多级离心泵 多级离心泵的结构图及工作原理

一般来说，多级离心泵有几个叶轮安装在同一泵轴上，叶轮的外侧是液体导向装置和泵壳。但是，叶轮组如何从泵体上安装或拆卸？只有两种方法。一种是将泵体和导流装置沿泵轴轴线水平分割成上下两部分，称为水平分割式多级离心泵；另一种方法是在垂直于泵轴的平面内，沿泵轴方向将泵体和导流装置在叶轮之间切割成几段，称为分段多级离心泵。

1-泵灯2-泵体3-轴承体4-轴套5-叶轮6-泵轴7-轴头油泵

图1卧式分体多级离心泵结构图

下面介绍卧式分体分段多级离心泵的结构。

1.卧式分体多级离心泵的结构

图1是水平分离式多级离心泵的结构图。这种泵采用蜗形泵体，每个叶轮的外围都有相应的蜗室，相当于在同一轴上安装几个单级蜗泵串联工作，因此也称为蜗型多级泵。由于泵体水平分体，吸入口和排出口直接铸造在泵体上，检修方便，只需拆下泵盖即可露出整个转子。检修转子时，提升整个转子时不需要拆卸连接管道。这种泵的叶轮通常是偶数对称布置，大部分轴向力是平衡的，不需要安装轴向平衡装置。

水平分流多级泵的流量范围为450 ~ 1500 m3/h，最高扬程可达1800mHz0。由于叶轮对称布置，泵壳内有交叉流道，如图2所示，比同等性能的分段多级泵大，铸造工艺复杂，泵盖和泵体定位要求高。当压力较高时，泵盖和泵体的结合面很难密封。

2.分段式多级离心泵的结构

当压力较高时，通常使用分段式多级离心泵。这种泵是一种立式分体多级泵，由一个前段、一个后段和几个中段组成，它们通过四个长杆螺栓连接成一个整体。泵轴上安装的叶轮数量代表离心泵系列，中间一段的每个叶轮都装有导向轮，导向轮的作用与蜗壳基本相同，主要是将动能转化为静压能。叶轮一般为单吸，吸口朝向一个方向。为了平衡轴向力，在端段后面安装了平衡板，平衡板通过平衡管与前段入口连通。转子在工作过程中可以轴向左右移动，叶轮组的轴向力由平衡盘的推力平衡，使转子保持在平衡位置附近。轴的两端由轴承支撑并放置在轴承座上，轴的两端设有轴密封装置。

根据使用场合的不同，分段式多级离心泵可以分为一般的分段式多级离心泵，如图3所示。中低压锅炉给水泵如图4所示。高压锅炉给水泵，如图5所示。

图2叶轮对称布置的多级离心泵

1-进水段2-中段3-提升轮4-轴5-导向轮6-耐磨环7-叶轮挡套8-导叶套9-平衡盘10-平衡套11-平衡环12-出水导向轮13-出水段14-尾盖15-轴套B 16-轴套螺母17-挡水环18-平衡盘指针

图3通用分段多级离心泵结构图

低压镉炉进料泵输送的液体温度一般在110℃左右，结构与一般多级离心泵基本相同，大部分可以相互使用。由于中压锅炉给水泵的工作压力和温度高于低压，对轴封装置的要求通常较高。除了润滑之外，有些轴承是用循环水冷却的。为了隔热，有些泵用钢板卷成圆柱形盖。一些泵由中央支架支撑。

图4中低压锅炉冶炼水泵

高压锅炉给水泵温度160-170℃，出口压力15兆帕以上。考虑到温度变化的影响，泵的旋转部件大多采用相同膨胀系数的合金材料。叶轮安装在泵轴上，轴向间隙约为0。最后50mm，以免启动初期叶轮受热膨胀，叶轮相互挤压，造成泵轴拉伸损坏。泵轴采用中心支撑式支撑，启动后泵体的热膨胀以泵轴为中心向四周辐射，不会损坏机组的找正，转子在泵壳内处于中心位置。

图5高压锅炉给水泵

为了消除热胀冷缩对机组同心度的影响，在高压锅炉给水泵壳体下部设置纵向滑动销和垂直滑动销，分别与泵座上的销槽和销孔相配合。泵的轴承座分别安装在两端的前后段，每个轴承座上有三个调节螺钉，用于调节轴承与泵壳的同心度。

叶轮在运行过程中应产生轴向推力。平衡多级泵轴向推力有两种措施:对于卧式分体多级泵，叶轮对称布置，叶轮前后安装，使叶轮轴向推力相互抵消，每两个平衡一次；对于分段式多级离心泵，由于时间轮安装在同一方向，产生的轴向力也在同一方向，所以在末级叶轮的后端安装一个推力平衡装置，以平衡各级叶轮产生的轴向推力。

分段式多级离心泵的转子轴向运动一般为0.10—0.15毫米，每分钟运动10—20次。因此，如果介质在运行中含有泥沙或其他固体物质，平衡盘和平衡环容易磨损。为了耐磨和延长零件的使用寿命，平衡板和平衡环通常由耐磨金属制成，如青铜和灰铸铁。

图6导向轮

分段式多级离心泵的工作原理:在分段式多级离心泵的中段，每个叶轮外侧安装一个导向轮。导轮是一个固定的圆盘，它的作用是通过减速将叶轮甩出的液体的一部分动能转化为静压能，并把液体收集起来径向返回，引导人到下一个叶轮种群。搜索轮的正面设置有围绕叶轮外边缘的正导向叶片，背面设置有用于将液体引导至下一个叶轮的群体的反向导向叶片。结构如图6所示。

液体从叶轮甩出后，以与液体流速相同的方向缓慢进入正导叶，继续沿着正导叶向外流动，速度逐渐降低，静压能不断增大。当它到达导轮最外空腔时，流速最小，静压能最高。液体从正向导叶流出后，沿轴向绕过导叶的内隔板，然后沿反向导叶向内流动，同时降低圆周速度，沿轴向进入下一个叶轮。

与蜗壳相比，导轮的整体尺寸较小，将动能转化为静液压能的效率较低。由于导轮中叶片较多，当泵的实际工况偏离设计工况时，液体流出叶轮的运动轨迹与导轮叶片的形状不一致，造成较大的冲击损失，降低效率。因此，使用导轮装置的离心泵具有狭窄的有效工作区域，并且扬程和效率曲线比蜗壳泵更陡。但由于导轮具有中心对称性，不会像蜗壳一样产生作用在转子上的径向压力。所以多级泵的第一段和最后一段一般用蜗壳，中间几段用导轮。

由于导轮的几何形状复杂，通常用铸铁铸造。

多级离心泵和单级离心泵一样，没有自吸能力，所以启动前必须泵送。各种多级离心泵的工作原理是叶轮带动液体高速旋转，使液体产生离心力，获得能量。这样，第一级叶轮前侧的吸入室中的液体进入第一级叶轮，并在其上做功后抛入第一级导轮，然后进入第二级叶轮，第二级叶轮继续对其做功，然后进入第二级导轮，以此类推，直到从最后一级叶轮中甩出，由蜗壳收集后送到排出口排出。

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