趙懷宇

摘 要 文章介紹了船用離心泵及應(yīng)用，包括離心泵工作原理、離心泵的組成、離心泵基座的設(shè)計(jì)及安裝，對(duì)離心泵的應(yīng)用方法簡(jiǎn)要說(shuō)明，并對(duì)離心泵的故障進(jìn)行簡(jiǎn)要分析，對(duì)掌握離心泵原理和應(yīng)用，對(duì)船舶建造和營(yíng)運(yùn)管理都具有十分重要的意義。

關(guān)鍵詞 離心泵 原理 組成 應(yīng)用 故障

中圖分類號(hào)：U664.5文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

0引言

船舶動(dòng)力系統(tǒng)和船舶系統(tǒng)中經(jīng)常需要離心泵輸送水、油等各種液體。泵就是輸送這些液體的一種機(jī)械設(shè)備。離心泵的流量、壓頭可能會(huì)與管路系統(tǒng)不一致等問(wèn)題，需要對(duì)泵的流量進(jìn)行調(diào)節(jié)，實(shí)質(zhì)是轉(zhuǎn)變離心泵的工況點(diǎn)。除了設(shè)計(jì)階段離心泵選型的準(zhǔn)確與否以外，離心泵實(shí)際應(yīng)用中工況點(diǎn)的選擇也將直接影響到電力負(fù)荷。因此，如何轉(zhuǎn)變離心泵的工況點(diǎn)就顯得尤為重要。根據(jù)在船上的用途不同可分為：動(dòng)力裝置泵，如燃油泵，冷卻水泵、滑油泵等。輔助裝置泵，如鍋爐給水泵、制淡裝置海水泵等。船舶安全及生活用泵，如壓載泵、消防泵、日用淡水泵等。按工作原理的不同，主要分為容積式泵、葉輪式泵以及噴射式泵。離心泵即為葉輪式泵，船用水泵和貨油泵大多為離心泵，壓載泵、艙底泵、掃艙泵等多為具備自吸能力的離心泵。

1 離心泵的工作原理

離心泵的工作原理是把電動(dòng)機(jī)高速旋轉(zhuǎn)的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為被晉升液體的動(dòng)能和勢(shì)能，是一個(gè)能量傳遞和轉(zhuǎn)化的過(guò)程。

離心泵的工況點(diǎn)是建立在水泵和管道系統(tǒng)能量供求關(guān)系的平衡上的，只要兩者之一的情況產(chǎn)生變更，其工況點(diǎn)就會(huì)轉(zhuǎn)移。

2離心泵的組成

（1）底座，離心泵的底座一般是與電機(jī)一起形成公共機(jī)座，多用鑄鐵制成。底座設(shè)用軸承座，用于安裝軸承以支撐泵軸，軸承座兩端裝有軸承蓋，用螺栓安裝在底座上。軸承座或蓋上設(shè)有加油孔，用于向軸承加注黃油。注意：不可以加注滑油。

（2）泵殼（蝸殼），多為鑄鐵材料制成，用螺栓固定在底座上，泵殼設(shè)有擴(kuò)壓管和軸封箱，頂部設(shè)有放氣閥。用于灌泵時(shí)放空氣，底部設(shè)有放水旋塞，用于溫度低于零度停泵時(shí)，放空水以防泵凍裂。

（3）軸封箱，內(nèi)裝有水封環(huán)和填料，外裝填料壓蓋，用于壓緊填料，密封泵殼。

（4）泵軸，由軸承支撐，安裝在底座上，一端裝有葉輪，另一端裝有聯(lián)軸器，由原動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，帶動(dòng)葉輪旋轉(zhuǎn)。

（5）葉輪，用青銅、黃銅或鑄鐵制成，安裝在泵軸上位于泵殼內(nèi)，外端由葉輪固定裝置固定。葉輪固定螺母多為左旋螺紋，以防反復(fù)起動(dòng)因慣性而松動(dòng)。

（6）密封環(huán)，用銅合金或酚醛樹(shù)脂制成，分動(dòng)環(huán)和靜環(huán)，動(dòng)環(huán)安裝在葉輪上，靜環(huán)安裝在泵殼上，用于泵殼和吸入口之間的密封。

3離心泵基座的設(shè)計(jì)及安裝

船用離心泵基座設(shè)計(jì)時(shí)，需要根據(jù)泵重量選擇合適的角鋼或者板材，泵的后期運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)可能產(chǎn)生的振動(dòng)也應(yīng)該前期考慮到位，連接形式上最好采用帶墊塊形式，基座與泵本體增加墊塊是為了方便現(xiàn)場(chǎng)施工時(shí)調(diào)整，此墊塊一般點(diǎn)焊在基座上，待安裝定位后焊死。如圖1所示。

