全面解析泵的結構和原理

更新時間：2023-08-01 點擊次數：1146

泵的類型很多，由于離心泵具有結構簡單、體積小、質量輕、流量穩定易于制造和便于維護的優點所以應用較廣泛。

根據使用要求，離心泵可以按照葉輪數目分為單級泵和多級泵。按葉輪吸液方式可分為單吸式和雙吸式。

下面簡單介紹一下煉油廠普遍使用的一種化工流程泵（單吸單級懸臂式離心泵）的結構

2 離心泵的拆卸：

2.1 離心泵的拆卸的安全要求：

1、落實工作票上的安全措施（鉗工車間《六個不干、一個不接、一個復檢》的制度）。

2、拆卸大型機泵前，必須檢查工具、起重機械（如倒鏈、天車、鋼絲繩）是否完好。

2.2 離心泵的拆卸的基本條件：

熟悉結構、尤其是對復雜機泵或新型機泵，拆卸前必須察看圖紙或說明書，了解各零部件的作用和相互關系和旋轉方向，避免盲目拆卸。

做好標記，避免調錯。拆卸前必須對相鄰零件或聯接零件做好標記，避免回裝時裝反或質量不均衡引起振動（如軸上的多條鍵、聯軸器等）。打記號時應在非工作面上打記號。

認真測量檢修前數據、做好記錄。如泵與電機的找正數據。

拆卸順序合理。先拆機泵的附屬件（輔助管線、循環冷卻水系統、連軸器等），后拆主機，先拆外部，后拆內部、先拆上部后拆下部。

拆卸前要選用合適工具，必要時要設計和制作專用工具，拆卸時不允許亂敲、亂打，要保護好所有的螺紋、配合面及軸的頂尖孔。

零件要擺放整齊，便于裝配。

2.3 離心泵的拆卸順序：

1、拆卸聯軸器護罩的固定螺栓，取下聯軸器護罩。

2、在聯軸器上做好標記（舊泵則應復對標記），并測量泵與電機的找正數據。

3、拆卸聯軸器螺栓。

4、拆卸冷卻水管。

5、拆卸機械密封壓蓋螺栓，放出密封內殘留的液體。

6、將軸承箱內的潤滑油放出。

7、拆泵蓋與泵殼聯接螺栓。

8、吊出泵體。

9、拆葉輪背帽、葉輪。

10、拆泵懸架與泵蓋聯接螺栓，拆下泵蓋。

11、拆泵端聯軸器對輪。

12、松開泵軸承箱前、后壓蓋。

13、拆下泵軸承箱（拆卸前應裝上葉輪背帽，避免軸頭螺紋損壞。）

14、拆軸承背帽，拆軸承，取出軸承壓蓋。

15、拆下密封軸套。及軸套上的動環。

16、檢查和清洗各零部件，并準備好需更換的零部件及材料。

3 離心泵的檢查

3.1泵軸的檢查：

3.1.1先用煤油對泵軸進行清洗，用砂紙將泵軸表面打光，檢查表面是否有溝槽和磨損，同時檢查軸上的鍵槽的磨損情況，如鍵槽磨損過大，可在泵軸對面1800處重開鍵槽。

3.1.2 對于關鍵機泵，如有必要可用超聲波或磁性探傷或著色檢查泵軸內部是否有裂紋。

3.1.3 檢查泵軸的彎曲度，一般應在室溫下，將泵軸放在車床上測量方便，精度也可以滿足要求，一般我們采用v型鐵作支撐架放置在平臺上進行測量，應保持軸本身的水平度。

允差小于0.01mm.具體測量方法如下：

（1）將軸斷面劃分為四等分或六等分。

（2）確定軸向測量點。一般取裝旋轉零件等重要部位為測量點（如前、后軸承、葉輪、機械密封、聯軸器等）。

（3）用百分表逐點測量園斷面上各個徑向跳動量，或用若干百分表同時測量幾個點。百分表要位于通過軸中心線的同一平面內，表桿接觸的軸表面要選擇在正園和無損傷處。按工作時的旋轉方向使軸旋轉一周，若各表指針都能回到原位，便可進行測量工作。測量出每個方位各表所在的跳動量（即相對位置的最大值與最小值之差），列于表格中。

