船用离心泵介绍及应用

赵怀宇

摘 要 文章介绍了船用离心泵及应用，包括离心泵工作原理、离心泵的组成、离心泵基座的设计及安装，对离心泵的应用方法简要说明，并对离心泵的故障进行简要分析，对掌握离心泵原理和应用，对船舶建造和营运管理都具有十分重要的意义。

关键词 离心泵 原理 组成 应用 故障

中图分类号：U664.5文献标识码：A

0引言

船舶动力系统和船舶系统中经常需要离心泵输送水、油等各种液体。泵就是输送这些液体的一种机械设备。离心泵的流量、压头可能会与管路系统不一致等问题，需要对泵的流量进行调节，实质是转变离心泵的工况点。除了设计阶段离心泵选型的准确与否以外，离心泵实际应用中工况点的选择也将直接影响到电力负荷。因此，如何转变离心泵的工况点就显得尤为重要。根据在船上的用途不同可分为：动力装置泵，如燃油泵，冷却水泵、滑油泵等。辅助装置泵，如锅炉给水泵、制淡装置海水泵等。船舶安全及生活用泵，如压载泵、消防泵、日用淡水泵等。按工作原理的不同，主要分为容积式泵、叶轮式泵以及喷射式泵。离心泵即为叶轮式泵，船用水泵和货油泵大多为离心泵，压载泵、舱底泵、扫舱泵等多为具备自吸能力的离心泵。

1 离心泵的工作原理

离心泵的工作原理是把电动机高速旋转的机械能转化为被晋升液体的动能和势能，是一个能量传递和转化的过程。

离心泵的工况点是建立在水泵和管道系统能量供求关系的平衡上的，只要两者之一的情况产生变更，其工况点就会转移。

2离心泵的组成

（1）底座，离心泵的底座一般是与电机一起形成公共机座，多用铸铁制成。底座设用轴承座，用于安装轴承以支撑泵轴，轴承座两端装有轴承盖，用螺栓安装在底座上。轴承座或盖上设有加油孔，用于向轴承加注黄油。注意：不可以加注滑油。

（2）泵壳（蜗壳），多为铸铁材料制成，用螺栓固定在底座上，泵壳设有扩压管和轴封箱，顶部设有放气阀。用于灌泵时放空气，底部设有放水旋塞，用于温度低于零度停泵时，放空水以防泵冻裂。

（3）轴封箱，内装有水封环和填料，外装填料压盖，用于压紧填料，密封泵壳。

（4）泵轴，由轴承支撑，安装在底座上，一端装有叶轮，另一端装有联轴器，由原动机驱动，带动叶轮旋转。

（5）叶轮，用青铜、黄铜或铸铁制成，安装在泵轴上位于泵壳内，外端由叶轮固定装置固定。叶轮固定螺母多为左旋螺纹，以防反复起动因惯性而松动。

（6）密封环，用铜合金或酚醛树脂制成，分动环和静环，动环安装在叶轮上，静环安装在泵壳上，用于泵壳和吸入口之间的密封。

3离心泵基座的设计及安装

船用离心泵基座设计时，需要根据泵重量选择合适的角钢或者板材，泵的后期运转时可能产生的振动也应该前期考虑到位，连接形式上最好采用带垫块形式，基座与泵本体增加垫块是为了方便现场施工时调整，此垫块一般点焊在基座上，待安装定位后焊死。如图1所示。

现场安装时将泵座底面和基座顶面清理干净。将离心泵就位，对角均匀地拧紧底座固定螺栓，边拧紧边盘车，检查泵轴对中情况。将吸入管及底阀清洗干净，装配好吸排管，保证密封良好。装好吸入口真空表和出口压力表的连接管。检查电动机和开关的连接是否正确、绝缘是否符合要求。保证离心泵手动盘车转动自如。启动离心泵，检查转向是否正确，确保其运转正常后，方可正式启动。

4离心泵的应用方式

4.1串联

离心泵串联是指一台泵的出口向另一台泵的进口输送流体。以最简略的两台雷同型号、雷同性能的离心泵串联为例：如图2所示。串联性能曲线相当于单泵性能曲线的扬程在流量雷同的情况下迭加起来，串联工作点的流量和扬程都比单泵工作点大，但均达不到单泵时的2倍，这是由于泵串联后一方面扬程的增加大于管路阻力的增加，致使充裕的扬程促使流量增加，另一方面流量的增加又使阻力增加，克制了总扬程的升高。水泵串联运行时，必需留心后一台泵是否能够承受升压。启动前每台泵的出口阀都要封闭，然后次序开启泵和阀门向外供水。实船应用时，多见于冷却水系统，主冷却水泵流量满足，但是压头不能满足更高位置用户的使用压头，需要额外增加离心泵提高出口压头，来满足更高位置用户的压头需求。

