船用離心泵介紹及應用

趙懷宇

摘 要 文章介紹了船用離心泵及應用，包括離心泵工作原理、離心泵的組成、離心泵基座的設計及安裝，對離心泵的應用方法簡要說明，并對離心泵的故障進行簡要分析，對掌握離心泵原理和應用，對船舶建造和營運管理都具有十分重要的意義。

關鍵詞 離心泵 原理 組成 應用 故障

中圖分類號：U664.5文獻標識碼：A

0引言

船舶動力系統和船舶系統中經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械設備。離心泵的流量、壓頭可能會與管路系統不一致等問題，需要對泵的流量進行調節，實質是轉變離心泵的工況點。除了設計階段離心泵選型的準確與否以外，離心泵實際應用中工況點的選擇也將直接影響到電力負荷。因此，如何轉變離心泵的工況點就顯得尤為重要。根據在船上的用途不同可分為：動力裝置泵，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機高速旋轉的機械能轉化為被晉升液體的動能和勢能，是一個能量傳遞和轉化的過程。

離心泵的工況點是建立在水泵和管道系統能量供求關系的平衡上的，只要兩者之一的情況產生變更，其工況點就會轉移。

2離心泵的組成

（1）底座，離心泵的底座一般是與電機一起形成公共機座，多用鑄鐵制成。底座設用軸承座，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，泵殼設有擴壓管和軸封箱，頂部設有放氣閥。用于灌泵時放空氣，底部設有放水旋塞，用于溫度低于零度停泵時，放空水以防泵凍裂。

（3）軸封箱，內裝有水封環和填料，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，另一端裝有聯軸器，由原動機驅動，帶動葉輪旋轉。

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

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

3離心泵基座的設計及安裝

船用離心泵基座設計時，需要根據泵重量選擇合適的角鋼或者板材，泵的后期運轉時可能產生的振動也應該前期考慮到位，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場施工時調整，此墊塊一般點焊在基座上，待安裝定位后焊死。如圖1所示。

現場安裝時將泵座底面和基座頂面清理干凈。將離心泵就位，對角均勻地擰緊底座固定螺栓，邊擰緊邊盤車，檢查泵軸對中情況。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。檢查電動機和開關的連接是否正確、絕緣是否符合要求。保證離心泵手動盤車轉動自如。啟動離心泵，檢查轉向是否正確，確保其運轉正常后，方可正式啟動。

4離心泵的應用方式

4.1串聯

離心泵串聯是指一臺泵的出口向另一臺泵的進口輸送流體。以最簡略的兩臺雷同型號、雷同性能的離心泵串聯為例：如圖2所示。串聯性能曲線相當于單泵性能曲線的揚程在流量雷同的情況下迭加起來，串聯工作點的流量和揚程都比單泵工作點大，但均達不到單泵時的2倍，這是由于泵串聯后一方面揚程的增加大于管路阻力的增加，致使充裕的揚程促使流量增加，另一方面流量的增加又使阻力增加，克制了總揚程的升高。水泵串聯運行時，必需留心后一臺泵是否能夠承受升壓。啟動前每臺泵的出口閥都要封閉，然后次序開啟泵和閥門向外供水。實船應用時，多見于冷卻水系統，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，來滿足更高位置用戶的壓頭需求。

4.2并聯

離心泵并聯是指兩臺或兩臺以上的泵向同一壓力管路輸送流體，其目標是在壓頭雷同時增加流量。仍然以最簡略的兩臺雷同型號、雷同性能的離心泵并聯為例：如圖3所示，并聯性能曲線相當于單泵性能曲線的流量在揚程相等的情況下迭加起來，并聯工作點的流量和揚程均比單泵工作點大，但考慮管阻因素，同樣達不到單泵時的2倍。

假如純粹以增加流量為目標，那么畢竟采用并聯還是串聯應當取決于管路特征曲線的平坦程度，管路特征曲線越平坦，并聯后的流量就越接近于單泵運行時的2倍，從而比串聯時的流量更大，更有利于運作。

5離心泵常見故障分析及總結

（1）離心泵故障的現象基本有：泵不上水、流量不夠、揚程不夠、電機超功率、密封泄漏、填料函壽命太短、泵的振動和噪聲過大、泵發熱和軸承溫度過高等。典型故障分析和實際檢查。

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

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

②流量不夠，管路靜壓太高（排除高度太高）或排出管路阻力過大。離心泵轉速不夠，內部漏泄過多，葉輪損壞，密封不嚴等。

③電機超功率和發熱，檢查電源的電壓和頻率。電流頻率增高，則電機轉速增大，泵軸功率將增大。檢查被輸送液體的粘度、密度是否超過設計要求。必要時可脫開泵和電動機的連接，讓電動機單獨運轉。如測得電流比正常的空載值高，則表明電機本身有問題（輪子擦碰、缺相運轉等）。離心泵不宜長時間干轉，沒有液體干轉可能造成嚴重磨損，發熱等問題

④泵的振動和噪聲過大，離心泵的安裝不正確，底腳螺栓松動基座強度不夠，沒有做相應的加強。管路安裝不合理，沒有做相應的管路支架加強。聯軸節對中不良導致泵軸矢中。原動機本身振動，為進一步確認，脫開聯軸節進行運轉檢查。泵軸彎曲，軸承磨損嚴重，轉子動平衡失調等。流量過大，通常通過減小流量，降低液體溫度消除。盡量在選泵時根據泵的特性曲線避開有駝峰揚程特性曲線的泵，盡可能選用揚程較大的泵。

（2）產生這些故障的原因可總結分為：吸入原因、系統原因和機械原因。

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

②系統原因可分為：轉速太低、轉速太高、電機轉向不對、系統管阻揚程高于泵銘牌揚程、系統管阻揚程低于泵銘牌揚程、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轉、所選泵不適于并聯運行等。

③機械原因可分為：葉輪內有異物堵塞 、泵軸與電機軸不對中 、機座不牢靠 、軸彎曲變形 、轉子部件與定子部件有摩擦 、葉輪口環磨損或葉輪損壞 、轉子失去動平衡導致泵振動 、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，導致填料無潤滑 、填料腔水封環堵塞或填料冷卻水管堵塞 、密封腔中液體有臟東西或顆粒，導致密封磨損、由于泵內機械故障導致軸向力過大。

6結論

船用離心泵在船舶上的使用極為普遍，部分離心泵對船舶的安全極為重要。在單臺泵不能滿足系統的情況下，合理地串聯和并聯地使用離心泵，能達到更好的效果且更加經濟，根據故障現象快速地分析并解決故障，將會大大地降低船舶營運過程中的險情和事故的發生。

參考文獻

[1] 費千.船舶輔機[M].大連：大連海事大學出版社，2008.