离心泵

泵的能力和特性参数不仅是流体在输送时考虑的设计依据，而且是许多流体泄漏事故、冒顶事故、错流或错配事故技术分析和鉴定的依据。

离心泵是依靠高速旋转的叶轮所产生的离心力对液体做功的流体输送机械。

由于它具有结构简单，操作方便、性能适应范围广、体积小、流量均匀、故障少、寿命长等优点，在化工生产中应用十分广泛。

在化工生产中使用的泵大约有80%为离心泵。

(一) 基本结构离心泵的结构如图6—1所示，在蜗牛形泵壳内，装有一具叶轮，叶轮与泵轴连在一起，可以与轴一起旋转，泵壳上有两个接口，一个在轴向，接吸人管，一个在切向，接排出管。

通常，在吸人管口装有一个单向底阀，在排出管口装有一调节阀，用来调节流量。

(二)、工作原理在离心泵工作前，先灌满被输送液体。

当离心泵启动后，泵轴带动叶轮高速旋转，受叶轮上叶片的约束，泵内流体与叶轮一起旋转，在离心力的作用下，液体从叶轮中心向叶轮外缘运动，叶轮中心(吸入口)处因液体空出而呈负压状态，这样，在吸人管的两端就形成了一定的压差，即吸人液面压力与泵吸人口压力之差，只要这一压差足够大，液体就会被吸人泵体内，这就是离心泵的吸液原理。

另一方面，被叶轮甩出的液体，在从中心向外缘运动的过程中，动能与静压能均增加了，流体进入泵壳后，由于泵壳内蜗形通道的面积是逐渐增大的，液体的动能将减少，静压能将增加，到达泵出口处时压力达到最大，于是液体被压出离心泵，这就是离心泵的排液原理。

如果在启动离心泵前，泵体内没有充满液体，由于气体密度比液体的密度小得多，产生的离心力很小，从而不能在吸入口形成必要的真空度，在吸入管两端不能形成足够大的压差，于是就不能完成离心泵的吸液。

这种因为泵体内充满气体(通常为空气)而造成离心泵不能吸液(空转)的现象称为气缚现象。

因此，离心泵是一种没有自吸能力的泵，在启动离心泵前必须灌泵。

(三)、主要构件离心泵的主要构件有叶轮、泵壳和轴封，有些还有导轮。

(1)叶轮叶轮是离心泵的核心构件，是在一圆盘上设置4—12个叶片构成的，其主要功能是将原动机械的机械能传给液体，使液体的动能与静压能均有所增加。

(风险管理世界网-安全员之家)根据叶轮是否有盖板可以将叶轮分为3种形式，即开式、半开(闭)式和闭式，如图6—2所示，其中图6—2(a)为闭式叶轮，图6—2(b)为半开式叶轮，图6—2(c)为开式叶轮。

通常，闭式叶轮的效率要比开式高，而半开式叶轮的效率介于两者之间，因此应尽量选用闭式叶轮，但由于闭式叶轮在输送含有固体杂质的液体时，容易发生堵塞，故在输送含有固体的液体时，多使用开式或半开式叶轮。

对于闭式叶轮与半闭式叶轮，在输送液体时，由于叶轮的吸人口一侧是负压，而在另一侧则是高压，因此在叶轮两侧存在着压力差，从而存在对叶轮的轴向推力，将叶轮沿轴向吸人窜动，造成叶轮与泵壳的接触磨损，严重时还会造成泵的振动，为了避免这种现象，常常在叶轮的盖板上开若干个小孔，即平衡孔。

