离心原理

关键词： 离心 制备 纤维 转子

离心原理（精选九篇）

离心原理 篇1

关键词：离心纺,纳米纤维,有序排列,高速

0 引言

纳米纤维是指直径在几十到几百纳米的超细纤维。它具有非常大比表面积、超细孔隙度、良好的机械特性[1]等其他纤维所不能拥有的独特优势。近年来, 纳米纤维广泛用于组织工程支架、药物传输、过滤介质、人造血管、生物芯片、纳米传感器、光学、复合材料等领域[2]。

纳米纤维的制备吸引着国内外专家学者的关注。到目前为止, 制备纳米纤维的方法有许多种, 如拉伸法、微相分离、模板合成、自组装、静电纺丝等[3]。其中静电纺丝法以操作简单、适用范围广、生产效率相对较高等优点而被广泛应用[4]。在所有制备纳米纤维已出版论文中, 超过50%都是基于静电纺丝的。

静电纺丝的制备原理如图1所示[5]。高压电场 (一般10k V~60k V) 一端连接喷嘴 (注射器) 针头, 一端连接导电收集板。工作时, 注射器中高分子溶液受到高压电场力的作用克服溶液的表面张力从针头喷射到收集板过程中溶剂挥发而形成了微细小纤维。在静电纺丝制备纳米纤维过程中, 虽然制备方法简单、可靠, 但是也存在以下几个固有缺陷限制了该方法商业大规模使用:1) 制备过程中需要施加高压电场;2) 生产效率低;3) 溶液需要一定比例的溶剂使溶液具有一定传导率而产生的污染。

如何克服静电纺丝制备纳米纤维的以上缺陷, 设计一种不需要施加高压电场、能够制备不受传导率约束的聚合物纳米纤维而生产效率又高的制备方法已成国内外制备纳米纤维的研究重点, 高速离心力纺制备纳米纤维正满足这一工业需求。

1 高速离心纺制备纳米纤维

离心纺最早出现在1924年美国一个离心喷丝头的专利[6], 其原理是圆盘边缘安装有喷丝头小孔, 工作时高速旋转圆盘, 利用离心力得到微细小纤维。近年来, 一种新的纳米纤维制备方法就是利用高速离心力而不是静电纺丝的高压电场力, 最早出现在2010年, 由美国Harvard大学的Badrossamy[7]和Texas大学的Sarkar[8]在各自论文中报道过。

1.1 高速离心纺基本原理

高速离心纺制备纳米纤维机械结构示意图如图2所示。

在图2中, 高速离心纺机械结构简单, 主要由电机、喷头、喷嘴和收集板等做成。喷头装在电机轴上, 里面装有聚合物溶液, 在喷头的弯曲部位安装一个直径微小的喷嘴。工作时, 电机通电旋转喷头, 使喷嘴高速旋转, 聚合物溶液在喷嘴处形成纳米纤维, 并收集到收集板上, 形成有序的纳米纤维。聚合物溶液在喷嘴处形成纳米纤维主要经历以下三个阶段:1) 聚合物溶液有一定的粘度, 旋转时到达喷嘴处形成泰勒锥;2) 聚合物溶液同时受到表面张力和离心力作用, 当离心力大于表面张力时, 聚合物拉伸形成细小的微纳米级纤维;3) 纤维在离心力的作用下在喷嘴和收集板之间旋转, 在这个过程中聚合物溶液中的溶剂挥发, 得到纤维旋转到收集板上。收集的纳米纤维如图3所示。在制备过程中没有高压电场, 聚合物溶液浓度在15%~35%之间, 比静电纺纱浓度高, 产量高。

1.2 熔体纳米纤维制备原理

图2简易的高速离心纺只能对聚合物溶液进行纳米纤维制备。离心纺也可以对陶瓷、金属材料或聚合物等熔体进行纳米纤维制备, 其机械机构示意图如图4所示。

在图4中, 增加了上下加热器, 转子边缘安装喷嘴, 里装有聚合物, 通过上下加热器高温加热使其成为熔融状态, 熔融液体具有一定的表面张力且分子缠结处于一个合理范围。电机带动转子作高速回转运动, 聚合物溶液在喷嘴处形成泰勒锥, 当离心力大于黏弹力和表面张力时形成纳米纤维。调节喷嘴和收集板之间距离可以得到不同形态的纳米纤维, 根据纳米纤维制备时喷嘴几何特征参数以及受力情况可知纳米纤维空间轨迹, 通过设计不同的收集装置可以实现纳米纺纱。该设备可以使金属、陶瓷或聚合物熔体在一定的温度下实现纳米纤维制备。在这个机构中, 可以不使用溶剂, 不会产生污染, 可以实现清洁生产;同时由于具有加热装置, 可以使有些难于溶解的聚合物在熔融状态下也可以实现制备纳米纤维。

2 纳米纤维形貌特征

本文Nylon6聚合物制备的纳米纤维, 采用扫描电子显微镜 (SEM) 进行测量, 其纤维形貌图如图5所示。图5 (a) 为Nylon 6 20wt%的溶液制备的纳米纤维, 平均直径在600nm左右。图5 (b) 、 (c) 中为Nylon 6 30wt%在转速2000rpm制备的纳米纤维, 由于转速较低, 制备的纳米纤维有珠状颗粒, 根据实验研究, 随着转速的升高, 珠状颗粒越来越少, 纤维有序度越来越好。

3 纳米纤维直径

高速离心纺制备纳米纤维的直径影响因素是多方面的, 比如聚合物工艺参数 (浓度, 黏弹力) 、喷嘴几何工艺参数、喷嘴到收集板的距离、转子转速和环境温度等。根据初步试验可知, 随着聚合物浓度增加或转速增加, 增大喷嘴到收集板的距离等可以使纳米纤维更加均匀化, 直径减小。纳米纤维直径存在以下关系。

式 (1) 中, D为纳米纤维直径, a为喷嘴的直径, Rc为喷嘴到收集板的距离, n为转子转速。

4 结论

本文研究了一种新的制备纳米纤维的方法, 它具有机械结构简单, 无需高压, 纳米纤维产量高, 无污染, 目前它处于实验阶段, 随着技术的成熟, 高速离心纺制备纳米纤维将具有巨大的市场与应用潜力。

参考文献

[1]王小梅, 黄永安, 布宁斌, 等.静电纺丝制备微纳米纤维的形貌特征与影响机理分析[J].科学通报.2012, 57 (10) :860-865.

[2]李蒙蒙, 朱瑛, 仰大勇, 等.静电纺丝纳米纤维薄膜的应用进展[J].高分子通报, 2010, (9) :42-51.

