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模块五 离心泵和压缩机
流体输送在工厂中非常常见，包括液体和气体的输送。根据输送方式的不同，可分为重力输送、压力输送、真空输送和机械输送。不同的方式有不同的原理。主要讲解离心泵、往复泵、计量泵和离心式压缩机的结构、输送原理、操作过程及控制和影响因素。
项目一 离心泵
离心泵是用来输送液体物料，也是工厂中使用最广泛的泵 。
知识点一 离心泵的结构
化工厂中流体输送机械主要分为两大类：速度式和容积式。速度式是靠高速旋转的叶轮或高速喷射的工作流体来传递能量，主要有离心泵、轴流泵、喷射泵；容积式是依靠改变容积来压送和吸取流体，主要有往复泵、计量泵、齿轮泵等。
一、离心泵的结构
离心泵主要由三部分组成：泵壳、叶轮和轴封装置。
离心泵的内部结构主要包括泵体、泵盖、叶轮、泵轴、轴承、密封装置等。
二、离心泵组成部分的作用
离心泵的吸水装置
部件的作用 ：
1、底阀
1）保证第一次启动泵时，泵内充满被输送的液体。
2）防止泵内的液体倒流回贮槽，污染贮槽内的液体。
图5-3 离心泵吸水装置
2、滤网 防止杂质进入泵内。
3、出口调节阀 调节流量。
4、叶轮 作用是将原动机的机械能传给液体，使液体的静压能和动能都得到提高。
结构：在闭式和半闭式叶轮的后盖板上有一小孔，叫平衡孔，起到泄压的作用，减小叶轮两侧的压差。
图5-4闭式叶轮
图5-5半闭式叶轮
图5-6 全开式叶轮
5、泵壳
泵壳又称蜗壳，是泵内壁与叶轮外缘之间形成的一个截面积逐渐扩大的蜗牛壳形通道。流体在被抛向外缘时，由于流道加宽，流体动能降低，静压能提高，所以其本身是一转能装置。
导轮 ：为了减少液体直接进入蜗壳时的碰撞，在叶轮与泵壳之间装有一个固定不动的带有叶片的圆盘叫导轮。
导轮的作用：是将高速液体流过时能均匀和平缓的将动能转化为机械能，减少能量的损失。
6、轴封装置 有两种类型：填料密封和机械密封
1）填料密封 填料密封装置叫填料函。
优缺点：密封效果不好，易磨损，加工精密度低，价格便宜。
2）机械密封 对于输送酸、碱及易燃、易爆、有毒的液体，采用机械密封。
优缺点：密封性能好，使用寿命长，功率消耗小，但是加工精密度高，机械加工复杂，对安装的技术条件比较严格，价格比较昂贵。
知识点二 离心泵的主要性能参数与特性曲线
离心泵的主要性能参数有：流量、压头、效率、轴功率。
离心泵的特性曲线的特点：
图5-7 离心泵性能曲线图
一、流量—扬程曲线 表示流量与扬程之间的关系，离心泵的扬程随流量的升高而下降。
二、流量—轴功率曲线 表示泵的流量与轴功率之间的关系，轴功率随流量的升高而增大，流量为零时轴功率最小，所以启动泵时，应关闭泵出口阀门，使电极启动电流小，起到保护电极的作用。
三、流量—效率曲线 流量为0时，效率为0，随流量的增大效率增大，达到一个最大值，而后随流量的升高而下降。在最高效率点下测定的性能参数为泵的最佳性能参数，又叫最佳工况参数。
知识点三 离心泵操作中的两个不正常操作
一、气缚
第一次启动泵时，启动前要灌泵，若不灌泵或未灌满泵，泵内有气体存在，启动泵而不能输送液体的现象，叫气缚。
发生的原因：泵内有气体存在。
结果：泵不能输送液体。
避免方法：第一次启动泵时，灌满被输送的液体。
二、气蚀
泵入口处的压力低于或等于被输送液体图的状态下的饱和蒸汽压，液体产生汽化，气泡的产生和破裂所造成的剥蚀现象，叫气蚀。
发生的原因：泵入口处的压力低于或等于被输送液体的状态下的饱和蒸汽压。
结果：流量、压头、效率显著下降，更严重时泵吸不上液体。
避免方法：
1、泵入口处的压力大于被输送液体的状态下的饱和蒸汽压。
2、选择合适的泵的安装高度。
知识点四 离心泵的流量调节
1、改变离心泵的出口阀门开度
2、改变离心泵的转速
3、改变离心泵的叶轮直径
知识点五 离心泵类型
水泵（IS、D、Sh）、油泵（Y）、耐腐蚀泵（F）、杂质泵（P）。
水泵
油泵
杂质泵
项目二 其它类型泵
知识点一 往复泵
往复泵是依靠活塞在缸体中的往复运动依次开启吸入阀和排出阀，从而吸入和排出液体。
主要部件有泵缸、活塞、活塞杆、吸入阀和排出阀，吸入阀和排出阀都是单向阀。
1、泵缸 2、活塞 3、活塞杆
4、吸入阀 5、排出阀
图5-10 往复泵的主要组成
知识点二 计量泵
计量泵又称比例泵，是一种可以调节流量的往复泵，它有一套可以准确调节流量的结构。计量泵是由转速稳定的电动机通过可变偏心轮带动活塞做往复运动，改变偏心轮的偏心距离，就能改变活塞的冲程，从而改变流量。
图5-11（a） 计量泵
图5-11(b) 计量泵
项目三 离心式压缩机
知识点一 离心式压缩机工作原理
一、离心式压缩机工作原理
