除氧、给水培训资料

给水除氧系统

第一篇 给水系统

第一节 离心泵基础知识

（一）水泵的主要性能参数

水泵的主要性能参数有流量Q、扬程H、转速n、功率P、效率η，比转速ns及汽蚀余量NPSH等。

1、流量

单位时间内水泵所输送出的液体数量称为水泵的流量。其数量是用体积表示的，称为体积流量，用Q表示，单位为m3/s；其数量用重量表示的，称为重量流量，用G表示，单位为kg/s。G=ρgQ

2、扬程

单位质量的液体通过水泵所获得的能量增加值称为水泵的扬程，即泵吸入及压出的单位液体能量之差，用H表示，单位为Pa，习惯上也常用液柱高度m表示。

H=(p2-p1)/ ρg

3、转速

泵轴每分钟旋转的次数称为转速，用n表示，单位为r/min。

水泵的转速越高，它所输送的流量与扬程也就越大。增高转速可以减少叶轮级数，缩小叶轮直径，从而使水泵的尺寸大为缩小，重量大为减轻。目前较为普遍采用的是高转速的给水泵，其转速已达7500r/min左右。

4、功率

水泵的功率通常指输入功率，即由原动机传给水泵泵轴上的功率，一般称之为轴功率，用P表示，单位KW。

轴功率不可能全部被利用来提高液体的能量，其中一部分功率消耗在各种损失上，只有一部分功率被有效利用。被有效利用的功率称为有效功率，即泵的输出功率，用Pe表示。原动机的输出功率称为原动机功率，用Pg表示，由于考虑水泵运行时可能出现的超负荷情况，通常原动机功率选择的要比轴功率大些，即Pg＞P＞Pe。

Pe= qmgh/1000

5、效率

如前所述，水泵有各种损失，要消耗一定的能量，因此轴功率不可能全部转变为有效功率。我国把有效功率Pe与轴功率P之比称为水泵的效率，用η表示。

可见，水泵的效率越高，在轴功率中被有效利用的功率就越多，损失的功率就越小，水泵的经济性就越高。水泵的效率视其大小、型式、结构的不同而异，离心式水泵的效率在0.62～0.92的范围内，轴流式水泵的效率在0.74～0.89之间。

6、比转数

在设计制造水泵时为了将各种流量和扬程的水泵进行比较，可以把一个水泵的尺寸按几何相似原理成比例的缩小为一个扬程为1米，功率为1马力（流量为75L/s）的模型泵，该模型泵的转数就是这泵的比转数,用ns表示。

ns=3.6543nqvH

比转数和泵的入口直径和出口宽度有关，随着泵的入口直径和出口宽度增加，比转数增加。因此可以用比转数对泵进行分类： ns=30～300为离心泵；ns=300～500 为混流泵；ns=500～1000 为轴流泵。在离心泵中ns=30～80为低比转数离心泵；ns=80～150为中比转数离心泵；ns=150～300 为高比转数离心泵。

（二）离心泵的分类

按工作叶轮数目可分为：单级泵、多级泵。

按工作压力可分为：低压泵、中压泵、高压泵

按叶轮进水方式可分为：单吸泵、双吸泵。

按泵壳结合缝形式可分为：水平中开式泵、垂直结合面泵。

按泵轴位置可分为：卧式泵、立式泵。

按叶轮出来的水引向压出室的方式可分为：蜗壳泵、导叶泵。

按泵的转速可否改变可分为：定速泵、调速泵。

（三）离心泵组成部件及结构形式

1、离心泵的组成部件

离心泵的结构形式虽繁多，但由于作用原理相同，所以其主要零部件的形状是相近的。

（1）叶轮

叶轮是离心泵的关键部件，它要求以最小的损失将来自原动机的能量传递给液体的零件。

叶轮型式有封闭式、半开式及开式三种。

封闭式叶轮有单吸式及双吸式两种。封闭式叶轮由前盖板、后

盖板、叶片及轮毂组成。在前后盖板之间装有叶片形成流道，液体由叶轮中心进入沿叶片间流道向轮缘排出。一般用于输送清水，电厂中的给水泵、凝结水泵、工业水泵等均采用封闭式叶轮。双吸式叶轮具有平衡轴向力和改善汽蚀性能的优点。

半开式叶轮只有后盖板，而开式叶轮前后盖板均没有。半开式

和开式叶轮适合于输送含杂质的液体。如电厂中的灰渣泵、泥浆泵。

离心泵的能量传递主要依靠旋转叶轮对流体做功,而叶轮对流体

做功的效果还要看叶轮中叶片的型式,离心泵的叶片形状、弯曲形式对泵的扬程、流量、效率有很大影响。

离心泵叶轮叶片的型式：

① 叶片弯曲方向和叶轮旋转方向相反，其叶片出口的几何角小

于90度，称为后弯式叶片。

② 叶片弯曲方向和叶轮旋转方向相同，其叶片出口的几何角大

于90度，称为前弯式叶片。

③ 叶片弯曲方向沿叶轮的径向展开，其叶片出口的几何角等于

90度，称为径向式叶片。

由于后弯式叶片流动效率和流道效率高，叶片性能稳定，所以离

心泵叶片目前都采用后弯式，叶片数目在6—12片之间，叶片型式有圆柱形和扭曲形。

（2）吸入室

吸入室使液体以最小的损失均匀地从吸入管路中进入叶轮。因为

吸入室是在叶轮的前面，对液体进入叶轮的流动会产生很大的影响，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：锥形管吸入室、园环形吸入室、半螺旋形吸入室 。 锥形管吸入室——适用于单级单吸式离心泵