（4）計算各點的彎曲度，即為對稱1800兩等分的徑向跳動量之差的一半。

（5）將各點同一方位的彎曲度化成彎曲曲線。

（6）分析最大彎曲部位與方位。

舉例：先畫出一直角坐標系，縱坐標表示彎曲值，橫坐標表示軸全長和各測量斷面間距離，根據同一方位（比如1-5方位）個表對應斷面處的彎曲值在對應的縱坐標上標出相應的彎曲值，便得到n1、 A`、n3、 n4、 n5、 n6 、B`、n8等諸點。將諸點（以多數為準）與彎曲值為零的A`、B`點相連，得兩條直線且交于C點，則此點即為近似的最大彎曲點。在于C`兩側多裝幾只百分表，仔細測量軸的彎曲情況，將所測得彎曲值標在相應斷面的縱坐標上便可得到較密集的若干點，將諸點連成平滑曲線與兩直線相切則構成一條真實軸彎曲曲線。從該曲線上可找出該方位的最大彎曲點C在軸上的位置彎曲度的大小。

用同樣方法可找出2-6、3-7、4-8等各方位的最大彎曲點和彎曲度大小，所有彎曲度中最大者才是軸的真正最大彎曲度。

如果最大彎曲度不是剛好位于所畫的某一方位上，比如位于1-5和-6之間，那么只要把軸端圓周的等分分的多些就可以精確地求出最大彎曲度。

若軸是整段單向彎曲（即一個彎），則最大彎曲點一定在諸方位曲線的同一斷面上。若軸是多段異向彎曲（即多個彎），也用同樣方法測量和繪制彎曲曲線，只不過是各段的最大彎曲點在不同方位的不同斷面上。

3.2 葉輪的檢查

1）檢查葉輪口環磨損情況，如葉輪口環磨損在范圍之內，則可以在車床上用胎具脹住葉輪內孔，對磨損部位進行修車，（要保證葉輪口環的外圓與內孔的同心度），但口環磨損嚴重，超過規定口環間隙范圍，就必須進行更換。

口環間隙的標準范圍如下表：

泵類	口環直徑	泵體口環與葉輪口環的間隙值
泵類	口環直徑	標準間隙	更換間隙
冷油泵	<100	0.40---0.60	1.00
冷油泵	≥100	0.60—0.70	1.20
熱油泵	<100	0.60—0.80	1.30
熱油泵	≥100	0.80—1.00	1.50

2）檢查葉輪葉片和表面是否有氣蝕損壞的現象，如葉片僅有微小空洞，不會對流量和揚程造成影響則不必更換，否則必須進行更換。

3）檢查葉輪鍵槽、鍵以及葉輪與軸的配合，葉輪長期使用，多次拆裝，葉輪與軸或葉輪鍵槽與鍵的配合變松，影響葉輪的同心度，是泵運行時產生振動。如發現葉輪與軸配合太松，檢查葉輪或軸的磨損情況，對磨損超差的進行更換。若葉輪鍵槽與鍵配合太松時刻在葉輪原來鍵槽相隔120。處重開鍵槽并重新配鍵。

3.3 軸承的檢查

1）滾動軸承裝配前先將軸承中的防銹油或潤滑脂挖出，然后將軸承放在熱機油中使殘油熔化，再用煤油沖洗，并用白布或壓縮空氣吹干。

2）滾動軸承清洗后，應檢查以下各項；軸承是否轉動靈活、輕快自如，有無卡住現象；軸承間隙是否合適;軸承是否干凈，內外圈、滾動體和隔離圈是否有銹蝕、毛刺、碰傷和裂紋；軸承內圈是否與軸肩精密相靠；軸承附件是否齊全。如有問題則進行更換。

