船舶辅机往复泵至螺杆泵

发布于:2021-09-24 18:38:47

船用泵综述 :

? 泵是用来输送液体的一种机械。 ? 液体的机械能包括:位能、压力能、 动能三种形式,它们之间可以相互 转换。 ? 本质上泵是用来提高液体机械能的 设备

?按用途分:

动力装置用泵 辅助装置用泵 安全及生活设施用泵 特殊船舶专用泵 往复式泵 回转式泵

容积式泵 ?按原理分 叶轮式泵 喷射式泵

?容积式泵:靠工作部件的运动造成容积周期 容积式泵: 性地增大和缩小而吸排液体,并靠工作部 件的挤压而直接使液体的压力能增加。 (根据运动方式不同分为: 往复、回转泵) ) ?叶片式泵:靠叶轮带动液体高速回转而把机 叶片式泵: 械能传递给所输送的液体。(根据结构不 同分为离心泵、漩涡泵、轴流泵) ?喷射泵:靠工作流体产生的高速射流引射流 体,然后再通过动量交换而使被引射流体 的能量增加。

?流量 :指泵在单位时间内所排送液体的数量 ?体积流量常用Q表示,单位m3/s,或m3/h ?质量流量常用G表示,单位kg/s ,或t/h 体积流量和质量流量的关系 G=Q ρ(ρ为 比重)
? 杨程 (压头或排出压力) 指泵传给单位重量液

体的机械能。

常用H表示 单位是 m (液柱)
? 液体经过泵后所获得的能量又称水头(包括位 能、 动能、 压力能) 。

?如果杨程全部用来提高液体的位能(阻力损 失不计) 则杨程即为泵使液体所能上升的 高度。 额定杨程(名牌标注的)即泵设计工况杨程 ρa ρs 工作杨程:H= ρg
ρa :泵的排出压力表读数 ρ :液体密度, ㎏)/ ㎡ ρ s 泵的吸入压力表读数 g :重力加速度m/ s2

?容积式泵铭牌上的额定排出压力是指连续工 作所允许的最高压力。(不允许超过此压力) 1M ρa≈100 m水柱高度。 ?叶轮式泵工作杨程高出额定杨程一定程度仍 可工作,但工作杨程接*额定杨程时,泵 的效率较高。 ?功率和效率 ?输出功率 (有效功率) :指泵在单位时间 内实际传给排出液体的能量。用Pe表示 ?输入功率 (轴功率)指单位时间内原动机 传给泵的能量。用P表示(铭牌上标注的)

?效率:指输出功率与输入功率之比。 用?表示 ?=P/P e ?容积效率指由泄漏及吸入液体中含有气体等 造成的流量损失。用? V表示 。 ?水力损失指 液体在泵内流动因摩擦、撞击、 漩涡等水力损失造成的杨程损失。 用? h表示 ?损失机械由运动部件的机械摩擦等造成的能 量损失。 用? m表示 ?总效率考虑了以上的全部损失用?表示

?转速:指泵每分钟回转次数,用h表示 单位 r/min ?允许吸上真空高度:指泵在不工发生汽蚀的 前提下,泵进口处能达到的最大真空度用水 柱高度来表示的。单位m ,一般在2.5-7m间 ?许用吸高:〖Zs〗总是小于Hs ? ?不同结构的泵Hs值标定原则; ?容积式泵以流量比正常工作时下降3﹪时所对 应的真空高度为Hs的标定值。 ? 叶轮式泵则以扬程或效率下降规定值为临界 状态再留一定余量,以必须汽蚀余量形式标 示

?汽蚀余量:用(△h)表示
?汽蚀:在一定温度下的压力是促成液体汽化的外

界因素,液体在一定温度下降低压力至该温度下 的汽化压力时,液体便产生气泡,把这种产生气 泡的现象称为汽蚀。 ?汽蚀溃失:汽蚀时产生的气泡流动到高压处时其 体积减小至破灭,这种压力上升气泡破灭消失在 液体中的现象称为汽蚀溃失。 ?汽蚀余量为了保证泵不产生汽蚀,泵吸入口处单位 质量液体所具有的能头 (压力头、 水头、 速度 头)相对于汽化压力能所富余的能量。

?泵正常吸入条件 ?泵内需形成足够大的真空度或足够低的吸入 压力(ρs) ?保证泵最低吸入压力(ρs)大于该温度下液 体饱和蒸发压力(ρv) ,避免液体汽化而产 生“汽蚀”现象。 即 ρs ﹥ ρv ?泵正常排出条件 ?泵必须能产生足够高的排出压力 ? 容积式泵的排出压力不超过额定排出压力, 叶轮式泵的扬程不超过关闭扬程。

