浅谈泵与压缩机

贾瑞强

【摘 要】日常工业生产中化工机械应用广泛，且种类繁多，本文将从泵及压缩机两大类进行谈起，着重以离心泵、往复式压缩机、离心式压缩机的结构、工作原理及进行阐述。

【关键词】化工机械；离心泵；往复式压缩机；离心式压缩机

一、泵

泵是一种水力机械，它是通过给与液体一定的能量而沿管路来输送液体的，所以泵乃是输送液体并提高压力的机器。泵的种类繁多，应用广泛。

1、泵的分类：

泵的分类复杂，品种规格繁多，按工作原理分类，分为叶片式泵、容积式泵、流体动力泵；叶片泵一般按液体在叶轮中流动的特点分为：离心泵、轴流泵、混流泵、旋流泵；离心泵可按其结构特点分为：单吸式双吸式，单级泵，多级泵，蜗壳泵，多级分段泵等。还可按所输送的介质的不同而分为：清水泵、油泵、耐腐蚀泵、砂浆泵。随着工业技术的发展，现代的泵向着大型化，高速化，特殊用途泵的方向发展，但它们的基本工作原理都是一样的。

2、离心泵的工作原理：

离心泵的基本结构主要有吸入室，叶轮，压出室。当泵内灌满液体时，由于叶轮的高速旋转，液体在叶片的作用下，产生离心力。在离心力作用下，使叶轮内的液体沿着叶片流道甩向叶轮的出口经过压出室流到排出管。当液体被甩向叶轮出口的同时，叶轮入口处就形成了低压，在泵内与吸入管内的液体之间有了压差，液体在压差的作用下，不断的补充到泵内，而使泵内不断连续的工作。这就是离心泵的基本工作原理。

3、离心泵的主要零部件：

（1）叶轮：

叶轮是离心泵做功的主要部件，，液体通过它获得机械能。叶轮按期结构形式分为，闭式叶轮：叶轮具有前盖板和后盖板，流道是封闭的。目前几乎大多数叶轮是这种。它是用于输送高扬程，洁净的液体，但制造复杂。半开式叶轮：叶轮只有后盖板，流道是半开启的。它是用于输送含固体颗粒和杂质的液体，制造较容易。开式叶轮：叶轮无前后盖板，只有完全敞开的流道，如同螺旋桨叶式。它常用来输送浆状或糊状液体。叶轮的叶片构成流道、叶片的形状、叶轮直径和宽度道与泵得比转数有关。而叶轮的几何尺寸，叶片的形状都与离心泵的性能影响很大。

（2）压出室和导轮

压出室和导轮是离心泵重要的转能装置，对于单级离心泵采用螺旋形涡室，对于多级则采用径向导轮。

（3）吸入室

吸入室的作用是将吸入管路中的液体以最小的损失均匀地引向叶轮。吸入室有三种形式：锥形管吸入室，园环形吸入室和半涡壳吸入室。

（4）泵体

单机离心泵的泵体有托架式、悬架式和支架式三种、此外根据叶轮取出的方向又可分为前开式和后开式泵体。此外还有直联泵，即电机与泵直接连接。这种泵结构简单，重量轻，金属耗量少、适用于小型离心泵、管道泵等。

4、分段式多级离心泵：

分段式多级离心泵，是一种垂直剖分多级泵。这种泵是将若干个叶轮装在一根轴上串联工作的，轴上叶轮的个数就代表叶轮级数。轴的两端用轴承支承，并置于轴承体上，两段均有轴封装置。泵体由一个前段、一个后段和若干个中断组成，并用螺栓联结为一整体。在中段和后段内部有相应的导叶装置；在前段和中段的内壁与叶轮易碰的地方，都装有密封环。叶轮一般为单吸式的，吸入口都朝向一边。为了平衡轴向力，在末段后都装与平衡盘，并用平衡管与前段相连通。其转子在工作过程中可以左右串动，靠平衡盘自转维持在平衡位置上。

根据使用场合不同，分段式多级离心泵可分为一般分段式多级离心泵，低压锅炉给水泵，高压锅炉给水泵。

低压锅炉给水泵输送液体的温度一般在110℃左右，其结构和一般式多级离心泵基本结构相同，大部分可以互相通用。对于中压锅炉给水泵，由于工作压力和工作温度比低压的高，通常轴封装置较完善，轴承除需要润滑外，有的还用循环水冷却。为了隔热，有的在泵体外包上用钢板卷成的圆筒罩。泵的支承有的采用中心支承。

高压锅炉给水泵，输送液体温度在160-170℃，出口压力在150kgf/cm2以上。考虑到温度变化的影响，泵的转动部分大多采用膨胀系数相同的合金材料。叶轮安装在轴上，最后留有0.5mm左右的轴向间隙，防止开车初期由于叶轮先受热影响而膨胀，叶轮与叶轮互相顶死，造成泵轴的拉伸损坏。泵的支承采用中心支承式，这样，开车后泵体的热膨胀，是以泵轴线为为中心向四处辐射进行，机组的找正不会受到破坏，转子在泵壳中始终处于居中位置。