3）檢查軸頸和軸承體時，主要用千分尺或游標卡尺測量軸頸及軸承體孔的橢圓度和圓錐度及其與軸承的配合是否符合要求。另外檢查軸頸圓角與軸承內圈是否相符合。檢查軸肩和軸承孔的端面跳動量，其數值不應超過規定值。

否則進行更換。

部位	徑向跳動值
部位	軸頸	軸套	口環
跳動值	≤0.02	≤0.05	0.08-0.12

3.4 機械密封的檢查

現以常用的單端面波紋管機械密封為例：

1）軸套與軸間的密封；

2）動、靜環間密封

3）靜環與靜環座間的密封；

4）密封端蓋與泵體間的密封。

檢查軸套密封面是否磨損，如有磨痕、凹坑就必須進行更換。如僅有銹蝕，則用金相砂紙將軸套表面打磨光潔。

檢查密封壓蓋密封面是否有嚴重磨損，如有則進行更換。

更換動、靜密封環和動、靜密封墊圈，和軸套、壓蓋墊子，因為這些密封件密封面的磨損往往是肉眼無法發現的，墊圈是一次性配件，必須進行更換。

檢查定位環和軸套及壓蓋螺栓螺紋，如磨損嚴重就進行更換。

3.5泵殼、殼體口環、軸承懸架等固定件的檢查

1）裂紋的檢查泵殼、軸承懸架經過清洗后，必須檢查是否有裂紋，檢查方法一般采用手錘輕敲泵殼，如發出沙啞聲，說明泵殼已有裂紋。為進一步檢查，可用煤油涂于泵殼、軸承懸架上，讓煤油滲入裂紋中，再將表面上的煤油擦掉后涂上一層白粉，隨后用手錘再次敲擊泵殼、軸承懸架，裂紋內的煤油就會滲出并浸濕白粉，呈現出一道黑線，由此可以判斷裂紋的端點。如裂紋的部位在不承受壓力或不起密封作用的地方，為防止裂紋繼續擴大，可在裂紋的始末兩端各鉆一個直徑為3mm的圓孔，以防止裂紋繼續擴展。如果裂紋出現在承壓部位，必須進行補焊。除此以外，還可以用磁粉探傷法。

4 離心泵的裝配

4.1 離心泵的裝配的基本要求：

離心泵的裝配時按拆卸相反方向進行，但裝配時，都應注意以下幾個問題：

1）清洗干凈，檢查配合離心泵裝配以前一定要把所有的零件清洗干凈，并檢查各配合面有無毛刺，各相互配合的零件是否符合配合要求，若有不符合之處，裝配之前一定要處理好，否則會影響裝配的進度甚至破壞配合面。

2）加油潤滑，順序裝配裝配所有相配合的零件時，其配合面上一定要加一些潤滑油進行潤滑。裝配順序要合理，防止錯和漏。千萬不能想當然地進行裝配。

3）看清圖紙，對號入座離心泵各種零件都有它相對位置，裝配時一定要看清楚原來拆卸時所做的記號。對于比較復雜的離心泵，最好還是根據泵的裝配圖對號入座來裝配。

4）對稱用力，均勻上緊不管裝任何零部件，凡是需要出力的地方都必須對稱用力，這是裝配最基本常識。例如把滾動軸承或聯軸器裝入泵軸就必須兩邊對稱打，只打一邊就會裝不進去。上緊泵蓋螺栓時，必須對稱且均勻上緊。一般分幾次上緊，這樣才能保證所有的連接螺栓上的緊而且均勻。

4.2 滾動軸承的裝配

1）滾動軸承在離心泵中起著很重要的作用，如果裝配不合理，間隙調整不當，將會引起軸承承載能力降低，產生噪音及發熱，結果加速機泵的磨損，嚴重時造成停車。

因此應當正確選用軸承和合理選擇其配合并認真地、正確地進行裝配。

2）離心泵普遍配置兩組軸承：一對單列向心推力圓錐滾子軸承（7000型）背對背安裝，一個單列向心推力球軸承（6000型）。

3）滾動軸承的裝配應根據軸承的結構，尺寸大小和軸承部件的配合性質而定。但不管用什么方法，軸承裝配時，其作用力應直接加在緊配合的座圈端面上，不能通過滾動體傳動力量，否則會在軸承工作表面造成壓痕，影響軸承正常工作，甚至會使軸承很快損壞。

