡盘头；4.平衡盘；5.泵轴；6.尾盖

一般取平衡盘的直径略大于叶轮吸入口的直径。假使泵的轴向力增加，平衡盘与平衡盘头之间的轴向间隙减小，平衡盘前面的压力就增大，以平衡轴向推力。

滚动轴承示意图

1.外圈；2.保持架；3.滚动体；4.内圈

轴承部分：

滚动轴承：滚动轴承一般是由外圈、内圈、滚动体和保持架组成。内圈装在轴颈上，外圈装在机架的轴承座内。通常是内圈随轴颈转动而外圈固定不动，也有的是以外圈旋转而内圈固定的。当内、外圈相对转动时，滚动体就在内外圈的滚道中滚动。

滑动轴承示意图

1.轴承盖；2.上轴瓦；3.垫片；4.螺母；5.双头螺柱；6.轴承座；7.下轴瓦

滑动轴承：滑动轴承主要是由轴瓦或轴套和轴承座组成。滑动轴承主要应用于以下几种情况：

工作转速特高的轴承；特重型的轴承；承受巨大的冲击和振动载荷的轴承；根据装配要求必须做成剖分式的轴承(如曲轴的轴承)。

联轴器结构示意图

1.连接螺栓；2.橡胶衬圈；3.柱销

传动部分：离心泵与电动机中间的连接机构称为联轴器。联轴器起着传递电动机的能量，缓冲轴向、径向的振动以及自动调整泵与电动机中心的作用。联轴器主要由两个半联轴器、连接件和缓冲减振件组成。常用的联轴器分为刚性联轴器和弹性联轴器两大类。

多级离心泵的工作原理示意图

1—叶轮；2—导叶；3—吸入室；4—排出室

人们把若干个叶轮安装在同一个泵轴上，每个叶轮与其外周的液体导流装置形成一个独立的工作室，这个工作室与叶轮组成的系统可以认为是一个单级离心泵，每个工作室前后串联，就构成了多级泵。与多个单级离心泵串联相比，多级泵具有效率高、占地面积小、操作费用低、便于维修等优点。该泵流量范围为5—720m3／h，扬程最高达2800m。

多级离心泵除了具有单级离心泵的优点之外，它最大的优点就是扬程高。多级离心泵的用途十分广泛，例如，化肥生产中，用多级泵将氨水打入碳化塔，由氨水吸收加压氮氢混合气中的二氧化碳，生产出碳酸氢铵；锅炉的给水；山区的深井提灌等。

IS型泵仍是单级单吸悬臂式离心泵

但它是按国际标准规定的性能和尺寸设计的，是一种节能新产品，目前已替代B型泵。IS型泵用于输送清水和性质与水相似的液体，温度不超过80℃，流量范围为6.3-400m3／h，扬程范围为5-125m，转速为2900r／min或1450r／min。

（5）屏蔽式离心泵，如图1-7所示

屏蔽式离心泵的特点：

屏蔽泵又称无填料泵，这种泵用于输送易燃、易爆、有毒、有放射性及贵重液体，也可选作高压设备的循环用泵。其结构特点使泵的叶轮与电机的转子在同一根轴上，装在同一格密封的壳体内，没有联轴器和封装置，从根本上消除了液体外漏。为了防止输送液体昱电气部分接触，电机的定子和转子分别用金属薄壁圆筒（屏蔽套）于液体隔离。屏蔽套的材料应能耐腐蚀，并具有非磁性和高电阻率，以减少电动机因屏蔽套存在而产生额外功率消耗。为了不干扰电机的磁场，这种金属薄臂圆筒采用奥氏体系非磁性材料（1Gr18Ni9Ti）制成。由于有屏蔽套，增加了电机转子和定子的间隙，使电机效率下降，因此，要求屏蔽套的壁要很薄，一般为0.3-0.8mm。

屏蔽泵具有结构简单紧凑，零件少，占地少，操作可靠，长期不要检修等优点。缺点是效率低，比一般离心泵低26％—50％。

（6）高速离心泵，如图1—8所示

高速离心泵由电机，增速器和泵三部分组成。泵和增速器一般为封闭结构。可以露天安装使用。立式结构使用广泛，驱动功率一般为7.5-132kW。当驱动功率超过160kW时，采用卧式结构。高速离心泵叶轮和泵体之间没有密封环，泵内部的间隙较大。叶轮叶片与泵体后盖板和扩散锥管之间的间隙一般为2-3mm，如果达3-4mm还可应用，而不影响效率。泵的轴封装置通常采用机械密封。泵内设有旋风分离器，使泵抽送的液体得以净化，引向机械密封以延长机械密封的寿命。高速轴上的轴承对小功率泵采用巴氏合金轴承，功率在150kW以上用分块式滑动轴承与端面止推轴承组合。增速器的润滑是由自带油泵把油经滤油器和油冷器送人壳体各个喷嘴，通过喷嘴将油喷成雾状，用油雾来润滑齿轮和轴承。这种泵适用在高扬程，小流量的场合。由于叶轮与壳体的间隙较大，所以可用来输送含固体微粒及高教度的液体。带诱导轮的叶轮具有良好的抗汽蚀性能。

高速泵结构紧凑、体积小、质量轻、占地面积少。缺点是加工精度要求高，制造上比较困难。

冷冻泵、冷却泵基础知识：

1.设计水泵参数存在误区：“电机烧毁的原因扬程选择不够”，实际可能是设计扬程过于高出实际扬程。

1）系统静压：空调系统充满水才能运行，水泵的进出口承受相同的静压力，选水泵的扬程时只要克服管道系统阻力即可，而有的设计者把静压力也计入循环压力，使水泵的容量增加很多。

2）估算值偏大：因设计人员经验不足，计算参数过于保守，有的在施工阶段用估算法，致使计算的循环阻力比实际值大一倍；致使水泵长期在低扬程大流量点工作，因造成电机功率与流量是三次方关系，电机功率迅速增加，烧毁电机。

2.使用变频控制的节能预估：根据流体力学原理，

流量Q与转速n的一次方成正比； Q=K1*n

管压H与转速n的二次方成正比； H=K2*n2

轴功率Ps与转速n的三次方成正比；Ps=K3*n3

节能原理：当所需流量减少，离心泵转速降低时，其功率按转速的三次方下降。

举例：所需流量的为额定流量的80%，则转速也下降80%，而轴功率降至51.2%；考虑到因转速降低时，效率也会有所下降等因素

冷冻泵冷却泵拖动系统实施变频控制后的基本节能效果为35%～55%左右。

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