离心泵的工作原理、分类及起停操作步骤

流体在流动过程中，由于流动阻力将损失部分机械能。因此，按生产所需的流量，将流体从一处送到另一处，无论是将流体由总比能低处送到总比能高处，还是仅克服流动阻力，都必须向流体提供机械能。用于输送液体的机械称为泵（Pump），泵按其结构特征和工作原理主要分为三大类：

Ⅰ叶片式泵：这类泵靠告诉旋转的叶轮对流体做功，使液体的机械能增大，如各种离心泵、旋涡泵、轴流泵等。

Ⅱ容积式（正位移）泵：这类泵利用往复运动的活塞或旋转的转子改变工作室容积，挤压液体，对液体做功，使液体的机械能增大。如往复泵、齿轮泵、螺杆泵等。

Ⅲ喷射式泵：是靠工作流体产生的高速射流引射流体，然后再通过动量交换而使被引射流体的能量增加。

由于离心泵结构简单，易于制造，流量平稳，适应性强，操作方便，在化工生产中应用十分广泛，本文将重点介绍离心泵。

离心泵的工作原理

离心泵在工作时，依靠高速旋转的叶轮，液体在惯性离心力作用下获得能量提高了压力能。离心泵在工作前，泵体和进口管线必须罐满液体介质，防止气蚀现象发生。

当叶轮快速转动时，叶片促使介质很快旋转，旋转着的介质在离心力的作用下从叶轮中飞出，泵内的水被抛出后，叶轮的中心部分形成真空区域。一面不断地吸入液体，一面又不断地给予吸入的液体一定的能量，将液体排出。离心泵便如此连续不断地工作。

