在船舶制造工业中,每艘远洋轮上所用的泵一般在百台以上,其类型也是各式各样的。其它如城市的给排水、蒸汽机车的用水、机床中的润滑和冷却、纺织工业中输送漂液和染料、造纸工业中输送纸浆,以及食品工业中输送牛奶和糖类食品等,都需要有大量的泵。
总之,无论是飞机、火箭、坦克、潜艇、还是钻井、采矿、火车、船舶,或者是日常的生活,到处都需要用泵,到处都有泵在运行。正是这样,所以把泵列为通用机械,它是机械工业中的一类主要产品。
性能参数
主要有流量和扬程,此外还有轴功率、转速和必需汽蚀裕量。流量是指单位时间内通过泵出口输出的液体量,一般采用体积流量;扬程是单位重量输送液体从泵入口至出口的能量增量 ,对于容积式泵,能量增量主要体现在压力能增加上,所以通常以压力增量代替扬程来表示。泵的效率不是一个独立性能参数,它可以由别的性能参数例如流量、扬程和轴功率按公式计算求得。反之,已知流量、扬程和效率,也可求出轴功率。
泵的各个性能参数之间存在着一定的相互依赖变化关系,可以通过对泵进行试验,分别测得和算出参数值,并画成曲线来表示,这些曲线称为泵的特性曲线。每一台泵都有特定的特性曲线,由泵制造厂提供。通常在工厂给出的特性曲线上还标明推荐使用的性能区段,称为该泵的工作范围。
泵的实际工作点由泵的曲线与泵的装置特性曲线的交点来确定。选择和使用泵,应使泵的工作点落在工作范围内,以保证运转经济性和安全。此外,同一台泵输送粘度不同的液体时,其特性曲线也会改变。通常,泵制造厂所给的特性曲线大多是指输送清洁冷水时的特性曲线。对于动力式泵,随着液体粘度增大,扬程和效率降低,轴功率增大,所以工业上有时将粘度大的液体加热使粘性变小,以提高输送效率。
泵选型原则
1.使所选泵的型式和性能符合装置流量、扬程、压力、温度、汽蚀流量、吸程等工艺参数的要求。
2.必须满足介质特性的要求。
对输送易燃、易爆有毒或贵重介质的泵,要求轴封可靠或采用无泄漏泵,如磁力驱动泵、隔膜泵、屏蔽泵
对输送腐蚀性介质的泵,要求对流部件采用耐腐蚀性材料,如AFB不锈钢耐腐蚀泵,CQF工程塑料磁力驱动泵。
对输送含固体颗粒介质的泵,要求对流部件采用耐磨材料,必要时轴封用采用清洁液体冲洗。
3.机械方面可靠性高、噪声低、振动小。
4.经济上要综合考虑到设备费、运转费、维修费和管理费的总成本最低。
5.离心泵具有转速高、体积小、重量轻、效率高、流量大、结构简单、输液无脉动、性能平稳、容易操作和维修方便等特点。
因此除以下情况外,应尽可能选用离心泵:
a、有计量要求时,选用计量泵。
b、扬程要求很高,流量很小且无合适小流量高扬程离心泵可选用时,可选用往复泵,如汽蚀要求不高时也可选用旋涡泵。
c、扬程很低,流量很大时,可选用轴流泵和混流泵。
d、介质粘度较大(大于650~1000mm2/s)时,可考虑选用转子泵或往复泵(齿轮泵、螺杆泵)。
e、介质含气量75%,流量较小且粘度小于37.4mm2/s时,可选用旋涡泵。
f、对启动频繁或灌泵不便的场合,应选用具有自吸性能的泵,如自吸式离心泵、自吸式旋涡泵、气动(电动)隔膜泵。
1,离心泵的选择及安装 离心泵应该按照所输送的液体进行选择,并校核需要的性能,分析抽吸,排出条件,是间歇运行还是连续运行等。离心泵通常应在或接近制造厂家设计规定的压力和流量条件下运行。泵安装时应进行以下复查:
①基础的尺寸,位置,标高应符合设计要求,地脚螺栓必须恰当和正确地固定在混凝土地基中,机器不应有缺件,损坏或锈蚀等情况;
②根据泵所输送介质的特性,必要时应该核对主要零件,轴密封件和垫片的材质;
③泵的找平,找正工作应符合设备技术文件的规定,若无规定时,应符合现行国家标准《机械设备安装工程施工及验收通用规范》的规定;
④所有与泵体连接的管道,管件的安装以及润滑油管道的清洗要求应符合相关国家标准的规定。
2.离心泵的使用 泵的试运转应符合下列要求:
①驱动机的转向应与泵的转向相同;
②查明管道泵和共轴泵的转向;
③各固定连接部位应无松动,各润滑部位加注润滑剂的规格和数量应符合设备技术文件的规定;
④有预润滑要求的部位应按规定进行预润滑;
⑤各指示仪表,安全保护装置均应灵敏,准确,可靠;
⑥盘车应灵活,无异常现象;
⑦高温泵在试运转前应进行泵体预热,温度应均匀上升,每小时温升不应大于50℃;泵体表面与有工作介质进口的工艺管道的温差不应大于40℃;
⑧设置消除温升影响的连接装置,设置旁路连接装置提供冷却水源。
3, 离心泵操作时应注意以下几点:
①禁止无水运行,不要调节吸人口来降低排量,禁止在过低的流量下运行;
②监控运行过程,彻底阻止填料箱泄漏,更换填料箱时要用新填料;
