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离心水泵工作原理和主要部件有哪些

时间:2018.12.27

      离心水泵的工作原理是怎么样的,主要的部件有那些,离心水泵有立式、卧式、单级、多级、单吸、双吸、自吸式等多种形式。立式离心水泵简称为液下泵,熔盐液下泵。离心其实是物体惯性的表现,比如雨伞上的水滴,当雨伞缓慢转动时,水滴会跟随雨伞转动,这是因为雨伞与水滴的摩擦力做为给水滴的向心力使然。但是如果雨伞转动加快,离心水泵是依靠叶轮旋转时产生的离心力来输送液体的泵,利用高速旋转的叶轮叶片带动水转动,将水甩出,从而达到输送的目的。水泵在启动前,必须使泵壳和吸水管内充满水,然后启动电机,使泵轴带动叶轮和水做高速旋转运动,水发生离心运动,被甩向叶轮外缘,经蜗形泵壳的流道流入水泵的压水管路。

      我们先了解下离心水泵是怎么工作原理的,

    第一步:叶轮被泵轴带动旋转,对位于叶片间的流体做功,流体受离心作用,由叶轮中心被抛向外围。当流体到达叶轮外周时,流速非常高。

    第二步:泵壳汇集从各叶片间被抛出的液体,这些液体在壳内顺着蜗壳形通道逐渐扩大的方向流动,使流体的动能转化为静压能,减小能量损失。所以泵壳的作用不仅在于汇集液体,它更是一个能量转换装置。

    第三步:液体吸上原理:依靠叶轮高速旋转,迫使叶轮中心的液体以很高的速度被抛开,从而在叶轮中心形成低压,低位槽中的液体因此被源源不断地吸上。

气缚现象:如果离心水泵在启动前壳内充满的是气体,则启动后叶轮中心气体被抛时不能在该处形成足够大的真空度,这样槽内液体便不能被吸上。这一现象称为气缚。

为防止气缚现象的发生,离心水泵启动前要用外来的液体将泵壳内空间灌满。这一步操作称为灌泵。为防止灌入泵壳内的液体因重力流入低位槽内,在泵吸入管路的入口处装有止逆阀(底阀);如果泵的位置低于槽内液面,则启动时无需灌泵。

    第四步:叶轮外周安装导轮,使泵内液体能量转换效率高。导轮是位于叶轮外周的固定的带叶片的环。这些叶片的弯曲方向与叶轮叶片的弯曲方向相反,其弯曲角度正好与液体从叶轮流出的方向相适应,引导液体在泵壳通道内平稳地改变方向,使能量损耗*小,动压能转换为静压能的效率高。

    第五步:后盖板上的平衡孔消除轴向推力。离开叶轮周边的液体压力已经较高,有一部分会渗到叶轮后盖板后侧,而叶轮前侧液体入口处为低压,因而产生了将叶轮推向泵入口一侧的轴向推力。这容易引起叶轮与泵壳接触处的磨损,严重时还会产生振动。平衡孔使一部分高压液体泄露到低压区,减轻叶轮前后的压力差。但由此也会引起泵效率的降低。

    第六步:轴封装置保证离心水泵正常、**运转。离心水泵在工作是泵轴旋转而壳不动,其间的环隙如果不加以密封或密封不好,则外界的空气会渗入叶轮中心的低压区,使泵的流量、效率下降。严重时流量为零——气缚。通常,可以采用机械密封或填料密封来实现轴与壳之间的密封。

      下面丽环污水提升器就详细介绍下离心水泵各部件;

第一个主要部件:叶轮

    叶轮是泵的核心组成部分,它可使水获得动能而产生流动。叶轮由叶片、盖板和轮毂组成。选择叶轮材料时,除了要考虑离心力作用下的机械强度以外,还要考虑材料的耐磨和耐腐蚀性能。目前多数叶轮采用铸铁、铸钢和青铜制成。