4）滾動軸承一般分為冷裝法和熱裝法，當軸承和軸頸或軸承孔配合過盈量較小時可以用冷裝法裝配，即采用壓力機或手錘或銅棒輕敲來裝配，當軸承和軸頸或軸承孔配合過盈量較大時可以用熱裝法裝配，即用油溫加熱或用軸承加熱器進行加熱裝配。一般離心泵軸承裝配多采用冷裝法，即用手手錘或銅棒輕敲來裝配，裝配7000型或6000型軸承時可將內外圈分開進行裝配，裝內圈時可在軸承端面上墊上一軟金屬材料的裝配套管（軟鋼或銅管）如下圖，外圈也一樣。

5）軸承間隙的檢查。軸承裝配后一定要認真仔細的檢查軸承間隙是否符合要求。檢查方法有以下幾種：

a) 憑經驗檢查。可用手指放在軸和法蘭蓋接口處，然后用撬杠往復撥動轉子，憑手的感覺就可以知道軸承間隙的大小，如果轉子質量小就可以用手撥動。這種方法很方便，不過需要有多年經驗才能準確判斷間隙大小。

b) 用百分表檢查。把百分表裝在軸的端部，用撬杠往復撥動轉子，使它往復移動，百分表上指針擺動的范圍，就是軸承的軸相間隙。

c)用塞尺檢查。先將軸向一端推緊，直到此端沒有任何間隙為止，然后再用塞尺伸入另一端軸承斜面間隙中，塞尺伸入的深度，應超過滾動體長度的1/2，檢查的部分要在軸承的正上方，量出最大間隙，在用公式換算成軸承的軸向間隙。

公式：c=a/2sinβ； e=2tgβ.c

式中 β----外座圈的圓錐半角，對7000型的軸承， β=11~16。 a-----塞尺測量外座圈的內表面和滾子表面之間的垂直距離a。

6）軸承間隙的調整。這種軸承的軸向間隙和徑向間隙之間成正比例關系，所以只要調整好軸向間隙。就可獲得所需的徑向間隙。這種軸承一般是成對使用的，因此只要調整一只軸承的軸向即可。

調整這種軸承的間隙常用的是墊片調整法。如下圖，先把軸承壓蓋處原有的墊片全部撤出，然后一面慢慢擰緊壓蓋螺栓，一面用手緩慢轉動軸，當感覺到軸轉起來發緊時，就停止擰緊螺栓（此時軸承內無間隙），并用塞尺測量壓蓋和軸承體端面之間的間隙k。最后在壓蓋處加上厚度為k+c（軸向間隙）的墊片，擰緊螺釘后，軸承內就有軸向間隙c（此是需要的間隙）

注：當要有高的轉動精度或工作溫度較低或軸的長度較短時，取較小的值；當轉動精度較低或工作溫度較高或軸的長度較長時，取較大的值；在比較重要的情況下，必須校驗軸的受熱伸長量，必要時可采用超過表中所規定的最大軸向間隙值。

4.3 葉輪的裝配

1）根據用途不同葉輪也有熱裝法和冷裝法兩種，一般冷油泵和水泵的葉輪與軸的配合為方便拆卸起見，一般采用新國標為H7/h6,裝配時，一般先要測定其與軸的實際配合是否符合實際要求。若符合要求，則只要先用砂紙將銹或毛刺擦去，然后涂上機油，即可按要求裝到軸上。若葉輪與軸的配合太松或太緊，都不太合理，必須處理合格才準裝配。

熱油泵的葉輪與軸的配合考慮到熱膨脹問題，一般采用新國標為H7/js6，葉輪的加熱方法可用機油加熱，也可用蒸汽加熱，。這里特別指出：葉輪與鍵的配合，或鍵與軸的配合都應有一定的過盈量，否則導致離心泵振動。

