离心输油泵设计

摘 要：离心泵的技术发展是在用户客观需求的推动下取得的。人类环境意识的增强，环境法规的日益严格将成为推动世界泵行业技术发展的强大动力。输油泵是对原油进行长距离的输送，它不仅在油田，而且在石油化工，炼油厂，油库都有着广阔的应用。油泵一般是离心式泵，在输送液体时，会发生泄露，这不仅污染环境，浪费资源，而且会造成危险。所以必须加强泵的密封减少漏油。

关键词：离心 输油泵 效率 轴承

离心泵的设计主要集中在水利设计，机械密封设计和轴承设计。这些方面的设计对离心式输油泵有着至关重要的作用：水利设计的好坏影响离心泵的性能，效率；机械密封设计的合理与否直接影响到人身，设备的安全以及对环境的污染；轴承的设计与泵的正常运行息息相关。并且离心泵的水利损失，防腐也是很重要的内容。

一、泵型的选择

1.选择泵的总体结构设计

首先大致选择泵的结构类型和原动机类型，进而结合下面的计算，经比较分析做最后确定。

2.泵吸入口和排出口的确定

泵的吸入口直径是由合理的进口流速确定。泵蹦吸入口的流速一般为3m/s左右，从制造方面考虑，大型泵的流速取大些，以减小泵的体积，提高过流面积，而提高泵的抗汽蚀性能，应减小吸入口流速。由于泵的体积较小，所以取vs=3m/s，所以有：

圆整为Ds=212mm（其中取Q单位为m3/s）。对于低扬程泵可取排出口直径与吸入口直径相同所以此处取

Ds=Dt=212mm

式中：Dt----泵的排出口径；

Ds----泵的吸入口径。

3.原动机的选择：

由于本次设计的泵的流量Q=180 m3/h、扬程H=300m、转速n=2950r/min、效率η=0.75、介质温度：60-70℃、介质相对密度v=0.95、用途：输送原油（含水75），所以有：

轴功率

计算配套功N、=KN=1.2X95=114（kw）

扭矩

二、泵叶轮的设计

叶轮主要几何参数有：叶轮进口直径D0、叶片进口直径D1、叶轮轮毂直径Dh、叶轮进口角β1、叶轮出口直径D2、叶轮出口宽度b2、叶片数Z。

叶轮尺寸的确定主要有速度系数法和相似换算法，在本泵设计中采用速度系数法。它和相似换算法在实质上是相通的，其差别在于模型换算是建立在一台相似泵基础上的设计，而速度系数法是建立在一系列相似泵基础上的设计，是按相似的原理，利用统计系数计算过流部件的各部分尺寸。

圆柱形叶片可以用一个或几个圆弧画成。用一个圆弧画的较短，流到扩散也不如用几个圆弧画成的叶片好。现以两个圆弧画叶片的方法绘本次设计的叶片。

三、压出室及吸入室的设计

1.吸水室的结构设计

按机构分，吸水室可分为：直锥形吸水室、变管形吸水室、环形吸水室、半螺旋吸水室。根据本次设计需要选用直锥形吸水室。（如右图）

这种形式的吸水泵水利性能好，结构简单，制造方便。液体在直锥形吸水室中流动，速度是逐渐增加的，因因此速度分布更趋向于均匀，故直锥形吸水室能很好的满足要求。直锥式吸水室出口直径与叶轮出口直径相同，进口流速则按经济流速决定（3m/s左右），并圆整取标准直径，通常入口直径比出口直径大7%～10%，有了进口直径，根据允许锥度（约7～10度范围内）可确定直锥形吸水室的轴向长度。

吸水室的进口直径应按标准管路直径选择，并应其实比此叶轮进口面积大（15%～20%），这样，可使液体进入吸水室后还有一个加速过程，以便是液体的速度更均匀的引入叶轮。

2.压出室的结构设计

压出室是泵的重要组成部分并且和叶轮一样是任何一个叶片式泵都不可缺少的构件。液体从叶轮中流出的速度是很大的，但液体进入下一级叶轮（或进入压水管道中）不要求其速度降到叶轮入口要求的速度，因此，在离心泵中压水室要在水里损失最小的前提下完成以下任务：为在叶轮内形成稳定的相对运动的条件，必须保证液体在压水室中的流动是轴对称的；把从叶轮流出的高速度的液体收集起来，并将液体的大部分动能转化成压能，然后，输送到压水管路或输送到下一级叶轮入口，而且能量转换过程中不能破坏液体在压水室的轴对称流动；消除速度环流。

为了使能量充分转换，通常都在螺旋级末端加一扩散管，使之充分转换，为了减少压水管路中的水力损失，必须进一步降低压水室中的流动速度，这一任务通常由螺旋管最后所设置的扩散管来实现，在扩散管内使80%～85%的动能转化为压能。扩散管的进口即为第八断面，扩散管出口即为圆形，出口圆的选择，应使其中流速符合经济流速，并符合管道标准直径。扩散角推荐值8度～12度。扩散角过大，会导致边界层内液体脱离，增加水力损失。扩散管长度与进口截面直径之比不得大于2.5～3，否则，由于边界层厚度增加，液体会脱流，恶化扩散管的工作性能。当出口断面面积必须增大时，可利用具有突然扩大的台阶的扩散管，其工作性能优于加长扩散管。

四、结语

目前，机械密封不断在泵用密封市场取得了相当大的份额，各种新设计的机械密封在市场份额的增长中占了很大的比重。机械密封具有液体泄露量小，工作安全可靠，寿命长的优点（相对填料密封）。但其结构复杂，安装难度和成本较高的缺点，有待于进一步提高。今后的发展很可能集中在采用上游式泵送和磁性流体密封或是类似的技术来提高密封系统功能的完整性。泵的设计与产品开发，性能研究是泵技术中永无止境的研究方向。

参考文献：

[1]张广泰，韩成才主编：《水力学与水利机械》，陕西科学技术出版社.

[2]离心泵设计基础编写组编写：《离心泵设计基础》，机械工业出版社.

[3]白文雄.油泵的现场安装与使用维修[J].石油机械，1994年，第22卷，第4期.

作者简介：杨甲玉，男，生于1985年12月，工作单位：长庆油田输油二处白豹站