[3]Nayak, R., Padhye, R., Kyratzis, I.L., et al.Recent advancesin nanofibre fabrication techniques.Textile ResearchJournal.2012:82 (2) :129-147.

[4]段娟娟, 孙红梅, 石乃恩, 等.静电纺丝制备光电功能聚合物纳米纤维及其应用[J].科学通报.2012, 57 (18) :1616-1632.

[5]龙云泽, 李蒙蒙, 尹志华.静电纺丝法制备有序排列的纳米纤维最新进展[J].青岛大学学报 (自然科学版) .2008, 21 (2) :92-98.

[6]J.P.Hooper, Centrifugal spinneret, United States Patent1500931, 1924.

[7]Bhattarai S, Bhattarai N, Yi H, et al.Novel biodegradableelectrospun membrane:Scaffoldfor tissue engineering[J].Biomaterials, 2004, 25:2595–2602.

离心泵的基本原理和结构讲稿 篇2

泵是输送油、水等液体的机械。•化工厂各个装置都装有许多台泵,将油品等液体传送于各设备之间。这些泵大多数都是离心泵。本章主要介绍离心泵的基本结构、工作原理及日常操作、维修保养。

a 离心泵的分类、结构及主要零部件

一.离心泵的分类

1.按液体吸入叶轮方式分:

(1)单吸式泵:如图1-1所示，叶轮只有一侧有吸入口,•液体从叶轮的一面进入叶轮。

(2)双吸式泵:如图1-2所示，叶轮两侧都有吸入口,•液体从两面进入叶轮。

2.按叶轮级数分:

(1)单级泵:只有一个叶轮。

(2)多级泵:同一泵轴上装有串联的两个以上叶轮。

3.按泵体形式分:

(1)蜗壳泵:壳体呈螺旋线形状,液体自叶轮甩出后,进入螺旋形的蜗室,再送入排出管线,如Y型泵。

(2)双蜗壳泵:叶轮排出侧具有双蜗室的壳体。

(3)筒式泵:整个泵内壳装在一外筒体内的双层壳体离心泵。

4.此外,按泵输送介质不同可分为清水泵、油泵、耐[wiki]腐蚀[/wiki]泵等。

二.离心泵的基本构成

1.概论:一台离心泵主要由泵体、叶轮、密封环、旋转轴、轴封箱等部件组成,有些离心泵还装有导轮、诱导轮、平衡盘等。

2.泵体:即泵的壳体,包括吸入室和压液室。

(1).吸入室:它的作用是使液体均匀地流进叶轮。

(2).压液室:它的作用是收集液体,并把它送入下级叶轮或导向排出管,与此同时降低液体的速度,使动能进一步变成压力能。•压液室有蜗壳和导轮两种形式。蜗壳因流道做成螺旋形而得名 ,•液体沿螺旋线流动,随着流道截面的增大而降低速度,使动能变成压力能;导轮常见于分段多级泵,为了使结构简单紧凑,•在一级叶轮和次级叶轮之间的能量转换采用导轮,液体沿导轮规定的流道流至次级叶轮的入口。

3.转子:转子包括泵轴、叶轮及其他附件。

(1)叶轮:它是离心泵内传递能量给液体的唯一元件,•泵通过它使机械能变成了液体的压力能,使液体的压力提高。叶轮用键固定于轴上，随轴由原动机带动旋转,通过叶片把原动机的能量传给液体。

(2)轴:它是传递机械能的重要零件,•原动机的扭矩通过它传给叶轮,轴和叶轮及其它定位压紧件组成转子。

第二节 离心泵的工作原理及主要工作参数

一.离心泵的工作原理

1.灌泵:离心泵在启动之前,泵内应灌满液体,此过程称为灌泵。大家是否注意到,抽水泵抽水前就有灌泵这一过程。在炼油厂,•离心泵同样需要灌泵,不过多数都十分简单,•因为泵的入口管线内充满着带压力的液体,只要打开进口[wiki]阀门[/wiki]就完成了灌泵工作。

2.工作原理:

驱动机(电机)通过泵轴带动叶轮旋转,叶轮的叶片驱使液体一起旋转,因而产生离心力,在此离心力的作用下,液体沿叶片流道被甩向叶轮出口,液体经蜗壳收集送入排出管。液体从叶轮获得能量,•使压力能和速度能均增加,并依靠此能量将液体输送到工作地点。当一个叶轮不能使液体获得足够的能量时,可用多个叶轮串联或并联起来对流体作功。

在液体被甩向叶轮出口的同时,叶轮入口中心处形成了低压,•在吸液罐和叶轮中心处的液体之间就产生了压差,吸液罐中的液体在这个压差作用下,不断地经吸入管路及泵的吸入室进入叶轮中。这样•,叶轮在旋转过程中,一面不断地吸入液体,•一面又不断地给吸入的液体以一定的能量,将液体排出,使离心泵连续地工作。

二.离心泵的主要工作参数

1.流量:即泵在单位时间内排出的液体量,通常用体积单位表示,符号位Q,单位有m3/h,m3/s,l/s等,当用重量流量G表示时,•其单位为kgf/h,kgf/s等,G与Q之间的关系为:G=Q×γ(γ为输送温度下的液体??重度,单位为kgf/m3)。

2.扬程:输送单位重量的液体从泵入口处(泵进口法兰)到泵出口处(泵出口法兰),其能量的增值,用H表示,单位为kgf.m/kgf。在工程单位制中,扬程的单位常用m(米)来表示,即用被输送液体的米液柱高度表示。虽然泵扬程单位与高度单位是一样的,但不应把泵的扬程简单??地理解成液体能够排送的高度,因为泵的扬程不仅要用来使液体提高位头,而且要用来克服液体在输送中的阻力,•以及用来提高液体的静压头和速度头。所以,液体所能排送的高度总是小于总扬程H的。•扬程与压差的换算关系:ΔP=γ×H,离心泵的出口路都应有压力表,•扬程通过压力来显示。

3.转速:泵的转速是泵每分钟旋转的次数,用N来表示。电机转速•N一般在2900转/分左右。

4.功率与效率:泵的输入功率为轴功率N,也就是电动机的输出功率。泵的输出功率为有效功率Ne。•泵的有效功率表示泵在单位时间内输送出去的液体从泵中获得的有效能量，单位常用为kgf.m/h,kw•等。因为泵的扬程是单位重量液体从泵中获得的有效能量，•所以扬程和重量流量的乘积,就是单位时间内从泵中输出液体所获得的有效能量。

由于泵在工作时,泵内存在各种损失,所以不可能将驱动机输入的功率完全转变成液体的有效功率。•轴功率和有效功率之差为泵内损失功率,损失功率的大小用泵的效率来衡量。泵的效率η=Ne/N。

