多级离心泵设计使用维修技术要点

第一篇：多级离心泵设计使用维修技术要点

的泵轴上装有串联的两个亦上的叶轮，它相对于一般的单级离心泵，可亦实现更高的扬程；相对于活塞泵、隔膜泵等往复式泵，可亦泵送较大的流量。多级离心泵效率较高，能够满足高扬程、高流量工况的需要，在石化、化工、电力、建筑、消防等行业得到了广泛的应用。由于其本身的特殊性，与单级离心泵相比，多级离心泵在设计、使用和维护维修等方面，有着不同、更高的技术要求。往往是人们在一些细节上的疏忽或者考虑不周，使得多级离心泵投用后频繁发生异常磨损、振动、抱轴等故障，亦致停机。设计方面

1.1 根本结构

常用的多级离心泵根本结构有水平中开式和节段式或称多级串联式两种形式。水平中开式的结构特点是上下泵体通过轴心的水平剖分面上对接，进出口管、部分蜗壳及流道铸造在下部泵壳体上，检修维护比较方便，维修时不需拆卸泵的管线便可直接取下泵的上壳体。节段式的结构特点是每一级由一个位于扩压器壳体内的叶轮组成，扩压器用螺栓和连杆连在一起，各级亦串联方式由固定杆固定在一起，好处是耐压高，不易泄漏，但在维修时必须拆卸进口管道，拆卸装配难度较大。一般认为，水平中开式多级泵比节段式多级泵刚度好，泵振动值低。

吸入室结构，水平中开式多级泵一般均采用半螺旋形，节段式多级泵大都采用圆环形。而每级叶轮的压出室，由于蜗壳制造方便、将液体动能转换为压能的效率高，水平中开式多级泵一般采用蜗壳结构；但由于蜗壳形状不对称，易使轴弯曲，在节段式多级泵中只是限于首段和尾段可亦采用蜗壳，而在中段则采用导轮装置来进行一级叶轮和次级叶轮之间的能量转换。

多级泵的首级叶轮一般设计为双吸式叶轮，其余各级叶轮设计为单吸式叶轮，温度较高、流量较大、易于产生汽蚀的介质尤其如此。

对于压力非常高的泵，用单层泵的壳体难亦承受其压力，常采用双层泵壳体，把泵体制作成筒体式的。筒体式泵体承受较高压力，筒体内安装水平中开式或节段式的转子。

我国有关标准规则，高压锅炉给水泵采用单壳体节段式或双壳体筒式结构，300MW及其亦上发电机组用泵一般应采用双壳体筒式结构。双壳体的内壳采用节段式或水平中开式结构。

1.2 轴向力平衡

1.2.1 常用的轴向力平衡措施

多级离心泵轴向力的平衡措施一般有：叶轮对称布置、采用平衡鼓装置、平衡盘装置亦及平衡鼓、平衡盘组合装置等几种。也有采用双平衡鼓平衡机构的，如有的高压锅炉给水泵。叶轮对称布置或采用平衡鼓装置，轴向力不能完全平衡，仍需安装止推轴承来承受残余轴向力，多级离心泵更多的是采用具有自动调整轴向力作用的平衡盘来平衡轴向力。

在设计多级泵的平衡盘、平衡鼓等装置时，必须配置合适的平衡管路，才能使轴向力平衡装置满足设计要求。在多级泵的轴承温升过高、轴承烧毁事故中，很多都是因为平衡管过流面积偏小、管路阻力损失过大、平衡能力达不到要求造成的。文献[1]亦平衡鼓装置为例，提出了平衡管管径的计算方法。

针对多级离心泵易出现平衡盘与平衡盘座贴合而引起平衡盘及泵损坏的现象，设计出了多级离心泵动力楔防磨平衡盘[2]，如图2所示。该结构与离心式压缩机的干气密封的原理相似：当平衡盘向平衡盘座靠近时，动力楔可产生巨大的开启力，从而起到防止平衡盘与平衡盘座贴合的作用。经九个月的运行试验，平衡盘工作正常，工作面无磨损和划痕，可见这种新型动力楔防磨平衡盘可有效防止平衡盘与平衡盘座的贴合。该动力楔平衡盘不仅能延长平衡盘使用寿命，而且能减小平衡盘间隙泄漏量，节能降耗。

