离心泵的使用与维护
出处：按学科分类—农业科学 河南科学技术出版社《简明农机手册》第550页（12344字）
(一)离心泵的选型及配套
1．选型的原则
(1)满足生产中提出的流量和扬程的要求。
(2)水泵长年运行中年均效率高，工作稳定，其工作点尽量落在高效区内。
(3)需要建立泵站时，按照选定的泵型，建站投资和所需用的功率应为最小，运行费用最低。
(4)装机台数不宜太多，也不宜过少，应尽量选用同一型号的水泵，以便于操作、维修和管理。还应考虑设备的综合利用。
(5)要充分利用当地的水能资源，根据离心泵中的单吸、双吸、单级、多级各种泵的不同特点加以选择，选用最适合水源条件的泵型。
2．水泵流量的确定 灌溉设计流量应根据灌溉面积内作物生长的需水量来定，应主要依据作物的灌水定额、灌溉面积、灌水时间、土壤性质及水泵每天工作小时数等条件通过下式计算：
式中：Q——灌溉实际所需流量(m3／h)；
A——灌区总面积(hm2)；
M——作物最大一次需水量(m3／hm2)；
T——作物轮灌延续天数(d)；
t——水泵每昼夜开机时间(h)；
η——灌溉水的利用系数，一般取η=0．75～0．85。
3．水泵扬程的确定 离心水泵扬程的确定可参见本章第三节中一(一)的内容。
4．动力机及传动配套选择
(1)直接传动：直接传动对其结构形式有特殊要求，首先是选用电动机与水泵的额定转速必须相同，最多相差不得超过2%；其次要求两者轴心必须在同一直线上，以保证运转平稳，安装要求精度高。为防止在运转过程中任一方基础松动偏斜引起联轴器损坏，水泵和电动机应放在同一基座上，安装时要求校正调整，试运转可靠后方可投入运行。
联轴器分为两种类型，一种是弹性连接，一种是刚性连接。弹性连接采用柱销型弹性联轴器或牙嵌型弹性联轴器，刚性连接的联轴器，其结构是两个联轴器盘用键连接在动力机与水泵轴头上传递动力，两盘用螺栓固紧，以保证其同心度。
(2)间接传动：间接传动一般是根据水泵的要求配置动力机，可选用电动机或内燃机，两者之间的转速配套要由传动带轮直径决定。所使用的传动皮带又分平带式和三角带式两种。平型带的布置方式可分为开口式(当水泵轴与动力机轴旋转方向相同时)、交叉式(当水泵轴与动力机轴旋转方向相反时)或半交叉式(当水泵轴与动力机轴互相垂直时)。三角胶带传动一般只采用开口式，所用皮带根数应根据传递计算求得，一般在3根以上。
5．动力机功率的配套 动力机的功率大小必须按水泵功率所要求的大小来配套。为了使水泵安全有效地工作，选择配套动力机功率时除满足水泵要求的额定功率外，往往要加一个动力备用系数，一般按下式计算：
式中：P配——所选用的动力机应有的功率，即动力机应配套功率(kW)；
P——水泵运行中可能出现的最大轴功率，一般水泵铭牌或说明书上已标定(kW)；
η传——传动效率(0．8～0．9范围内)；
k——备用系数(一般取1．05～1．35，小功率水泵取大值，大功率水泵取小值)。
在实际选用配套功率过程中，如果是用电动机做动力机，一般水泵的说明书及铭牌上都标有水泵的轴功率及配套功率，直接查电动机手册选择合适的电动机即可。如果是以内燃机做动力机，应参考每一种内燃机的负荷特性曲线，选择既能满足水泵功率要求、耗油率又最低的内燃机，使内燃机基本在最佳工况点附近工作，保持内燃机有较好的动力性和经济性。