（1）离心泵的压头一般随流量加大而下降。（2）离心泵的轴功率在流量为零时为最小，随流量的增大而上升。故在启动离心泵时，应关闭泵出口阀门，以减小启动电流，保护电机。停泵时先关闭出口阀门主要是为了防止高压液体倒流损坏叶轮。

（3）额定流量下泵的效率最高。该最高效率点称为泵的设计点，对应的值称为最佳工况参数。离心泵铭牌上标出的性能参数即是最高效率点对应的参数。离心泵

一般不大可能恰好在设计点运行，但应尽可能在高效区（在最高效率的92%范围内，如图中波折号所示的区域）工作。第三节 离心泵的汽蚀与吸入特性

一.汽蚀:

1.汽蚀现象

根据离心泵的工作原理可知,液流是在吸入罐压力•Pa??和叶轮入口最低压力Pk间形成的压差(Pa-Pk)作用下流入叶轮的,•如图1-3所示,则叶轮入口处压力Pk越低,吸入能力就越大。但若Pk降低到某极限值(目前多以液体在输送温度下的[wiki]饱和蒸汽压[/wiki]力Pt为液体汽化压力的临界值)时,就会出现汽蚀现象。汽蚀发生时,泵就会产生噪音和振动,并伴有流量,扬程和效率的降低,有时甚至不能运转。所以,离心泵在使用中特别要防止发生汽蚀。

2.汽蚀的基本过程:

当离心泵叶轮入口处的液体压力Pk降低到小于或等于Pt时,液体就汽化;同时还可能有溶解在液体内的气体从液体中逸出,•形成大量小气泡。•当这些小汽泡随液体流到叶轮流道内压力高于临界值的区域时,由于气泡内是汽化压力Pt,而外面的液体压力高于汽化压力,则小气泡在四周液体压力作用下,便会凝结,溃灭。

在叶轮内,当产生的小气泡重新凝结,馈灭后,•好似形成了一个空穴。这时,周围的液体以极高的速度向这个空穴冲来,•液体质点互相撞击形成局部水力冲击,使局部压力可达数百大气压。汽泡越大,•其凝结溃灭时引起的局部水击压强越大。•如果这些汽泡是在叶轮金属表面附近溃灭,则液体质点象无数小弹头一样,连续打击金属表面,金属表面很快会因疲劳而剥蚀。这种液体的汽化、凝结、•冲出和对金属剥蚀的综合现象就称为“汽蚀”。

3.汽蚀会引起的严重后果:

(1)产生振动和噪音:汽泡溃灭时,液体质点互相冲击,就能够产生各种频率范围的噪音。在汽蚀严重时,可以听到泵内有“劈啪”的[wiki]爆炸[/wiki]声,同时,机组会产生振动。

(2)对泵的工作性能有影响:当汽蚀发展到一定程度时,•汽泡大量产生,会堵塞流道,使泵的流量、扬程、效率等均明显下降。

(3)对流道的材质会有破坏:主要是在叶片入口附近金属的疲劳剥蚀。

4、如何避免离心泵的气蚀

1、尽可能减小吸人管路的阻力

2、减小吸上高度或增大流注高度

3、控制液体温度不要过高

4、在设计时尽量改进叶轮人口处的几何形状

5、采用强度和硬度高、韧性和化学稳定性好的抗汽蚀材料来制造叶轮，以及提高通流部分表面的光洁度。

三.离心泵的常见铭牌标记

1.型号表示法:

大部分离心泵的型号按汉语拼音字母编制,通常分首、中、尾三部分。首部是数字,表示泵的主要尺寸规格(一般为泵的吸入口直径,单位有mm或in);中部用汉语拼音字母表示泵的型式或特征,(见表1-2);尾部一般用数字表示该泵的参数(单级m扬程或比转数的1/10,•对多级泵,单级扬程后乘上一个叶轮级数)。•有的泵型号尾部数字后面还带有A、B或C,分别表示其叶轮经过第一、二、三次切割。

表1-2

离心泵型式与拼音字母对照表

字母

泵的型式

B、BA

单级单吸悬臂式水泵

S、Sh

单级双吸式水泵

D、DA

多级分段离心水泵

DK

多级中开式水泵

DG、GB

锅炉给水泵

N,NL

冷凝水泵

Y

单级油泵

DY

单吸多级油泵

YⅡ,YⅢ

热油泵

F

腐蚀泵

2.常见铭牌标记内容:

离心泵的常见铭牌内容除型号外,还有流量、扬程、轴功率、效率、必须汽蚀余量、转速、重量、出厂编号、出厂日期等。

四.改变性能曲线进行工况调节

1.改变工作转速:

根据是:比例定律。如图1-10所示：

优点:比较经济,无附加能量损失。

缺点:要能变速的驱动机,所以目前在炼厂还少见。

2.切割工作叶轮外径:

根据是:切割定律。如图1-11所示：

优点:方法简便易行,比较经济,无附加能量损失。

缺点:叶轮切割后不能恢复原有特性,且只能作有限切割。

适用于较长期的减小流量调节。

3.串联工作：

两泵串联后的总扬程等于两泵在同一流量时的扬程之和。•实际使用中多用多级泵代替串联泵使用。

4.并联工作：

两泵并联后的总流量等于两泵在同一扬程下的流量相加。

5.入口节流调节：

原理同出口节流调节一样。为防止发生汽蚀,对非灌注头的离心泵装置很少使用。炼厂机泵绝大多数有灌注头,可以使用,•但绝不允许关得太小。在通风机、鼓风机等离心式压缩机中最常用。

四、离心泵的缺点 1．本身没有自吸能力 为扩大使用范围

在结构上采取特殊措施制造各种自吸式离心泵 在离心泵上附设抽气引水装置。2．泵的Q随工作扬程而变 H升高，Q减小

达到封闭扬程时，泵即空转而不排液

3.扬程由叶轮直径和转速决定的，不适合小Q、高H 这要求叶轮流道窄长，以致制造困难，效率太低。离心泵产生的最大排压有限，故不必设安全阀。船用水泵和货油泵大多用离心泵。压载泵、舱底泵、油船扫舱泵等用具备自吸能力的离心泵.第六节、离心泵的使用中的注意事项 1．起动、运行和停车的注意事项

