绘制泵轴弯曲曲线图方法

第三章 泵特性曲线及调节方法第一节 部分流量区域不稳定特性分析轴流泵的Q H 曲线在部分流量区域出现不稳定的马鞍形。

从关死点到最高效率点的工作范围称为部分流量域，下面针对部分流量域进行分析。

HA B DC图3-1轴流泵的特性曲线和叶轮内流动状态图中曲线的A 点对应图3-1a ，表示最高效率点附近的流态，液体沿着叶片表面平顺流过。

曲线上的B 点，流量减小后对应的流态（图3-1b ）,叶轮内流体的离心力比半径方向的压力梯度大，液体在叶轮出口侧向外缘附近径向移动，使得叶片出口侧外缘的流速快，轮毂侧慢。

结果在出口轮毂侧形成二次回流。

同时，因流量减小，叶片进口的冲角加大，在叶片背面出现脱流，振动、噪声加强，性能突然下降，这种现象称为失速状态。

流量进一步减小，使得特性曲线不连续突降至C 点，对应的流态（图3-1c ）。

由于流体大量拥挤到出口的外缘，使得进口外缘侧的流体难以进入，在轮毂侧流体的带动下向进口外缘侧旋转，结果在进口轮缘侧也出现了二次回流。

由于进口轮缘的二次回流加大了轮毂侧进口的流速，冲角变小，失速状态消失，振动、噪声减小。

特性曲线平滑上升到D 点。

流量再减小后，进口和出口回流区加大，通过叶轮的流动变为斜流式，因而扬程快速增加，对应的流态（图3-1d ）。

这时流动呈十分复杂状态，振动、噪声再次加大。

在流量减小到零的关死点E 时，进出口的二次回流扩展到整个流道，叶轮内伴有强烈的径向流动，与转轮室壁相撞击，液流沿轴向流出后又返回到轮毂侧。

(c)(d)综上所述，部分流量域有以下几个特点1、泵不应在小于B点的流量下运行，B点的流量一般为最优效率点（65～70）%。

2、轴流泵关死点的扬程约为最优效率点的2倍。

3、轴流泵在使用虹吸式出水流道时，流道驼峰段的高程应小于B点的扬程。

人们对轴流泵部分流量区域的不稳定性，进行了大量的研究，但是到目前为止，还没有有效的改善措施。

可喜的是高比转速斜流泵的研究取得了进展，正在向轴流泵应用领域扩大。

一、选择题（共 40 题，每题 1.0 分）：【1】根据轴弯曲的测量结果，绘制某一方位、几个断面的测量点晃动值曲线，构成一条真实的轴弯曲曲线，由该曲线可以找出（）的最大弯曲点位置及弯曲度的大小。

A．各个方位B．同一方位C．整段轴D．多段轴【2】单级悬臂式水泵换装新密封环时，它与泵体的紧力为0.02~0.05mm,在达不到紧力要求时，可在圆周交界缝隙线上（）等分打上样冲窝，使其在运行中不松脱。

A．二B．三C．四D．六【3】滑动轴承检测中，发现（），通常是由于轴瓦下部磨损造成的。

A．两侧间隙变大B．顶部间隙变小C．顶部间隙变大D．两侧间隙变大而顶部间隙变小【4】标准麻花钻头的前角与螺旋角的大小有关，螺旋角大则前角（）。

A．大B．小C．与螺旋角相等D．无法判断【5】附属设备的安全应当在安装和检修后进行试验，在运行中至少每隔（）检查一次。

A．半年B．—年C．一年半D．二年【6】中小型给水泵转子相对于静止部件的轴向位置是由平衡盘和平衡座的承力面来确定的，调整时这两个部件的最大允许磨损值为1mm,由此，转子在静止时入口侧轴向位置的允许偏移值为（）mm。

A．4+1=5B．4-1=3C．4-3=1D．5-4=1【7】阀门的阀芯、阀座研磨工艺的步骤有粗磨、中磨、（）。

A．精磨、细磨B．细磨、精磨C．快磨、慢磨D．慢磨、快磨【8】下列设备中，除（）外均属于计算机的输出设备。

A．键盘B．打印机C．绘图仪D．显示器【9】在Excel97中，若要设置一个活动单元格，可用下列除（）外的方法。

A．执行“编辑”菜单中的“定位”命令B．执行“工具”菜单中的“选项”命令C．用光标键将活动单元移至要设置为活动单元的单元格D．用鼠标直接单击要设置为活动单元的单元格【10】盘根接口应严密，两端搭接角一般应为（）。