但平衡孔的存在降低了泵的效率。

其他消除轴向推力的方法是安装止推轴承或将单吸改为双吸。

根据叶轮的吸液方式可以将叶轮分为两种，即单吸叶轮与双吸叶轮，如图6—3所示。

显然，双吸叶轮完全消除了轴向推力，而且具有相对较大的吸液能力。

叶轮上的叶片是多种多样的，有前弯叶片，径向叶片和后弯叶片3种，但工业生产中主要为后弯叶片，因为后弯叶片相对于另外两种叶片的效率高，更有利于动能向静压能的转换。

由于两叶片间的流动通道是逐渐扩大的，因此能使液体的部分动能转化为静压能，叶片是一种转能装置。

(2)泵壳由于泵壳的形状像蜗牛，因此又称为蜗壳。

这种特殊的结构，使叶轮与泵壳之间的流动通道沿着叶轮旋转的方向逐渐增大并将液体导向排出管。

因此，泵壳的作用就是汇集被叶轮甩出的液体，并在将液体导向排出口的过程中实现部分动能向静压能的转换。

泵壳是一种转能装置，为了减少液体离开叶轮时直接冲击泵壳造成的能量损失。

常常在叶轮与泵壳之间安装一个固定不动的导轮，如图6—4所示。

导轮带有前弯叶片，叶片间逐渐扩大的通道使进入泵壳的液体的流动方向逐渐改变，从而减少了能量损失，使动能向静压能的转换更加有效。

导轮也是一个转能装置。

通常，多级离心泵均安装导轮。

(3)轴封装置由于泵壳固定而泵轴是转动的，因此在泵轴与泵壳之间存在一定的空隙，为了防止泵内液体沿空隙漏出泵外或空气沿相反方向进人泵内，需要对空隙进行密封处理。

用来实现泵轴与泵壳间密封的装置称为轴封装置。

常用的密封方式有两种，即填料函密封与机械密封。

填料函密封是用浸没或涂有石墨的石棉绳(或其他软填料)填入泵轴与泵壳间的空隙，来实现密封目的;机械密封是通过一个安装在泵轴上的动环与另一个安装在泵壳上的静环来实现密封目的的，工作时借助弹力使两环密切接触达到密封。

两种方式相比较，前者结构简单，价格低，但密封效果差;后者结构复杂，精密，造价高，但密封效果好。

因此，机械密封主要用在一些密封要求较高的场合，如输送酸、碱、易燃、易爆、有毒、有害等液体。

近年来，随着防磁防漏技术的日益成熟，借助加在泵内的磁性液体来达到密封与润滑作用的技术正越来越引起人们的关注。

骨架油封是油封的典型代表，一般说的油封即指的是骨架油封。

油封的作用一般就是将传动部件中需要润滑的部件与出力部件隔离，不至于让润滑油渗漏。

骨架就如同混凝土构件里面的钢筋，起到加强的作用，并使油封能保持形状及张力。

按结构形式可分单唇骨架油封和双唇骨架油封。

双唇骨架油封的副唇起防尘作用，防止外界的灰尘，杂质等进入机器内部。

按骨架型式可分为内包骨架油封，外露骨架油封和装配式油封。

按工作条件可分为旋转骨架油封和往返式骨架油封。

广泛用于汽油发动机曲轴，柴油发动机曲轴，变速箱，差速器，减震器，发动机，车桥等部位。

骨架油封结构有三部分组成：油封体、加强骨架和自紧螺旋弹簧。

密封体按照不同部位又分为底部、腰部、刃口和密封唇等。

通常，在自由状态下的骨架油封，其内径比轴径小，即具有一定的“过盈量”。

因此，当油封装入油封座和轴上之后，油封刃口的压力和自紧螺旋弹簧的收缩力对轴产生一定的径向紧力，经过一段时间运行后，该压力会迅速减小乃至消失，因而，加上弹簧可以随时补偿油封自紧力。

骨架油封密封原理：由于在油封与轴之间存在着油封刃口控制的油膜，此油膜具有流体润滑特性。

在液体表面张力的作用下，油膜的刚度恰好使油膜与空气接触端形成一个新月面，防止了工作介质的泄漏，从而实现旋转轴的密封。

油封的密封能力，取决于密封面油膜的厚度，厚度过大，油封泄漏；厚度过小，可能发生干摩擦，引起油封和轴磨损；密封唇与轴之间没有油膜，则易引起发热、磨损。

因此，在安装时，必须在密封圈上涂些油，同时保证骨架油封与轴心线垂直，若不垂直，油封的密封唇会把润滑油从轴上排干，也会导致密封唇的过度磨损。

在运转中，壳体内的润滑剂微微渗出一点，以达到在密封面处形成油膜的状态最为理想。

机械密封是一种旋转机械的油封装置。

比如离心泵、离心机、反应釜和压缩机等设备。

由于传动轴贯穿在设备内外，这样，轴与设备之间存在一个圆周间隙，设备中的介质通过该间隙向外泄露，如果设备内压力低于大气压，则空气向设备内泄露，因此必须有一个阻止泄露的轴封装置。

