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检修工作中提高离心泵效率的方法
添加:2017-3-10 16:14:52    游览:2230    来源:www.aosailuo.com

  1 减小机械损失

  泵作为一种转动机械,转轴与泵壳之间必然留有间隙,为了防止液体流出泵外或空气漏入泵内(当入口为真空时),一般在轴与泵壳之间设有轴端密封装置(简称轴封)。目前所采用的轴封装置一般有以下几种形式:填料密封,机械密封、迷宫式密封、浮动环密封。 各种密封结构原理不同,所产生的摩擦功耗也不同,因此,选择合理的密封和正确的安装方法都能够减少损耗,提高效率。

  对于众多火力发电厂中的低压水泵, 一般采用软填料密封。多用石棉、碳素纤维、聚四氟乙烯树脂等材料编织成方形或圆形。软填料密封具有用途广、价格便宜等特点。加盘根的水泵平时如渗漏,一般采用紧盘压盖的方法。 填料密封的效果可用拧紧压盖螺栓进行调整,拧紧程度不仅影响泄漏量,而且直接影响摩擦功耗。拧的越紧机械损失越大。所以,压盖调整程度以一秒内有一滴水漏出即可,另外选用润滑性较好的填料对减少机械损失也有着积极的作用。

  机械密封是无填料密封装置。它由动环,静环,弹簧和密封圈等组成。动环随轴一起旋转,并能作轴向移动)静环装在泵体上静止不动。这种密封装置是动环靠密封腔中液体的压力和弹簧的压力,使其端面贴合在静环的端面上,形成微小的轴向间隙而达到密封的。为了保证动静环的正常工作,轴向间隙的端面需保持一层水膜,起冷却和润滑作用。这种密封的优点是:转子转动或静止时,密封效果都好,安装正确后能自动调整)轴向尺寸小,摩擦功耗少;使用寿命长等。

  迷宫密封常用的有炭精迷宫密封及金属迷宫密封。其密封原理是:由轴套上密封片与炭精环组成微小间隙,流体通过间隙时压力降低,速度提高,但在密封片间的空间速度能转为压力能,从而减少间隙两侧压差,达到密封的目的。

  浮动环密封是采用机械密封与迷宫式密封原理结合起来的一种密封。它是靠轴(或轴套)与浮动环之间的狭窄间隙产生很大的水力阻力而实现密封的。

  另外,近年来,还有两种密封方式有较好的应用,一种螺旋密封,如图 1 所示,螺旋密封是利用在转轴上车出与液体泄漏方向相反的螺旋型沟槽,或在固定衬套表面再车出与转轴沟槽成相交的#即反向的$沟槽,达到减少泄漏的目的。

图1 螺旋密封
图1 螺旋密封

  如某高校曾在同一台泵上采用螺旋密封与填料密封分别进行实验,结果表明,螺旋密封的机械损失小,效率提高20%左右。

  另一种是填料枪注射软填料的方法来代替盘根的使用。该密封安全性高,使用范围广。由于该填料呈泥状,在有压情况下结合紧密,故密封效果好。该填料主要由碳素纤维,聚四氟乙烯,凯芙拉等合成原料制成,耐磨性高,摩擦系数小。

  填料枪注射软填料的原理就是把泥状的软填料用较高的压力注射入水泵的填料室,从而代替呈绳状的盘根。采用盘根密封的泵,可以在原有基础上进行改造。改造前彻底清理好水泵原有的填料室,不允许有任何杂质和污垢。如有水封圈,可弃之不用。为了节省工时和材料,此项工作最好在水泵大修时进行。这样可使大修和改造同步。

  为了注射填料,必须在盖上加装注射孔接头。在填料室前后两端各加装一圈盘根,防止填料外漏和内漏。

  试泵时,应根据泄漏状况补充填料。随着泵的启动,才注入的填料由于旋转摩擦,便会挤出一部分至泵外,并产生一定的间隙,造成泄漏。此时即时注入填料,直到无泄漏。若填料太紧而冒烟,可以松一下盘根压盖,同时往填料室浇冷水冷却。泵在转动一段时间后,填料与轴套已磨合好,便不会再冒烟。