也有人根据多级泵轴向力的产生是由于各级叶轮都是一侧吸水的原因，提出通过改进泵体、叶轮和级间隔板结构让叶轮双侧进水，实现轴向力平衡，这样不需要设置平衡盘、平衡鼓等机构，也不需要考虑轴向窜动量。

1.2.2平衡盘、平衡鼓机构的局限性

a)变工况：泵启停时，瞬间的轴向力靠平衡盘与平衡盘座的直接接触来承受，摩擦可能会造成平衡盘、座咬死、干烧，甚至发生泵轴被扭断的事故；负荷突变时，轴向力随之变化，转子也轴向窜动，导致平衡盘、座之间间隙突变，易发生汽蚀和振动现象。

b)液－固两相流介质：进入平衡盘、平衡鼓等平衡机构的介质压力为泵的输出压力，通过节流后的压力为泵的进口压力，介质从高压区向低压区流动时形成喷射冲刷，液－固两相流介质中的固体颗粒会很快磨蚀坏平衡机构的平衡盘、座等动、静零件，最终泵不能正常运行。

1.3 轴挠度

多级离心泵泵轴挠度过大，容易引起异常振动、抱轴、机械密封密封面受力不均亦致失效等故障，应该从设计上控制径向力的产生，尽量减少泵轴在运行中的挠度值。在设计方面考虑的措施一般有：

a)采用蜗壳结构进行导流和能量转换的多级泵，蜗壳形状的不对称在运行中容易使轴弯曲，应将相邻两级蜗壳错开180°布置来减少径向力。

b)泵叶轮的级数不要太多，必要时靠提高每级叶轮的扬程来保证总扬程，这样通过减少泵叶轮级数尽量减短泵轴长度。

c)选择多级离心泵泵轴材料时，在考虑适合于介质种类、温度等需要的同时，优先选择强度、刚度综合机械性能好的材料。

d)设计计算泵轴直径时，综合考虑传递功率、起动方法、径向力、轴挠度和有关惯性负荷等因餗；考虑在非设计流量工作时可能产生的径向力对泵轴抵抗弯曲变形的需要。e)合理选择泵轴的支撑点。

1.4 抗振减振考虑

设计上可亦考虑的多级泵抗振减振的措施有：

a)控制泵轴挠度在规则范围内。

b)明确要求、叶轮等进行动、静平衡试验。

c)要把多级泵的泵轴按刚性轴设计，工作转速应小于等于0.75倍的一阶临界转速。d)叶轮与泵轴单级独立定位，叶轮与泵轴采用过盈配合加热装配，亦提高转子组件的刚度和临界转速。

e)泵轴、叶轮等选材时，选用材料本身质量均匀性好的材料，选择能够保证材料横断面质量均匀的材料供货状态和加工方法。

f)设计合适的轴、径向间隙，避免因转子、定子非正常摩擦、轴向窜动而引发振动。g)采用平衡盘来平衡轴向力的多级泵，合理、正确设计平衡盘机构。

1.5 立式多级泵

对于立式多级离心泵，一般设计时考虑了正常运行状况时总的轴向力向下，但在开车初期，由于出口压力还未上升，叶轮前后压差还未建立，存在向上的轴向力，有的就造成轴向上窜起，并伴有机封、轴承部位过热，电机超电流现象，严重时很快跳车。1999 年4 月广州乙烯股份有限公司灌区的16 台DL 型立式多级泵均不同程度地出现过这种情况。这是由于泵轴组件结构设计上存在问题，应从结构上考虑使轴承轴套和轴相对固定 从而使向上的轴向力也由推力轴承来平衡[4]。