6．动力机转速的配套配套合适的动力机转速，根据动力机的类型与连接形式主要有两种情况。一种情况是直接传动的形式，一般用联轴器传递的动力主要是电动机。驱动离心泵的电动机，大多为三相感应电动机。常用的鼠笼式电动机根据其定子绕组绕线方式决定的磁极对数，转速基本固定在3个范围内，即2900r／min、1450r／min、730r／min。我国设计生产的系列水泵已形成标准化，基本上是按电动机转速系列设计，转速与上述电动机转速相一致，选用时按实际需要选配安装即可。
第二种情况是当动力机的额定转速与水泵额定转速不一致时，就必须采用间接传动。间接传动时水泵轴与动力机之间需要有变速机构，由于农用水泵的间接传动多采用皮带传动，转速的配套应根据水泵和动力机的转数及所传递的功率大小来进行计算。计算的主要内容包括：确定主、被动皮带轮的直径、传动比、皮带轮的中心距、皮带包角及所选皮带的长度、宽度和厚度等。
由于平行带和三角带均为标准系列产品，其参数计算和选型配套可参考一般机械传动设计计算手册。
(二)离心泵的安装与运行
1．安装前的准备 安装前的准备工作主要是指对机组选型配套完成后根据农田灌溉规划和当地水源条件制定机组布置方案和提出安装基本要求，浇制或采用其他方法建筑好机组固定的基座，为安装主机作好准备。
离心水泵机组安装应满足下列基本要求：
(1)水泵、动力机的底座与基础都必须牢固地固定在一起，这样机组才能平稳地运转，不会因基础的不均匀沉陷引起损坏。
(2)水泵安装的高度必须符合由水泵厂给出的允许吸上真空高度或允许气蚀余量计算出的安装高度。即水泵轴心线离下水面的距离要保证下水面变化后仍然能抽上水来，不产生气蚀、振动等故障。
(3)当采用联轴器直接传动时，水泵轴线与动力机轴线必须在一条直线上；采用带传动时，水泵带轮与动力机带轮保持平行，同时两带轮宽度的中心线应在同一直线上。也就是要求皮带在运行中不得出现跑偏、歪斜、偏磨等现象。
(4)水泵吸水管路的各连接部分必须紧密牢固，不能漏气。
(5)水泵安装处的地基应坚固、水平、干燥，并使吸水管、压水管的布置合理。
浇制或制作水泵机组的底座分两种情况。
一是永久固定型基座，一般用混凝土浇制，水泥和砂、石子的比例为1：2：4，基座的尺寸可在水泵生产厂配套的说明书中查找，一般应比水泵或机组底座大出8～10cm、高出地面5～10cm，基座的重量不小于机组重量的2．5倍。按照规定尺寸画线挖出土槽，并事先按规定要求制作出木模板，在木模板上安装底脚螺栓，然后一次灌浆浇制成型。
二是临时或移动式水泵机组，其基座一般都是用质地坚硬而不容易腐烂的柞木、松木、槐木或榆木等方木(10cm×15cm以上)制作，也有用预先浇制成型的水泥柱组合而成。根据水泵与动力机配套和制作材料情况，临时性基座可以做成整体式或分开式两种。
2．泵体的安装 安装带底座的小型水泵，先把底座吊放在基座上，套上地脚螺丝，调整底座位置，然后用水平尺放在底座的加工面上，检查底座的水平度。不平时可在底座下加垫楔形垫铁或薄铁片。底座找正校平后，拧紧地脚螺丝。垫铁放在地脚螺丝的两旁，离螺丝的距离为1～2倍地脚螺丝直径。地脚螺丝拧紧后，应对其水平度再进行复核，符合要求方可用水泥砂浆填入机座的下面，进行二次灌浆，待水泥砂浆凝固后，再安装水泵。
安装无底座的大型水泵，先将已浇制好的水泥基座清理干净，将水泵吊到基座上，再套进地脚螺栓，然后按下述方法和步骤进行安装。
(1)水泵找正：水泵找正的方法是：以纵横中心线为标准，在空中各拉一相互垂直的纵横中心线，在两线上各挂垂线两条，移动水泵使其进出口中心线与轴线所挂的垂线相重合，见图8－59。
图8－59 水泵找正方法
1．纵中心线 2．横中心线 3．垂线
