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檢修工作中提高離心泵效率的方法
添加:2017-3-10 16:14:52    游覽:2197    來源:boyi18.com

  1 減小機械損失

  泵作為一種轉動機械,轉軸與泵殼之間必然留有間隙,為了防止液體流出泵外或空氣漏入泵內(當入口為真空時),一般在軸與泵殼之間設有軸端密封裝置(簡稱軸封)。目前所采用的軸封裝置一般有以下幾種形式:填料密封,機械密封、迷宮式密封、浮動環密封。 各種密封結構原理不同,所產生的摩擦功耗也不同,因此,選擇合理的密封和正確的安裝方法都能夠減少損耗,提高效率。

  對于眾多火力發電廠中的低壓水泵, 一般采用軟填料密封。多用石棉、碳素纖維、聚四氟乙烯樹脂等材料編織成方形或圓形。軟填料密封具有用途廣、價格便宜等特點。加盤根的水泵平時如滲漏,一般采用緊盤壓蓋的方法。 填料密封的效果可用擰緊壓蓋螺栓進行調整,擰緊程度不僅影響泄漏量,而且直接影響摩擦功耗。擰的越緊機械損失越大。所以,壓蓋調整程度以一秒內有一滴水漏出即可,另外選用潤滑性較好的填料對減少機械損失也有著積極的作用。

  機械密封是無填料密封裝置。它由動環,靜環,彈簧和密封圈等組成。動環隨軸一起旋轉,并能作軸向移動)靜環裝在泵體上靜止不動。這種密封裝置是動環靠密封腔中液體的壓力和彈簧的壓力,使其端面貼合在靜環的端面上,形成微小的軸向間隙而達到密封的。為了保證動靜環的正常工作,軸向間隙的端面需保持一層水膜,起冷卻和潤滑作用。這種密封的優點是:轉子轉動或靜止時,密封效果都好,安裝正確后能自動調整)軸向尺寸小,摩擦功耗少;使用壽命長等。

  迷宮密封常用的有炭精迷宮密封及金屬迷宮密封。其密封原理是:由軸套上密封片與炭精環組成微小間隙,流體通過間隙時壓力降低,速度提高,但在密封片間的空間速度能轉為壓力能,從而減少間隙兩側壓差,達到密封的目的。

  浮動環密封是采用機械密封與迷宮式密封原理結合起來的一種密封。它是靠軸(或軸套)與浮動環之間的狹窄間隙產生很大的水力阻力而實現密封的。

  另外,近年來,還有兩種密封方式有較好的應用,一種螺旋密封,如圖 1 所示,螺旋密封是利用在轉軸上車出與液體泄漏方向相反的螺旋型溝槽,或在固定襯套表面再車出與轉軸溝槽成相交的#即反向的$溝槽,達到減少泄漏的目的。

圖1 螺旋密封
圖1 螺旋密封

  如某高校曾在同一臺泵上采用螺旋密封與填料密封分別進行實驗,結果表明,螺旋密封的機械損失小,效率提高20%左右。

  另一種是填料槍注射軟填料的方法來代替盤根的使用。該密封安全性高,使用范圍廣。由于該填料呈泥狀,在有壓情況下結合緊密,故密封效果好。該填料主要由碳素纖維,聚四氟乙烯,凱芙拉等合成原料制成,耐磨性高,摩擦系數小。

  填料槍注射軟填料的原理就是把泥狀的軟填料用較高的壓力注射入水泵的填料室,從而代替呈繩狀的盤根。采用盤根密封的泵,可以在原有基礎上進行改造。改造前徹底清理好水泵原有的填料室,不允許有任何雜質和污垢。如有水封圈,可棄之不用。為了節省工時和材料,此項工作最好在水泵大修時進行。這樣可使大修和改造同步。

  為了注射填料,必須在蓋上加裝注射孔接頭。在填料室前后兩端各加裝一圈盤根,防止填料外漏和內漏。

  試泵時,應根據泄漏狀況補充填料。隨著泵的啟動,才注入的填料由于旋轉摩擦,便會擠出一部分至泵外,并產生一定的間隙,造成泄漏。此時即時注入填料,直到無泄漏。若填料太緊而冒煙,可以松一下盤根壓蓋,同時往填料室澆冷水冷卻。泵在轉動一段時間后,填料與軸套已磨合好,便不會再冒煙。