轴封的种类很多，由于机械密封具有泄漏量少和寿命长等优点，所以当今世界上机械密封是在这些设备最主要的轴密封方式。

机械密封又叫端面密封，在国家有关标准中是这样定义的：“由至少一对垂直于旋转轴线的端面在流体压力和补偿机构弹力（或磁力）的作用以及辅助密封的配合下保持贴合并相对滑动而构成的防止流体泄漏的装置。

”1、机械密封的工作原理机械密封是靠一对或数对垂直于轴作相对滑动的端面在流体压力和补偿机构的弹力(或磁力)作用下保持贴合并配以辅助密封而达到阻漏的轴封装置。

2、机械轴封有哪三个密封点，及这三个密封点的密封原理动环与静环之间的密封：是靠弹性元件(弹簧、波纹管等)和密封液体压力在相对运动的动环和静环的接触面(端面)上产生一适当的压紧力(比压)使两个光洁、平直的端面紧密贴合;端面间维持一层极薄的液体膜而达到密封的作用。

这层膜具有液体动压力与静压力，它起着平衡压力和润滑端面的作用。

两端面之所以必须高度光洁平直是为了给端面创造完美贴合和使比压均匀的条件，这是相对旋转密封。

3、机械密封根据密封原理分类当前采用新材料和工艺的各种机械密封的新技术，进展较快，有下列的机械密封新技术。

密封面开槽密封技术近年来，在机械密封的密封端面上开了各种各样的流槽，以产生流体静、动压效应，现在还在不断更新。

零泄漏密封技术过去总认为接触式和非接触式机械密封不可能达到零泄漏(或无泄漏)。

以色列利用开槽密封技术，提出零泄漏非接触式机械端面密封的新概念，并已用于核电站润滑油泵中。

干运转气体密封技术这类密封是将开槽密封技术用于气体密封。

上游泵送密封技术即利用密封面上开流槽将下游少量泄漏流体泵送回上游。

上述几类密封的结构特点是：采用浅槽，且膜厚和流槽的深均属微米级，并采用润滑槽，径向密封坝和周向密封堰组成密封和承载部分。

也可以说开槽密封是平面密封和开槽轴承的结合。

其优点是泄漏量小(甚至无泄漏)、膜厚大，消除接触摩擦、功耗和发热量小。

热流体动压密封技术它是利用各种形状较深的密封面流槽，造成局部热变形，以产生流体动力楔效应。

这种具有流体动压承载能力的密封，称之为热流体动力楔密封。

波纹管密封技术可分为成型金属波纹管和焊接金属波纹管机械密封技术。

多端面密封技术分为双密封、中间环密封、多密封技术。

另外还有平行面密封技术、监控密封技术、组合密封技术等。

文章来源：密封技术网/安装、运转等引起的故障分析</strong><br /><br />（1）加水或静压试验时发生泄漏<br /><br />由于安装不良，机械密封加水或静压试验时会发生泄漏。

安装不良有下述诸方面。

<br /> <br />a.动、静环接触表面不平，安装时有碰伤、损坏。

<br /><br />b.动、静环密封圈尺寸有误、损坏或未被压紧。

<br /><br />c.动、静环表面有异物夹入。

<br /><br />d.动、静环V形密封圈方向装反，或安装时反边。

<br /><br />e.紧定螺钉未拧紧，弹簧座后退。

<br /><br />f.轴套处泄漏，密封圈未装或压紧不够。

<br /><br />g.如用手转动轴泄漏方向性则有如下原因：弹簧力不均匀，单弹簧不垂直，多弹簧长短不一或个数少；密封腔端面与轴垂直不够。

<br /><br />h.静环压紧不均匀。

<br /><br />（2）由安装、运转等引起的周期性泄漏<br /><br />运转中如泵叶轮轴向窜动量超过标准、转轴发生周期性振动及工艺操作不稳定，密封腔内压力经常变化均会导致密封周期性泄漏。