冷卻、冷凍泵原理及維護保養


IGW端吸離心泵根據不同用途要求可用作生活給水系統,空調系統,消防系統等場合使用。輸送介質為清水或物理化學性質類似於水的液本,輸送介質溫度不得超過110℃。

泵系統工作壓力為≤1.6Mpa,即泵吸入口壓力+泵揚程≤1.6Mpa,泵靜壓試驗壓力為2.4Mpa。

型號含義:IS80-65-160A(例)

80-泵的吸入口直徑(mm);IS-單級單吸清水離心泵;

65-泵的排出口直徑(mm);160-泵的葉輪直徑;A-葉輪外經切割次數。

IS型泵為典型的後開門結構形式。其優點是檢修方便,檢修時不東歐部分泵體、吸入管路、排出管路只需拆下聯軸器,即可退出轉子部件進行檢修。

泵體和泵蓋構成泵的工作室。葉輪、軸和滾動軸承等為泵的轉子。懸架軸承部件支撐著泵的轉子部件,滾動軸承承受泵的徑向力軸向力。

為了平衡泵的軸向力,大多數泵的葉輪前、後均設有密封環,並在葉輪後蓋板上設有平衡孔。

泵通過彈性軸聯器與電動機連結。泵的旋轉方向,從驅動端看,為順時針方向旋轉。

離心泵的檢修技術知識:

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概述:

1、泵是輸送液體並提高液體壓力的機器(一種“增能”機器)。

2、泵分為化工用泵、水泵。

3、主要差異:特殊材料和設計,防止腐蝕和適應化工工藝,包括結構、軸封、材料及檢修難度。

4、化工用泵的要求:

(1)適應化工工藝要求運行可靠。

(2)耐腐蝕,耐磨損。

(3)滿足無洩漏要求。

(4)耐高溫或耐低溫並能有效連續工作。

離心泵的工作原理、分類、型號及結構:

(一)離心泵的裝置及工作原理

1、為了使離心泵能正常工作,離心泵必須配備一定的管路和管件,這種配備有一定管路系統的離心泵稱為離心泵裝置。圖1—1所示為離心泵的一般裝置示意圖,主要有底閥、吸入管路、排出閥、排出管線等。複查聯軸器找正對中。

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2、離心泵的工作原理

離心泵在啟動之後,依靠高速旋轉的葉輪,液體在慣性離心力作用下獲得了能量以提高了壓強。水泵在工作前,泵體和進水管必須罐滿水,防止氣蝕現象發生。當葉輪快速轉動時,葉片促使水很快旋轉,旋轉著的水在離心力的作用下從葉輪中飛去,泵內的水被拋出後,葉輪的中心部分形成真空區域。一面不斷地吸入液體,一面又不斷地給予吸入的液體一定的能量,將液體排出。離心泵便如此連續不斷地工作。

(二)離心泵的氣蝕

1、所謂的氣蝕是指:離心泵啟動時,若泵內存在空氣,由於空氣的密度很低,旋轉後產生的離心力很小,因而葉輪中心區所形成的低壓不足以將液位低於泵進口的液體吸入泵內,不能輸送流體的現象。

2、 離心泵啟動前一定要向泵殼內充滿水以後,方可啟動,否則將造成泵體發熱,震動,出水量減少,對水泵造成損壞(簡稱“氣蝕”)造成設備事故!

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造成汽蝕的主要原因有:

(1)進口管路阻力過大或者管路過細;

(2)輸送介質溫度過高;

(3)流量過大,也就是說出口閥門開的太大;

(4)安裝高度過高,影響泵的吸液量;

(5)選型問題,包括泵的選型,泵材質的選型等。

含氣泡的液體擠入高壓區後急劇凝結或破裂。因氣泡的消失產生局部真空,周圍的液體就以極高的速度流向氣泡中心,瞬間產生了極大的高達幾萬kpa的高速衝擊力,造成對葉輪和泵殼的衝擊,使材料受到侵蝕和破壞。

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從造成汽蝕和氣縛的原因不同來看:氣縛是泵體內有空氣,一般發生在泵啟動的時候,主要表現在泵體內的空氣沒排淨;而汽蝕是由於液體在一定的溫度下達到了它的汽化壓力。

(2)氣蝕發生的位置

根據水泵汽蝕發生的部位不同,可將汽蝕分為以下四類:

葉面汽蝕:葉面氣蝕是發生在葉片表面的汽蝕,主要是因為水泵安裝過高,或流量偏離設計流量過大時產生的汽蝕現象。其空泡形成和潰滅多發生在葉片的正面和背面或前輪盤內表面處以及葉片的根部。

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間隙汽蝕:間隙氣蝕泵內水流通過突然變窄的間隙時,速度增加,局部壓力下降,也會產生汽蝕。如軸流泵葉片外緣及泵殼之間的間隙內,離心泵密封環與葉輪外緣的間隙處,由於葉輪進水側與出水側的壓蓋很大,導致高速回流,造成局部壓降,引起間隙汽蝕。

渦帶汽蝕:渦帶氣蝕由於集水池,進水流道設計不良或水泵在非設計條件下工作,也可能在葉輪的下方產生自上而下的帶狀漩渦(簡稱渦帶),當渦帶中心壓力低於汽化壓力時,該渦帶即成為汽蝕帶。

粗糙汽蝕:粗糙氣蝕是水流經過泵內凸凹不平的內壁面和過流部件時,在突出物的下游也容易產生局部負壓而引發汽蝕,該汽蝕稱為粗糙汽蝕。

離心泵的分類:

離心泵的種類很多,分類方法常見的有以下幾種方式

1、按葉輪吸入方式分:

(1)單吸式離心泵;如下圖所示:

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單級離心泵結構

1.泵進口;2.泵殼;3.泵出口;4.密封填料盒;5.填料壓蓋;6.泵軸;7.聯軸器;8.配套電機;9.螺殼;10.葉輪;11.擴散管。

(2)雙吸式離心泵;如圖1-3所示:

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多級離心泵結構示意圖

1.聯軸器;2.泵軸;3.前軸承體;4.吸入段;5.泵進口;6.穿槓;7.中段;8.平衡管;9.壓出段;10.泵出口;11.後軸承體。

(3)單級雙吸離心泵

揚程範圍為10—140m,流量範圍是90—28600m3/h。按軸的安裝位置不同,分臥式和立式兩種結構。圖12—3為臥式S型單級雙吸離心泵結構。這種泵實際上相當於兩個B型泵葉輪組合而成,液體從葉輪左、右兩側進入葉輪,流量大。轉子為兩端支承,泵殼為水平副分的蝸殼形。兩個呈半螺旋形的吸液室與泵殼一起為中開式結構,共用一根吸液管, 吸、排液管均布在下半個泵殼的兩側,檢查泵時,不必拆動與泵相連接的管路。由於泵殼和吸液室均為蝸殼形,為了在灌泵時能將泵內氣體排出,在泵殼和吸液室的最高點處分別開有螺孔,灌泵完畢用螺栓封住。泵的軸封裝置多采用填料密封,填料函中設置水封圈,用細管將壓液室內的液體引入其中以冷卻並潤滑填料。軸向力自身平衡,不必設置軸向力平衡裝置。在相同流量下雙吸泵比單吸泵的抗汽蝕性能要好。

2、按葉輪數目分:

(1)單級離心泵 泵中只有一個葉輪,單級離心泵是一種應用廣泛的泵。由於液體在泵內只有一次增能,所以揚程較低。如圖1—2所示為單級單吸離心泵。

(2)多級離心泵 具有兩個或兩個以上葉輪的離心泵稱為多級離心泵。級數越多壓力越高。圖1—4所示為一臺分段式離心水泵,這種泵的葉輪一般為單吸式。

3、離心泵揚程分:

(1)低壓泵:揚程≤20m;

(2)中壓泵:揚程≥20-100m;

(3)高壓泵:揚程≥100m;

4、按泵的用途和輸送液體性質分類:

泵可分為:

(1)清水泵;(2)泥漿泵;(3)酸泵;(4)鹼泵;

(5)油泵;(6)砂泵;(7)低溫泵;(8)高溫泵;

(9)屏蔽泵等。

(四)離心泵型號及結構

1、離心泵的型號:表1-1離心泵基本類型代號

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2、離心泵的結構

離心泵的品種很多,各種類型泵的結構雖然不同,但主要零部件基本相同。

主要零部件有泵殼、泵蓋、泵體、葉輪、密封環、泵軸、機封或填料函、聯軸器、軸承等。

多級離心泵是指在同一根泵軸上裝有兩個或兩個以上的葉輪,液體依次通過各級葉輪,它的總壓頭是各級葉輪壓頭之和。當需要得到高壓頭時,往往採用多級離心泵。

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轉動部分:

1.鎖緊螺母;2.泵軸;3.軸承擋套;4.密封填料軸套; 5.平衡盤;6.葉輪。

作用:轉動部分由軸、葉輪、軸套等組成,是泵產生離心力和能量的旋轉主體。

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泵殼部分:多級分段式離心泵的泵殼分為吸入段(前段)、中段和壓出段(後段)。吸入段的作用是保證液體以最小的摩擦損失流入葉輪入口。中段上有導葉,導葉裝入帶有隔板的中段中,形成蝸殼。

中段的作用是將前一級裡以較大速度出來的液體降低速度,保證液體很好地進入下一級葉輪。壓出段上還有尾蓋,壓出段的作用是收集從葉輪流出來的液體,並將液體的動能變成壓力能。

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中段裝配示意圖

1.帶隔板的中段;2.密封環(口環);3.導葉;4.葉輪。

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密封部分:

葉輪與泵殼之間的密封

轉動著的葉輪和泵殼之間有間隙存在,如果這個間隙過大,葉輪甩出來的液體的一部分就會從這個間隙返回葉輪的吸入口,降低泵效;如果這個間隙過小,會使泵殼和葉輪可能因為磨損過大而報廢。

葉輪與泵殼之間的密封中,採用密封環。密封環安裝在中段上,它可以減少高壓液體漏回葉輪吸入口,還起到承受磨損的作用,以延長葉輪和泵殼的使用壽命,減少修理費用。

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軸向力平衡

平衡部分:

平衡部分主要用來平衡離心泵運行時產生指向葉輪進口的軸向推力。

(1)單級離心泵的軸向力平衡

①採用雙吸式葉輪; ②開平衡孔; ③裝平衡管;④採用平衡葉片。

(2)多級離心泵的軸向力平衡

①對稱佈置葉輪;②平衡盤法;③平衡鼓法;④平衡盤法。

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平衡盤法平衡裝置示意圖

1.平衡管;2.平衡室;3.平衡盤頭;4.平衡盤;5.泵軸;6.尾蓋

一般取平衡盤的直徑略大於葉輪吸入口的直徑。假使泵的軸向力增加,平衡盤與平衡盤頭之間的軸向間隙減小,平衡盤前面的壓力就增大,以平衡軸向推力。

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滾動軸承示意圖

1.外圈;2.保持架;3.滾動體;4.內圈

軸承部分:

滾動軸承:滾動軸承一般是由外圈、內圈、滾動體和保持架組成。內圈裝在軸頸上,外圈裝在機架的軸承座內。通常是內圈隨軸頸轉動而外圈固定不動,也有的是以外圈旋轉而內圈固定的。當內、外圈相對轉動時,滾動體就在內外圈的滾道中滾動。

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滑動軸承示意圖

1.軸承蓋;2.上軸瓦;3.墊片;4.螺母;5.雙頭螺柱;6.軸承座;7.下軸瓦

滑動軸承:滑動軸承主要是由軸瓦或軸套和軸承座組成。滑動軸承主要應用於以下幾種情況:

工作轉速特高的軸承;特重型的軸承;承受巨大的衝擊和振動載荷的軸承;根據裝配要求必須做成剖分式的軸承(如曲軸的軸承)。

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聯軸器結構示意圖

1.連接螺栓;2.橡膠襯圈;3.柱銷

傳動部分:離心泵與電動機中間的連接機構稱為聯軸器。聯軸器起著傳遞電動機的能量,緩衝軸向、徑向的振動以及自動調整泵與電動機中心的作用。聯軸器主要由兩個半聯軸器、連接件和緩衝減振件組成。常用的聯軸器分為剛性聯軸器和彈性聯軸器兩大類。

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多級離心泵的工作原理示意圖

1—葉輪;2—導葉;3—吸入室;4—排出室

人們把若干個葉輪安裝在同一個泵軸上,每個葉輪與其外周的液體導流裝置形成一個獨立的工作室,這個工作室與葉輪組成的系統可以認為是一個單級離心泵,每個工作室前後串聯,就構成了多級泵。與多個單級離心泵串聯相比,多級泵具有效率高、佔地面積小、操作費用低、便於維修等優點。該泵流量範圍為5—720m3/h,揚程最高達2800m。

多級離心泵除了具有單級離心泵的優點之外,它最大的優點就是揚程高。多級離心泵的用途十分廣泛,例如,化肥生產中,用多級泵將氨水打入碳化塔,由氨水吸收加壓氮氫混合氣中的二氧化碳,生產出碳酸氫銨;鍋爐的給水;山區的深井提灌等。