(1)盘车

新装，检修后及停用时间长，起动前应手转联轴节3～5转 检查是否有卡阻、过紧、松紧不均或异常声响 使滑油进入各润滑部位

发现异常现象，必须予以排除，然后才能起动(2)润滑

轴承过早损坏大多是由于缺油或滑油变质造成 起动前和运转中都要注意检查润滑状况

初次使用，轴承应充注适量的洁净润滑油或润滑脂 用油环润滑的轴承，油环应被浸没约15mm左右

用润滑脂润滑的轴承，加油量应占轴承室容积的1／2-1／3 润滑油应避免混入水和杂质 运转时轴承温升不应超过35℃，外表温度不宜超过75℃。

(3)冷却(P-901)对设有填料箱水封管、水冷轴承、水冷机械轴封或具有平衡管、平衡盘的离心泵 注意其相应水管路是否畅通 检查冷却水量和水温。(4)封闭起、停

关闭排出阀运转时功率最低

但泵封闭运转的时间不能过长(液体发热)(5)检查转向

泵反转时不能建立正常排压

故新泵或检修后初次起动时，应判别转向

(6)避免干转

转动部件与固定部件的间隙大都很小，或直接接触(如轴封)干转时可能造成严重磨损、发热甚至抱轴 自吸式离心泵，初次起动也要灌液

某些自带真空泵的离心泵起动时可能干转，应限制其自吸时间，不宜采用机械轴封(7)防冻及防锈

停用时，如环境温度在0℃以下，即及时放残液 长期停用的泵，应在外露的金属加工面上涂防锈油 第七节、常用轴封办法

一.机械密封

1.机械密封的基本结构:

如图1-12所示,机械密封主要由以下四部分组成1)主要密封件:包括动环(与轴一起旋转的密封环),静环(固定不动的密封环,一般在密封压盖内)。(2)辅助密封件:密封圈、密封垫(常见的有O型、V•型等)。(3)压紧件:弹簧、推环等。(4)传动件:弹簧座、键或紧定螺钉等。

2.工作原理：

B点:静环与压盖之间的静密封,用弹性O型、V型密封圈密封。

C点:动环与轴(或轴套)之间有径向间隙,采用具有弹性的O型、V型密封圈(带撑环)密封,也属静密封。

D点:填料箱与压盖之间的静密封,一般用铝垫、石棉垫等密封。

A点:动环与静环的接触面之间。•它主要靠泵内液体压力及弹簧力将动环压紧于静环上,动环随轴旋转，通过动环、静环两个端面贴合成一对摩擦副而达到密封。它代表了机械密封的特点,也称端面密封。

动静两环接触面总会渗漏一点液体,但恰好造成接触面上有一层液体膜。这层液体膜在两环相对旋转下会形成油楔式压力,有助于阻止液体泄漏,也有助于润滑两环之间的端面以减轻磨损,•延长密封使用寿命,提高经济效益。

为了保证两环安全贴合和均匀压紧,两环端面必须平直光滑,弹簧有一定压紧力。

3.机械密封的分类

内装式与外装式:

区分于弹簧置于工作介质之内外。

5.机械 密封的优缺点：

(1)优点:可靠性好,摩擦阻力小,消耗功率少,运转周期长,泄漏量小,可用于高温高压、低温低压各类机泵。

(2)缺点:价格昂贵,安装拆卸麻烦,技术要求高。

6.机械密封的冷却、润滑与防抽空破坏:

(1)冷却:一般引冷却水冷却静环和密封腔介质,•冷却水应用软水以防水垢产生。

(2)润滑:密封端面正常工作时为半液体摩擦状态,只有这样,才能既使润滑良好,又尽量减小泄漏。

(3)抽空:在离心泵突然抽空时,泵腔内瞬时呈负压状态,泵外大气压力高于泵内压力,形成压差。若弹簧顶不住这个压差,则动、•静环会一起向泵腔作轴向位移。若此时静环防转槽脱离防转销,并在动环带动下旋转一个角度,即使抽空停止,•防转销与防转槽也很难恢复到原来的位置,于是防转销顶住静环,使静环倾斜,破坏了密封。为防止因抽空破坏密封,防转销不宜过短,•非平衡型密封的动环滑动槽不宜直通,平衡型机械密封安装时,动环离轴套台阶的距离不能过大,同时,操作中也应尽量防止抽空。

7.机械密封的优缺点：

(1)优点:可靠性好,摩擦阻力小,消耗功率少,运转周期长,泄漏量小,可用于高温高压、低温低压各类机泵。

离心式压缩机工作原理与故障维修 篇3

关键词：压缩机；工作原理；故障；维修

前 言

离心式制冷压缩机的构造和工作原理与离心式鼓风机极为相似。但它的工作原理与活塞式压缩机有根本的区别，它不是利用汽缸容积减小的方式来提高汽体的压力，而是依靠动能的变化来提高汽体压力。离心式压缩机具有带叶片的工作轮，当工作轮转动时，叶片就带动汽体运动或者使汽体得到动能，然后使部分动能转化为压力能从而提高汽体的压力。1炼厂离心式压缩机工作原理

1.1炼化装置常用压缩机

炼油厂常用压缩机按工作原理结构，基本可分成透平式和容积式压缩机两大类。透平式压缩机有离心式和轴流式两种，如催化装置的主风机采用的是轴流式的较多，而气压机均是离心式压缩机。容积式压缩机有往复式和回转式，如螺杆式压缩机。

1.2离心式压缩机结构特点

离心式压缩机由转子及定子两大部分组成，转子包括转轴，固定在轴上的叶轮、轴套、平衡盘、推力盘及联轴节等零部件。定子则有气缸，定位于缸体上的各种隔板以及轴承等零部件在转子与定子之间需要密封气体，之处还设有密封元件。叶轮是离心式压缩机中最重要的一个部件，驱动机的机械功即通过此高速回转的叶轮对气体作功而使气体获得能量，它是压缩

机中唯一的作功部件，亦称工作轮。叶轮一般是由轮盖、轮盘和叶片组成的闭式叶轮，也有没有轮盖的半开式叶轮。主轴是起支持旋转零件及传递扭矩作用的。根据其结构形式有阶梯轴及光轴两种。平衡盘，在多级离心式压缩机中因每级叶轮两侧的气体作用力大小不等，使转子受到一个指向低压端的合力，这个合力即称为轴向力。轴向力对于压缩机的正常运行是有

害的，容易引起止推轴承损坏，使转子向一端窜动，导致动件偏移与固定元件之间失去正确的相对位置，情况严重时，转子可能与固定部件碰撞造成事故。平衡盘是利用两边气体压力差来平衡轴向力的零件，它的一侧压力是末级叶轮盘侧间隙中的压力，另一侧通向大气或进气管，通常平衡盘只平衡一部分轴向力，剩余轴向力由止推轴承承受，在平衡盘的外缘需安装气封，用来防止气体漏出，保持两侧的差压。轴向力的平衡也可以通过叶轮的两面进气和叶轮反向安装来平衡。推力盘，由于平衡盘只平衡部分轴向力，其余轴向力通过推力盘传给止推轴承上的止推块构成力的平衡，推力盘与推力块的接触表面应做得很光滑，在两者的间隙内要充满