4.2并联

离心泵并联是指两台或两台以上的泵向同一压力管路输送流体，其目标是在压头雷同时增加流量。仍然以最简略的两台雷同型号、雷同性能的离心泵并联为例：如图3所示，并联性能曲线相当于单泵性能曲线的流量在扬程相等的情况下迭加起来，并联工作点的流量和扬程均比单泵工作点大，但考虑管阻因素，同样达不到单泵时的2倍。

假如纯粹以增加流量为目标，那么毕竟采用并联还是串联应当取决于管路特征曲线的平坦程度，管路特征曲线越平坦，并联后的流量就越接近于单泵运行时的2倍，从而比串联时的流量更大，更有利于运作。

5离心泵常见故障分析及总结

（1）离心泵故障的现象基本有：泵不上水、流量不够、扬程不够、电机超功率、密封泄漏、填料函寿命太短、泵的振动和噪声过大、泵发热和轴承温度过高等。典型故障分析和实际检查。

①泵不上水，起动后排出压力表指针不变，试水考克无水放出，或者是排出压力表读数不变，吸入压力表指示较大真空度，可能是液体在泵的吸口汽化，以致无法吸入液体。出现这种情况，检查阀是否打开，轴封有无漏气，滤器是否脏堵，吸入液体温度是否过高，吸入管露出液面等。

起动后排出压力上升但小于正常值，出现这种情况的原因主要在泵本身上，叶轮松脱或损坏，转速太低或转向相反等。

②流量不够，管路静压太高（排除高度太高）或排出管路阻力过大。离心泵转速不够，内部漏泄过多，叶轮损坏，密封不严等。

③电机超功率和发热，检查电源的电压和频率。电流频率增高，则电机轉速增大，泵轴功率将增大。检查被输送液体的粘度、密度是否超过设计要求。必要时可脱开泵和电动机的连接，让电动机单独运转。如测得电流比正常的空载值高，则表明电机本身有问题（轮子擦碰、缺相运转等）。离心泵不宜长时间干转，没有液体干转可能造成严重磨损，发热等问题

④泵的振动和噪声过大，离心泵的安装不正确，底脚螺栓松动基座强度不够，没有做相应的加强。管路安装不合理，没有做相应的管路支架加强。联轴节对中不良导致泵轴矢中。原动机本身振动，为进一步确认，脱开联轴节进行运转检查。泵轴弯曲，轴承磨损严重，转子动平衡失调等。流量过大，通常通过减小流量，降低液体温度消除。尽量在选泵时根据泵的特性曲线避开有驼峰扬程特性曲线的泵，尽可能选用扬程较大的泵。

（2）产生这些故障的原因可总结分为：吸入原因、系统原因和机械原因。

①吸入原因可分为：自吸装置故障、泵与进口管路未灌满水、进口管路架得太高、泵吸入压力接近汽化压力、输送液体中含有过量气体、进口管路某处含有气囊、进口管路进气、密封腔进气、进口底阀太小或堵塞、吸水口没有完全插入进水池中等。

②系统原因可分为：转速太低、转速太高、电机转向不对、系统管阻扬程高于泵铭牌扬程、系统管阻扬程低于泵铭牌扬程、输送液体比重不同于泵铭牌值、输送液体粘度不同于泵铭牌值、在太小流量工况下运转、所选泵不适于并联运行等。

③机械原因可分为：叶轮内有异物堵塞 、泵轴与电机轴不对中 、机座不牢靠 、轴弯曲变形 、转子部件与定子部件有摩擦 、叶轮口环磨损或叶轮损坏 、转子失去动平衡导致泵振动 、密封处轴或轴套磨损 、填料安装不正确或所使用填料不适合使用工况、填料压得太紧，导致填料无润滑 、填料腔水封环堵塞或填料冷却水管堵塞 、密封腔中液体有脏东西或颗粒，导致密封磨损、由于泵内机械故障导致轴向力过大。

6结论

船用离心泵在船舶上的使用极为普遍，部分离心泵对船舶的安全极为重要。在单台泵不能满足系统的情况下，合理地串联和并联地使用离心泵，能达到更好的效果且更加经济，根据故障现象快速地分析并解决故障，将会大大地降低船舶营运过程中的险情和事故的发生。

参考文献

[1] 费千.船舶辅机[M].大连：大连海事大学出版社，2008.