現(xiàn)場(chǎng)安裝時(shí)將泵座底面和基座頂面清理干凈。將離心泵就位，對(duì)角均勻地?cái)Q緊底座固定螺栓，邊擰緊邊盤(pán)車，檢查泵軸對(duì)中情況。將吸入管及底閥清洗干凈，裝配好吸排管，保證密封良好。裝好吸入口真空表和出口壓力表的連接管。檢查電動(dòng)機(jī)和開(kāi)關(guān)的連接是否正確、絕緣是否符合要求。保證離心泵手動(dòng)盤(pán)車轉(zhuǎn)動(dòng)自如。啟動(dòng)離心泵，檢查轉(zhuǎn)向是否正確，確保其運(yùn)轉(zhuǎn)正常后，方可正式啟動(dòng)。

4離心泵的應(yīng)用方式

4.1串聯(lián)

離心泵串聯(lián)是指一臺(tái)泵的出口向另一臺(tái)泵的進(jìn)口輸送流體。以最簡(jiǎn)略的兩臺(tái)雷同型號(hào)、雷同性能的離心泵串聯(lián)為例：如圖2所示。串聯(lián)性能曲線相當(dāng)于單泵性能曲線的揚(yáng)程在流量雷同的情況下迭加起來(lái)，串聯(lián)工作點(diǎn)的流量和揚(yáng)程都比單泵工作點(diǎn)大，但均達(dá)不到單泵時(shí)的2倍，這是由于泵串聯(lián)后一方面揚(yáng)程的增加大于管路阻力的增加，致使充裕的揚(yáng)程促使流量增加，另一方面流量的增加又使阻力增加，克制了總揚(yáng)程的升高。水泵串聯(lián)運(yùn)行時(shí)，必需留心后一臺(tái)泵是否能夠承受升壓。啟動(dòng)前每臺(tái)泵的出口閥都要封閉，然后次序開(kāi)啟泵和閥門向外供水。實(shí)船應(yīng)用時(shí)，多見(jiàn)于冷卻水系統(tǒng)，主冷卻水泵流量滿足，但是壓頭不能滿足更高位置用戶的使用壓頭，需要額外增加離心泵提高出口壓頭，來(lái)滿足更高位置用戶的壓頭需求。

4.2并聯(lián)

離心泵并聯(lián)是指兩臺(tái)或兩臺(tái)以上的泵向同一壓力管路輸送流體，其目標(biāo)是在壓頭雷同時(shí)增加流量。仍然以最簡(jiǎn)略的兩臺(tái)雷同型號(hào)、雷同性能的離心泵并聯(lián)為例：如圖3所示，并聯(lián)性能曲線相當(dāng)于單泵性能曲線的流量在揚(yáng)程相等的情況下迭加起來(lái)，并聯(lián)工作點(diǎn)的流量和揚(yáng)程均比單泵工作點(diǎn)大，但考慮管阻因素，同樣達(dá)不到單泵時(shí)的2倍。

假如純粹以增加流量為目標(biāo)，那么畢竟采用并聯(lián)還是串聯(lián)應(yīng)當(dāng)取決于管路特征曲線的平坦程度，管路特征曲線越平坦，并聯(lián)后的流量就越接近于單泵運(yùn)行時(shí)的2倍，從而比串聯(lián)時(shí)的流量更大，更有利于運(yùn)作。

5離心泵常見(jiàn)故障分析及總結(jié)

（1）離心泵故障的現(xiàn)象基本有：泵不上水、流量不夠、揚(yáng)程不夠、電機(jī)超功率、密封泄漏、填料函壽命太短、泵的振動(dòng)和噪聲過(guò)大、泵發(fā)熱和軸承溫度過(guò)高等。典型故障分析和實(shí)際檢查。

①泵不上水，起動(dòng)后排出壓力表指針不變，試水考克無(wú)水放出，或者是排出壓力表讀數(shù)不變，吸入壓力表指示較大真空度，可能是液體在泵的吸口汽化，以致無(wú)法吸入液體。出現(xiàn)這種情況，檢查閥是否打開(kāi)，軸封有無(wú)漏氣，濾器是否臟堵，吸入液體溫度是否過(guò)高，吸入管露出液面等。

起動(dòng)后排出壓力上升但小于正常值，出現(xiàn)這種情況的原因主要在泵本身上，葉輪松脫或損壞，轉(zhuǎn)速太低或轉(zhuǎn)向相反等。

②流量不夠，管路靜壓太高（排除高度太高）或排出管路阻力過(guò)大。離心泵轉(zhuǎn)速不夠，內(nèi)部漏泄過(guò)多，葉輪損壞，密封不嚴(yán)等。