为了消除热胀冷缩对机组同心的影响，高压锅炉给水泵壳体下部设有纵向滑销和垂直滑销，他们分别与泵座上的销槽和销孔相配。泵的轴承座分别安装在两端的前段和后段上，每个轴座上设有三只调节螺钉，用以调节轴承与泵壳的同心度。

二、压缩机

气体压缩机是许多工业部门必不可少的重要设备。在石油化工生产中占有更重要的地位。各类压缩机就其工作原理而言可分为容积式和速度式压缩机，常用的有活塞式压缩机和离心式压缩机。其中活塞式压缩机适用于中小输气量排出压力可从低压直至超高压；离心式压缩机适用于大输气量中低压的情况。

1、活塞式压缩机

往复式活塞压缩机主要结构及其尺寸的确定是在满足所使用要求，有较好的运转可靠性，有较高的经济性，维修方便，制造工艺良好，以及动平衡好等几方面综合比较的基础上进行的。

（1）区别活塞式压缩机形式的基本特征是气缸在空间的位置，按气缸的空间位置可分为立式卧式和角度式三大类，每类中又分为有十字头和无十字头的两种类别，后者仅用于较小的压缩机中。

A.立式压缩机，各列气缸垂直布置，可单列，多列。

主要优点有：活塞垂直运动，活塞自重向下不作用在缸壁上，润滑油沿摩擦面均匀分布使气缸与活塞，活塞杆与填料之间磨损小且均匀；气缸在其中心线方向可自由膨胀及弹性伸缩变形，不需要设辅助支承；机身结构简单重量轻；惯性力垂直与基础，振动小。基础小，占地面积小，有条件可调高转速和较高的活塞速度。

主要缺点是：多级串联，机器很高，维护检修不方便；为吊装活塞和活塞杆要增加厂房建筑高度；由于气缸间距小，管道布置困难，操作维护不便因此立式结构只适用于与中小输气量压缩机，级数不宜多。

B.卧式压缩机：其特征气缸中心线作水平布置，若气缸都在曲轴的一侧，这是较老的一种结构。若气缸置于主轴的两侧，对称工作的，称为对承平衡型压缩机。

主要优点有：整个机器都在操作者范围之内，便于维护管理，检修方便；可做成多级串联，减少列数，所以运动部件和填料的数量较少，机身、曲轴的结构较为简单；需要厂房较立式的为低。

主要缺点是：惯性力不能平衡， （对称平衡型，惯性力平衡级好，转速可提高，基础较轻巧），所以转数的增加受到限制，导致机器，驱动机和基础的重量，尺寸较大，多级串联时，气缸活塞安装较麻烦，对大型压缩机活塞很重，，气缸和活塞易磨损。

C.角式压缩机：角式压缩机包括V型、星型、W型、L型等，多输中小输其量压缩机都取这种形式。它的特点是惯性力平衡性较好，可利用平衡中部分或全部平衡一级惯性力，因此压缩机可采用高的转速；各连杆连接在一个公共的曲拐上，曲轴结构简单，有可能采用滚动轴承，气缸彼此间距较远，气阀安装，管道布置都较方便。但当由于气缸倾斜，活塞的吊装不方便；当输气量大或高压多级时，气缸空间布置维护不方便。

（2）活塞式压缩机的分类

可分为微型空气压缩机、动力用固定式空气压缩机、动力用移动式压缩机、中小型制冷压缩机、石油气压缩机等。

（3）活塞式压缩机的主要零部件

A、气缸：气缸是直接压缩气体的工作部分，因承受气体的压力，必须有足够的强度；由于活塞在其中有往复运动，内壁承受摩擦，须有良好的润滑；气缸中进行着功、热的转换过程，产生热量还必须有冷却措施；为了减少气体的流动，阻力损失和气缸内的余隙，提高效率，需对排气阀合理布置。因此，气缸结构复杂，机械加工要求高。

B、活塞组：活塞组在气缸中作往复运动，起压缩气体作用。气体的压力作用在活塞上，并通过活塞把压力传给活塞杆上。在活塞上有活塞环，承担密封气体和均布润滑油的作用，因此要求有足够的强度、摩擦小、密封好，以及重量尽量轻的特点。

C、密封：填料函用来密封活塞杆与气缸之间的间隙的。要求密封性能好，耐磨。常用有如下几种密封：平面密封圈、锥形密封环、塑料密封环。

2、离心式压缩机

离心式压缩机是压缩和输送气体的一种机器，它通过高速旋转的叶轮把原动机的能量传送给气体，使气体的压力和速度升高。随后，气体再在机内的固定元件中将速度能转换为压力能。

离心式压缩机机体包括转子、定子和轴承等部件。转子有主轴、叶轮、联轴器、止推盘，有时还有平衡活塞和轴套等组成。定子有机壳、隔板、级间密封和轴端密封、进气室、涡壳组成。隔板将机壳分成若干空间以容纳不同级的叶轮，并且还组成扩压器、弯道和回流器。有时，叶轮进口还设有导流器。