1、 中国石油大学（华东）现代远程教育 毕业设计（论文） 题 目： 离心泵常见机械故障分析及 解决方案研究 学习中心： 莆田奥鹏学习中心 年级专业： 网络 11秋 机械制造与自动化 学生姓名： 王晶 学 号： 11607380008 指导教师： 迟远迪 职 称： 助教 导师单位： 中国石油大学（华东） 中国石油大学 （ 华东 ） 远程与 继续教育学院 论文完成时间： 2013 年 5 月 22 日 中国石油大学（华东）现代远程教育 毕业设计（论文）任务书 发给学员 王晶 1设计 (论文 )题目： 离心泵常见机械故障分析及解决方案研究 2学生完成设计 (论文 )期限： 2013 年 6 月 8 日至
2、 2013 年 8 月 5 日 3设计 (论文 )课题要求： 要求 介绍离心泵的结构组成、工作原理，重点分析离心泵常见的机械故障及处理方法，详细阐述离心泵主要部件及 常见易损件的检测修理等。 4实验（上机、调研）部分要求内容： 5文献查阅要求： 查阅 2000 年以来国内外有关 离心泵常见机械故障分析及解决方案研究 方面的 文献和资料。 6发 出 日 期： 2013 年 6 月 5 日 7学员完成 日期： 2013 年 7 月 28 日 指导教师签名： 迟远迪 学 生 签 名： 王晶 摘 要 泵是通用机械中应用十分广泛的产品，而离心泵又是泵中重要的一类产品，由于离心泵具有结构简单、流量易调节且
3、范围广等诸多优点，它被广泛应用于城市污水处理、农田水利建设、石化、电力、船舶等领域。离心泵有 立式 、卧式、单级、多级、单吸、双吸、自吸式等多种形式，针对不同的输送介质和工作条件，由于操作不当或者长期的磨损等因素，离心泵容易发生各种故障，机械方面的故障居多，这将直接导致泵的性能下降，甚至成为事故隐患。本文主要介绍离心泵的结构组成、工作原理，重点分析离心泵常见的机械故障及处理方法，在实际生产中做到心中有数，防患于未然。 关键词： 离心泵，结构原理，机械故障，处理方法 1 目 录 第 1 章 前言 . 2 第 2 章 离心泵的概论 . 3 2.1 离心泵的基本构造 . 3 2.2 离心泵的过流部件
4、 . 4 2.3 离心泵的工作原理 . 4 2.4 离心泵的性能曲线 . 5 第 3 章 离心泵常见故障分析及处理方法 . 7 3.1 泵不排液及排液后中断 . 7 3.2 泵不能启动或启动负荷大 . 7 3.3 流量不足 . 7 3.4 扬程不够 . 8 3.5 泵振动或异常声响 . 8 3.6 轴承及轴封发热 . 8 3.7 运行中功耗大 . 9 3.8 转子窜动大 . 9 3.9 发生水击 . 10 3.10 机械密封的损坏 . 10 3.11 故障预防措施 . 13 第 4 章 离心泵的气蚀及其解决措施 . 14 4.1 气蚀的概述 . 14 4.2 提高离心泵抗气蚀能力的措 施 .
