离心泵的结构形式随繁多,但由于作用原理相同,所以其主要零部件的形状是相近的。
主要零部件有以下几种:
① 、叶轮
叶轮是离心泵的关键部件,液体就是从叶轮里得到能量的,它要求以最小的损失将来自原动机的能量传给液体的零件,使液体流经叶轮后能量增加。叶轮一般由前盖板、叶片、后盖板、轮毂所组成。
②、吸入室
吸入室使液体以最小的损失均匀的从吸水管路中进入叶轮,因为吸入室是在叶轮的前面,对液体进入叶轮的情况会产生很大的影响,且吸入室中的水力损失会影响到离心泵的汽蚀性能,因此要求液体流经过吸入室时水力损失应最小,且速度分布均匀,吸入室通常有三种结构形式:
1. 锥形管(直收缩管)吸入室
2. 圆环形吸入室
3. 半螺旋形吸入室
③、压出室
压出室的作用有二:其一是将从叶轮中流出来的液体收集起来,均匀的送往泵的出口或次级叶轮的入口,其二是使液体的速度降低,把一部分的动能转化为压力,以使出水管路或次级叶轮入口流速降低,从而减少水力损失。实践证明,离心泵内的水里损失大部分集中在压出室中,故压出室设计的好坏,决定着水泵性能的好坏,压出室结构形式有下列几种:
1. 螺旋形(螺壳或涡形壳)压出室
它在离心泵中应用最广泛,一般用在单级单吸式、单级双吸式以及多级中开式离心泵上。
2. 环形压出室
该形式压出室的流道断面面积相等。
④ 、径向导叶及流道式导叶
这两种导叶广泛应用于多级分段式离心泵上,它们除具有压出室的降低液体流速、扩压(将部分动能转变为压力能)、减小阻力损失的功能外,还可使径向流出的液体转变成轴向,流入下一级叶轮继续升压。
简言之,导叶的作用除了以最小的损失把由叶轮流出来的高速液体收集起来,并把液体的一部分动能转变为压力能外,还要通过反复导叶以最小的损失把液体再均匀地引向次级叶轮。
离心泵的叶轮、吸入室、压出室和导叶被统称未泵的过流部件,过流部件的形状及材料的好坏是直接影响泵性能和寿命的主要因素之一。
⑤、密封环
由于叶轮旋转时将能量传递给液体,且在泵内各处的液体压力是不相等的,因而在泵体中便形成了高压区和低压区。同时由于结构上的需要,在泵体内动静部分之间是有很多间隙的,当间隙前后有压差存在时,流体在压差的作用下就会由高压区向低压区流动,为了减少高压区的流体向低压区流动,在泵体和叶轮上分别安装了密封环(或叫卡圈)。
⑥、轴封结构
旋转的泵轴和固定的泵体间的密封机构称为轴封机构,其作用主要是防止高压液体从泵中大量漏出,以及空气进入泵的吸入端。
离心泵中常见的轴封机构有带骨架的橡胶密封,软填料密封、机械密封、浮动环密封。
⑦、轴向力平衡机构
离心叶片式在运行中,作用在叶轮上的力的不对称性导致了轴向力。这种轴向力是很大的,要平衡这个巨大的轴向力就必须设有平衡轴向力的机构。
⑧、轴承部件
轴承是支承离心泵转子的部件,它承受径向和横向载荷。根据轴承结构的不同,轴承可分为滚动轴承和滑动轴承两类。
①、滚动轴承。 滚动轴承的优点是:轴承磨损小,因而轴不会因轴承磨损而下沉很多,轴承间隙小,因而易保证轴的对中性,互换性号,有利于检修,摩擦系数小,因而泵的启动力矩小,轴承的轴向尺寸小,但它也有缺点:承担冲击的能力小,因而在高速时易振动产生噪音,安装要求精确度高,滚珠的工作能力随滚珠分离圈线速度的增加而减少。
②、滑动轴承。 滑动轴承的主要特点是:工作可靠,运行平稳无噪音,因而润滑油膜具有吸振能力,所以能够承受较大的冲击载荷,但与滚动轴承相比,滑动轴承结构复杂,零部件较多,体积较大,因此多用于在高转速、大功率离心泵上。
⑨、泵轴