(2)找水平：找水平的目的是使水泵轴要呈水平状态，水泵的进、出口法兰盘面呈垂直状态，保证与进、出水管的连接正确。水泵找平常用以下几种方法：
①小型离心泵找平时，将水平尺靠在水泵进、出口的法兰盘面上和轴端靠背轮的端面上，用楔形铁块调整水泵的高低，使水平尺的气泡居中。
②大中型Sh型水泵，可揭开泵盖，在泵座与泵盖接合面上选4个“+”字形的点，立水准尺，用水准仪观测四点水准尺的读数。如4个点水准尺读数相等，表明水泵呈水平。如有误差且4个方向误差值超过0．3～0．5mm／m，表明水平超过规定值，应用楔形铁块调整直到达到要求为止。
(3)测标高：水泵标高是指水泵轴中心线的高程。测标高的目的是检验水泵实际安装高度和设计安装高程是否符合，以保证水泵在允许的吸水高度内工作。测标高的方法是，利用两个标杆，一个放在预定的基面上，另一个放在泵轴中心线的基面上，用水准仪标定，经计算后找出实际安装高程。
3．动力机的安装 安装动力机时因传动方式不同，对安装的要求也不一样。
直接传动多用于电动机。安装电动机时要求电动机轴与水泵轴在一条直线上，即有同心度要求。电动机安装的关键在于对准已安装好的水泵轴中心线，也就是把水泵和电动机的两个联轴器调整到平行、对中，间距适宜。
水泵和电动机的联轴器之间留有一定的间隙，称为轴向间隙，是用来防止水泵轴或电机轴有轴向窜动时，两联轴器可能发生的碰撞现象。按规定要求可参考表8－59调整。
表8－59 联轴器轴向间隙要求(单位：mm)
直接传动的调整校正方法如下：
(1)轴向间隙的校正：轴向间隙校正的目的是保证两个联轴器平行。按表8－59的要求在两轴联轴器盘之间预留一定间隙，然后用平面规和塞尺在联轴器的上、下、左、右4个点测量间隙大小。如4个点测量出的间隙一样大，证明两轮相互平行。
(2)径向间隙的校正：其目的是保证水泵轴的中心线与电动机轴中心线在一条直线上。把直角尺平放在一个联轴器上，沿轮缘上、下、左、右四周移动，检查另一个联轴器的边缘和直角尺间的间隙，如果直角尺各点都和两个轮缘的表面紧贴，即表示联轴器同心。
间接传动的动力机用电动机或内燃机，动力机和水泵的基座是分置式，一般用平型带或三角带连接。动力机的安装是把机器吊装在预先规划好的基座上，对应上螺栓，再以安装好的水泵为基准调整正确位置。调整的原则除要求动力机保证水平外，关键的问题是要保证动力机轴线与水泵轴线相互平行，两带轮宽度方向的中心线必须在一条直线上。三角带传动时相对应每一根胶带的梯形槽一一对应，不得出现偏斜，否则，运转时容易掉带或单侧磨损造成事故。
临时移动式间接传动的水泵机组，其动力机的安装应根据现场条件，同样应严格要求两轴线平行，位置找准后动力机必须固定牢靠，不得因机器的振动发生动力机位移，使平行位置变化影响工作。
4．传动装置的安装 平带传动时胶带口的搭接对传动的质量起着重要作用，搭口不平行会引起跑偏或磨损不一致造成机组振动；接口不牢靠会引起胶带断裂出事故。平胶带的接头可以使用胶带扣连接或胶带螺钉搭接。胶带扣又叫蜈蚣钉，它能承受的拉力约为传动带强度的2／3，可以传递较大的功率，但不能随时拆口再使用，只能用一次，蜈蚣钉的选择参考表8－60。
表8－60 蜈蚣钉的选择
胶带螺钉连接是把平型带两头搭在一起，用专用蟹壳螺钉紧固，一般只用4只，蟹壳螺钉的选用可参考表8－61。安装时要注意螺钉不要露出太长；胶带搭接应顺着胶带轮的转动方向，以免接口直接撞击胶带轮，发生危险。
表8－61 蟹壳螺钉的选择