离心泵的结构

离心泵的品种很多，各种类型泵的结构虽然不同，但主要零部件基本相同。

离心泵的主要部件包括：叶轮、泵轴、泵壳、泵座、填料盒（轴封装置）、减漏环、轴承座等。

⒈叶轮

叶轮是离心泵的做功零件，依靠它高速旋转对液体做功而实现液体的输送，是离心泵重要零件一。 

叶轮一般由轮毅、叶片和盖板三部分组成。叶轮的盖板有前盖板和后盖板之分，叶轮口侧的盖板称为前盖板，另一侧的盖板称为后盖板。

当离心泵启动后，泵轴带动叶轮一起作高速旋转运动，迫使预先充灌在叶片间液体旋转，在惯性离心力的作用下，液体自叶轮中心向外周作径向运动。

液体在流经叶轮的运动过程获得了能量，静压能增高，流速增大。当液体离开叶轮进入泵壳后，由于壳内流道逐渐扩大而减速，部分动能转化为静压能，最后沿切向流入排出管路。

按结构形式，叶轮可分为以下三种。

⑴闭式叶轮叶轮的两侧均有盖板，盖板间有4—6个叶片，闭式叶轮效率较高，应用最广，适用于输送不含固体颗粒及纤维的清洁液体。

⑵开式叶轮在叶片两侧都无盖板，适用于输送含有较大量悬浮物的液体，效率较低，输送的液体压力也不高。

⑶半开式叶轮这种叶轮只有后盖板，它适用于输送易于沉淀或含固体悬浮物的液体，其效率介于开式和闭式叶轮之间。

⒉泵轴

离心泵的泵轴的主要作用是传递动力，支承叶轮保持在工作位置正常运转。它一端通过联轴器与电动机轴相连，另一端支承着叶轮作旋转运动，轴上装有轴承、轴向密封等零部件。

泵轴的常用材料是碳素钢和不锈钢。

叶轮和轴靠键相连接，由于这种连接方式只能传递扭矩而不能固定叶轮的轴向位置，故在水泵中还要用轴套和锁紧螺母来固定叶轮的轴向位置。

叶轮采用锁紧螺母与轴套轴向定位后，为防止锁紧螺母退扣，要防止水泵反转，尤其是对初装水泵或解体检修后的水泵要按规定进行转向检查，确保与规定转向一致。

⒊轴套

轴套的作用是保护泵轴，使填料与泵轴的摩擦转变为填料与轴套的摩擦，所以轴套是离心泵的易磨损件。

轴套表面一般也可以进行渗碳、渗氮、镀铬、喷涂等处理方法，表面粗糙造度要求一般要达到Ra3.2μm—Ra0.8μm。可以降低摩擦系数，提高使用寿命。 

⒋轴承

轴承起支承转子重量和承受力的作用。离心泵上多使用滚动轴承，其外圈与轴承座孔采用基轴制，内圈与转轴采用基孔制，配合类别国家标准有推荐值，可按具体情况选用。轴承一般用润滑脂和润滑油润滑。

⒌填料盒

泵轴穿出泵壳时，在轴与壳之间存在间隙。在单吸式离心泵中，该部位如不用轴封装置，泵壳内高压水就会向外大量泄漏。填料盒就是常用的一种轴封装置。填料盒是由轴封套、填料、水封管、水封环和填料压盖５个部件组成。 

⒍蜗壳

蜗壳是指叶轮出口到下一级叶轮入口或到泵的出口管之间截面积逐渐增大的螺旋形流道。其流道逐渐扩大，出口为扩散管状。液体从叶轮流出后，其流速可以平缓地降低，使很大一部分动能转变为静压能。

蜗壳的优点是制造方便，高效区宽，车削叶轮后泵的效率变化较小。

缺点是蜗壳形状不对称，在使用单蜗壳时作用在转子径向的压力不均匀，易使轴弯曲，所以在多级泵中只是首段和尾段采用蜗壳而在中段采用导轮装置。 

蜗壳的材质一般为铸铁。防腐泵的蜗壳为不锈钢或其他防腐材料，例如塑料玻璃钢等。多级泵由于压力较大，对材质强度要求较高，其蜗壳一般用铸钢制造。

⒎导轮

导轮是一个固定不动的圆盘，正面有包在叶轮外缘的正向导叶，这些导叶构成了一条条扩散形流道，背面有将液体引向下一级叶轮人口的反向导叶。液体从叶轮甩出后，平缓地进入导轮，沿着正向导叶继续向外流动，速度逐渐降低，动能大部分转变为静压能。

叶轮与导叶间的径向单侧间隙约为1mm。若间隙过大，效率会降低；间隙过小，则会引起振动和噪声。与蜗壳相比，采用导轮的分段式多级离心泵的泵壳容易制造，转能的效率也较高。但安装检修较蜗壳困难。

⒏密封环

为了减少内泄漏，保护泵壳，在与叶轮入口处相对应的壳体上装有可拆换的密封环。密封环内孔与叶轮外圆处的径向间隙一般在0.1—0.2mm之间。 密封环磨损后，使径向间隙增大，泵的排液量减少，效率降低，当密封间隙超过规定值时应及时更换。