4.4聯軸器的裝配

1）聯軸器的裝配也有冷裝法和熱裝法，這要視其用途、及其與軸的配合以及軸孔大小而定。熱油泵、鍋爐給水泵一般用H7/K6的配合，冷油泵，水泵一般用H7/js6,對于小型水泵、冷油泵，聯軸器軸孔在30mm下或其配合的過盈量很小，用冷裝法即可，在檢修現場裝配時，往往用紫銅棒墊著打比較方便。

5.1 機械密封工作原理和泄漏方式

機械密封又稱端面密封，它具有泄漏量小、密封可靠、功率消耗少、維修工作量少及壽命長等優點，所以在煉油工業中得到廣泛的應用。機械密封是靠與泵軸一起旋轉的動環端面和靜環端面間的緊密貼合，產生一定比壓(4～6公斤／厘米2)而達到密封的。

機械密封裝置包括轉動部分和靜止部分。轉動部分的動環套在軸套(或泵軸)上，與軸套(或泵軸)之間的間隙為0.30～0.50毫米，它由彈簧或波紋管壓緊在靜環的端面上。動環與軸套(或泵軸)、靜環與泵蓋間的密封是通過密封圈或密封墊子實現的。

密封腔內的液體在泵工作時是具有壓力的，這個壓力加上彈簧壓力可使旋轉的動環與靜環兩者的端面保持緊密貼合。在這兩個端面上所產生的比壓便阻止了液體的漏失。彈簧或波紋管可保證在停泵時壓力降低的情況下使兩摩擦面間保持接觸，同時也可補償這兩個摩擦表面在軸向的磨損，起到自動調節間隙的作用。

機械密封的結構型式很多，不同結構的機械密封，適用于不同的工作條件(溫度、壓力、物料性質、轉速等)。我廠機泵的機械密封種類較多，型號各異，例如單端面波紋管型機械密封（見圖）。但不論那種密封其泄漏點主要有四處：l）軸套與軸間的密封；2）動、靜環間密封；3）靜環與靜環座間的密封；4）密封端蓋與泵體間的密封。

一般來說，軸套外伸的軸間、密封端蓋與泵體間的泄漏比較容易發現和解決，但需細致觀察，特別是當工作介質為液化氣體或高壓、有毒有害氣體時，相對困難些。其余的泄漏直觀上很難辯別和判斷，須在長期管理、維修實踐的基礎上，對泄漏癥狀進行觀察、分析、研判，才能得出正確結論。

