离心泵的平衡讨论.ppt
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1、欢迎大家参加离心泵使用问题的讨论,第九节 多级离心泵转子的平衡第十节 多级离心泵的密封第六节 离心泵的使用李树臻 博东407,第九节 离心泵转子的平衡,转子轴向力的不平衡问题:不平衡的危害:轴承受力情况恶化,过快磨损失效,磨损口环及叶轮;破坏盘根密封;磨损平衡盘.前面已讲过,不再赘述.转子的径向力的不平衡问题.现象1:新装配的离心泵试泵过程中出现振动和噪音.各性能参数波动严重.现象2:使用一个阶段后出现振动和噪音,并随时间的延长而加剧.各性能参数波动严重.产生振动的主要原因是:零件的质量中心偏离它的旋转中心,或零件的质量分布与它的旋转中心不对称,旋转离心力或力偶不平衡.,一.高速旋转零件的不平
2、衡问题,1.旋转零件不平衡的危害:产生附加载荷(不平衡离心力或力偶),产生振动和燥音,加速零件的失效,流量波动,诱发汽蚀.但有时也利用这种不平衡和波动,为人民服务,如打夯机,振动抽油泵.2.旋转零件产生不平衡的原因1)零件的材料不均匀,如不均匀的缩孔、缩松、气孔、砂眼2)加工误差和装配误差,使零件的质心偏离它的旋转中心.3)零件工作中的磨损、变形,如叶轮得不均匀磨损,轴承的磨损,支座的变形.3.分类:静不平衡和动不平衡.,二.静平衡,盘类零件:是指直径远大与轴向尺寸的零件,如叶轮,平衡盘等.如果其重心偏离旋转轴线,则产生不平衡力矩M=Wr,旋转离心力F=m2r振动,噪声流量,压力波动汽蚀,轴和
3、轴承的磨损发热振动加剧破坏.静不平衡的特点:静止时,重心总是停在最低处.静不平衡的检验:简单静平衡检验台如下图.将装有心轴的盘类零件置于平行的两条水平导轨上,使其自由转动,并在零件静止时,在通过零件旋转中心的垂线方向上做一个标记;多次拨动零件,如果所做标记总是在垂线附近停止,则说明该零件为静不平衡零件.且重心,偏离的位置方向应为此时芯轴的下方.如果所做标記可以在任意位置停止,则说明该零件为静平衡零件.,调节静平衡的方法:,1)附加材料法 在重心偏离的相反方向的适合附加材料的地方,附加一质量,取得零件的平衡.2)去除材料法在重心偏离方向上的适合去除材料的地方去除一质量,取得零件的平衡.应附加或去
4、除的金属重量必须符合下列关系 Wr=W/r/式中Wr被检验零件的不平衡重径积;W/应附加或去除的金属重量;r/附加或去除的金属的位置距旋转轴心的距离.半径固定时,W/=Wr/r/材料固定时,r/=Wr/W/离心泵转子组装中一般均采用铣削去除材料法。,二.动平衡,轴类零件:轴向尺寸大大于径向尺寸的零件,如多级离心泵的转子总成、曲轴总成等.对于轴类零件,即使完全达到静平衡,在高速旋转中,不也仍然可能出现不平衡的现象称为动不平衡。以下分两种情况讨论:1.旋转轴线上的动不平衡力偶.如图所示的叶轮虽然已经静平衡.m1L1=m2L2,但在旋转状态下仍产生不平衡力偶:F1=m1r12,F2=m2r22;F1