合适的润滑油，在正常操作下推力块不致磨损，在离心压缩机起动时，转子会向另一端窜动，为保证转子应有的正常位置，转子需要两面止推定位，其原因是压缩机起动时，各级的气体还未建立，平衡盘二侧的压差还不存在，只要气体流动，转子便会沿着与正常轴向力相反的方向窜动，因此要求转子双面止推，以防止造成事故。联轴器，由于离心压缩机具有高速回转、大功率以及运转时难免有一定振动的特点，所用的联轴器既要能够传递大扭矩，又要允许径向及轴向有少许位移，联轴器分齿型联轴器和膜片联轴器，目前常用的都是膜片式联轴器，该联轴器不需要润滑剂，制造容易。

1.3炼厂离心压缩机的工作原理

汽轮机或电动机带动压缩机主轴叶轮转动，在离心力作用下，气体被甩到工作轮后面的扩压器中去。而在工作轮中间形成稀薄地带，前面的气体从工作轮中间的进汽部份进入叶轮，由于工作轮不断旋转，气体能连续不断地被甩出去，从而保持了气压机中气体的连续流动。气体因离心作用增加了压力可以很大速度离开工作轮，气体经扩压器逐渐降低了速度，动能转变为静压能，进一步增加了压力。如果一个工作叶轮得到的压力还不够，可通过使多级叶轮串联起来工作的办法来达到对出口压力的要求。级间的串联通过弯通、回流器来实现。

2离心式压缩机故障诊断处理

2.1压缩机喘振

当压缩机发生喘振时，排出压力大幅度脉动，气体忽进忽出，出现周期性的吼声以及机器的强烈振动。如不及时采取措施加以解决，压缩机的轴承及密封必将首先遭到破坏，严重时甚至发生转子与固定元件相互碰擦，造成恶性事故。出现喘振的原因是压缩机的流量过小，小于压缩机的最小流量，管网的压力高于压缩机所提供的排压，造成气体倒流，产生大幅度的气流脉动。如压缩机原来进气温度为20℃，因生产中冷却器出了故障，使来气温度剧增到60℃，这时，压缩机会突然出现喘振，其原因就是因为进气温度升高，使压缩机的性能曲线下移，而管网性能曲线未变，压缩机的工作点落在喘振限上就会出现喘振；压缩机进气管被异物堵塞、生产中高压蒸汽供应不足、气体分子量改变等都会使压缩机出现喘振，应查明故障原因及时加以处理。如压缩机出口阻塞或出口止逆阀卡塞应设法降低出口压力；压缩机进口流量小应增大进口流量；氢氮比失调，氢气含量高应调节氢氮比等。

2.2压缩机空气压力不足

在电机运转，压缩机向储气罐充气的情况下，气压表指示气压达不到起步压力值。主要原因有：气压表失灵；空压机与电机之间的传动皮带过松打滑或空压机到储气罐之间的管路破裂或接头漏气；油水分离器、管路或空气滤清器沉积物过多而堵塞；压缩机排气阀片密封不严，弹簧过软或折断，压缩机缸盖螺栓松动、砂眼和气缸盖衬垫冲坏而漏气；压缩机缸套与活塞及活塞环磨损过甚而漏气等。压缩机与电机之间的传动皮带过松打滑或接头漏气等，如果上述试验无放气声或放气声很小，就检查压缩机皮带是否过松，从压缩机到储气罐、到控制阀进气管、接头是否有松动、破裂或漏气处。如果压缩机不向储气罐充气，要检查油水分离器和空气滤清器及管路内是否污物过多而堵塞，如果是堵塞，应清除污物。检查压缩机的排气阀是否漏气，弹簧是否过软或折断，气缸盖有无砂眼、衬垫是否损坏，根据所查找的故障更换或修复损坏零件。检查压缩机缸套、活塞环是否过度磨损。检查并调整卸荷阀的安装方向与标注箭头方向是否一致。

3压缩机主轴抱死及轴瓦或连杆瓦松旷

傳动的轴瓦或连杆瓦异常松旷。分析故障原因：一是润滑油变质或杂质过多，供油不足或无供油。二是轴瓦移位使压缩机内部油路阻断，轴瓦与连杆瓦拉伤或配合间隙过小。排除方法：检查润滑油的油质及杂质含量，与使用标准比较，超标时应立即更换；检查空压机润滑油进油压力、机油管路是否破损、堵塞，压力不足应立即调整、清理或更换失效管路；检查轴瓦安装位置，轴瓦油孔与箱体油孔必须对齐；检查轴瓦或连杆瓦是否烧损或拉伤，清理更换瓦片时检查曲轴径是否损伤或磨损，超标时应更换；检查并调整轴瓦间隙。

4 主机转子轴向窜

拆除止推盘前后止推轴承，用百分表测量转子轴向的端面，向前后2个方向轴向移动，直至转子内部件接触机壳部件位置。测量转子总窜量S，其值应等于转子与定子间左右两侧窜量之和。装上止推轴承工作侧瓦块，测量转子自工作侧向排气端的窜量S1，转子自工作位置向前窜量S2=S- S1，通过3个数据确定转子定心。比较S1、S2，必要时调整止推轴承触垫片。应旋转转子进行多次测量。

5 结束语

离心泵的基本构造及工作原理 篇4

泵在自来水生产流水线上被广泛应用, 品种规格繁多。对它的分类方法也各不相同, 按其工作原理可以分为三大类:叶片式水泵, 容积式水泵, 其他类型水泵。

离心泵的应用是很广泛的, 在国民经济的许多部门要用到它, 在给水系统中几乎是不可缺少的一种设备。如若把自来水管网当作人的血管系统, 那么离心泵就是压送血液的心脏。