5、14 第 5 章 离心主要部件及常见易损件的检测修理 . 17 5.1 主要部件的检测修理 . 17 5.2 常见易损件的检测修理 . 17 第 6 章 结论 . 20 参考文献 . 21 致谢 . 22 2 第 1 章 前言 泵是用于提升液体、输送液体或使液体增加压力，把原动机的机械能变为液体能量的一种机器。在 21 世纪工业迅猛发展的今天，离心泵因其 具有性能适用范围广（包括流量、压头及对介质性质的 适应性）、体积小、结构简单、操 作容易、流量均匀、故障少、寿命长 、购置费和操作费均较低等突出优点 而在国民经济发展中得到极为广泛的应用。它的使用涉及到各个方面，包括工业、农业、能源，甚至在军
6、事领域都引用了很多它的原理。 离心泵作为一种使用相当广泛的机器，在国民经济发展中具有不可替代的地位，为了更好的了解并使用离心泵从而促进其高效率的运作，我们很有必要对离心泵进行一下系统全面的理解。本论文在此较为系统理论的对离心泵的基本结构及其工作原理进行了 简单 介绍，详尽探讨了离心泵在化工生产中的常见问题及其应对措施，以便于大家更好更方便的使用离心泵，少走弯 路。 3 第 2 章 离心泵的概论 2.1 离心泵的基本构造 离心泵的种类很多，但基本结构都相同。离心泵的基本构造是由六部分组成的，分别是叶轮，泵体，泵轴，轴承，密封环，填料函。 图 2-1 离心泵的基本构造 （ 1）叶轮是离心泵的核心部
7、分，它转速高出力大，叶轮上的叶片又起到主要作用，叶轮在装配前要通过静平衡实验。叶轮上的内外表面要求光滑，以减少水流的摩擦损失。 （ 2）泵体也称泵壳，它是水泵的主体。起到支撑固定作用，并与安装轴承的托架相连接。 （ 3）泵轴的作用是借联轴器和电动机相连接 ，将电动机的转距传给叶轮，所以它是传递机械能的主要部件。 （ 4）轴承是套在泵轴上支撑泵轴的构件，有滚动轴承和滑动轴承两种。滚动轴承使用牛油作为润滑剂加油要适当一般为 2/3 3/4 的体积太多会发热，太少又有响声并发热。滑动轴承使用的是透明油作润滑剂的，加油到油位线。太多油要沿泵轴渗出并且漂贱，太少轴承又要过热烧坏造成事故。在水泵运行过程中
8、轴承的温度最高在 85 度一般运行在 60 度左右，如果高了就要查找原因（是否有杂质，油质是否发黑，是否进水）并及时处理。 （ 5）密封环又称减漏环。叶轮进口与泵壳间的间隙过大会造成泵 内高压区的水经此间隙流向低压区，影响泵的出水量，效率降低。间隙过小会造成叶轮与泵壳摩擦产生4 磨损。为了增加回流阻力减少内漏，延缓叶轮和泵壳的所使用寿命，在泵壳内缘和叶轮外援结合处装有密封环，密封的间隙保持在 0.25 1.10mm之间为宜。 （ 6）填料函主要由填料，水封环，填料筒，填料压盖，水封管组成。填料函的作用主要是为了封闭泵壳与泵轴之间的空隙，不让泵内的水流不流到外面来也不让外面的空气进入到泵内。始终
9、保持水泵内的真空。当泵轴与填料摩擦产生热量就要靠水封管注水到水封圈内使填料冷却。保持水泵的正常运行。所以在 水泵的运行巡回检查过程中对填料函的检查是特别要注意。在运行 600 个小时左右就要对填料进行更换。 2.2 离心泵的过流部件 离心泵的过流部件有：吸入室，叶轮，压出室三个部分。叶轮室是泵的核心，也是流部件的核心。泵通过叶轮对液体的作功，使其能量增加。叶轮按液体流出的方向分为三类： (1) 径流式叶轮（离心式叶轮）液体是沿着与轴线垂直的方向流出叶轮 (2) 斜流式叶轮（混流式叶轮）液体是沿着轴线倾斜的方向流出叶轮 (3) 轴流式叶轮液体流动的方向与轴线平行的 叶轮按吸入的方式分为二类： (