5、=F2=F;二者轴相距离为,则不平衡力偶M=F=m1r12.若各叶轮的不平衡力偶同向累加,则在整个转子上产生一个较大的不平衡力偶,M=mi2rii,其大小和方位,由动平衡试验机测出.,调整动平衡的方法:在最末级叶轮上增加一个反方向力偶.一般采用磨削去材料的方法.,2.旋转轴线与总成的轴心线不重合,原因:1.两轴承孔的加工或安装误差2.轴承的磨损或偏磨3.使用中,泵体的变形虽然是静平衡零部件,但在高速旋转中,却产生不平衡力偶M=mr2L调整平衡的方法:1.确保零件加工的形位公差;严格控制两轴承孔的同轴度误差.2.保证轴承的良好润滑,尽量减少磨损和偏磨,及时更换磨损了的轴承.3.泵基应平整牢固,紧
6、固地角螺丝,防止泵体变形.,可见:静平衡的零件不一定是动平衡,但动平衡的零件一定是静平衡的.,三.为尽量减小动不平衡,多级离心泵使用和维护中应注意的问题,轴承应合格,具有合理的配合间隙注意轴承的润滑和密封,减少磨损.及时更换已磨损的轴承.分解离心泵时应注意拆卸顺序,将轴上的各运动零件做好记号,防止错乱.注意所输送液体的滤清,防止砂子进泵,磨损叶轮.防止汽蚀现象的发生。,第十节 多级离心泵的密封问题,一.密封的分类(1)静密封:相对静止的结合面之间的密封称为静密封;如:中开式泵壳的中分面密封,分段时泵段与段之间的密封,吸入和排出节头的法兰间的密封等.设计和装配合理时密封件几乎不磨损.(2)动密封
7、:相对运动的结合面之间的密封称为动密封;其中:动密封又分为:旋转式动密封和移动式动密封.旋转式动密封又分为接触式和非接触式动密封.如:叶轮与导叶间的口环密封为旋转式非接触动密封,泵轴与泵壳体间的轴封,轴承两端的油封等为旋转式接触动密封.,二.静密封的种类型及特性,1.研合面密封:结合面需要精密研磨加工,靠外力压紧密封.适用于p100MPa,t5500C2.垫片密封靠外力压紧垫片产生变形以填满密封面上的不平处;消除间隙而密封.对加工精度要求不高.常用的密封材料有纸垫,石棉,橡胶垫,塑料垫,金属柱、板、环,金属中空O形圈(用于高温高压);3.O形橡胶密封圈靠它在沟槽内形成的一定压缩量密封,O圈按标
8、准选取,相应的沟槽应按标准设计.适用p100MPa,温度-602000C4.聚四氟乙烯生料带 适用于管螺纹密封,t2600C5.液态密封胶 适用于间隙0.1的结合面密封,p1.6MPa,t3000C6.厌氧胶密封:用于不仅需要密封,而且需要固定的结合面,加热到2000C时可拆。P5-30MPa.t100-1500C,三、静密封失效的原因及处理措施,密封面的腐蚀失效.在有电解质(如自然水)渗入的情况下,电化学腐蚀加快;处理措施:配合密封胶使用.研磨面密封的压紧螺丝松动,结合面产生微动磨损.处理措施:装备时应保证其要求的压紧力矩,并可靠防松.结合面粗糙变形;压紧螺栓变形、伸长;处理措施:修理或更换
9、。密封件老化、龟裂、变质、失去弹性,使密封失效。处理措施:更换。渗透泄漏性失效。用棉、麻、石棉、皮革、纸等纤维材料制成的密封垫,纤维间具有微缝隙,很容易被介质浸透,在两侧压力差的作用下,介质从高压侧,通过这些微缝隙渗透到低压侧。处理措施:将密封件作浸渍处理。常用的浸渍材料有油脂、橡胶及合成树脂等。值得注意的是:橡胶也会发生渗透泄漏。其中以异丁橡胶的渗透泄漏最少。,四动密封的类型及特性,1.接触型旋转动密封(1)毡圈密封:结构简单,成本低,尺寸紧凑.对轴的偏心、窜动不敏感。但摩擦阻力较大,适用于脂润滑;当与其他密封组合使用时,也可用于油润滑.一般用于u5m/s,p0.1MPa,t900C的场合,