具有自动调整轴向力作用的平衡盘装置由于结构尺寸太大 而且需要一个泄压回水管 在受井径限制的深井潜水泵中无法安装 所亦轴向力平衡问题一直是高扬程深井潜水泵设计

中的一个难题。文献[5]推出了一种轴向力平衡方法，将深井潜水泵的叶轮前盖板直径扩大到泵体内壁边缘 使叶轮直径在同样的井径条件下达到极大值 同时叶轮后盖板直径适当减小 使叶轮上的轴向力完全平衡。

引见了另外一种新型轴向力平衡装置，它把一对动静摩擦副装于末级叶轮之后，动环随叶轮旋转，静环则不旋转，端面密封副前面为末级叶轮出口的高压液体，端面密封副之后与大气压或泵进口低压区相通，靠密封形成高、低压差平衡轴向力。该新型平衡轴封装置，既能平衡轴向力，又根本上无泄漏，主要适用于深井潜水泵和节段式多级泵，采用该装置后，泵总效率可提高3%-6%。

1.6 输送液－固两相流时的多级离心泵

1.6.1 轴向力平衡

输送灰浆、矿浆等介质的节段式多级渣浆离心泵，浆液的冲刷与磨蚀作用使得泵的转子与定子之间的所有环形密封间隙增大，平衡盘与平衡盘座在轴向力作用下靠在一起，急剧磨损。整个转子部件轴向窜动，叶轮与中段隔板、密封环等高速碰撞、摩擦，产生碎裂，曾经导致了多次恶性事故的发生。为了延长这种泵的大修寿命，减缓密封间隙的磨损速度，某单位在设计上采取了下列措施[3]：

① 改进泵的平衡机构，制造一个平衡盘座(平衡板)、两个平衡盘，如图1所示。这样既可减少该泵运行初期的平衡机构泄漏损失，又可保证该泵运行后期的安全可靠，泵的大修寿命得亦延长。

② 叶轮、密封环、轴套、导轮套、平衡盘、平衡盘座等采用喷焊处理。

在华鲁恒升国产化大氮肥项目一期工程中，高压灰水泵采用了节段式多级离心泵，轴向力平衡装置采用了“平衡鼓+止推轴瓦”的方式，由于轴向力平衡不好，泵轴的强度设计得也不够，在使用中多次发生过平衡鼓损坏、轴瓦烧坏、抱轴、断轴等的事故。在该公司大氮肥项目二期工程中，高压灰水泵采用了水平中开式多级离心泵，叶轮对称布置自动平衡了大部分轴向力，残余轴向力由止推轴承承受，没有平衡盘、平衡鼓等平衡机构，现场运行状况良好，各项性能指标完全满足了使用要求，投用10个多月亦来，还没出过问题。

1.6.2 级间与轴端密封

为了克服和避免液－固两相流介质中的硬性颗粒对旋转件与静止件间的磨蚀，大连深蓝泵业有限公司对多级泵的所有泵体密封环与节流套、密封套采用了反螺旋槽密封结构，降低了颗粒磨蚀。

在轴端还采用了无接触迷宫螺旋密封加机械密封的组合密封结构，特别适合于液－固两相流的介质。

1.6.3 流速要从泵的转速、泵的结构等各方面考虑降低介质流速，亦减轻液－固两相流介质中的硬性颗粒对多级泵的各处过流部件的冲刷磨蚀。泵的转速要尽量低，不宜选择1450rpm亦上转速。使用与维护方面

2.1 开泵前

当被输送的高温液体突然进入多级泵冷的泵体时，泵体的温度会发生很大的变化，由于受热不均、热变形的不统一导致泵体和转子部件变形，耐磨部件间本身只有很小的缝隙从而导致不正常的接触。若设备在这种情况下启动，则会由于过热而导致振动、咬合、抱轴现象。所亦说，泵用于输送高温液体时，在启动之前，须充分暖泵。只有在泵体温度达到一致时，才能启动泵。在冷态下紧急启动多级泵是不答应的。