③電機(jī)超功率和發(fā)熱，檢查電源的電壓和頻率。電流頻率增高，則電機(jī)轉(zhuǎn)速增大，泵軸功率將增大。檢查被輸送液體的粘度、密度是否超過(guò)設(shè)計(jì)要求。必要時(shí)可脫開(kāi)泵和電動(dòng)機(jī)的連接，讓電動(dòng)機(jī)單獨(dú)運(yùn)轉(zhuǎn)。如測(cè)得電流比正常的空載值高，則表明電機(jī)本身有問(wèn)題（輪子擦碰、缺相運(yùn)轉(zhuǎn)等）。離心泵不宜長(zhǎng)時(shí)間干轉(zhuǎn)，沒(méi)有液體干轉(zhuǎn)可能造成嚴(yán)重磨損，發(fā)熱等問(wèn)題

④泵的振動(dòng)和噪聲過(guò)大，離心泵的安裝不正確，底腳螺栓松動(dòng)基座強(qiáng)度不夠，沒(méi)有做相應(yīng)的加強(qiáng)。管路安裝不合理，沒(méi)有做相應(yīng)的管路支架加強(qiáng)。聯(lián)軸節(jié)對(duì)中不良導(dǎo)致泵軸矢中。原動(dòng)機(jī)本身振動(dòng)，為進(jìn)一步確認(rèn)，脫開(kāi)聯(lián)軸節(jié)進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)檢查。泵軸彎曲，軸承磨損嚴(yán)重，轉(zhuǎn)子動(dòng)平衡失調(diào)等。流量過(guò)大，通常通過(guò)減小流量，降低液體溫度消除。盡量在選泵時(shí)根據(jù)泵的特性曲線避開(kāi)有駝峰揚(yáng)程特性曲線的泵，盡可能選用揚(yáng)程較大的泵。

（2）產(chǎn)生這些故障的原因可總結(jié)分為：吸入原因、系統(tǒng)原因和機(jī)械原因。

①吸入原因可分為：自吸裝置故障、泵與進(jìn)口管路未灌滿水、進(jìn)口管路架得太高、泵吸入壓力接近汽化壓力、輸送液體中含有過(guò)量氣體、進(jìn)口管路某處含有氣囊、進(jìn)口管路進(jìn)氣、密封腔進(jìn)氣、進(jìn)口底閥太小或堵塞、吸水口沒(méi)有完全插入進(jìn)水池中等。

②系統(tǒng)原因可分為：轉(zhuǎn)速太低、轉(zhuǎn)速太高、電機(jī)轉(zhuǎn)向不對(duì)、系統(tǒng)管阻揚(yáng)程高于泵銘牌揚(yáng)程、系統(tǒng)管阻揚(yáng)程低于泵銘牌揚(yáng)程、輸送液體比重不同于泵銘牌值、輸送液體粘度不同于泵銘牌值、在太小流量工況下運(yùn)轉(zhuǎn)、所選泵不適于并聯(lián)運(yùn)行等。

③機(jī)械原因可分為：葉輪內(nèi)有異物堵塞 、泵軸與電機(jī)軸不對(duì)中 、機(jī)座不牢靠 、軸彎曲變形 、轉(zhuǎn)子部件與定子部件有摩擦 、葉輪口環(huán)磨損或葉輪損壞 、轉(zhuǎn)子失去動(dòng)平衡導(dǎo)致泵振動(dòng) 、密封處軸或軸套磨損 、填料安裝不正確或所使用填料不適合使用工況、填料壓得太緊，導(dǎo)致填料無(wú)潤(rùn)滑 、填料腔水封環(huán)堵塞或填料冷卻水管堵塞 、密封腔中液體有臟東西或顆粒，導(dǎo)致密封磨損、由于泵內(nèi)機(jī)械故障導(dǎo)致軸向力過(guò)大。

6結(jié)論

船用離心泵在船舶上的使用極為普遍，部分離心泵對(duì)船舶的安全極為重要。在單臺(tái)泵不能滿足系統(tǒng)的情況下，合理地串聯(lián)和并聯(lián)地使用離心泵，能達(dá)到更好的效果且更加經(jīng)濟(jì)，根據(jù)故障現(xiàn)象快速地分析并解決故障，將會(huì)大大地降低船舶營(yíng)運(yùn)過(guò)程中的險(xiǎn)情和事故的發(fā)生。

參考文獻(xiàn)

[1] 費(fèi)千.船舶輔機(jī)[M].大連：大連海事大學(xué)出版社，2008.