密封环的结构形式有三种：

平环式，结构简单，制造方便，但密封效果差；

直角式的密封环，液体泄漏时通过一个90°的通道，密封效果比平环式好，应用广泛；

迷宫式密封环，密封效果好，但结构复杂，制造困难，一般离心泵中很少采用。

离心泵的工作过程

⒈开泵前，先在泵内灌满要输送的液体。 

⒉开泵后，泵轴带动叶轮一起高速旋转产生离心力。液体在此作用下，从叶轮中心被抛向叶轮外周，压力增高，并以很高的速度（15-25 m/s）流入泵壳。 

⒊在蜗形泵壳中由于流道的不断扩大，液体的流速减慢，使大部分动能转化为压力能。最后液体以较高的静压强从排出口流入排出管道。

⒋泵内的液体被抛出后，叶轮的中心形成了真空，在液面压强（大气压）与泵内压力（负压）的压差作用下，液体便经吸入管路进入泵内，填补了被排除液体的位置。

离心泵的分类

离心泵产品一般按照其结构特点划分，有多种划分方式，包括按工作压力、按工作叶轮数目、按叶轮进水方式等六种分类方式。

⒈按工作压力：

低压泵：压力低于100米水柱；

中压泵：压力在100-650米水柱之间；

高压泵：压力高于650米水柱。

⒉按工作叶轮数目：

单级泵：即在泵轴上只有一个叶轮。

多级泵.：即在泵轴上有两个或两个以上的叶轮，这时泵的总扬程为n个叶轮产生的扬程之和。

⒊按叶轮进水方式：

单侧进水式泵：又叫单吸泵，即叶轮上只有一个进水口。

双侧进水式泵：又叫双吸泵，即叶轮两侧都有一个进水口。它的流量比单吸式泵大一倍，可以近似看作是二个单吸泵叶轮背靠背地放在了一起。

⒋按泵轴位置：

卧式泵：泵轴位于水平位置。

立式泵：泵轴位于垂直位置。

⒌按泵壳结合缝形式：

水平中开式泵：即在通过轴心线的水平面上开有结合缝。

垂直结合面泵：即结合面与轴心线相垂直。

⒍按叶轮出来的水引向压出室的方式：

蜗壳泵：水从叶轮出来后，直接进入具有螺旋线形状的泵壳。

导叶泵：水从叶轮出来后，进入它外面设置的导叶，之后进入下一级或流入出口管。

⒎按输送介质按离心泵所输送介质的不同而分为：清水泵、油泵、耐腐蚀泵等。

离心泵起动、运行和停止操作步骤

化工设备中泵的启动、运行和停止三个过程对于设备本身和整个化工流程的正常运转来说都是至关重要的。

接下来我们梳理一下常见化工泵的启停操作步骤以及运转中需要注意的事项。

1.运行前的准备工作

（1）检查检修记录，确认数据正确，作好机泵运用的各种记录表格；

（2）清扫机泵周围卫生；

（3）检查地脚螺栓有无松动，电机接地线是否良好，入口管线及附属管线、部件、仪表是否完好无缺；

（4）检查联轴器连接是否良好，对轮罩是否上好；未接联轴器前检查原动机的转向，与泵的转向箭头一致后，接好联轴器。

（5）检查托架内润滑油量是否适量(油面在油位计中心线2mm左右)，油位计是否完好。轴承部位加入合格的润滑油，油位在1/2-2/3油标处；

（6）检查冷却系统是否畅通；

（7）检查封油系统投入是否正常，封油压力应高于泵入口压力0.05-0.15MPa；

（8）盘车应无卡涩现场和异常响声；

（9）对于高温泵要进行充分的预热，低温泵需进行预冷；

（10）泵在吸上情况下使用，起动前应灌泵或抽真空;泵在倒灌情况下使用，起动前应用所输送液体将泵灌满，驱除泵中的空所后，将吐出管的闸阀关闭。

（11）联系电工检查电机，并送电；

2.泵运转

启动

因为离心泵启动时，泵的出口管路内还没水，因此还不存在管路阻力和提升高度阻力，在泵启动后，泵扬程很低，流量很大，此时泵电机（轴功率）输出很大（据泵性能曲线），很容易超载，就会使泵的电机及线路损坏，因此启动时要关闭出口阀，才能使泵正常运行。

（1）关闭进出口压力(或真空)计和出水阀门、(如有旁通管、此时也应关闭)。

（2）起动过程中要时时注意原动机的功率读数及泵的振动情况，振动数不应超过0.06毫米，测定部位是轴承座。

（3）检查轴封渗漏是否符合要求，密封介质泄露不得超过下列要求：对于机械密封，轻质油10滴/min，重质油5滴/min；对于填料密封，轻质油20滴/min，重质油10滴/min。

（4）盘车无问题后，启动电机；起动电机(最好先点动、确认泵转向正确后，才开始正式运行)，然后打开进出口压力(或真空)计，当泵达到正常转速，且仪表指出相应压力时，再慢慢打开出水阀门，调节到需要的工况。