10、如减速器轴封.(2)O形橡胶圈密封:利用安装沟槽使密封圈受到预压缩而密封,在介质压力作用下产生自紧作用而增强密封效果,O形圈具有双向密封能力.用于u6m/s,p35MPa,t-402000C的场合.(3)油封及防尘密封(4)填料密封及成型填料密封(5)机械密封2.非接触型旋转动密封(1)油沟、迷宫密封(2)离心密封(3)螺旋密封(4)磁流体密封;,五.油封和防尘密封,1.离心泵轴承盒的密封用带密封唇的油封。2.特点:单向密封唇对外防尘,对内封油轴的表面粗糙度和偏心对使用性能影响很大,振动对密封性能影响大一般轴的表面粗糙度取Ra0.80.2,一般带锁簧和骨架,以提高跟随性和密封性用于u4m/s,
11、p0.3MPa,t-601500C的场合.当外部环境多灰尘、雨水及杂质时应采用带副唇的密封圈。3.分类:按骨架形式分为:B内包骨架型,W外露骨架型,Z装配型;带副唇的在型号字母前加F,4.型号表示(GB/T138711992)例如:密封圈 B 070 090 10,表示内包骨架唇形密封圈,基本内径(轴径)70mm,基本外径90mm.圈宽10mm。密封圈 FW 400 440 20表示有副唇外露骨架唇形密封圈,基本内径(轴径)400mm,基本外径440mm.圈宽20mm。,5.油封漏油原因分析,1)轴承盒内加油过多.搅油耗功,油温高内压大;2)轴承磨损或机体变形等原因,使旋转轴振动,唇口与轴的振
12、动不协调;3)轴表面粗糙度不合标准、表面划伤或有加工螺旋纹;4)轴端导入角不合标准或有尖角和毛刺;唇口有伤痕或裂口;5)轴承温度过高或其他原因,使密封圈过早的老化变质,随动性变差,以至失去密封作用.6)密封圈装反或翻转翘起.7)油封尺寸或精度不合格,或存放变形,使装配太松。8)弹簧坏或骨架坏或油封被腐蚀。9)轴和油封表面粘上油漆。,六.填料密封,填料密封主要做动密封,通常叫轴封.由于填料来源广泛,加工容易,价格低廉,密封可靠,操作简单,所以沿用至今.填料(盘根)可分绞和填料与编结填料,塑性填料,金属填料,碳纤维填料和柔性石墨填料.,绞合填料即把几股石棉线绞合在一起.1.编结填料:以棉、麻及石棉
13、纤维纺线后编织而成并在其中浸入润滑剂或聚四氟乙烯。(1)编结方法:发辫式编结,窜心编结和夹心套层编结。(2)填料类别:麻填料、棉填料、油浸石棉填料、聚四氟乙烯浸渍石棉填料、聚四氟乙烯纤维填料。,(3)各类编结填料的性能特点(1),1)麻填料:纤维粗,摩阻大,在水中强度高,柔性更好.但不耐酸,耐热性远不如石棉填料。用于一般清水、工业水等密封。2)棉填料:棉纤维比麻纤维软,在水中会变硬,而且会膨胀,因此摩擦力较大;不耐酸性化学物质。用于食品、果汁等洁净介质的密封。,(3)各类编结填料的性能特点(2),3)油浸石棉填料:石棉具有柔软、耐热、强度大、耐腐蚀及耐磨损等一系列优点,很适于作密封填料,唯一的
14、缺点是编结后有渗透泄漏问题。实践证明浸渍油脂和其他润滑剂后能防止渗透泄漏,并能保持良好的润滑性。所以说这是一种价廉物美的密封材料。注水泵用石棉填料浸渍矿物油并混以石墨粉或二硫化钼润滑脂。石棉耐热度在5000C左右,离心泵轴封实际使用温度应小于3500C。使用压力小于4.56.0MPa,(3)各类编结填料的性能特点(3),4)聚四氟乙烯浸渍石棉填料:能耐酸碱和多种化学品,使用温度达-2002600C,摩擦系数小,有较稳定的密封性和较长的寿命,允许使用周速小于10m/s.5)聚四氟乙烯纤维编结填料:除了具备密封所必需的良好特性外,还能与特种润滑剂配合,避免渗透泄漏.几乎能耐一切化学品.但其导热率低