A．30°B．45°C．60°D．90°【11】冷直轴法是锤打轴的（）。

A．弯曲的凸出部分B．弯曲的凹下部分C．弯曲的两侧D．弯曲的一侧【12】高压电气设备是指设备对地电压在（）以上者。

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泵轴损坏的主要形式及原因及修复方法1 泵轴损坏的主要形式及原因 (1)轴弯曲轴弯曲多发生在深井泵、多级泵，这些泵轴长径比较大。

QJ深井泵轴弯曲的原因是：转子动不平衡过大，转子振动，泵基础水平度超差。

对于卧式多级泵，多是由于不及时盘车引起的跨中下垂，转子上下部分温差引起的变形，转子动不平衡过大、对中偏离引起的振动。

(2)磨损偏磨多是伴随轴弯曲而产生的，另外在轴承轴径部位由于轴承内圈过松或轴承损坏而引起的磨损也经常出现。

解决轴弯曲的主要办法是冷校、热校、混合校等。

6．1．2 热校直法修复弯曲泵轴 (1)加热校直法①原理用乙炔焰加热轴局部，被加热的区域因受热而膨胀，但周围的冷区又因自身的刚性而限制它的膨胀。

因此，热区受挤压，降温后，热区体积又要收缩，从而拉动周围区域收缩。

这样就产生了反向的弯曲，弥补了原来的弯曲量，从而达到校直的目的。

②适用范围适用于弯曲半径较小、直径较大、硬度≥35HRC的碳钢、合金钢、不锈钢轴。

③操作工艺在测出轴弯曲的情况后，将轴放在车床上，使弯曲的高点在最上端，用石笔标上弯曲范围；用氧一乙炔火焰加热，冷却后打表检查，如不符合要求再校直，直至符合要求。

用具有氧一乙炔烤把、石棉绳、电加热带、油壶、百分表、车床、红外温度计。

加热区域的形状、温度及校直方法见表6—1。

④注意事项 a．加热前，应先将夹紧轴件的顶尖松开，再进行加热，以免轴加热伸长后损坏顶尖。

b．当一次加热调直不够，须再次校直时，对于点状加热或条状加热，应避开原加热区域，防止反复加热，减少金相组织变化及收缩裂纹产生。

⑤校后热处理为防止产生新的变形，消除内应力，应进行校后热处理。

其方法为将轴加热区域用石棉绳缠绕，并均匀加热到580-600℃，缓冷。

(2)热校直轴的操作热校直轴的一般操作规范如下(见图6—2)。

表6-1 加热区域的形状、温度及校直方法加热区形状温度方法使用范围条状加热用中性焰加热，温度应控制在200～300℃，最高不超过回火温度把工件用有孔的石棉布包紧，将加热区露出，快速加热，然后立即喷水快速冷却，冷后再加热，再冷却，直至合格在均匀变形和扭曲变形时常用蛇形加热用中性焰加热，加热温度300～400℃，最高温度不超过回火温度选择加热区，沿轴中心线长为0.10～0.15D，其表面宽度为0.3D，D为加热处轴径。

泵轴的弯曲校正1、泵轴跳动标准1）轴颈的锥度与椭圆度不大于轴径的1/2000。

但最大不得超过0、05mm，且表面不得有伤痕。

2）轴弯曲超过允许值可采用机械法或加热法进行校直。

轴允许跳动值如下表所示（单位：mm）：轴径处轴中部（1500转/分）轴中部（3000转/分）多级泵轴≤0、02 ≤0、10 ≤0、08 ≤0、052、泵轴的校直方法1）冷直法（1）利用手摇螺旋压力机校直轴径较小及弯曲较大时，可采用此法。

