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圖解多級離心泵的結構及工作原理

作者:卡卡  来源:www.btfqp.cn  更新时间:2019-12-31 8:02:22  点击次数:

離心泵基础知识:圖解多級離心泵的結構及工作原理

  從總體上看,多級離心泵是若干个叶轮安装在同一泵轴上,叶轮的外侧是液体导流装置及泵壳。然而,如何将叶轮组安装在泵体内或者从泵体内取出呢?无外乎两个办法,一个是将泵体及导流装置沿泵轴的轴线水平剖分,使其成为上下两部分,这叫水平剖分式多級離心泵;另一个办法是将泵体及液体导流装置沿泵轴方向在叶轮之间以垂直于泵轴的平面剖切成若干个段,这叫分段式多級離心泵。

  下面分别对水平剖分式和分段式多級離心泵的结构加以介绍:

1、水平剖分式多級離心泵的结构

  为水平剖分式多級離心泵结构图。这种泵采用蜗壳形泵体,每个叶轮的外围都有相应的蜗室,相当于将几个单级蜗壳泵装在同一根轴上串联工作,所以又叫蜗壳式多级泵。由于泵体是水平剖分式,吸入口和排出口都直接铸在泵体上,检修时很方便,只需把泵盖取下,即可暴露整个转子,在检修转子时,需将整个转子吊出时,不必拆卸连接管路。这种泵的叶轮通常为偶数对称布置,大部分轴向力得到平衡,因而不需要安装轴向平衡装置。

  水平剖分式多級泵流量範圍爲450~1500m/h,最高揚程可達1800mHz0。由于葉輪對稱布置,泵殼內有交叉流道,如圖2所示,所以它比同性能的分段式多級泵體積大,鑄造工藝複雜,泵蓋和泵體的定位要求高,在壓力較高時,泵蓋和泵體的結合面密封難度大。

  图1水平剖分式多級離心泵结构图

  1泵盞,2泵體,3軸承體;4-軸套;5一葉輪;6泵軸;7一軸頭油泵

2、分段式多級離心泵的结构

  在压力较高时,通常采用分段式多級離心泵。这种泵是一种垂直剖分多级泵,它有一个前段、一个尾段和若干个中段组成,用四个长杆螺栓连接为一个整体。安装在泵轴上的叶轮的个数就代表離心泵的级数,中段的每个叶轮配一个导轮,导轮的作用基本上同蜗壳相同,主要是将动能转化为静压能。叶轮一般为单吸的,吸人口都朝向一个方向。为了平衡轴向力,在末段后面装有平衡盘,并用平衡管和前段进口相连通。其转子在工作过程中可以沿轴向左右窜动,靠平衡盘的推力平衡叶轮组的轴向力,将转子维持在平衡位置附近。轴的两端用轴承支承,并置于轴承座上,轴的两端均有轴封装置。

  根据使用场合不同,分段式多級離心泵可分为一般分段式多級離心泵,如图3所示;中、低压锅炉给水泵如图4所示;高压锅炉给水泵,如图5所示。

  图2叶轮对称排列的多級離心泵

  图3一般分段式多級離心泵结构图

  1一進水段,2中段3-升輪;4軸,5-導輪;6-承磨環;7-葉輪擋套;8-導葉套;9-平衡盤;10-平衡套;11-平衡環;12-出水段導輪;13-出水段;14-尾蓋;15-軸套乙;16-軸套螺母;17一擋水圉;18-平衡盤指針;19-軸承乙部件;20聯軸器;2l軸承甲部件;22-油環;23-軸套甲,24~填料壓蓋;25-水封環;26-拉緊螺栓

  圖4中、低壓鍋爐冶水泵

  低压锅炉给水泵输送液体的温度一般在110℃左右,其结构和一般分段式多級離心泵基本相同,大部分可以互相通用。对于中压锅炉给水泵,由于工作压力和工作温度比低压的高,通常对轴封装置的要求也较高,轴承除需要润滑外,有的还用循环水冷却。为了隔热,有的在泵体外用钢板卷成圆筒罩。泵的支承有的采用中心支承。