泵轴是泵转子的主要零件,轴上装有叶轮、轴套等零件,借轴承支承在泵体中高速回转。
三、 离心泵的主要结构形式:
离心泵的结构复杂形式繁多,电厂常用的几种主要形式如下:
1. 单吸单级泵
单吸单级离心泵在电厂应用很广泛,一般流量在5.5—300m3/h。扬程8—150mH2O
2. 双吸单级离心泵
双吸单级泵实际上等于两个相同的叶轮背靠背地装在同一根轴上并联地工作,这种泵不但流量大,而且能自动地平衡轴向力,一般流量在120---20000m3/h ,扬程在10---110m3H2O,电厂的循环水泵大部分采用此种结构形式。
3. 分段式多级离心泵
分段式多级离心泵用途较广泛,高中低压电厂锅炉给水泵大部分均采用这种结构形式的给水泵,这种形式的泵实际上等于将几个叶轮装在同一根泵轴上串联地工作,所以泵的扬程较高。
四、 离心泵的汽蚀
离心泵通过叶轮旋转做功,叶轮入口处压力最低。如果这个区域的液体压力等于或低于该温度下液体的汽化压力Pv,就会有蒸汽及溶解在液体中的气体大量逸出,形成蒸汽与气体混合气泡,随液体流动到高压区,由于气泡内部始终是汽化压力Pv,当气泡周围液体的压力大于Pv时,气泡受压而破裂重新凝结,在凝结过程中,液体的质点便从四面八方向气泡中心加速运动,在凝结的瞬间,无数小质点相互撞击,产生很高的局部压力,如果小气泡在金属表面附近破裂而凝结,则液体质点就像无数个小弹头一样,连续不断的打击金属表面,而且压力很大(可达数百兆帕)、频率很高(每秒钟达2万多次)并集中作用在极微小的面积上,使材料表面遭到严重的侵蚀破坏,这种破坏称为汽蚀。所产生的气泡中还夹杂一些活泼的气体(如氧气等),这些活泼的气体借助于气泡凝结时所放出的热量,对金属起化学腐蚀作用,化学腐蚀和机械腐蚀的作用更加快金属损坏速度,这种现象叫汽蚀破坏现象。
五、 离心泵中发生汽蚀的象征和防止的措施
①、 汽蚀的象征:
1. 噪音和振动
2. 扬程、功率和效率明显下降
②、 防止汽蚀的措施:
1. 改进离心泵叶轮的几何形状
试验结果表明为了提高叶轮抗汽蚀性能,主要是采取减少叶轮叶片数,减薄叶片进口厚度,加宽叶轮进口流道,叶片向叶轮入口方向延伸等措施。采取这些措施的目的是加大叶轮入口及其流道的流通面积,从而减小液体进入叶轮后的流速,减低液体阻力,避免过大的压降。
2. 减小离心泵吸入管的压力损失。
3. 离心泵吸上高度的影响
离心泵的吸上高度:离心泵的吸上高度是指泵轴线到水面的垂直距离,
汽蚀余量:泵进口处液体所具有的能量超出液体发生汽蚀时具有的能量之差值,称为汽蚀余量。汽蚀余量达,则泵运行时,抗汽蚀性能就好。
必需汽蚀余量:通常把从泵叶轮入口处的压力P1到叶轮内最低压力Pk的压力降连同速度能头在一起称为必需汽蚀余量,用符号△H1表示,必需汽蚀余量△hr是表征离心泵汽蚀性能的一个重要指标。△hr越小越好。
有效汽蚀余量:泵安装后在运转时,水面上的大气压头,扣除了进水管中的损失hw和吸上高度hl后,在泵进口处所剩下的能量。要使泵不发生严重的汽蚀,就必须使这些能量不但要克服泵内的必需汽蚀余量△hr,而且在克服△hr后所剩下的能量必需大于在当时水温下的汽化能量。
4. 利用诱导轮来提高泵的抗汽蚀性能
在离心泵叶轮前面加一个诱导轮,这时液体流过诱导轮后,由于诱导轮对液体做功后使液体能量增加,从而提高了泵的抗汽蚀性能,此种结构常在电厂中的给水泵上见到。
5. 采用抗汽蚀材料。
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