工作原理：离心式压缩机又叫透平压缩机，工作原理与多级离心泵相类似，主要工作部件是叶轮，叶轮上有若干个叶片，被压缩气体从中心进入叶轮，高速旋转的叶片带动气体随之旋转做回转运动，并沿叶片的半径方向甩出来。气体通过一个叶轮压缩后压力升高有限，在要求升压力较高的情况下，通常由若干个串接的叶轮一个接一个连续进行压缩，直到出口压力达到要求为止。
图5-12 离心式压缩机工作过程
图5-13 离心式压缩机
工作原理说明：一个叶轮为一级，叶轮数就是压缩机的级数，一般若干个级安装在一外机壳内，叫做缸，一个缸只能装十级左右，更多的级需要采用更多的缸。气体压缩后温度升高，当压缩比比较高时，常常将气体压缩到一定压力后，从缸内引出来，在外设的冷却器内冷却降温，然后再引入下一个缸内继续压缩。这样依冷却次数的多少，将压缩机分成几段。
二、离心式压缩机的原动机
1、电动机
电动机是离心式压缩机常用的原动机之一，它具有结构简单、维修工作量小以及操作方便等优点。但是电动机的转速不高，不能直接满足压缩机高转速的要求，如果输送的气体为易燃易爆气体，还必须增设防爆措施或选用防爆电动机。
防爆电动机
2、蒸汽轮机
蒸汽轮机的转速较高，可直接满足压缩机高转速工作的要求，而且一般在化工厂均有稳定的供汽系统，并且在输送易燃易爆气体时，本身不需要防爆设施。但蒸汽轮机辅助设备多，结构复杂，维修工作量和技术难度大，启动操作复杂，对操作和维修人员的技术素质要求高。
图5-14 蒸汽轮机
3、燃气轮机
燃气轮机不需要复杂的辅助设备，占地少，用电和用水少，可以在野外使用。但其价格昂贵，制造和维修要求技术高。
知识点二 流量调节
1、调节转速
改变叶轮转速，可以改变压缩机的输气量。这种方法经济合理，简单有效，用蒸气轮机驱动的离心压缩机，采用此法调节流量。
2、调节出口阀开度
此法简单，但增加了出口阻力，功率消耗大。
3、调节进口阀开度
这种方法调节气量范围广，操作稳定，消耗的功率较调节出口阀开度小，用电动机驱动的离心式压缩机一般用此法调节。
4、回流支路或放空调节
把一部分出口气体由回流支路回到入口或放空，达到输送量的目的，但这种方法功率耗大，一般只用于防喘振回路。
知识点三 喘振现象
产生喘振的原因：当离心式压缩机的流量小于qv最小时，出口压力下降，不能送气，排气管内压力较高的气体就会倒流进入压缩机，压缩机内气量增大到大于qv最小时，使机内压力又大于管道内气体压力，压缩机恢复正常操作，把气体压出去，但由于进口气体流量仍然不足，压缩机内气量又会下降，压力下降，排气管内的气体又会倒流进入压缩机。
喘振现象：这种气体的倒流和排出现象重复出现，引起出口管低频、高振幅的气流脉动，并迅速波及各级叶轮，使各个压缩机产生产生噪声和强烈震动，这种现象称为喘振。
防止措施（1）实际流量比喘振流量大10%-15%以上。
（2）设置防喘振装置，当进气口量过小时，将压缩机出口的一部分气体经回流支路阀回流到压缩机进口，或者打开出口放空阀，降低出口压力。
知识点四 离心式压缩机开停车
一、原始开车
1、开车前准备工作
1）对照图纸，检查和验收系统内所有设备、管道、阀门、电器、仪表等，必须正常完好；
2）对设备及管道用空气进行吹净；
3）向油系统分别加入足量润滑油和密封油，启动油泵，把油压调到规定压力；
4）启动气轮机的冷凝系统；
5）向蒸汽管道通入蒸汽进行暖管，防止开车时管道内的冷凝水进入汽缸；
6）全部仪表、连锁投入使用，中间冷却器通入冷凝水；
7）系统内所有阀门开、关位置，应符合开车要求。
2、压缩机的启动
机组从冷态进入工作状态称为启动，启动时应严格按操作规程进行。
1）微开蒸汽入口阀，冲动气轮机，待气轮机运转正常后，立即停机，检查压缩机和汽轮机有无异常现象，如果设备正常，打开入口蒸汽阀，进行低速暖机，使各部件受热均匀，以免产生应力，损坏汽轮机。
2）暖机结束后，迅速升速和升压，升压时要迅速通过临界区。
3）启动时必须严格遵循升压先升速的原则，先将防喘振阀全开，当转速升到一定值后，再慢慢关小防喘振阀，使出口压力升到一定值，然后再升速。
二、停车
停车时要求逐渐降速和减小输气量，并严格遵循降压先降速的原则，先将防喘振阀打开一些，使出口压力降到某一值，然后减少汽轮机入口蒸汽量进行降速，使降压、降速交替进行。主机停车后停冷却水。停车后汽缸和转子温度较高，为防止转子弯曲，需要进行盘车，直到温度50℃左右为止。
小结
离心泵和压缩机是工厂中输送物料的主要动力设备，要求掌握离心泵的主要部件及作用、特性、流量调节方法和离心泵不正常操作的发生的原因、结果及处理方法。了解往复泵的工作过程和计量泵的特点。掌握离心式压缩机的工作原理、类型、流量调节和喘振现象的原因及处理方法。

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