  圖5高壓鍋爐給水泵

  高壓鍋爐給水泵,輸送液體的溫度在160--170℃,出口壓力在15MPa以上。考慮到溫度變化的影響,泵的轉動部分大多采用膨脹系數相同的合金材料。葉輪安裝在泵軸上,最後留有0.50mm左右的軸向間隙,防止開車初期由于葉輪先受熱膨脹,葉輪與葉輪之間互相擠壓,造成泵軸的拉伸破壞。泵軸的支承采用中心支承式,這樣,開車後泵體的熱膨脹是以泵軸線爲中心向四處輻射,機組的找正不會受到破壞,轉子在泵殼中暮終處于居中位置。

  爲了消除熱脹冷縮對機組同心的影響,高壓鍋爐給水泵殼體下部設有縱向滑銷和垂直滑銷,它們分別與泵座上的銷槽和銷孔相配。泵的軸承座分別安裝在兩端的前段和後段上,每個軸承座上設有三支調節螺釘,用以調節軸承與泵殼的同心度。

  叶轮在运转中要产生轴向推力。平衡多级泵轴向推力的措施有两个:对于水平剖分式多级泵采用叶轮对称布置,将叶轮正反向安装,使叶轮轴向推力互相抵消,两两平衡;对于分段式多級離心泵,由于时轮同向安装,产生的轴向力方向一致,则在末级叶轮后端安装上推力平衡装置,用以平衡各级叶轮所产生的轴向推力。

  一般情况下,分段式多級離心泵的转子在轴向的窜动量为0.10—0.15mm,窜动的次数为每分钟10~20次。因此,运行中如果介质中含有泥沙或其他固体物质,则平衡盘和平衡环容易磨损。为了抵抗磨损,延长零件的使用寿命,通常情况下,平衡盘和平衡环是用耐磨金属制成的,如青铜、灰铸铁等。

  圖6導輪

分段式多級離心泵工作原理:

  分段式多級離心泵中段每个叶轮的外面均安装有一个导轮,导轮是一个固定不动的圆盘,它的作用是把从叶轮甩出的液体的一部分动能通过减速而转化为静压能,并且把这些液体收集后沿径向回流而导人到下一级叶轮人口处。寻轮的正面有环绕在叶轮外缘的正向导叶.背面有将液体引向下一级叶轮人口的反向导叶,其结构如图6所示。

  液體從葉輪甩出後,平緩地進入與液體流速方向一致的正向導葉,沿正向導葉繼續向外流動,速度逐漸降低,靜壓能不斷提高,到達導輪最外側的空腔時.流速最小,靜壓能最高。液體從正向導葉流出後,沿軸向繞過導輪內部間隔板,再沿反向導葉向內側流動,同時降低環向流速.沿軸向進入下一級葉輪。

  與蝸殼相比,導輪外形尺寸較小,將動能轉化爲靜壓能的效率也較低。由于導輪中有多個葉片,當泵的實際工況與設計工況偏離時,液體流出葉輪時的運動軌迹與導輪葉片形狀不一致,使其産生較大的沖擊損失而造成效率的降低,故使用導輪裝置的離心泵,高效工作區域較窄,揚程和效率曲線均比蝸殼泵的陡。但由于導輪具有中心對稱性,不會像蝸殼那樣産生作用在轉子上的徑向壓力,所以多級泵一般在首尾兩段使用蝸殼,而在中部若幹段使用導輪。

  由于導輪的幾何形狀較爲複雜,所以一般用鑄鐵鑄造而成。

  同单级離心泵一样,多級離心泵不具有自吸能力,启动前必须灌泵。各种多級離心泵工作原理均是由叶轮带动液体高速旋转,使液体产生离心力而获得能量。这样,处于一段叶轮前侧吸人室内的液体进入第一级叶轮,经叶轮对其做功后,甩入第一级导轮,经第一级导轮转能后,再进入第二级叶轮,由第二级叶轮继续对其做功,然后再进入第二级导轮,依此类推,直至从末段叶轮甩出,经蜗壳收集后,送至排出口排出。

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