  此种密封装置改造只能在正压泵上进行,如在负压泵上进行改造,填料容易吸入泵内。

  机械密封、螺旋密封以及注射软填料密封摩擦功耗均小于填料密封。泵检修过程中从经济性出发,有条件的可以对其密封装置进行改造,来达到减少机械损失的目的。

  圆盘摩擦损失是机械损失的另一个主要来源。检修中叶轮如有结垢等情况,应清理干净,降低叶轮圆盘外侧面及外壳内侧面的粗糙度,来达到节能降耗。另外,圆盘摩擦损失与转速的三次方%叶轮外径的五次方成正比,也就是说,圆盘摩擦损失随转速和外径的增加而急剧增加。如果提高扬程,采用加大叶轮外径的方法,则圆盘摩擦损失与叶轮外径成五次方关系增加,而采用提高转速的方法,则成三次方关系增加,所以前者损失大于后者。反之,产生相同的扬程时,提高转速叶轮外径可以相应减小。因此圆盘摩擦损失较小,甚至不增加,从而可提高机械效率。

  2 减小容积损失

  在检修工作中,减少容积损失的有效方法是:在不发生动静磨擦的前提下,尽量减小密封环间隙,对磨损、锈蚀导致口径变大的口环以及叶轮应及时修补或更换。

  密封环同叶轮的径向间隙$随密封环的内径大小而异,一般为密封环内径的1.5%~3%,允许最大间隙不得超过密封环内径的4%~8%(密封环直径大取小比值;直径小取大比值)。

  3 减小流动损失

  理论上,减小流动损失有两种途径。一是从流体方面着手,二是从管道及管道附件方面考虑。

  流体方面。一是合理选择流体在管道中的流速#流速高流动损失大。降低流速时为保证流量,则管径加大,设备投资增加。故需进行全面经济比较。二是改变流体粘性# 流体的粘性越大,内摩擦阻力越大,阻力损失越大。因此降低流体粘度可使流动损失减小。降低流体粘度的方法有加热升温和添加剂减阻。但是以上在检修工作中几乎无法实现,故此一般不作考虑。

  管道及管道附件方面。

  (1) 减小管道长度。管道越短,阻力损失越小,管道敷设应简单,尽量接近直线;

  (2)增大管道直径;

  (3)减少管件。管道中,不是特别必须的阀门、弯头、大小头、栅网等,尽可能剔除;

  (4)提高管内壁的光洁度、定期、及时清理管道内部;

  (5)改善局部构件的结构、对必要的局部管件,应尽可能减小局部阻力损失。如管道进口,应尽量光滑平整,不采用突然扩大和突然缩小的管件,必要时用渐扩管或阶梯形管代替# 渐扩管的圆锥角在6%~8%时阻力系数最小。当渐扩管的扩张角较大时,流体的降压升速程度大,容易产生附面层分离,形成旋涡,可使用阶梯形管代替之,后者比前者阻力系数相对小。必须用大角度的渐扩管时,可在渐扩管中加一些隔板或用几个不同角度的同心管达到原来的目的。

  弯管的阻力系数一般是随其曲率半径的增大而减小的。曲率半径越小,旋涡区越大,阻力系数越大。为减少阻力系数,在条件允许的情况下,适当增加管道的弯曲半径(曲率半径与管道内径的比值R/d<1时阻力系数随R/d的减小而急剧增加,因为半径越小,旋涡区越大,故阻力系数越大,但R/d>3时,阻力系数随比值的加大而增加,这是由于半径增大后弯管加长,摩擦阻力增大所至,所以90°弯管的R/d最佳范围是1~4之间),减小流体转变的离心力,使二次流减弱。

  三通的分流处或合流处,流体运动会产生撞击及旋涡,可在其中加装导流板减少。 如图2所示,另外尽可能避免总管与支管相垂直的连接方式。

图2 带导流板的三通
图2 带导流板的三通

  要提高泵的效率就必须在设计、制造、运行和检修等各方面注意减少机械损失、容积损失和流动损失。设计、制造等方面用户无能为力,但是作为检修这道关口,把守的好坏同样对泵的节能高效运行影响巨大。

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