?往复泵基本结构、工作原理: ?往复泵属于容积式泵(靠泵内工作容积的变化产 生吸、
排)。 ? 基本组成:泵缸、活塞、曲柄连杆机构、吸入阀、排 出阀。 单作用泵 往复泵分类 双作用泵

?往复泵的作用次数(K)泵在360°的曲柄转角内 吸、排液体的次数。 ? 理论 流量:活塞的有效工作面。在单位时间内 所扫过的容积。用(Qt)表示 Qt=60 k A e S m2/h A e 活塞*均有效工作面积㎡
S 活塞行程 n 泵的转速r/min r/min

?实际流量(Q)小于理论流量 Q<Qt 原因有:气泡、阀的尺滞、间隙和泄露 ?实际流量还与泵的容积? v效率有关 ? 输送常用清水? v =0.80 ~0.98 ? 输送热水、液化烃类及石油产品? v =o.60 ~0.80

? 容积效率(? v)指实际流量与理论流量之 比。 ? v =Q/Qt 一般为85 ﹪ ~95 ﹪ ? 泄露的影响 ?运动件惯性的影响 ?气体的影响 ① 吸入过程容解在液体中的汽体逸出 ②吸入过程液体本身的汽化 ③吸入管路及填料等处空气的泄露进入 ?液体管路、粘度、温度和泵本身结构的影响

?有自吸能力 ?理论流量与工作压力无关,只取决于泵的转速、泵缸尺寸 ?额定排出压力与泵的尺寸和转速无关,主要取决于原动机的功率 、轴承的承载能力、泵的强度和密封性能等。 ●以上3个特点也是容积式泵的共有特点,由此得知往复泵不能采 用改变排出阀开度用节流的方式调节流量,否则引起压力升高, 功率增大,甚至发生超负荷的危险,调节流量只能采用变速、回 流和吸入部分空气等方法调节,同时对最高工作压力加以限制。 并设置安全阀,防止泵及原动机过载。 ?流量不均匀,压力有波动。 ?转速不能太高,一般在200 ~ 3000r/min,最高500r/min。 ?不宜输送含有固体杂质的液体。 ?结构复杂、易损件较多(活塞环、阀、填料等) 。

?泵缸:一般铸铁浇铸而成 ?活塞与活塞环 ?活塞一般比缸径小1 ~ 2 mm ?活塞环有青铜、夹布胶木造成。新夹布胶木环安装前 应先用热水浸泡发胀后再测量配合间隙。 ?活塞环的搭口常切成45 ° ~ 60 °搭口180 °错开 45 180 ?泵阀: (每个缸均有一对吸、 排阀) ?作用:使泵缸工作空间交替地与吸、排管路接通或 隔断,以完成泵的吸排过程。 泵阀的要求: ①关闭严密②启闭迅速及时③工作无声④流动阻力小。

?往复泵阀的类型 ?功能上有吸入阀、排出阀。靠作用在阀上、下压差 自动启闭。(阀的作用力) ?阀的形式有;盘阀、环阀、锥阀、球阀、金刚阀。

?盘阀和环阀特点: ?适用于常温清水,低粘度油或介质。 ?易加工,而且耐磨,应用广泛。

?环阀的阀隙过流周长较大,适合大流量场合。 ?缺点:刚性差,不宜在高压下使用。 ?要求:①弹簧的弹力要适中自由长度> 5 ﹪需更新。 ②阀的升程一般为12~15 mm。 ?锥阀的特点:刚性好,阻力小,适合输送粘度大压力 高的场 合。 ?球阀的特点:磨损均匀,对固态不敏感,密封好,阻 力小,适合输送粘度大液体。但尺寸受到限。 ?填料箱:一种设于活塞杆穿过泵缸处的防漏装置。 ?材料为软质填料(分为黑、黄判根) 。 ?允许少量滴漏,起润滑作用。

?往复泵由于活塞的变速运动造成吸排液体时,排量和 吸、排压力波动。 *不适合要求流量均匀的场合。 *恶化了原动机工作条件。 *引起管路脉动。 *压力的剧烈波动还可能造成 活塞和液体的暂时脱离引起 液击。而且使泵的吸入性能 变差,限制了泵转速的提高。 ?装设空气室是往复泵减少排量和压力波动的常见措施 ?空气室是内部充有一定数量空气的密闭容器,装在泵 的吸入或排出口附*,分别称吸入、排出空气室。

?装空气室后,空气室和泵之间的排量仍然不均匀 ,但空气室之外的吸排管路牌量比较均匀,但不 可能绝对均匀。 ? 减少了液流的惯性水头,使压力波动减轻。 ? 只要空气室中气体体积足够大,排量和压力就 可降到允许范围。 ? 船用往复泵常装设排出空气室 ? 吸入端一般多不装吸入空气室 ?只要压力波动不致使吸入真空度超过允许吸上 真空度 ?空气 室安装时应尽量靠*泵的排出(或吸入口) ,以缩短不稳定流动的液段长度。

