淺談離心泵的結構原理、常見故障處理及日常使用維護保養

郭 磊 傅振宇

（中國衛星海上測控部，江蘇無錫214431）

0 引言

船上所需要輸送的燃油、滑油、污水、淡水、飲水等各種液體都要靠泵浦來提供動力。據資料統計，一艘柴油機貨船，需要36～50臺各種類型的泵，其數量占全船機械數量的20%～30%，能耗占全船總能耗的5%～15%，造價為全船設備費用的4%～8%。離心泵因結構簡單、運轉平穩、流量范圍很大而得到廣泛應用。

1 離心泵的一般結構

1.1 葉輪

葉輪的作用是將原動機的機械能轉化為被輸送液體的動能使之流動的部件，分為閉式、半開式、開式三種。

閉式：葉輪前后皆有蓋板。

半開式：只有后蓋板。

開式：只有葉瓣和部分后蓋板。

特點：（1）閉式葉輪工作時液體漏失少，效率較高。（2）半開式和開式液體易漏失，可用于含有固體顆粒或粘度較高的液體。

1.2 泵殼

泵殼的作用是將葉輪封閉在一定的空間，以便通過葉輪將液體吸入或壓出。泵殼多做成蝸殼狀，所以又稱之為“蝸殼”。因為流道逐漸變大，故從葉輪四周甩出的高速液體會產生減速現象，使部分動能轉化為靜壓能和動能。泵殼不僅是容器，同時也是能量轉化裝置。

1.3 密封環

密封環又叫做“阻漏環”或“口環”，常用銅合金制成。裝密封環是為了減少離心泵排出的液體從葉輪和泵殼之間漏回吸口處，從而造成流量和揚程的損失。因此，在泵殼和葉輪之間裝設密封環，在保證間隙的同時使其維持較高的容積效率。安裝在葉輪上的密封環稱為“動環”，安裝在泵殼上的稱為“靜環”，船用離心泵通常只裝有靜環。

1.4 軸封

軸封裝于泵軸伸出泵殼處，用來阻止排出的液體從此處泄漏或防止空氣進入泵殼內部。離心泵的軸封主要有填料軸封和機械軸封兩種類型。

2 離心泵的工作原理及性能影響因素

2.1 工作原理

原動機帶動離心泵高速旋轉，預先充滿在泵中的液體受到葉片的推壓，隨著葉輪高速旋轉，產生離心力，使液體從葉輪中心向四周甩出，在葉輪中心形成低壓區，液體在吸入液面壓力的作用下被吸入。甩出的液體，壓力和速度都增大了很多，蝸殼將它們平穩匯聚并導向擴壓管，這時液體流速降低，大部分動能轉化為壓力能，然后進入排出管，周而復始，實現連續吸排液體。

2.2 性能影響因素

離心泵的揚程方程：

式中：u2為葉輪出口液體的圓周速度；c2r為葉輪出口液體的絕對速度的徑向分速度；β2為葉輪的葉片出口角；g為重力加速度。

式中：D為葉輪直徑；n為葉輪轉速。

式中：Qt為理論流量；B為葉輪寬度；Ψ為排擠系數（0.75～0.95）。

將式（2）（3）代入式（1）中，得出以下結論：

（1）離心泵所能產生的揚程主要取決于葉輪直徑和轉速。

（2）離心泵的揚程隨流量變化而變化，并與葉片出口角有關。

（3）離心泵的理論揚程與所排送流體的性質無關。

（4）離心泵沒有自吸能力。

3 常見故障處理

3.1 泵不吸水

故障分析：（1）吸入口處有雜物導致吸入管堵塞或吸口閥未打開。（2）管路密封性差，導致漏氣。（3）軸封損壞，從軸封處吸入空氣。

解決方法：（1）排除雜物，疏通吸入管；打開吸入閥。（2）檢查管路，對管路進行分段試壓，找到漏點后進行堵漏。（3）更換軸封，壓緊填料密封。

3.2 泵不能啟動

故障分析：（1）原動機（電機）發生故障。（2）泵卡死。（3）填料函壓得太緊。（4）排出閥未關。

解決方法：

（1）檢查電源及原動機（電機）接線情況。（2）對泵軸進行盤車，確定泵無卡滯現象發生。（3）放松填料函。（4）關閉進出口閥，封閉后再次啟動。

3.3 泵不排液

故障分析：（1）泵體補水不足。（2）泵的轉向異常。（3）濾網、吸入管堵塞。（4）吸入高度太高，或吸入口供液不足，造成吸入真空。

解決方法：（1）再次對泵進行補水，直到可以從壓力表考克放出水為止。（2）再次確定泵的轉向（檢查電機接線）。（3）清洗濾網，疏通吸入管。（4）調整吸入口管線高于泵的入口，調整泵的上部供液系統，保證介質供應充分。

3.4 泵排液后中斷

故障分析：（1）吸入管路發生漏氣。（2）補水時，泵吸入側的空氣沒有完全排除。（3）吸口處吸入異物堵塞管路。（4）液艙抽空。

解決方法：（1）檢查吸口前管路法蘭密封情況和管路有無沙眼。（2）再次對泵進行補水，直到可以從壓力表考克放出水為止。（3）檢查吸入管路是否堵塞。（4）測量液艙液位，檢驗液艙是否已經抽空。

3.5 泵震動或噪聲超標

故障分析：（1）起固定作用的地腳螺栓松動，或焊接部位斷裂。（2）葉輪損壞或泵殼內部有異物。

解決方法：（1）對地腳螺栓進行緊固，對斷裂部位進行補焊。（2）拆卸泵體檢查葉輪是否損壞、是否需要更換，去除泵殼內的異物。

3.6 軸承過熱

故障分析：（1）泵軸與原動機（電機）裝配的同軸度不符合裝配工藝標準。（2）軸承與軸肩不平行。（3）軸承缺少滑油，滑油變質。

解決方法：（1）重新調整泵軸與原動機（電機）之間的同軸度，直至符合標準。（2）調整軸承與軸肩的平行度。（3）對軸承加注滑油、更換滑油。

4 使用維護保養要點

（1）啟動前對泵體周圍的雜物進行清除，確保周圍無雜物，同時檢查原動機（電機）的情況是否正常。

（2）啟動時，關閉出口閥，減小啟動電流對電網的沖擊。

（3）運轉時，確保電流和進口真空度、出口壓力等參數正常，可以在儀表上做出記號，作為參考。

（4）定期給軸承加注滑油，保證軸承潤滑效果。

（5）定期檢查校正軸承、聯軸節同軸度，檢查泵軸，發現問題及時解決。

（6）定期對長期停用的泵進行盤車，防止長時間不用導致泵軸卡滯。

5 結語

本文對離心泵的結構功能、工作原理及性能影響因素、常見故障處理以及維護保養要點結合個人觀點進行了簡單的介紹和梳理，希望對船舶工作人員的實際工作能有所幫助。其中，常見故障的處理是筆者結合自身的實際工作經驗總結出的一般性方法，不足之處敬請批評指正。隨著離心泵進一步發展與愈加廣泛應用，今后還會遇到更多新的問題，在此希望廣大的相關工作人員能夠通過論文相互交流，互相借鑒學習，不斷提高自身能力素質。