园环形吸入室——适用于多级离心泵

半螺旋形吸入室——适用于双吸式离心泵

（3）压出室

压出室的作用：① 是将从叶轮中流出来的液体收集起来，均匀地送往泵的出口或次级叶轮的入口；② 是使液体的速度降低，把一部分的动能转化为压力能，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。离心水泵内的水力损失大部分集中在压出室中。

压出室结构形式主要有：螺旋形（螺壳或涡形体）压出室、环形压出室。

螺旋形压出室具有制造方便，效率高的特点。它适用于单级单吸、单级双吸离心泵以及多级水平中开式离心泵。

环形压出室在节段式多级泵的出水段上采用。环形压出室的流道断面面积是相等的，所以各处流速就不相等。因此，不论在设计工况还是非设计工况时总有冲击损失，故效率低于螺旋形压出室。

（4）径向导叶及流道式导叶

这两种导叶广泛应用于节段式多级离心泵上。它们除具有压出室的降低液体流速扩压、减少阻力损失的功能外，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。

离心泵的叶轮、吸入室、压出室和导叶统称为泵的过流部件。

（5）密封环（口环、卡圈）

由于叶轮旋转时将能量传递给液体，泵体内各处的液体的压力是不相等的，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，液体在压差的作用下就会由高压区向低压区流动。为了减少高压区的液体向低压区流动，在泵体和叶轮上分别安装了密封环（或卡圈）。电厂常见的密封环形状有普通圆柱形、迷宫形、锯齿形。

普通园柱形密封环加工简单，配合容易，更换方便，是电厂低压离心泵常用的形式，因其沿程阻力小，液体泄漏量相对较大。

迷宫形和锯齿形密封环加工复杂，检修工艺要求高，这两种形式的密封环在电厂高压离心泵上采用较为广泛。

（6）轴封机构

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、填料密封、机械密封、迷宫式密封、浮动环密封。

① 填料密封

下图为带水封环的填料密封结构。它由填料箱4、水封环5、填

料3、压盖2和压紧螺栓等组成，是目前普通离心泵最常用的一种轴封结构。填料密封的密封效果可用拧紧压盖螺栓进行调整。 填料密封

放置水封环，其目的是当泵内吸人口处于真空情况时，向水封

环内注入密封水，起到水封、减少泄漏作用，并起冷却和润滑的作用。填料密封的特点是安装方便、使用寿命长等。最大缺点是只适用

于低速，即使纯金属填料也只适用于：圆周速度小于25m／s的转轴。

② 机械密封

机械密封是无填料的密封装置，它是靠固定在轴上的动环和固定在泵壳上的静环，以及两个端面的紧密接近（由弹簧力滑推，同时又是缓冲补偿元件）达到密封的。在机械密封装置中，压力轴封水一方面顶住高压泄出水，另一方面窜进动静环之间，维持一层流膜，使动静环端面不接触。由于流动膜很薄，且被高压水作用着，因此泄出水量很少，这种装置只要设计得当，保证轴封水在动、静环端面上形成流动膜，也可满足“干转”下的运转。机械密封的摩擦耗功较少，一般为填料密封摩擦功率的10%～15%，且轴向尺寸不大。

机械密封

1、弹簧座 2、弹簧 3、传动销 4、动环密封圈 5、动环

6、静环 7、静环密封圈 8、防转销

机械密封装置对水质的要求较高，当水质恶化时，由于机械密封装置的循环管系比较细，使机械密封装置急易堵塞造成机械密封液温度升高，因此必须加强对水质的监督。

当机组处于经常性的负荷调整，使给水泵处于变工况状态或给水泵经常处于启停状态时，导致给水泵泵轴的瞬间窜动，使给水泵动静环间的间隙过小，不足以形成流动膜，而造成动静环的干摩擦，使机械密封装置损坏。因此在运行中应尽量减少大幅度的调整，防止机械密封装置损坏。

（7）轴向力平衡机构

离心泵在运行时，由于作用在叶轮两侧的压力不相等，尤其是高压水泵，会产生一个很大的压差作用力，此作用力的方向与离心泵转轴的轴心线相平行，故称为轴向力。

轴向力的组成：作用在叶轮上指向叶轮入口的轴向力、作用在后盖板上的动反力,对于立式水泵，转子的重力也是轴向力的一部分。

十分明显，如果不设法消除和平衡叶轮上的轴向力，泵的转子在轴向力的推动下将发生窜动，转子与泵体会发生摩擦，使泵不能正常工作，因此必须采取措施克服轴向力以限制转子的轴向窜动。 轴向力的平衡方式：

① 采用双吸叶轮和对称排列的方式平衡轴向力

② 采用平衡孔和平衡管平衡轴向力

③ 采用平衡盘平衡轴向力,在单吸多级泵中迭加的轴向力很大，一般采用平衡盘或平衡鼓的方法来平衡轴向力

④ 采用止推轴承的方法来平衡部分轴向力

离心泵的平衡盘装置的构造及工作原理：

平衡盘装置由平衡盘、平衡座和调整套（有的平衡盘和调整套为一体）组成，见下图。

分段式多级泵平衡盘装置

从末级叶轮出来的带有压力的液体，经平衡座与调整套间的径向

间隙流入平衡盘与平衡座间的水室中，使水室处于高压状态。平衡盘后有平衡管与泵的入口相连，其压力近似为泵的入口压力。这样在平衡盘两侧压力不相等，就产生了向后的轴向平衡力。轴向平衡力的大小随轴向位移变化、调整平衡盘与平衡座间的轴向间隙（即改变平衡盘与平衡座间水室压力）而变化，从而达到平衡的目的。但这种平衡经常是动态平衡。