  此種密封裝置改造只能在正壓泵上進行,如在負壓泵上進行改造,填料容易吸入泵內。

  機械密封、螺旋密封以及注射軟填料密封摩擦功耗均小于填料密封。泵檢修過程中從經濟性出發,有條件的可以對其密封裝置進行改造,來達到減少機械損失的目的。

  圓盤摩擦損失是機械損失的另一個主要來源。檢修中葉輪如有結垢等情況,應清理干凈,降低葉輪圓盤外側面及外殼內側面的粗糙度,來達到節能降耗。另外,圓盤摩擦損失與轉速的三次方%葉輪外徑的五次方成正比,也就是說,圓盤摩擦損失隨轉速和外徑的增加而急劇增加。如果提高揚程,采用加大葉輪外徑的方法,則圓盤摩擦損失與葉輪外徑成五次方關系增加,而采用提高轉速的方法,則成三次方關系增加,所以前者損失大于后者。反之,產生相同的揚程時,提高轉速葉輪外徑可以相應減小。因此圓盤摩擦損失較小,甚至不增加,從而可提高機械效率。

  2 減小容積損失

  在檢修工作中,減少容積損失的有效方法是:在不發生動靜磨擦的前提下,盡量減小密封環間隙,對磨損、銹蝕導致口徑變大的口環以及葉輪應及時修補或更換。

  密封環同葉輪的徑向間隙$隨密封環的內徑大小而異,一般為密封環內徑的1.5%~3%,允許最大間隙不得超過密封環內徑的4%~8%(密封環直徑大取小比值;直徑小取大比值)。

  3 減小流動損失

  理論上,減小流動損失有兩種途徑。一是從流體方面著手,二是從管道及管道附件方面考慮。

  流體方面。一是合理選擇流體在管道中的流速#流速高流動損失大。降低流速時為保證流量,則管徑加大,設備投資增加。故需進行全面經濟比較。二是改變流體粘性# 流體的粘性越大,內摩擦阻力越大,阻力損失越大。因此降低流體粘度可使流動損失減小。降低流體粘度的方法有加熱升溫和添加劑減阻。但是以上在檢修工作中幾乎無法實現,故此一般不作考慮。

  管道及管道附件方面。

  (1) 減小管道長度。管道越短,阻力損失越小,管道敷設應簡單,盡量接近直線;

  (2)增大管道直徑;

  (3)減少管件。管道中,不是特別必須的閥門、彎頭、大小頭、柵網等,盡可能剔除;

  (4)提高管內壁的光潔度、定期、及時清理管道內部;

  (5)改善局部構件的結構、對必要的局部管件,應盡可能減小局部阻力損失。如管道進口,應盡量光滑平整,不采用突然擴大和突然縮小的管件,必要時用漸擴管或階梯形管代替# 漸擴管的圓錐角在6%~8%時阻力系數最小。當漸擴管的擴張角較大時,流體的降壓升速程度大,容易產生附面層分離,形成旋渦,可使用階梯形管代替之,后者比前者阻力系數相對小。必須用大角度的漸擴管時,可在漸擴管中加一些隔板或用幾個不同角度的同心管達到原來的目的。

  彎管的阻力系數一般是隨其曲率半徑的增大而減小的。曲率半徑越小,旋渦區越大,阻力系數越大。為減少阻力系數,在條件允許的情況下,適當增加管道的彎曲半徑(曲率半徑與管道內徑的比值R/d<1時阻力系數隨R/d的減小而急劇增加,因為半徑越小,旋渦區越大,故阻力系數越大,但R/d>3時,阻力系數隨比值的加大而增加,這是由于半徑增大后彎管加長,摩擦阻力增大所至,所以90°彎管的R/d最佳范圍是1~4之間),減小流體轉變的離心力,使二次流減弱。

  三通的分流處或合流處,流體運動會產生撞擊及旋渦,可在其中加裝導流板減少。 如圖2所示,另外盡可能避免總管與支管相垂直的連接方式。

圖2 帶導流板的三通
圖2 帶導流板的三通

  要提高泵的效率就必須在設計、制造、運行和檢修等各方面注意減少機械損失、容積損失和流動損失。設計、制造等方面用戶無能為力,但是作為檢修這道關口,把守的好壞同樣對泵的節能高效運行影響巨大。

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