首先将轴放在三角缺口块内架住，或放在机床上利用顶针顶住轴的两端，然后将轴弯曲的凸面顶点朝上。

用螺旋压力机压住凸起顶点，向下顶压，直到轴校直为止。

（2）利用捻棒敲打校直轴径较大及弯曲较小时，可以采用此法。

这个方法是利用捻棒来冷打轴的弯曲凹面，使轴在此处表面延伸而较直。

捻棒应由硬度低于泵轴硬度的材料制成，或在硬度高的材料上镶铜套，捻棒的边缘必须有园角。

在直轴时，将轴的凹面朝上，并支持住最大弯曲的凸面顶点。

在两端用拉紧装置向下加压，然后利用1-2公斤重的锤子敲打捻棒，使轴的凹面材料受敲打而延伸。

捻打时,先自最低凹面中央进行敲打，逐渐移向两侧，并沿圆周三分之一的弧面上进行，但越往中央敲打密度应当越大。

轴的校直量与敲打次数通常成正比。

注意最初敲打时，轴校直较快，以后较慢。

敲打时应注意掌握捻棒，勿损伤轴的表面。

（3）用螺旋千斤顶较直当轴的弯曲量不大时（为轴长的1%以下），可以在冷态下用螺旋千斤顶较直。

在矫直时，考虑到轴的回弹，要过矫一些，才能保证矫正后的轴比较正直。

这种方法的精度可达到每米0、05-0、15毫米。

（4）用钢丝绳矫直2）局部加热法将弯曲的凸面朝上，在周围用石棉布包扎，然后用喷灯或气焊急热。

加热温度约比材料临界温度低100℃左右。

急热后，由于金属产生塑性变形，使其表面长度缩短，在冷却后虽有所拉伸，但已不能恢复原始状态了，从而造成与原始弯曲方向相反的反弯曲，使凸面平坦而达到直轴目的。

如在凹面加温火助其热胀伸长，则效果更好。

发电厂水泵轴弯曲度的测量泵轴弯曲度的测量一、轴弯曲概述轴的弯曲变形分为两种:即临时性弯曲变形和永久性弯曲变形。

前者是轴受外力(机械力或温差应力)弯曲时，其应力在该材料的弹性极限范围内,当外力除掉后，弯曲变形随之消失,这种变形为弹性变形;后者是轴受外力(机械力或温差应力)弯曲时,所受应力超过该材料的屈服极限，存在残余弯曲变形,这种变形称为塑性变形。

临时性弯曲变形是任何轴都存在的,是设计时充分考虑了的，不会影响轴的使用。

而永久性弯曲变形是影响轴的正常使用的,是不允许存在的。

现在所讨论的轴弯曲的测量就是指对永久性弯曲变形的而言的。

二、轴弯曲产生的原因1、设备运输或停放不当,由于受有机械外力的作用而造成轴的永久性弯曲变形。

2、由于材质不佳或加工不良,使轴内存有残余应力,运行时此种应力消失导致轴的永久性弯曲变形。

3、由于安装、检修质量不好或运行方式不当,造成动静部分在运转中的强烈摩擦或转子振动,均能使轴产生永久性弯曲变形。

汽轮机轴的永久性弯曲变形多属于这种原因。

下面就几种情况来讨论。

(1)运行中强烈振动导致轴弯曲这多是安装检修中对轮找中心不良,转子不平衡(或因叶轮磨损,更换部件等使转子平衡破坏),轴承间隙过大、轴承座或地脚螺栓松动等所造成的。

(2)运行中局部摩擦过热使轴弯曲这多是由于安装检修中动静部分间隙留得过小造成其摩擦力增大,摩擦部分金属受热膨胀,因周围温度较低部分金属的限制而承受压应力所致。

如图a所示,其应力分布情况如图b，当压应力大于该温度下金属的屈服极限(屈服极限随温度升高而降低)时,则产生塑性变形,即受热部分金属受压而缩短;完全冷却后,轴就产生相反方向的永久性弯曲,摩擦伤痕处于轴的凹面侧,此时应力分布如图(c)所示。

根据相同原理可采用局部加热直轴法把轴校直,即在轴弯曲处凸侧局部加热使其产生塑性变形,冷却时则因附加应力而使轴伸直，应力分布如图d所示。

(3)对于汽泵来说，小汽轮机停机、启动操作不当也会造成轴弯曲停机后,汽缸内上部温度高于下部温度,轴的下部比上部冷却快,轴将向上弯曲,随着冷却时间的延长,汽缸内温度逐渐趋于均匀,轴弯曲逐渐减少而接近自然伸直。

离心泵特性曲线离心泵的特性曲线是将由实验测定的q、h、n、η等数据标绘而成的一组曲线。

此图由泵的制造厂家提供，供使用部门选泵和操作时参考。

不同类型泵的特性曲线不同，但有以下三条曲线：（1）H-Q线代表扬程与流量的关系；（2） n-q线表示泵轴功率和流量之间的关系；（3）η-Q线表示泵效率和流量之间的关系；(4)泵的特性曲线均在一定转速下测定，故特性曲线图上注出转速n值。