4.5.2 機泵機械密封泄漏原因分析及判斷方法

1.2.1 安裝靜試時泄漏原因分析及判斷方法

機械密封安裝調試好后，一般要進行靜試，觀察泄漏量。

泄漏量較小，——多為靜環密封圈存在問題。

泄漏量較大——多為動、靜環摩擦副間存在問題。

在初步觀察泄漏量、判斷泄漏部位的基礎上，再手動盤車觀察，若泄漏量無明顯變化則靜、動環密封圈有問題；如盤車時泄漏量有明顯變化則可斷定是動、靜環摩擦副存在問題。

如泄漏介質沿軸向噴射，則動環密封圈存在問題居多，泄漏介質向四周噴射或從水冷卻孔中漏出，則多為靜環密封圈失效。

此外，泄漏通道也可同時存在，但一般有主次區別，只有觀察細致，熟悉結構，才能正確判斷。

1.2.2 試運轉時出現的泄漏原因分析及判斷方法

機械密封經過靜試后，運轉時高速旋轉產生的離心力，會抑制介質的泄漏。因此，試運轉時機械密封泄漏在排除軸間及端蓋密封失效后，基本上都是由于動、靜環摩擦副受破壞所致。

引起摩擦副密封失效的因素主要有：

1）操作中，因抽空、氣蝕、憋壓等異常現象，引起較大的軸向力，使動、靜環接觸面分離；

2）安裝機械密封時壓縮量過大，導致摩擦副端面嚴重磨損、擦傷；

3）動環密封圈過緊，彈簧無法調整動環的軸向浮動量；

4）靜環密封圈過松，當動環軸向浮動時，靜環脫離靜環座；

5）工作介質中有顆粒狀物質，運轉中進人摩擦副，探傷動、靜環密封端面；

6）設計選型有誤，密封端面比壓偏低或密封材質冷縮性較大等。

上述現象在試運轉中經常出現，有時可以通過適當調整靜環座等予以消除，但多數需要重新拆裝，更換密封。

機械密封運行一段時間后，動環與靜環都會磨損，離心泵在運轉中突然泄漏少數是因正常磨損或已達到使用壽命。在不正常的情況下，如輸送物料中含有顆粒雜質、彈簧壓力不均勻，動靜環安裝偏斜等，都會導致機械密封失效而造成泄漏，并使動環、靜環很快磨損或產生偏磨現象。

而大多數是由于工況變化較大或操作、維護不當引起的。

1）抽空、氣蝕或較長時間憋壓，導致密封破壞；

2）對泵實際輸出量偏小，大量介質泵內循環，熱量積聚，引起介質氣化，導致密封失效；

3）回流量偏大，導致吸人管側容器（塔、釜、罐、池）底部沉渣泛起，損壞密封；

4）對較長時間停運，重新起動時沒有手動盤車，摩擦副因粘連而扯壞密封面；

5）介質中腐蝕性、聚合性、結膠性物質增多；

6）環境溫度急劇變化；

7）工況頻繁變化或調整；

8）突然停電或故障停機等。

在這幾種情況下，一般動、靜環摩擦副都受嚴重破壞，基本上都需要重新拆裝，更換密封。

4.5.3 機泵機械密封檢修中的幾個誤區

誤區一：彈簧壓縮量越大密封效果越好。

實際上彈簧壓縮量過大，可導致摩擦副急劇磨損，瞬間燒損；過度的壓縮使彈簧失去調節動環端面的能力，導致密封失效。

誤區二：動環密封圖越緊越好。

其實動環密封圈過緊有害無益。一是加劇密封圈與軸套間的磨損，過早泄漏；二是增大了動環軸向調整、移動的阻力，在工況變化頻繁時無法適時進行調整；三是彈簧過度疲勞易損壞；四是使動環密封圈變形，影響密封效果。

誤區三：靜環密封圈越緊越好。

靜環密封圈基本處于靜止狀態，相對較緊密封效果會好些，但過緊也是有害的。一是引起靜環密封因過度變形，影響密封效果；二是靜環材質以石墨居多，一般較脆，過度受力極易引起碎裂；三是安裝、拆卸困難，極易損壞靜環。

誤區四：葉輪鎖母越緊越好。

機械密封泄漏中，軸套與軸之間的泄漏（軸間泄漏）是比較常見的。一般認為，軸間泄漏就是葉輪鎖母沒鎖緊，其實導致軸間泄漏的因素較多，如軸間墊失效，偏移，軸間內有雜質，軸與軸套配合處有較大的形位誤差，接觸面破壞，軸上各部件間有間隙，軸頭螺紋過長等都會導致軸間泄漏。鎖母鎖緊過度只會導致軸間墊過早失效，相反適度鎖緊鎖母，使軸間墊始終保持一定的壓縮彈性，在運轉中鎖母會自動適時鎖緊，使軸間始終處于良好的密封狀態。

誤區五：新的比舊的好。

相對而言，使用新機械密封的效果好于舊的，但新機械密封的質量或材質選擇不當時，配合尺寸誤差較大會影響密封效果；在聚合性和滲透性介質中，靜環如無過度磨損，還是不更換為好。因為靜環在靜環座中長時間處于靜止狀態，使聚合物和雜質沉積為一體，起到了較好的密封作用。

誤區六：拆修總比不拆好。

一旦出現機械密封泄漏便急于拆修，其實，有時密封并沒有損壞，只需調整工況或適當調整密封就可消除泄漏。這樣既避免浪費又可以驗證自己的故障判斷能力，積累維修經驗提高檢修質量。