    叶轮一般可分为单吸式叶轮与双吸式叶轮两种。它是单边吸水,叶轮的前盖板与后盖板呈不对称状。双吸式叶轮所示两边吸水,叶轮盖板呈对称状,一般大流量离心水泵多数采用双吸式叶轮。        

    叶轮按其盖板情况又可分为封闭式、敞开式和半开式三种。污水泵往往采用封闭式叶轮单槽道或双槽道结构,以防止杂物堵塞;砂泵则往往采用半开式及敞开式结构,以防止砂粒对叶轮的磨损及堵塞。

第二个主要部件:泵轴

    泵轴是用来旋转泵叶轮的。常用材料是碳素钢和不锈钢。泵轴应有足够的抗扭强度和足够的刚度,其挠度不超过允许值。叶轮和轴用键来联结。键是转动体之间的连接件,离心水泵中一般采用平键,这种键只能传递扭矩而不能固定叶轮的轴向位置,在大、中型水泵中叶轮的轴向位置通常采用轴套和并紧轴套的螺母来定位的。

第三个主要部件:泵壳

    其过水部分要求有良好的水力条件。叶轮工作时,沿蜗壳的渐扩断面上,流量是逐渐增大的,为了减少水力损失,在水泵设计中应使沿蜗壳渐扩断面流动的水流速度是一常数。水由蜗壳排出后,经锥形扩散管而流人压水管。蜗壳上锥形扩散管的作用是降低水流的速度,使流速水头的一部分转化为压力水头。

    泵壳的材料选择,除了考虑介质对过流部分的腐蚀和磨损以外,还应使壳体具有作为耐压容器的足够的机械强度。

第四个主要部件:泵壳

    泵壳由若干零部件组成,其内腔形成了叶轮工作室、吸水室和压水室。泵壳的形状和大小取决于叶轮结构形式和尺寸以及由水力设计确定的吸水室和压水室形状尺寸。泵壳主要有端盖式泵壳和中开式泵壳两种,端盖式泵壳沿着与泵轴心线相垂直的径向面剖分,形成泵体和泵盖,多用于单级泵,如图1—5(a)所示;中开式泵壳沿通过泵轴心线的平面剖分的泵壳,常用于双支承的蜗壳式泵,如横轴单吸双吸泵等,

    离心水泵的泵壳通常铸成蜗壳形。蜗壳形流道沿流出的方向不断增大,可使其中水流的速度保持不变,以减少由于流速的变化而产生的能量损失。泵的出水口处有一段扩散形的锥形管,水流随着断面的增大,速度逐渐减小,而压力逐渐增大,水的动能转化为势能。一般在泵体顶部设有放气或加水的螺孔,以便在水泵启动前用来抽真空或灌水。

第五个主要部件:泵座

    泵座上有与底板或基础固定用的法兰孔。在泵壳的底部设有放水螺孔,以便在水泵停检修时用来放空积水。另外,在泵座的横向槽底开设有泄水螺孔,以便随时排走由填料盒内流出的渗漏水滴。

第六个主要部件:轴封装置

  在泵轴穿出泵盖处,为了防止高压水通过转动间隙流出及空气流人泵内,必须设置轴封装置。轴封装置有填料盒密封和机械密封。

    (1)填料盒密封  填料盒密封在离心水泵中得到广泛的应用,填料又称盘根,常用的有浸油石棉盘根、石棉石墨盘根,近年来,碳纤维盘根及聚四氟乙烯盘根也相继出现,使其使用效果要好于前者,但是成本较高;盘根的断面大部分为方形,它的作用是填充问隙进行密封,通常为4~6圈,填料的中部装有水封环,是一个中间凹外圈凸起的圆环,该环对准水封管,环上开有若干小孔。当泵运行时,泵内的高压水通过水封管进入水封环渗入填料进行水封,同时还起冷却及润滑泵轴的作用。填料压紧的程度用压盖上的螺丝来调节。如压得过紧,虽然能减少泄漏,但填料与轴摩擦损失增加,消耗功率也大,甚至发生抱轴现象,使轴过快磨损;压得过松,则达不到密封效果。因此,应保持密封部位每分钟25~150滴水为宜,但具体的泵应根据其说明书的要求来控制滴水的频率。  