10、1) 单吸叶轮（即叶轮从一 侧吸入液体） (2) 双吸叶轮（即叶轮从两侧吸入液体） 叶轮按盖板形式分为三类： (1) 封闭式叶轮 (2) 敞开式叶轮 (3) 半开式叶轮 其中封闭式叶轮应用很广泛，前述的单吸叶轮双吸叶轮均属于这种形式。 2.3 离心泵的工作原理 液体随叶轮旋转，在离心力的作用下自叶轮中心被甩向外周并获得了能量，使流向叶轮外周的液体的静压强提高，流速增大。液体离开叶轮进入蜗壳，因蜗壳内流道逐渐扩大而使流体速度减慢，液体的部分动能转换成静压能。于是，具有较高压强的液体从泵的排出口进入排出管路，被输送到所需的管路系统。 泵启 动前一定要向泵壳内充满水以后，方可启动，否则泵体将不能完成
11、吸液，造成泵体发热，震动，不出水，产生“空转”，对水泵造成损坏（简称“气缚”），造成设备5 事故。 （ 离心泵 启动时，若泵内存有空气，由于空气密度很低，旋转后产生的离心力小，因而叶轮中心区所形成的低压不足以将储槽内的液体吸入泵内，虽启动离心泵也不能输送液体。此种现象称为气缚，表示离心泵无自吸能力，所以必须在启动前向壳内灌满液体。） 2.4 离心泵的性能曲 线 泵的扬程、功率、效率及允许吸上真空度 (或汽蚀余量 )与泵流量之间的关系曲线称为泵的特性曲线。它与同一坐标上管道曲线的交点，称为“泵的工况点 (pump operating point)”。实质上，泵性能曲线是液体在泵内运动规律的外部表
12、现形式，通过实测求得。泵特性曲线是将由实验测定的 Q、 H、 N、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。 A、 Q-H 曲线 表示泵的流量与扬程的关系 ,是选择和使用泵的主要依据。这种曲线有“陡降”、“平坦”、“驼峰”状之分。平坦状曲线反映的特点是 ：在流量 Q 变化较大时，扬程 H 变化不大；陡降状曲线反映的特点是：扬程变化较大时，流量变化不大；而驼峰状曲线容易发生不稳定现象。在陡降、平坦、驼峰状曲线的右分支上，随着流量的增加，扬程均降低，反之亦然。以下为不同转速比的离心泵的 Q-H 曲线特性对照表。 表 2-1 不同转速比的离心泵的 Q-H 曲线特性
13、对照表 离心泵的比转速 Q-H 曲线特性 小于 80 具有上升和下降的特点 (中间凸起，两边下弯 )称为驼峰性能曲线 80-150 具有平坦的性能曲线 150 以上 具有陡降的性能曲线 B、 Q-N 曲线 表示泵的流量与轴功率 的关系，是合理选择原动机功率和操作启动泵的依据。 轴功率是随着流量增加而增加的。当流量 Q=0 时，相应的 离心泵轴功率并不等于零，而为一定值 (约正常运行的 60左右 )，该功率主要消耗于机械损失上。 通常应按所需流量变化范围中的最大功率再加上一定的安全余量选择原动机的功率大小。泵启动应选在耗功最小的工况下进行，以减小启动电流，保护电机。一般离心6 泵在流量 Q=0
14、工况下功率最小，故启动时应关闭排出管路上的调节阀。 假设离心泵里是充满水的，如果长时间的运行会导致泵内温度不断升高，泵壳 、轴承会发热，严重时可能使泵体热力 变形，我们称“闷水头”，此时离心泵的扬程为最大值。 C、 Q-曲线 表示泵的流量与效率的关系，是检查泵工作经济性的依据。曲线呈山坡形，当离心泵的流量为零时，效率也等于零。随着流量的增大，效率也逐渐增加，但到一定数值后效率就下降了 。离心泵的效率有一个最高值，在最高效率点附近，效率都比较高的区域称为高效率区。 D、 Q-NPSHr 曲线 表示泵的流量与必需气蚀余量的关系，是检查泵工作是否发生气蚀的依据。通常是按最大流量下的 NPSHr，考虑安全余量及吸入装置的有关参数来确定泵的安装高度。在运行中应注意监控泵吸入口处 的真空压力表读数，使其不超过允许的吸上真空度，以防止气蚀。 说明： 1）离心泵的扬程 H 一般是随流量 Q 的增大而下降，这是离心泵的一个重要特性。 2）离心泵的有效功率是指液体从叶轮获得的实际能量，通常用 Ne 表示，可由泵的流量和扬程求得。