15、,热膨胀大.,2.柔性碳纤维填料,碳纤维填料有优异的自润滑性能,耐高、低温性能和耐化学腐蚀性能.而且作为压缩填料的弹性和柔软性也极为良好.缺点仅在于有渗透泄漏问题.浸渍聚四氟乙烯或其他粘结剂之后可以防止.碳纤维:以聚丙烯腈纤维经高温碳化而成,具有高强度、高模量、低密度、耐高温、耐磨损等优点。常用碳纤维填料产品是:碳纤维编织后浸渍聚四氟乙烯,再浸渍润滑油.,碳纤维填料的特点,1)性能:温度 2000C;压力 1.5MPa;圆周速度 25m/s;pH值210;2)干转情况下也能工作;即使发烧也不抱轴,可以继续稳定运转.3)正常运转时磨损很小,烧轴时也不产生严重磨损;4)填料装入后,在温度条件变化时
16、基本不变形,性能稳定,使调整压紧力的次数减少.5)除在特殊的几种强酸、强碱之外的介质中都可以使用。,其余的几种填料,3.成型填料:经模具压制成型的填料.它不像编结填料成卷,而是根据直径大小制成环状.分绵状填料和积层填料两种.4.金属填料:有半金属填料和全金属填料两种,所谓半金属填料是金属和非金属组合而成,全金属填料则不含非金属.常用的金属填料有铝、铅、铜、锡等及其合金箔带、巴氏合金箔带,配以含石墨或润滑剂的石棉绳芯子缠绕而成。或用以上金属丝料编结而成。特点:导热性良好、耐热、耐磨、摩擦性能稳定,摩擦系数小、机械强度大,能耐压和压力波动。,5.柔性石墨填料,柔性石墨又称膨胀石墨,是纯石墨制品的一
17、个分支。它是将天然石墨中的杂质除去,通过氧化处理,使石墨层间膨胀(可达80200倍),从而得到柔性石墨的母材膨胀石墨粒子。然后加压成方形截面的柔性石墨带,或成型填料环。安装方法:同编结填料,轴向长度为轴径的1.01.5倍;安装填料圈时,应为松动滑动配合,不宜过紧,并涂以润滑油.启动前压盖不宜太紧,启动后再慢慢调至不漏或微漏即可.,柔性石墨填料特点:,1)耐高、低温。通常压力下,柔性石墨不溶也不熔,适用范围:氧化介质中-2004500C;非氧化介质中-20016000C。2)耐腐蚀 耐各种腐蚀性介质,但在强氧化介质中,有一定局限.3)具有自润滑性.具有石墨的润滑性能,摩擦系数很低,对轴磨损轻微.
18、允许使用线速度可达40m/s.4)柔韧性和回弹性良好.5)致密性好 对气体和液体有良好的不渗透性.6)耐辐射性好 在辐射线下保持性能稳定.7)导热率高 其径向导热率为石棉的21.5倍,轴向导热率为石棉的595倍,能及时的将热量从轴承中导出.,6.填料密封的结构和密封机理,1)结构 已有前述。2)密封机理 填料装入填料箱后,经压盖对它作轴向压缩,当轴与填料有相对运动时,由于填料的塑性,使它产生径向力,与轴紧密接触。同时,填料中浸渍的润滑剂被挤出,在接触面之间形成润滑油膜。由于接触状态不可能特别均匀,接触部位为边界润滑状态,此称为“轴承效应”;而未接触的,凹部形成小油槽,有较厚的润滑油膜;接触部位
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