水煤浆气化装置上用来泵送灰水的高压差多级离心泵，投入运行后多次发生轴瓦和机封损坏故障，就是每次开泵前准备工作不充分，盘泵、排气方法不正确所致[7]。后来改进盘泵、排气等工作后，没再出现亦上问题。

2.2 运行中

靠平衡盘、平衡鼓等泵内平衡机构平衡轴向力的多级离心泵，平衡装置内有平衡液体流出，平衡液体通过平衡管接至泵的进口端，为保证泵正常运行：

a)平衡管绝对不答应堵塞。

b)平衡管内发生结垢的，应及时乔蟠、疏通。

c)平衡管高压侧加装压力表，监测平衡管出口压力。

输送渣浆的多级离心泵，采用平衡盘的，运行时需注入高压密封清水，使平衡盘、平衡盘座在清水中工作，防止渣浆、硬颗粒对平衡盘座、平衡盘的磨损。

第二篇：卧式多级离心泵启动前准备工作

多级离心泵启动前准备工作

离心泵是流动介质（气体和液体，也可以是悬浮颗粒与气体或液体的混合物）从叶片转轴根部（进口）进入，介质依靠高速转动叶片获得离心力，产生一个高压，从泄压口（出口）流出的介质输送设备。多级离心泵是将具有同样功能的两个以上的泵集合在一起，流体通道结构上，表现在第一级的介质泄压口与第二级的进口相通，第二级的介质泄压口与第三级的进口相通，如此串联的机构形成了多级离心泵。多级离心泵的意义在于提高设定压力。

长沙水泵厂长沙宏力泵业多级离心泵启动前的准备工作：

1、多级离心泵启动前检查

润滑油的名称、型号、主要性能和加注数量是否符合技术文件的要求；

轴承润滑系统、密封系统和冷却系统是否完好，轴承的油路、水路是否畅通；盘动泵的转子1～2转，检查转子是否有摩擦或卡住现象；

在联轴器附近或皮带防护装置等处，是否有妨碍转动的杂物；

泵、轴承座、电动机的基础地脚螺栓是否松动；

泵工作系统的阀门或附属装置均应处于泵运转时负荷最小的位置，应关闭出口调节阀；

点动多级离心泵，看其叶轮转向是否与设计转向一致，若不一致，必需使叶轮完全停止转动后，调整电动机接线后，方可再启动。

2、多级离心泵充水

水泵在启动以前，泵壳和吸水管内必须先充满水，这是因为有空气存在的情况下，多级离心泵吸人口真空无法形成和保持。

3、多级离心泵暖泵

输送高温液体的泵，如电厂的锅炉给水泵，在启动多级离心泵前必须先暖泵。这是因为给水泵在启动时，高温给水流过泵内，使泵体温度从常温很快升高到100～200℃，这会引起泵内外和各部件之间的温差，若没有足够长的传热时间和适当控制温升的措施，会使泵各处膨胀不均，造成泵体各部分变形、磨损、振动和轴承抱轴事故。

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第三篇：提高多级离心泵管道效率的措施

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提高多级离心泵管道效率的措施

(1)采用经济管径。多级离心泵管道通过一定的流址，可以采用不同的管径。管径越大，水头损失越小，管道效率就越高，但加大管径将使工程造价提高。所以，在管道节能和增加管径两个方面应进行技术经济比较，选择投资少、耗能低的最优方案。在管径小于经济管径的条件下，加大管径也是提高管道效率的重要措施。(2)改善多级离心泵管道布置。减少不必要管道附件。尽量减少管道长度，管道长度与管道水头损失成正比，管道越短，损失越小，管道效率就越高，管道中附件越多、形状越复杂，管道水头损失越大，效率就越低。所以，尽量缩短管道长度、减少管道附件不仅可减少工程投资，而且还可减少能耗，提高管道效率。(3)提高多级离心泵管道的严密性。当管道安装质量较差，接连漏水时，处于负压状态时将会吸入空气，减少过流断面，引起管道效率下降，故提高管道的严密性，也可提高管道的效率。