③确保机械密封有充分冲洗的水流,水冷轴承禁止使用过量水流;
④润滑剂不要使用过多;
⑤按推荐的周期进行检查。建立运行记录,包括运行小时数,填料的调整和更换,添加润滑剂及其他维护措施和时间。对离心泵抽吸和排放压力,流量,输入功率,洗液和轴承的温度以及振动情况都应该定期测量记录。
⑥离心泵的主机是依靠大气压将低处的水抽到高处的,而大气压最多只能支持约10.3m的水柱,所以离心泵的主机离开水面12米无法工作。
离心泵的维护
3.1、离心泵机械密封失效的分析
离心泵停机主要是由机械密封的失效造成的。失效的表现大都是泄漏,泄漏原因有以下几种:
①动静环密封面的泄漏,原因主要有:端面平面度,粗糙度未达到要求,或表面有划伤;端面间有颗粒物质,造成两端面不能同样运行;安装不到位,方式不正确。
②补偿环密封圈泄漏,原因主要有:压盖变形,预紧力不均匀;安装不正确;密封圈质量不符合标准;密封圈选型不对。
实际使用效果表明,密封元件失效最多的部位是动,静环的端面,离心泵机封动,静环端面出现龟裂是常见的失效现象,主要原因有: ①安装时密封面间隙过大,冲洗液来不及带走摩擦副产生的热量;冲洗液从密封面间隙中漏走,造成端面过热而损坏。
②液体介质汽化膨胀,使两端面受汽化膨胀力而分开,当两密封面用力贴合时,破坏润滑膜从而造成端面表面过热。
③液体介质润滑性较差,加之操作压力过载,两密封面跟踪转动不同步。例如高转速泵转速为20445r/min,密封面中心直径为7cm,泵运转后其线速度高达75 m/s,当有一个密封面滞后不能跟踪旋转,瞬时高温造成密封面损坏。
④密封冲洗液孔板或过滤网堵塞,造成水量不足,使机封失效。
另外,密封面表面滑沟,端面贴合时出现缺口导致密封元件失效,主要原因有:
①液体介质不清洁,有微小质硬的颗粒,以很高的速度滑人密封面,将端面表面划伤而失效。
②机泵传动件同轴度差,泵开启后每转一周端面被晃动摩擦一次,动环运行轨迹不同心,造成端面汽化,过热磨损。
③液体介质水力特性的频繁发生引起泵组振动,造成密封面错位而失效。
液体介质对密封元件的腐蚀,应力集中,软硬材料配合,冲蚀,辅助密封0形环,V形环,凹形环与液体介质不相容,变形等都会造成机械密封表面损坏失效,所以对其损坏形式要综合分析,找出根本原因,保证机械密封长时间运行。
特点和应用
动力式泵和容积式泵除了原理上有所不同以外,在工作特性和应用上也有较大的差异。
动力式泵的主要特点是:①一定的泵在一定转速下所产生的扬程有一限定值。工作点流量和轴功率取决于与泵连接的装置系统的情况(位差、压力差和管路损失)。扬程随流量而改变(图2)。②工作稳定,输送连续,流量和压力无脉动。③一般无自吸能力,需要将泵先灌满液体或将管路抽成真空后才能开始工作。④离心泵在排出管路阀门关闭状态下启动,旋涡泵和轴流泵在阀门全开状态下启动,以减少启动功率。⑤离心泵适合于用高速电动机和汽轮机等直接驱动,结构简单,制造成本低,维修方便。⑥适用性能范围广,离心泵的流量可以从几到几十万米3/时,扬程可以从数米到数千米;轴流泵一般适用于大流量和低扬程(20米以下)。离心泵和轴流泵的效率一般在80%以下,高的可达90%。⑦适宜输送粘度很小的清洁液体(例如清水),特殊设计的泵可输送泥浆、污水等或水输固体物。动力式泵主要用于给水、排水、灌溉、流程液体输送、电站蓄能、液压传动和船舶喷射推进等。
容积式泵的主要特点是:①一定的泵在一定转速或往复次数下的流量是一定的,几乎不随压力而变。工作点压力和轴功率取决于与泵连接的装置系统的情况,因此当泵在排出管路不通(相当于系统阻力无限大)的情况下运转时,其压力和轴功率会增大到使泵或原动机破坏,所以必须设置安全阀来保护泵(蒸汽直接作用或压缩空气驱动的泵例外)。②往复泵的流量和压力有较大脉动,需要采取相应的消减脉动措施;回转泵一般无脉动或只有小的脉动。③具有自吸能力,泵启动后即能抽除管路中的空气吸入液体。④启动泵时必须将排出管路阀门完全打开。⑤往复泵是低速机械,尺寸大,制造和安装费用也大;回转泵转速较高,可达3000转/分。⑥往复泵适用于高压力(有高达350兆帕的)和小流量(100米3/时以下);回转泵适用于中小流量(400米3/时以下)和较高压力(35兆帕以下)。总的来说,容积泵的效率高于动力式泵,而且效率曲线的高效区较宽。往复泵的效率一般为70~85%,高的可达90%以上。⑦往复泵适宜输送清洁的液体或气液混合物,有的泵如隔膜泵可输送泥浆、污水等,主要用于给水、提供高压液源和计量输送等。回转泵适宜输送有润滑性的清洁的液体和液气混合物,特别是粘度大的液体,主要用于油品、食品液体的输送和液压传动方面。