    (2)机械密封  又称端面密封。机械密封主要是依靠液体的压力和压紧元件的压力,使密封端面上产生适当的压力和保持一层极薄的液体膜而达到密封的目的。

    机械密封有非平衡型、平衡型等多种类型。非平衡型机械密封的密封端面上的压力取决于密封介质的压力,介质压力增加,端面上的比压成正比地增加。如果端面的比压太大,则可能造成密封泄漏严重,寿命缩短,因此非平衡型机械密封不宜在高压下使用。平衡型机械密封的密封端面上的比压增加缓慢,亦即介质压力的高低对端面的比压影响较小,因此平衡型可用于高压下的机械密封。

第七个主要部件:减漏环

    叶轮吸人口的外圆与泵壳内壁的接缝处存在一个转动接缝,它是高低压交界面,且具有相对运动的部位。这个间隙如果过大,则泵体内高压水便会经过此间隙回漏到叶轮的吸水侧,从而降低水泵的效率;如果间隙太小,叶轮的转动就会与泵体发生摩擦,特别是水中含有砂粒时更会加剧这种摩擦。为了保护叶轮和泵体,同时为了减少漏水损失,在叶轮的吸入口或壳上安装减漏环。减漏环有单环形、双环形和双环迷宫形。

第八个主要部件:轴承

    轴承用以支持转动部分的重量以及承受运行时的轴向力及径向力。一般来说,卧式泵以径向力为主,立式泵以轴向力为主。有的大型泵为了降低轴承温度,在轴承上安装了轴承降温水套,用循环的净水冷却轴承。

    大中型水泵(一般泵轴直径大于75ram时)常采用青铜或铸铁(巴氏合金,衬里)制造的金属滑动轴瓦,用油进行润滑。也有采用橡胶、合成树脂、石墨等非金属材料制成的滑动轴承,可使用水润滑和冷却。。

第九个主要部件:联轴器

    电动机的出力是通过联轴器来传递给水泵的。联轴器又称“靠背"轮,有刚性和挠性两种。刚性联轴器实际上就是用两个圆法兰盘连接,在连接中无调节余地,因此,要求安装精度高,常用于小型水泵机组和立式泵机组的连接。挠性联轴器一般用于大、中型卧式泵机组安装中。常用的圆盘形挠性联轴器。它实际上是钢柱销带有弹性橡胶圈的联轴器,包括有两个圆盘,用平键分别将泵轴和电机轴相连接在泵房机组的运行中,应定期检查橡胶圈的完好情况,以免发生由于弹性橡胶圈’磨损后未能及时换上,致使钢枢轴与圆盘孔直接发生摩擦,造成把孔磨成椭圆或失圆等现象。磁力泵除包括联轴器以外,还需包含磁力驱动装置.

第十个主要部件:轴向力平衡措施

     单吸式离心水泵由于其叶轮缺乏对称性,离心水泵工作时,叶轮两侧作用的压力不相等。因此,在水泵叶轮上作用有一个推向吸入口的轴向力。这种轴向力特别是对于多级式的单吸离心水泵来讲,数值相当大,必须采用专门的轴向力平衡装置来解决。对于单级单吸式离心水泵而言,一般采取在叶轮的后盖板上钻开平衡孔,并在后盖板上加装减漏环。压力水经此减漏环时压力下降,并经平衡孔流回叶轮中去,使叶轮后盖板上的压力与前盖板相接近,这样,就消除了轴向推力。此方法由于叶轮流道中的水流受到平衡孔回流水的冲击,使水力条件变差,水泵的效率有所降低。对于多级离心水泵,其轴向推力将随叶轮个数的增加而增大,在叶轮的后盖板上钻开平衡孔很难消除轴向推力,通常的做法是在水泵*后一级安装平衡盘装置。另外,也可以将各个单吸式叶轮作“面对面”或“背靠背”的布置,消除由于叶轮受力的不对称性而引起的轴向推力。