使用三角胶带传动时，因国产三角胶带都是整圈成型，不存在搭接问题。装置三角胶带的水泵机组，一般都把电动机放在滑轨上，三角胶带的拆装和松紧度调节，都是依靠动力机的移动实现的，移动合适后紧固好滑轨上的螺钉。
5．管路的安装 离心泵管路分出水管和进水管，两种管安装时的要求不同。在管路安装过程中，应注意以下几点：
(1)安装前必须检查管子和附件的规格、数量和质量是否与说明书要求相符。
(2)进水管的口径一般要大于或等于水泵的进水口径，不得任意减小，底阀也不得任意改用小底阀，否则，会增加扬程损失，影响吸水高度。
(3)靠近水泵进水口处的进水管不可直接装弯头，要安装一段比进水口直径长2～3倍的直管，否则，水流进泵轮时流速分布不均，影响水泵的效率，也容易产生气蚀。如果进水管直径大于进水口直径，则应使用偏心喇叭管连接。
(4)进水管的任何部分都不许高于水泵的进水口，否则水泵在运行时容易积聚空气团，影响流量。
(5)水泵的进水管路一定要有支承，避免把管路重量加在水泵上，防止损坏泵和接盘。进水管是胶管时，可用镀锌铁丝将胶管连同底阀绑好，一同吊起来。
(6)在河坑或渠道里抽水时，底阀最好竖直悬在水里，与池底、池壁的距离都不要小于底阀的直径D；在枯水位时，淹没深度不小于0．5～1m。
(7)出口管也应有支承装置，采用胶管时，也可用镀锌铁丝吊起来，不要让水管重量压在水泵上，以免损坏水泵。
(8)为了减少功率消耗，出水管尽量少用弯头，出水管的出口尽量接近出水池的水面。
(9)所有管道接头处必须严密，防止水的泄漏。
6．离心泵的运行操作
(1)开车前的检查准备：
①检查各紧固部件。检查水泵和动力机的底脚螺栓是否稳固，不允许有松动现象；检查各管道及连接盘的接头螺丝有无松动脱落现象。
②检查润滑油。应该加注黄油润滑的部件按要求注满合格的黄油，并压好油杯盖以免混入泥沙杂质；用机油润滑的应检查油质是否干净，油位是否合适，加油量不能太多或太少，否则会引起轴承发热。根据经验，一般加至轴承箱的2／3为宜。
③检查填料函。对填料函的填料不可压得太紧或太松，应能够使水慢慢渗出为宜，待起动后再行调整。如填料已发硬，应把填料取出浸在机油内，变软后再装入。
④检查传动部件。对直接传动的机组检查泵轴与动力机轴是否同心，转动联轴器是否有异常响声和摆动现象；对带传动的机组应检查两带轮是否在规定的位置，拉动带时转动是否灵活，松紧是否均匀和有无摩擦卡死现象。
⑤清除可能妨碍工作的杂物。详细检查泵壳及水管内有无金属、石块等杂物，清除进水池和拦污栅的杂物，检查进水口有无杂物阻塞，进水管淹没深度是否合适。
⑥动力机转向。动力机转动方向(特别是使用电动机传动时)，应空转试机检查其转向是否与水泵叶轮要求转向一致。
(2)充引水排气：因为离心泵是靠叶轮将泵中的水压出以后形成真空而进水的，所以，除叶轮浸在水中的离心泵和自吸泵以外，一般每次开泵前都必须向泵内充水。充水方法有两种类型：一是直接向泵内注水(此时应打开放气孔排净泵内空气)；二是将泵内气体抽去，建立一定真空度(此时要关闭出水管闸门)，把水源水引进来。下面介绍几种充水排气方法。
①在进、出水口处装漏斗充水。这种方法是做一个漏斗，插在水泵充水孔内，从漏斗向水泵内充水。
②用手压泵充水。有些水泵自带有，也可以购置或自做小型手压泵安装在进水口处。用手压泵充水时，水泵出水口必须安装好闸阀。把阀门关死后，先用少量水灌满压水机进行引水，等手压泵出水后，表示水泵内已充满水可以开机工作。
③利用柴油机进、排气充水。当用柴油机带动水泵工作时，可利用柴油机的吸排气作用抽真空充水。