*图(a)所示三通连接,其效果较差。 *图(b)排出空气室的正确连接。 ?室内气体会因逐渐溶入液体而减少,应经常向排出室补空气 *图(c)吸入空气室 ? 在工作过程中溶解在液体中的气体会不断逸出,为防止空气 室内的液面低于吸入短管的吸口,造成吸入间断,常在吸入 短管下端钻出许多小孔,或做成斜切口。 ? 吸入空气室应常放空气。

?电动往复泵的典型结构(2DSL-25/3型) *阀箱分三层(上层为排出室,下层为吸入室,中层隔 成单独小室,前后各两个分别通泵的下部和上部) *用40 #机油,压力0.08 ~0.25 Mρa ,轴承和滑油温度不 超过70 ℃ , 安全阀开启压力额定压力1.1 ~1.15倍。 ?往复泵的日常管理 ?启动前的检查,运转中的检查,停泵后的工作。 ?常见故障分析与处理 *启动后排水或排量不足 *安全阀顶开或电机过载 *填料箱泄漏 *摩擦部件发热 *缸内有异响 *阀箱内有异响

?齿轮泵的分类 正齿轮泵 ?按齿形分 斜齿轮泵 人字型齿轮泵 ?按啮合方式分 外齿轮泵 内齿轮泵 ?按转动方向分 可逆转泵 不可逆转泵 低压泵 ≦ 2.5 Mρa ?按压力分 中压泵 2.5~8 Mρa 高压泵 ≧ 8 Mρa

结构组成 ?三片式:一壳、两轮、两盖 齿 型 :直齿、斜齿、人字齿(均为渐开线齿形)

?一对相互啮合的齿轮
?主动齿轮由原动机带动回转齿顶和端面被泵体和前后 端盖包围。 ?由于相啮合齿的分隔将吸入腔和排出腔隔开。

?吸入:由于齿轮的回转,泵的啮合退出端 出端由于容积增大使压力降低,液体 在吸入面的压力作用下经吸入口流入 齿间,并随齿轮转过吸入腔。 ? 排出:齿间液体随齿轮回转进入齿轮 啮合 区,由于啮合容积变小,液体被 齿轮挤出形成高 压由排出端排出。 齿轮泵的困油现象:(齿封现象)

?为了使齿轮泵连续运转,且齿轮的重叠系数大于1,即 同时有两对齿轮啮合,它们和端盖之间形成一封闭的空 间,最小时为啮合点对称点,其后空间由小变大的现象 ?困油现象的危害: ?当封闭容积减小时,液体受挤压而压力急剧升高,油 液将从缝隙中强行挤出,将造成以下危害: ①油温升高加快滑油变质。 ②产生噪音和震动。使轴承受到很大的径向力对泵的性 能和寿命带来很大的危害。
③泵的功率损失增加。

?当封闭容积变大时则压力也下降,易析出气泡造成泵
的容积效率下降,导致泵的流量减少。

?消除困油现象的方法 ?消除困油现象的原则:使困油空间在达到最小值以前与排油腔相 通:在达到最大值以前与吸油腔相通:在达到最小值时与吸、排 油腔均不相通。 ? 消除困油现象的方法: *开卸油槽法(结构简单易加工,对称布置正反转都可) *修正齿形法 *采用斜齿、人字齿轮(用啮合的特殊性避免困油现象) ?影响泵容积效率的因素:(? v总是小于1) *吸入液体流动阻力,影响过程液体不能冲满。 *析出气体的影响,外界进入或油中的空气析出占了空间 *泄漏的影响(齿轮与端盖、齿顶与泵体、轮齿啮合线)这是主要 因素,占总泄漏量的70~80﹪且以端盖间隙为主。称为内泄。 *泵轴轴封处的泄漏。称为外泄。 *泵工作压力的影响:压力高泄漏大,泵的容积效率就低。

具有容积式泵的 共同特点(自吸 能力、 压力可高、 Q与P无关)

?分类
①外齿轮泵:只是多装了4个单

不能反转吸排方向取决于原 动机的转向 流量连续,但存在脉动。 主、从动齿轮存在不*衡的 径向力。 结构简单,造价低。 摩擦面多间隙小,宜输送洁 净、并具有润滑性能的油液。

向阀控制吸排方向 ②内齿轮泵(月牙泵) 带月牙形隔板的可逆转内啮合 齿轮泵

当轴逆时转动时,啮合力使底盘转动 ,带动月牙形隔板被销钉卡住停在图 中右边。泵是下吸上排。 当轴顺时转动时,啮合力使底盘转动 带动月牙形隔板转过180 °于左边卡 住,泵的吸排方向还是保持不变。 ?特点: ? 优点 : ?泵的吸油区大吸入性能好。 ?流量脉动小,工作*稳。 ?噪声低。 ?缺点: ?造成工艺复杂泄漏途径多 ? ? v低只有65 ~75 ﹪