二、离心泵的基本构造

1. 叶轮, 是离心泵的核心部分, 它转速高、出力大, 叶轮上的叶片起到主要作用。

叶轮在装配前要通过静平衡实验。叶轮上的内外表面要求光滑, 以减少水流的摩擦损失。

2. 泵体, 也称泵壳, 它是水泵的主体。起到支撑固定作用, 并与安装轴承的托架相连接。

3. 泵轴的作用是借联轴器和电动机相连接, 将电动机的转距传给叶轮, 所以它是传递机械能的主要部件。

4. 轴承, 是套在泵轴上支撑泵轴的构件, 有滚动轴承和滑动轴承两种。

滚动轴承使用牛油作为润滑剂加油要适当一般为3423的体积, 太多会发热, 太少又有响声并发热;滑动轴承使用的是透明油作润滑剂的, 加油到油位线。

5. 密封环, 又称减漏环。

叶轮进口与泵壳间的间隙过大会造成泵内高压区的水经此间隙流向低压区, 影响泵的出水量, 效率降低;间隙过小会造成叶轮与泵壳摩擦产生磨损。

6. 填料函, 主要由填料、水封环、填料筒、填料压盖、水封管组成。

填料函的作用主要是封闭泵壳与泵轴之间的空隙, 不让泵内的水流流到外面来, 也不让外面的空气进入到泵内。

三、离心泵的过流部件

离心泵的过流部件有吸入室、叶轮、压出室三个部分。叶轮室是泵的核心, 也是流部件的核心。泵通过叶轮对液体的作功, 使其能量增加。

1. 叶轮按液体流出的方向分为三类。

(1) 径流式叶轮 (离心式叶轮) 液体是沿着与轴线垂直的方向流出叶轮。

(2) 斜流式叶轮 (混流式叶轮) 液体是沿着轴线倾斜的方向流出叶轮。

(3) 轴流式叶轮液体流动的方向与轴线平行的。

2. 叶轮按吸入的方式分为两类。

(1) 单吸叶轮 (即叶轮从一侧吸入液体) 。 (2) 双吸叶轮 (即叶轮从两侧吸入液体) 。

3. 叶轮按盖板形式分为三类。 (1) 封闭式叶轮。

(2) 敞开式叶轮。

(3) 半开式叶轮。

其中封闭式叶轮应用很广泛, 前述的单吸叶轮、双吸叶轮均属于这种形式。

四、离心泵的工作原理

水泵在工作前, 泵体和进水管必须灌满水, 形成真空状态, 当叶轮快速转动时, 叶片促使水很快旋转, 旋转着的水在离心力的作用下从叶轮中飞去, 泵内的水被抛出后, 叶轮的中心部分形成真空区域。水源的水在大气压力 (或水压) 的作用下通过管网压到了进水管内。这样循环不已, 就可以实现连续抽水。在此值得一提的是:离心泵启动前一定要向泵壳内充满水以后, 方可启动, 否则将造成泵体发热, 震动, 出水量减少, 对水泵造成损坏 (简称“气蚀”) , 造成设备事故。

五、合理配置, 安全运行, 优质供水

合理配置电机水泵的功率, 是保证水泵的安全运行, 优质供水, 降低生产成本的关键。

1. 机泵设备合理配置的重要性。

水厂的主要任务是保证全市人民的生产和生活用水, 南厂原来日最大供水量90万吨, 进水量、出水量能满足地区压力。但最近十年来, 随着市政动迁、用水大户的迁移, 供水量日趋减少, 而人民生活质量提高, 对水质的需求越来越高。为确保优质供水, 企业采取了一系列措施: (1) 调整机泵设备的合理配置, 实行人机最佳组合。 (2) 加大科技创新, 投入大量的资金改造原来落后的净水设备。 (3) 投入资金、改造旧设备、老管网, 提高水力条件, 安装静态混合器, 等等。 (4) 安装四十台仪表, 运用现代化监测系统, 对水质进行全过程的监测和控制, 确保水质。这些措施充分说明了机泵设备和净水设备合理配置的重要性。

2. 机泵设备安全运行的可靠性。

为了确保机泵设备安全运行, 企业对机泵设备管理更加规范, 每年一次的大检修, 每月一次的二级保养, 每日一次的一级保养制度。ISO9002质量管理是保证机泵设备安全运行的各项措施。为了保证安全运行的可靠性, 操作工人进行培训, 严格执行安全操作规程执行, 这些安全操作制度的落实, 是确保机泵设备运行可靠性的保证。

3. 机泵设备安全运行的经济性。

经济性就是企业制水的成本, 包括电、矾、氯、氨, 要以最安全的运行方式, 最佳的调度模式, 最低的制水成本, 来控制企业的经济活动, 提高经济效益, 在这方面企业已经积累了一定经验。如:最安全的运行方式, 上海的城市供水管网是互通的, 有公司中心调度室来控制地区的供水压力, 过高容易造成爆管, 给人民、国家造成财产损失, 水压过低, 影响部分用户的用水, 造成企业的不良形象。因此, 白天保持地区的压力是30-35千帕左右, 夜间地区压力保持在30千帕以下。根据管网压力的要求, 白天开高扬程机泵, 夜间开高、低扬程组合, 有效地控制了出厂水压力, 保证了地区管网和宾馆高楼的用水, 采用这些最佳的机泵组合, 既节约了电耗, 又合理地控制了压力, 这些方法保证了机泵设备安全运行的经济性。

摘要：本文主要叙述了离心泵的构造、工作原理和特征曲线, 以及在实际生产中机泵的合理配置, 以在使用过程中确保机泵设备安全运行的可靠性、安全性和经济性。

离心式调速器的分类及工作原理 篇5

柴油机喷油泵调速器的功用就是在保持转速不变的情况下, 改变 (或者适应) 柴油机的负荷。目前柴油机上采用的调速器有机械离心式 (以下简称离心力) 、气力式、液压式和复合式4种类型。由于离心式调速器结构简单、工作可靠, 所以在农用车用及工程机械用柴油机上应用最为广泛。离心式调速器按其调节 (控制) 转速范围的不同, 分为单速式调速器、两速式调速器和全程式调速器三种。

1. 单速式调速器

只在某一规定的转速下起作用, 一般用于恒定转速工况的柴油机 (如发动机组) 。起动机上采用单速式调速器的目的是, 为了防止主机启动后, 飞轮大齿圈反过来带动起动机, 使起动机超速运转而损坏。

单速式调速器由调速器轴、飞球、滑套、调速杠杆, 调速弹簧等主要零件组成。在调速器组装调试时, 调速弹簧有一定的预紧力, 它决定了起动机所要求限制的最高转速。

当起动机转速低于最高转速时, 飞球的有效离心力小于调速弹簧的弹力, 此时调速器不起作用。当起动机的转速达到和超过最高转速时, 飞球的有效离心力大于调速弹簧的弹力, 调速弹簧被压缩, 滑套向右移动, 推动调速杠杆以其下端铰接为支点顺时转动, 使进入气缸的可燃混合气数量减少, 直至完全停止进气。因此, 起动机成为主机的负载, 迫使主机的转速下降, 使起动机免于损坏。

调速弹簧的预紧力用调整螺钉调整。调速器在专用试验台上调试后, 必须对调整螺钉予以铅封。

2. 双速式调速器

双速式调速器在两个规定的转速下起作用, 它既可以保持柴油机低速稳定运转, 又能限制柴油机的最高转速。而在所有中间转速范围内则由驾驶员直接操纵供油齿杆和拉杆来控制。它适用于一般条件下使用的车用柴油机。