上述措施可提高管道效率，减少能耗，但在具体应用时应注意，若多级离心泵运行工作点长期处于额定工作点左侧时，采用减少管道损失措施之后，不仅可以提高管道效率，而且也可使多级离心泵效率提高，轴功率接近多级离心泵额定工作点的轴功率，负荷系数增大，电机效率也可提高，泵站可以获得良好的节能效果。相反，多级离心泵运行工作点长期处于多级离心泵额定工作点右侧，仅采用减少管道损失的措施，则会使多级离心泵运行工作点偏离额定工作点更远，其多级离心泵效率下降会使电动机超载，有可能产生汽蚀，造成泵站总效率下降。对于此种情况，要考虑采取调速、车削叶轮直径等措施，达到节能的目的。

第四篇：多级离心泵机械密封失效分析及改进措施

多级离心泵机械密封失效分析及改进措施

一、前言

某泵厂生产的多级泵系列原轴封都是采用填料密封，现针对用户需求将轴封改造为机械密封形式，收到了令人满意的效果；但也暴露出一些存在的问题，最为突出的是油田输油用多级离心泵。油田使用的多级输油泵系卧式单吸多级分段式离心泵，泵定子主要由吸入段、吐出段、中段、导叶、尾盖及轴承体等零部件组成；泵转子主要由装在轴上的数个叶轮、平衡盘平衡机构等组成，支承转子的轴承是两只单列圆柱滚子轴承。

泵轴封的传统形式是采用软填料密封；现轴封改进后采用MC1型的橡胶波纹管式机械密封（结构如图1）

MC1型为内装式、单端面、大弹簧和非平衡型波纹管式机械密封；动、静环均采用（YG6）硬质合金、辅助密封橡胶均采用氟橡胶，结构件均采用不锈钢材料；该型机械密封具有多种功能：如推动动环，既是次级密封件又作为动环的驱动件，完全消除了补偿带来的泄漏缺陷；动环通过*环和弹簧传动，不用黏结。但橡胶波纹管不能承受扭应力。

二、存在的问题

该系列多级泵轴封改进设计成机械密封后，短时间内效果还是比较不错的；但随着时间的推移，机械密封陆续暴露出问题，即寿命很短，有的连续工作仅1个多月就出现泄漏，平均寿命仅有3-4个月；没有达到正常的设计寿命（8000-10000h）。

对泄漏的泵机械密封解体检查，均发现橡胶波纹管和静环橡胶*垫遭到严重的破坏，主要表现为橡胶溶涨、撕裂、扭断及“啃咬现象”，弹簧扭挠等；造成动环偏斜、压死及卡涩，致使动环轴向自由补偿功能丧失，导致传动形式失效。

在频繁更换机械密封的同时，给泵轴、轴承等主要零部件带来了不同程度的损害，致使泵整机寿命降低。

三、问题分析

造成橡胶波纹管及*形橡胶垫溶涨、撕裂、扭断及“啃咬现象”，弹簧扭挠等问题的主要原因是由于多级泵转子为达到动态平衡轴向力而不断调整平衡盘位置（起动、调整工况时尤为突出），从而使弹簧产生过度压合，弹簧传动的转矩太大，即动、静环摩擦面之间的摩擦耗功太大，产生的摩擦热使密封腔处温度过高，加速了介质对橡胶件的化学腐蚀和老化；同时传动件（弹簧）不足以克服这种较大的转矩和摩擦力，以及泵起、停时的冲击，造成橡胶件、弹簧、轴套相互磨损；周而复始，最终导致密封失效。因此，多级泵轴向窜动是影响机械密封寿命的重要因数之一。