(3)开车运行和停机：离心泵起动时，开起动力机达到额定转速后，打开真空表和压力表的阀门，观察它们的指针位置是否在正常状态，如正常时，可慢慢将出水阀门开到最大值。在不需监视真空表和压力表时，可以把它们的阀门关掉。起动时应注意打开出水阀门时间要尽量短，水泵在闸阀关闭状态运转时间不要超过5min，以免造成泵内水的温度过高发热而引起零部件的变形或损坏。水泵在运行过程中，操作入员要严守岗位，加强检查，发现问题及时处理，确保运行安全。
机组停车方法与所用的动力机类型有直接关系，如是内燃机，可以关闭点火开关或油门；如是电动机可以拉开闸刀开关切断电路。Y／△起动的电动机可推下Y／△起动开关到停车位置。离心泵在停车时，应先将压力表关闭，再慢慢关闭出水闸阀，使动力机处于轻载状态，然后关闭真空表，最后停止动力机。停车后如隔长时间再开车，应将各部分的放水开关打开，将管内、泵壳内余水放空，以防止生锈或在冬季发生冻裂。
(三)离心泵的维护与保养
1．运行期间的维护
(1)随时注意水泵的声音和振动感，如果发现机组声音不正常或有较大的振动，应立即停车，检查原因，及时排除，以防止事故的发生。
(2)随时注意各种仪表指针的位置，如有突然变动，应检查其原因。通常真空表的读数突然上升时，很可能进水池水面降落过低或进水管被杂物堵塞。压力表读数的突然下降，很可能是动力机转速降低或泵中有空气被吸入造成的。找到原因后，应设法消除。
(3)经常检查轴承的温度和润滑情况。用油环润滑的轴承，须注意油环是否转动灵活，轴承机油应及时加添，以保持适当的油量，油量过多或过少都会引起发热。油质要清洁，一般滑动轴承每运转200～300h后应换油一次，但每半年至少换油一次；滚动轴承每运转1500h后应检查补充一次。对于新水泵应提前换油。
(4)注意填料函是否正常，填料中须有水连续滴出(一般每分钟30滴左右)，过多过少时应调节压盖螺丝，使填料压紧得恰到好处。
(5)经常检查进水管路、填料函等有无漏气现象，如漏气时压力表的读数会下降，泵内会有不正常音响，要采取措施防止漏气，否则，出水量会减少，严重时还会不出水。
(6)经常检查进水管口附近是否有漂浮物，防止进水口堵塞。当进水池水面降得过低时，应停止运行；否则，进水口会产生涡流，把空气吸入泵内。如进水池水位较低，但可维持抽水，在急需抗旱时，可以在产生涡流的地方盖一块木板于水面上，防止空气进入泵中，以有利于水泵的工作。
(7)带传动的机组应保持带工作面清洁干燥，带面发光时，可在清除带表面油腻和污垢后上带油，防止带打滑，并随时注意皮带的松紧程度。
(8)在多泥沙河流上抽水时，应注意含沙量一般不应超过7%；否则，会使水泵效率明显降低，流量减小，且过流部分易于磨损。
2．排灌结束后的维护
(1)将水泵和管路中的水放空，防止结冰冻坏水泵及相关设备。
(2)及时擦干水泵及管路上的水渍和油污，保持机组的清洁和泵房的整洁。
(3)长期不用时，对易生锈部件要拆下上油密封，油漆剥落严重的管道应重新上油漆。
(4)检查轴承有无磨损、点蚀，如滚动轴承中的滚珠表面有无斑点和松动现象，用煤油或汽油清洗轴承，并涂上黄油后装好。
(5)检查叶轮的磨损情况和叶轮固定螺母有无松动。
(6)检查泵轴有无弯曲和磨损，如有损坏应修理或更换。
(7)检查叶轮在减漏环处的间隙，如间隙值太大应更换减漏环。
(8)对于带传动的机组，应把带拆下擦干净后挂在干燥的地方。
(9)检查填料函情况，如填料已磨损或发硬，应更换新的填料。
(10)检查底阀，要使底阀能灵活开启，严密关闭，如阀转轴处生锈要进行处理。
对动力机的维护保养应按配套说明书中的规定进行。