柴油运输车的运行条件好, 道路平坦, 视野宽阔, 坡道、障碍等可预见性好, 只需要用双速式调速器来控制柴油机的怠速, 防止其随意熄火, 以及限制柴油机超速运转。其余工况由驾驶员直接操纵加速踏板、控制柴油机转速, 这样省去了调速器的反应过程与时间, 使柴油机转速的控制更为及时。

双速式调速器由高速弹簧、怠速弹簧、飞块、双臂杠杆、调速杠杆、偏心轴等主要零件组成。调速器位于喷油泵的后端。带双头螺纹的两个支承杆垂直、对称地安装在凸轮轴端的套筒上。飞块套装在支承杆上, 其内安装有高速弹簧及怠速弹簧, 它们的外端支承在同一弹簧座上, 内端分别支承在内支承座及飞块的底部。内弹簧座是松套在支承杆上, 并贴靠其凸肩上。怠速弹簧短、弹性少, 安装时略有预紧力。

3. 全程式调速器

它不仅能保持低速稳定运转和限制最高转速, 而且还能使柴油机在整个工作转速的范围内的任何转速下稳定运转。可使柴油机由怠速到最高转速的任何转速下都能自动调节供油量的大小, 在各种负荷下都能进行自动控制, 这种调速器用途很广。

全程式调速器的基本调速原理是, 由于调速器传动轴旋转所产生的飞锤离心力与调速弹簧力相互作用, 如果两者不平衡, 调速套筒便会移动。工作中, 弹簧力总是将供油拉杆向循环供油量增加的方向移动;而离心力总是将供油拉杆向循环供油量减少的方向移动。飞锤装在凸轮轴上, 随着转速的改变, 产生大小不同的离心力, 并与调速弹簧平衡在不同位置, 通过调速套筒及杠杆机构改变齿杆的行程, 从而实现自动调节。调速套筒的移动通过调速器的杠杆系统使供油量调节套筒的位置发生变化, 从而增减供油量, 以适应柴油机运行工况变化的需要。若拧入最大供油量调节螺钉, 则导杆绕销轴逆时针方向转动, 销轴也随之转动, 并带动球头销向右拨动供油量调节套筒, 这时最大供油量增加。

摘要：喷油泵调速器是一种自动调节喷油泵供油量大小的装置, 它可使柴油机喷油泵以较稳定的转速进行运转, 从而保证柴油机既不会产生超速也不会在怠速时停止运转。本文详细地讲述了柴油机离心式调速器的分类及工作原理。

离心原理 篇6

自吸气式离心浮选机由气泡发生器、分选槽及液位控制器3部分组成, 见图1。气泡发生器是自吸气式离心浮选机的关键部分, 它的结构类似射流泵, 作用是矿化矿浆中矿物, 为矿物进入分选槽分选作准备;分选槽接收来自气泡发生器的矿化矿浆, 作用是实现矿化矿物和尾矿的分离;液位控制器的作用是调整和控制分选槽中液位高度, 同时也具有尾矿排放作用。

1—气泡发生器;2—分选槽;3—液位控制器;4—尾矿排出口;5—精矿排出口;6—精矿收集槽

其工作原理是具有一定压力的矿浆进入气泡发生器, 同时自吸气口吸入空气, 使得矿浆产生强烈预充气, 空气和矿浆充分混合, 空气被破碎成大量微细气泡, 气泡发生器内极高的湍流强度促进了气泡和矿粒的充分混合接触, 有利于气泡和矿粒粘附 (即矿化) , 从而实现矿化。矿化后的矿浆切向进入分选槽, 在分选槽中做低速旋转, 分选槽中矿物在重力和离心力共同作用下增大质量力, 促进分选槽中精矿和尾矿的分离。分离后的精矿由分选槽中的精矿槽收集并排出, 尾矿由液位控制器排出。精矿槽和液位控制器装有可调高度装置, 矿物品位可通过调节精矿槽和液位控制器高度加以控制。

2 自吸气式离心浮选机的技术特点

自吸气式离心浮选机利用和发展先进的动态矿化静态浮选思想, 改变有压充气式浮选机需要有压动力源, 以及解决气泡生成装置易堵塞等问题。其特点是充分利用射流泵理论, 有压矿浆流过气泡发生器的同时吸入空气, 气泡发生器内强烈的湍流流场, 使吸入空气与矿浆充分混合并实现矿化;分选槽只起分离作用, 分选槽内的离心力场, 加速了分选过程, 从而提高生产率;自吸气式浮选机不存在运动部件, 意味着它的动力消耗小于常规浮选机。

自吸气式离心浮选机研究的关键是气泡发生器, 对气泡发生器的结构优化、吸气量、湍流强度、矿化程度以及矿化机理等问题的深入探讨, 都将对该浮选机的研究起到至关重要的作用。

3 自吸气式离心式浮选机与XPM8浮选机的对比试验

条件为:入料浓度85-130g/L, 入料压力为0.09-0.13MPa, 入料灰分18.6%-22%, 精矿灰分8.56%-9.62%, 尾矿灰分40.6%-56%。药剂用量为:煤油1kg/t干煤, GF0.2kg/t干煤。浮选试验流程采用一次粗选流程进行, 浮选试验系统流程图见图2。

4 结果与讨论

试验结果表明, 入料压力变化对浮选机浮选影响很大。入料压力低于0.06MPa时, 浮选机进气量严重不足;入料压力超过0.13MPa时, 较强的矿浆旋流使得泡沫层运动稳定性差, 精矿产率下降, 分选效果变差。在0.1MPa左右的最佳压力条件下, 该浮选机对一定浓度范围的变化反应不敏感。半工业性试验结果表明, 在压力0.09-0.11MPa、浓度60-110g/L及稳定工作的条件下, 一次分选指标为:精矿灰分7.5%-9.5%、尾矿灰分45%-62%, 达到要求的分选指标, 浮选效果较好, 浮选速度快。

同样的试验条件, 自吸气式浮选机的试验指标接近或优于XPM8浮选机试验指标。与常规浮选机相比, 自吸气式离心浮选机浮选容积小, 单位浮选能力大, 在合适的压力和矿浆浓度下, 该设备的一次浮选效果达到了浮选的指标要求, 且自吸气式离心浮选机对浮选条件的影响反应不敏感, 比较容易控制浮选操作过程。

5 结束语

自吸气式离心浮选机表现出的高效分离能力、相当短的物料停留时间以及有效地降低分选粒度下限是其独特的优点, 并得到了试验证实。但其理论研究还很不成熟, 需要理论研究、数值计算和试验研究同步进行, 以完善该浮选机的发展。

摘要：离心浮选设备具有占地面积少、节约生产费用等许多优点。但在离心力场中浮选也存在许多被制约的条件, 如入浮粒度不能太粗, 离心强度不能太大等。从理论上研究分析了离心力场浮选技术的优势, 以期对研制离心浮选设备的进一步改良有所帮助。

关键词：离心力场,浮选,优点,工作原理

参考文献

[1]郭德.离心力场中浮选的先进性和缺陷[J].辽宁工程技术大学学报, 2002.