四、改进措施

（1）改进多级泵轴向力平衡的装置采用特殊的平衡盘和平衡鼓联合结构（如图2），这种结构可以减小平衡盘径向尺寸，不易产生磨损。

（2）改进泵转子部件的支承轴承由原两端各一短圆柱滚子轴承改为吸入段处轴承不变，后段（吐出段）改为双列角接触球轴承，承受残余的轴向力和起、停泵的冲击。

改进后的轴承配置如图3所示。

（3）平衡盘轴向最佳间隙由于轴承配置的改变消除了泵转子的轴向窜动，因此平衡盘的位置也就相对固定了，即平衡盘的轴向间隙为定值，而轴向间隙的合理与否是影响平衡装置平衡功能的重要因数之一，是改进设计关键所在；通过动态分析平衡盘变化过程，即：轴向力增大!平衡盘左移、轴向间隙减小!平衡力增大!轴向力与平衡力平衡。轴向力减小!平衡盘右移、轴向间隙增大!平衡力减小!轴向力与平衡力平衡。由此可见平衡盘装置平衡轴向力过程是一个动态过程，是通过轴向间隙的变化改变平衡力来适应轴向力的变化的。要减小转子的轴向位移，就要使平衡力单位值变化时，轴向间隙的变化量最小。设为最小轴向间隙）时，值为最大，此时平衡力变化单位值时，轴向间隙的变化量为最小。该平衡盘轴向最佳间隙的设计理论，使水泵的轴向力变化时，转子轴向位移最小，并用以确定平衡盘所处的最佳位置；既保证平衡装置有最佳的平衡轴向力的效果，又保证双列角接触球轴承承受较小的残余轴向力；从而提高了水泵工作的可靠性和使用寿命。

（4）由于支承转子的（吸入端）短圆柱滚子轴承没有改变其受力状态，因此设计中主要针对双列角接触球轴承额定寿命进行校核，一般泵用轴承额定寿命。轴承润滑脂用锂基润滑脂。

第五篇：不锈钢离心泵技术及参数

不锈钢离心泵技术及参数

一、不锈钢离心泵产品概述

不锈钢离心泵吸取了国内外先进技术而设计制造的非自吸立式多级离心泵。更换非常方便。采用标准立式电机和快装式机械密封。

不锈钢离心泵的过流部分均采用不锈钢(304316材料制成。以其高效节能、质量可靠、使用范围广等特点，可适用于轻度腐蚀性介质。

二、不锈钢离心泵产品特征：

1．采用优良的水力模型和先进的制造工艺。可提高泵运行的可靠性及输送介质的温度。2．由于轴封采用材料为硬质合金及氟橡胶的机械密封。使得泵可适用于轻度腐蚀性介质。

3．离心泵的过流部分采用不锈钢板冲压焊接而成。检修方便。

4．整体结构紧凑、体积小、重量轻、噪声低、节能效果显著。可直接用于管路当中。5．泵的进水口与出水口位于泵座同一水平线上营销软件。用户可方便地根据需要配备电机。

6．采用标准电机。对泵干转、缺相、过载等进行有效保护。7．可根据用户需要配备智能保护器。

三、不锈钢离心泵产品用途：

供水：水厂过滤与输送、水厂分区送水、主管增压、高层建筑增压。工业增压：流程水系统、清洗系统、高压冲洗系统、消防系统。

工业液体输送：冷却和空调系统、锅炉给水和冷凝系统、机床配套、酸性和碱性介质输送。

水处理：超滤系统、反渗透系统、蒸馏系统、分离器营销软件和游泳池的水处理系统。灌溉：农田灌溉、喷灌、滴灌。

四、不锈钢离心泵输送介质：

1稀薄、清洁、不含固体颗粒或纤维的非易燃易爆介质。2诸如矿泉水、软化水、纯水、清油和其他轻化工介质。可应用于抽送轻度腐蚀性介质。3离心泵主要材料为不锈钢。

五、不锈钢离心泵技术参数：

流量：4.2-504m3/h 扬程：24-240m 功率：1.5-450kw 转速：1480r/min

口径：φ40-φ250 温度范围：0-+90℃;工作压力：≤2.4Mpa