3．日常维护修理
(1)离心泵的日常维护项目：
①经常擦拭机组、设备和管路上的灰尘、水渍、油污，使之保持整齐、清洁。
②定时更换轴承内的润滑油脂。对于装有滑动轴承的新泵，运行100h左右，应将润滑油更换，以后每运行300～500h换油一次；滚动轴承的润滑脂，可在小修时更换。
③要随时调节填料的松紧度。
④经常检查并紧固各部件螺丝。
⑤经常清除拦污栅和进水池的杂物，使水泵进水管有足够的淹没深度，并防止杂物堵塞进水管或吸入水泵打坏叶轮。
(2)离心泵的小修：小修是指机组累计运行1000h左右或排灌季节结束后应进行的维修，内容包括：
①将泵拆卸，检查并紧固叶轮螺母。若叶轮磨损严重，应及时修理。
②测定密封环的间隙，如间隙过大，应予以调整或修理，必要时应更换新的密封环；否则，密封环处泄漏量太大，会使泵的出水量减小，效率降低。叶轮与密封环的径向间隙，与密封环的内径有关，可参考表8－62中推荐值。
表8－62 叶轮与密封环的径向间隙(单位：mm)
③清洗水封环，更换已经磨损或变硬的填料。
④拆下轴承检查清洗，更换新的润滑油。
⑤直接传动型应检查联轴器固定情况，发现螺母松动应紧固并检验同心度。
⑥胶带传动型应检验带轮稳定性和胶带磨损及张紧状态。
⑦检查并紧固离心泵轴套及叶轮紧固螺母。
⑧在各加工表面涂润滑脂，重新装配水泵，并紧固各部分的连接螺栓。
(3)离心泵的大修：水泵累计运行2000h左右应进行大修，大修除完成小修的项目外还包括：
①将泵全面解体，清洗、除垢、去锈。包括清洗各加工面、轴承和各部分的连接螺丝；除去叶轮、密封环、轴套、轴等部件的水垢和锈斑。
②检查泵壳有无裂缝、麻点或穿孔，各结合面有无漏水、漏气现象，必要时进行修补。
③检查叶轮、密封环、轴套磨损情况，必要时进行修补或更换新件。
④检查泵轴是否弯曲或磨损，如果已弯曲，要进行调直；如磨损严重，则需修补或镀铬，必要时更新泵轴。
⑤检查轴承间隙。滑动轴承磨损严重时，应进行修正并作间隙调整；滚动轴承检查滚珠有无损坏，间隙是否合格，必要时更换轴承，再装配时应换新的润滑脂。
⑥各项检查均符合要求后，应在各加工表面涂抹钙基润滑脂，重新装配水泵。
4．离心泵的拆卸
(1)单级单吸离心泵的拆卸：单级单吸泵的泵壳是整体的，转动部分套入壳内，叶轮呈悬臂状。其拆卸顺序如下：
①先卸下泵盖与蜗形壳体的固定螺母，然后敲击振动或用平头螺丝刀拨动结合处把泵盖取下。
②用专用扳手拧下叶轮顶端轴头的反向螺母和止推垫圈，叶轮即可从轴上脱下。若叶轮已锈在轴上，可先用煤油浸洗后再拆。
③卸下泵壳与托架之间的连接螺母，取下泵壳，再把与它连接的填料卸下，取出填料，此时应注意不要把水封环碰坏。
④先卸下托架的前后托架盖，再用方木由轴的前方向后敲打，即可把泵轴取下。
拆卸过程中应注意不使轴损坏，拆出的键及其他小零件应编号存放，以免弄错。
(2)单级双吸式离心泵的拆卸：单级双吸式离心泵的泵盖与泵体是上下装配，只需拆掉泵盖转动部分就可拿掉。其拆卸顺序如下：
①泵盖的拆卸只需松开泵体两边的填料压盖，卸下上盖与泵座的连接螺母和定位销钉，即可取下泵盖。
②卸下泵体两侧轴承压盖，转子部分就可取下放置在备用工作台上。
③用木榔头打下轴承(装滚动轴承应先去掉联轴器)。
④取下填料压盖、填料环及填料套。
⑤拧下轴套两端背帽，拆下轴套。
⑥用压力机把叶轮压出，如没有压力机，可用木榔头轻打取下。
⑦用专用拔轮器取下联轴器盘。各类离心泵的联轴器拆卸方法是相同的，先拆下联轴器上螺母，用专用胶带轮拔轮器把联轴器盘慢慢拉出来。