（5）当泵出口压力和电机电流正常后，逐渐打开泵出口阀，并严密监视电机电流，将电流控制在红线内，以防电机超负荷，烧毁电机；

（6）检查出口压力指示是否正常，润滑情况是否良好；

（7）密封情况：机械密封应无泄漏、发热现象、填料密封应呈连续滴流状态。

（8）检查冷却系统运转是否正常；

（9）检查泵的振动值和轴承温度是否在允许范围内。振动值应符合ISO 2372和ISO 3495标准。轴承温度应符合下列要求：对于强制润滑系统，轴承油的温度不应超过28℃，轴承金属的温度应小于93℃；对于油环润滑油或飞溅润滑系统，油池的温升不超过39℃。

（10）随时注意泵的出口流量及压力，并根据其变化判断过滤网的堵塞情况，当堵塞较严重时，应立即停泵处理。

（11）认真妥善处理运转中出现的问题，并作好详细记录，同时配合其他岗位做好运行善后工作。

运行

（1）经常检查泵和电机的发热情况(轴承的温升不应超过75℃)及油位计供油情况。(一般每运行1500小时后，要全部更换润滑油一次)。

（2）不能用吸入阀来调节流量，避免产生汽蚀。

（3）泵不宜在低于30%设计流量下连续运转，如果必须在该条件下连续运转，则应在出口处安装旁通管，排放多余的流量。

（4）注意泵运转有无杂音，如发现异常状态时，应及时消除或停车检查。

停车

（1）缓慢关闭吐出口管路闸阀(如果泵在倒灌情况下使用，还要关闭吸入管路的闸阀)、并关闭各种仪表的开关。

（2）切断电源，关闭电机。

（3）如果密封采用外部引液时，还要关闭引液阀门。

（4）如果环境温度低于液体凝固点时，要放净泵内的液体，以防冻裂。

（5）如果长时间停车不用，除将泵内的腐蚀性液体放净外，各零部件应拆卸清洗干净，尤其是密封腔。最好是将泵拆下清洗后重新装好，除涂油防锈处理和封闭泵进、出口外，还应定期检查。

程序与步骤

操作前检查

①检查各连接螺栓有无松动，各种仪表是否完好。

②检查各润滑部位的润滑油（脂）是否足量。

③检查各部位电器是否完好。

④电工穿戴绝缘胶鞋、手套，检查电机绝缘电阻是否符合要求。

⑤是高压电机的，应与变电所联系，确定启泵时间及使用电源线路。

⑥有辅助润滑系统或辅助冷却系统的，应检查辅助系统是否灵活好用。

⑦较长时间停运的泵应盘车3～5圈，转动应灵活无卡阻现象。

⑧倒好管路流程，关闭出口阀门及回流阀。

⑨对泵进行排空或灌泵。

操作步骤　　

①有辅助润滑系统或辅助冷却系统的，先启动辅助系统正常。

②按与变电所确定的时间，到达指定位置，准备启动（是高压电机的离心泵，应由电工操作电气部分）。

③按启劫按钮，观察电流变化，如超值立即停泵，排除故障后再启动。待出口压力稳定后平稳开启出口闸门，调整泵的出口阀或回流阀、电机频率，直到满足生产要求并保证泵在最合理的参数下运行。

操作后检查

泵启动运转后，应通过“听、看、摸、闻”检查泵上液体、润滑、冷却水、盘根温度、盘根漏失、各轴承温度等情况。

①泵、电机的滚动轴承温度不得超过80℃（滑动轴承温度不超过70cC）。

②供液系统的液面情况，防止抽空烧泵，机泵内无杂音、焦味和烟气。

③电机在额定电压的- 5%～+lO%范围内运行，电机定子温度不超过铭牌要求。

风险识别

1、开关阀门未侧身压力伤人；2、操作时未使用防爆工具；3、启停设备时未站在绝缘胶皮上。

防范措施

1、开关阀门时应侧身，避免压力伤人；2、进行相关操作时，应使用防爆工具；3、启停设备时必须站在绝缘胶皮上，以免发生触电事故。

应急处置

1、发生机械伤害时立即采取措施使伤者脱离危险区域，进行应急救治包扎后送往医院救治。

2、人员触电后，立即切断相关电源或使伤者脱离电源，然后对伤者进行救护，严重时送往医院。

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