离心泵特性曲线上的最高效率点称为设计点，泵在该点对应的压头和流量下工作最经济。

离心泵铭牌上标注的性能参数为最高效率点的工况参数。

离心泵的性能曲线可作为选择泵的依据。

确定泵的类型后，再依流量和压头选泵。

例2-2：用清水测定离心泵的主要性能参数。

实验测得流量为10m/h，泵出口压力表读数为0.17mpa（表压），进口真空表读数为-0.021mpa，轴功率为1.07kw，电机转速为2900r/min，真空表压力测点与压力表压力测点的垂直距离为0.2m。

试着计算实验点的水头和效率。

泵的主要性能参数包括转速n、流量Q、扬程h、轴功率n和效率。

直接测量的参数为速度n=2900r/min流量q＝10m/h=0.00278m/s轴功率n＝1.07kw需要计算水头h和效率。

使用公式计算扬程h，即已知：于是二、影响离心泵性能的主要因素1。

液体物理性质对特性曲线的影响生产厂所提供的特性曲线是以清水作为工作介质测定的，当输送其它液体时，要考虑液体密度和粘度的影响。

（1）粘度在实验条件下，当输送液体的粘度大于水的粘度时，泵体内的能量损失增加，泵的流量和扬程减小，效率降低，轴功率增加。

(2)密度离心泵的体积流量及压头与液体密度无关，功率则随密度增大而增加。

2离心泵的转速对特性曲线的影响当液体粘度较小时，泵的效率保持不变，泵的流量、扬程、轴功率和转速可以用比例定律近似计算，即式中：q1、h1、n1离心泵转速为n1时的流量、扬程和功率。

q2、h2、n2离心泵转速为n2时的流量、扬程和功率。

泵轴的检查
作业指导书
步骤：
（1）表面检查：用煤油清洗干净泵轴，用砂纸打光，检查表面是否有沟痕的磨损。

（2）检查轴弯曲：
对于弯曲的轴，夹持在车床上测量最方便，精度也比较高。

也可以采用滚动轴承支架或者V形铁支撑测量，但测量时必须保证轴本身的水平度和轴向定位，以防止窜动。

①确定轴测量部位。

取安装半联轴器、轴承、叶轮等部位为测量点。

②将泵轴各测量部位划分为四等分或更多偶数份数。

③在测量截面上装上百分表，表测量头要垂直于轴线。

④将轴按同一方向缓慢转动一周，依次测出各点数据并记录。

⑤根据各测量截面的偏差值作综合分析。

用180°对称两方位的跳动差值的一半，画出相应的轴弯曲图。

如Ⅰ测点0°和180°方向上的直线度偏差为＝0.12。

⑥分析最大弯曲部位与方位。

轴弯曲的测量及曲线图
泵轴直线度偏差记录 ／
mm
测点
转动位置弯曲量和
弯曲方向1234
Ⅰ0.21-0.03
0.12(0°)Ⅱ00
0(0°)
-0.09(0°)
Ⅲ0.03-0.15
-0.20(0°)Ⅳ0.03-0.37
-0.15(0°)Ⅴ0.03-0.27
-0.07(0°)Ⅵ0.03-0.11
0(0°)Ⅶ00
0.06(0°)Ⅷ0.09-0.03。

● A 为原设计工况点：流量Q1，扬程H1，轴功率N1，水泵效率η1。

● 由于系统实际的阻力没有那么大，实测的实际工况点为B ，流量Q2，扬程H2，轴功率
N2，水泵效率η2
● 表明原设计高扬程，实际是低扬程，大流量，低效率，高能耗状况运行；
流量Q（m3/h）
扬程H(m)
H
Q1
Q2
流量Q（m3/h）
扬程H(m)
H 0
Q1
原水泵特性曲线
● 通过对实际运行工况的检测分析，获得系统的管路特性曲线（详见图），曲线上的流量
为设计流量Q2的C 点即为水系统最佳工况（Q2，H3）运行点，系统最佳工况为流量Q2，扬程H3，轴功率N3，水泵效率η3。

● 图面积（O ，H2,B,Q2,O ）为原设计运行的能耗，面积（O ，H3,C,Q2,O ）为水泵转轮二
次优化设计后运行时的能耗，二者面积差H3,H2,B,C,H3即为可节约的能耗。

流量Q（m3/h）
扬程H(m)
H
Q1Q2
流量Q（m3/h）
扬程H(m)
H
Q1Q2。