IS型泵仍是單級單吸懸臂式離心泵

但它是按國際標準規定的性能和尺寸設計的,是一種節能新產品,目前已替代B型泵。IS型泵用於輸送清水和性質與水相似的液體,溫度不超過80℃,流量範圍為6.3-400m3/h,揚程範圍為5-125m,轉速為2900r/min或1450r/min。

(5)屏蔽式離心泵,如圖1-7所示

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屏蔽式離心泵的特點:

屏蔽泵又稱無填料泵,這種泵用於輸送易燃、易爆、有毒、有放射性及貴重液體,也可選作高壓設備的循環用泵。其結構特點使泵的葉輪與電機的轉子在同一根軸上,裝在同一格密封的殼體內,沒有聯軸器和封裝置,從根本上消除了液體外漏。為了防止輸送液體昱電氣部分接觸,電機的定子和轉子分別用金屬薄壁圓筒(屏蔽套)於液體隔離。屏蔽套的材料應能耐腐蝕,並具有非磁性和高電阻率,以減少電動機因屏蔽套存在而產生額外功率消耗。為了不干擾電機的磁場,這種金屬薄臂圓筒採用奧氏體系非磁性材料(1Gr18Ni9Ti)製成。由於有屏蔽套,增加了電機轉子和定子的間隙,使電機效率下降,因此,要求屏蔽套的壁要很薄,一般為0.3-0.8mm。

屏蔽泵具有結構簡單緊湊,零件少,佔地少,操作可靠,長期不要檢修等優點。缺點是效率低,比一般離心泵低26%—50%。

(6)高速離心泵,如圖1—8所示

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高速離心泵由電機,增速器和泵三部分組成。泵和增速器一般為封閉結構。可以露天安裝使用。立式結構使用廣泛,驅動功率一般為7.5-132kW。當驅動功率超過160kW時,採用臥式結構。 高速離心泵葉輪和泵體之間沒有密封環,泵內部的間隙較大。葉輪葉片與泵體後蓋板和擴散錐管之間的間隙一般為2-3mm,如果達3-4mm還可應用,而不影響效率。泵的軸封裝置通常採用機械密封。泵內設有旋風分離器,使泵抽送的液體得以淨化,引向機械密封以延長機械密封的壽命。高速軸上的軸承對小功率泵採用巴氏合金軸承,功率在150kW以上用分塊式滑動軸承與端面止推軸承組合。增速器的潤滑是由自帶油泵把油經濾油器和油冷器送人殼體各個噴嘴,通過噴嘴將油噴成霧狀,用油霧來潤滑齒輪和軸承。這種泵適用在高揚程,小流量的場合。由於葉輪與殼體的間隙較大,所以可用來輸送含固體微粒及高教度的液體。帶誘導輪的葉輪具有良好的抗汽蝕性能。

高速泵結構緊湊、體積小、質量輕、佔地面積少。缺點是加工精度要求高,製造上比較困難。

冷凍泵、冷卻泵基礎知識:

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1.設計水泵參數存在誤區:“電機燒燬的原因揚程選擇不夠”,實際可能是設計揚程過於高出實際揚程。

1)系統靜壓:空調系統充滿水才能運行,水泵的進出口承受相同的靜壓力,選水泵的揚程時只要克服管道系統阻力即可,而有的設計者把靜壓力也計入循環壓力,使水泵的容量增加很多。

2)估算值偏大:因設計人員經驗不足,計算參數過於保守,有的在施工階段用估算法,致使計算的循環阻力比實際值大一倍;致使水泵長期在低揚程大流量點工作,因造成電機功率與流量是三次方關係,電機功率迅速增加,燒燬電機。

2.使用變頻控制的節能預估:根據流體力學原理,

流量Q與轉速n的一次方成正比; Q=K1*n

管壓H與轉速n的二次方成正比; H=K2*n2

軸功率Ps與轉速n的三次方成正比;Ps=K3*n3

節能原理:當所需流量減少,離心泵轉速降低時,其功率按轉速的三次方下降。

舉例:所需流量的為額定流量的80%,則轉速也下降80%,而軸功率降至51.2%;考慮到因轉速降低時,效率也會有所下降等因素

冷凍泵冷卻泵拖動系統實施變頻控制後的基本節能效果為35%~55%左右。


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