?结构: ?外转子比内转子多一个 齿,二者轴线偏心,异 速转动,采用摆线齿形, 轴为皮碗轴封。 ? 原理: ?转轴带动内、外转子转 子转动时,密封腔容积发生变化,通过前、后盖板上的吸、排口 即可以进行吸排液体。 ?特点:优点① 吸入性能好。②转速可高一般1500~2000r/min, 最高可达10000r/min ③齿数少工作空间容积大流量大 ④运转*稳,噪音小寿命长。 缺点①由于齿少流量和压力脉动大。②密封性较差? v较 低

?运行管理要点: *检查润滑情况 *注意转动方向 *防止压力过高超载 *轴封允许有少量渗漏 *勤洗滤器吸入压力不能过低 *保持吸入液面有足够的高度和密封性。 ?检修要点: *工作表面的检查 *配合间隙检查轴向压铅0.04 ~0.08 mm (外) *0.02 ~0.03 mm (内) 齿顶间隙0.1 ~0.15 mm *啮 合间隙用压铅方法量取 *轴与轴承的径向间隙0.03 ~ 0.08 mm ?常见故障分析与处理 * 不能排油或流量不足 *泵磨损 太快 * 工作噪声太大

?螺杆泵为回转容积式泵
?单螺杆泵的结构和工作原理

*单杆螺纹它的轴线相对于泵缸轴线
有圆周运动,在泵内有自转还有绕泵缸轴线圆周运动,因此设有 万相轴。

*泵缸用丁晴橡胶制成内表面呈双头螺纹。 *单头的螺旋转子和一个通常用弹性材料制造的 具有双头螺旋的定子相结合,当转子在定子腔内 绕定子的轴线做行星回转时,转子定子之间形成 的密闭腔就沿转子各螺线产生位移,因此就将介 质连续均匀恒定地从吸入口送到排出端。 ?一句话:当螺杆回转时各分隔剖面从吸入端向排 出端移动而排出液体。 *该泵适合输送高粘度的介质,含有颗粒和纤维 的介质。 *在船上多用做污油泵或油水分离器的供水泵, 还适用于舱底污水泵和燃油泵、淡水泵等。

多螺杆泵分为

双螺杆泵 三螺杆泵

按密封性分为

密封性 非密封性

?原理:*主动螺杆旋转带动两从动螺杆,主、从螺杆转向相反,主 动杆为凸杆,从动杆为凹杆。 *各啮合杆之间以及螺杆与缸套的间隙很小,在泵内形成多 个彼此分隔的容腔 *转动时下部容腔容积增大,吸入 液体然后封闭。 *封闭容腔沿轴向上升。 *新的吸入腔又在吸入端形成。 *一个接一个的封闭容腔上移,液体 就 不断被挤出,从而完成输送液体的目 的。 *如果反转则吸排方向相反。 ?综上所述:泵的输液过程也就是封闭螺旋 容积形成、轴向移动和消灭的过程。

*单则吸入的泵由于吸排压差的作用产生一个将螺杆推向吸入端的轴向推力: ?轴端面液压力指向吸入端 ?凸螺杆上指向吸入端(大小与杆径吸排压差有关) ?凹螺杆上指向排出端(方向从排出端指向吸入端) ?部分抵消了端面轴向推力使总受力较小。 ?空转时传递转矩的力指向排出端(但力不大) ?径向力: ?凸杆大小相等,方向相反。 ?凹杆大小不等,方向相反由泵缸承受,其两凹杆的力组成的力偶与凸螺杆旋 转方向一致。 ?转矩 ?凸螺杆中的液体产生阻力矩方向与凸杆的转向相反。 ?凹螺杆中的液体产生的力矩方向与凹杆的转向相同。 ●设计良好的螺杆泵,凹螺杆的驱动不是靠凸螺

杆,而是凹螺杆凹槽中的压力液体驱动的

?措施:
?设置止推轴承 ?采用双吸式 ?设置液力*衡装置 *螺杆泵的排出压力取决于负荷压力,为防止压力过高而损坏泵和 电动机,故在泵的排出端设双向安全阀。 ?工作特点:

?流量范围广,?流量均匀无脉动 ?转速可高 ?液体绕动小
?输送液体粘度范围广 ?加工装配要求高 ?吸入性能好 ?螺杆泵的日常管理: ?防止干转 ?不许反转 ?转前开阀 ?吸入 滤器 ?避免震动和噪声 ?停泵留油 ?备件保管要得当 ?常见故障分析与处理 ?不能排液或流量不足 ?油液或泵体发热


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