离心原理 篇7

1 BHSG型卧式振动卸料离心机的工作原理

需脱水的物料经过入料管进入机内, 并被送到入锥形筛篮小端, 筛篮内的物料受离心力作用紧贴筛面, 在振动力的作用下, 料层均匀地向筛篮大端移动, 脱水后的物料从筛篮大端甩出, 落入机壳下部的排料口, 向下排出。物料中的水在离心力作用下, 透过料层和筛缝, 甩向机壳四周, 沿内壁流向排水口排出。筛篮是由V型皮带带动, 偏心块产生轴向的振动。物料室和旋转部件以及橡胶弹簧形成该设备的振动系统。振动是在共振的范围内, 因而需要较小的功率筛篮就能达到大的振幅。

2 BHSG型卧式振动卸料离心机的技术特征

2.1 BHSG1400型卧式振动卸料离心机的设计和技术数据

2.2 BHSG1400型卧式振动卸料离心机的安装图

2.3 使用后对其进行单机检查其技术指标与原有脱水机进行对比

主要体现如下:

1) 易损件少, 煤的粉碎率低。

2) 处理能力大, BHSG1400型单机生产能力为250t/h, 物料脱水后, 水分为9%左右, 达到质量要求。而原有脱水机单机生产能力为70t/h。

3) 电耗每小时节约120.6kw。

4) 维修方便, 卧式振动离心脱水机结构简单, 在水平方向就实现易损件的更换, 检修人员不用蹬高, 且易损件少, 筛栏需3个月才换一次。

3 BHSG型卧式振动卸料离心机所带来的经济效益和社会效益

脱水机更换后, 不仅大幅度地降低了员工的劳动强度, 而且为企业带来不小的经济效益。

先简单的粗算一下:

1) 原有脱水机仅配件消耗一年就需投入150多万元, 更换后预计一年约50万元, 一年节约在100万元左右;

2) 电耗:原脱水机每小时耗电224.4kw, 而卧式振动离心脱水机每小时耗电103.8kw, 每小时节约120.6kw, 电费按0.5元/千瓦计算, 每年节约电费约3.6万元, 直接影响生产的事故时间降低约90小时/年, 入洗原煤按300吨/小时计算, 则每年可多入洗原煤300×90=27000吨, 加工每吨原煤利润按10.5元计算, 则每年为企业多赢利约10.5×27000=28.35万元。

通过以上几点总计每年约为企业节支创收130多万元, 使用一年即可收回全部投资。

4 结束语

离心原理 篇8

岩土工程离心机的基本原理是通过离心机的高速旋转, 在模型中产生离心力, 通过控制离心机的转速, 可以使按照相似比尺制作的土工模型中各点的应力状态与原型中一致[1]。目前, 岩土工程离心机主要用来模拟边坡稳定、桩基承载力及地基沉降、挡土墙稳定性等静力学问题和沙土地震液化等问题[2], 模拟爆炸、冲击等动载的实验研究国内几乎还没有开展。然而, 由于恐怖活动的日益增多, 研究领域的日益扩展, 加上传统手段如现场试验和数值模拟等的局限性, 人们也已开始将岩土工程离心机用于模拟爆炸、冲击等动荷载。现场试验、数值模拟和离心机模拟的优缺点比较见表1。由表1可以看出, 离心机模拟爆炸、冲击等动荷载有其他两种方法难以相比的优越性, 应在工程中广泛采用, 以下简单介绍其工作原理。

2 基本原理

2.1 离心机模拟爆炸的原理[3]

Schmit和Holapple从热力学角度出发, 根据质量、动量、、能能量量守恒定律和本构方程, 结合量纲分析方法 (π定律) , 考虑爆炸中独立的参数如g, d, δ, Y, ρ, a, Q, 得到了以下5个无量纲的参数, 即:

其中, V为爆破漏斗 (弹坑) 体积;ρ为土的密度;W为炸药质量;δ为炸药密度;Q为单位质量炸药爆炸放出的能量 (能量密度) ;d为炸药埋深;Y为土体强度;a为炸药直径;g为重力加速度。

当两组试验的π值相同时, 则两组试验相似。

假定爆破漏斗体积为上述各变量的函数, 即:

可转化为:

当两组试验采用同样的土样, 同样的炸药时, π4, π5为常量, 则有:

当炸药埋深为0时, 即炸药在表面爆炸时, π3=0, 则有:

即若控制π2为常量, 则π1为定值, 两个试验相似。则有:

以上结论中, 式 (3) , 式 (5) 两结论非常重要, 它们表示可以用加速的离心力场中小当量炸药来模拟正常重力场中大当量炸药爆炸的情况, 其相似关系为g1/g2= (W2/W1) 1/3, 如1 g的炸药在Ng的加速度下爆炸可以模拟N3g的炸药在1g的重力加速度下爆炸的情况, 若药包埋于土壤以下, 则模型试验与原型试验的埋深与加速度成反比。

Schmit在1980年用Ottawa干砂做了多组埋深为0的试验, 得到以下规律:

其中, A为V, r, h, 即爆破漏斗体积, 半径和深度;B为KV, Kr, Kh, 即爆破漏斗体积, 半径和深度的修正系数;C为系数, A=V时, C=1;A=r, h时, C=1/3;D为α, β, γ, 均为与实验有关的常数。B, D均由模型试验测得数据整理得到。

2.2 离心机模拟冲击的原理[4,5]

通常认为撞击问题可以由以下几个变量来描述, 即a, U, δ, ρ, Y, g。假设V为上述变量的函数, 即:

用量纲分析法可以得到以下几个无量纲的参数:

其中, V为爆破漏斗 (弹坑) 体积;ρ为土的密度;m为撞击物体的质量;Δ为撞击物体的密度;d为炸药埋深;a为撞击物直径;U为撞击物 (如陨石) 的速度;其他参数同前。

两组试验π值相同时, 则两组试验相似。由此可得两组试验相似的相似准则为:

即可以用加速的离心力场中小质量物体的撞击来模拟正常重力场中大质量物体撞击的情况, 前提是两个试验中物体的速度必须相同。

Holsapple等人于1993年研究天体撞击形成撞击坑时对一般撞击问题进行了讨论。利用量纲分析方法和一些数学假设如“点源”理论和“耦合参数”理论, 得到了以下公式:

其中, K1, K2, μ, v均为与试验有关的常数, 对干砂, μ=0.4, 对于其他含水的目标, μ=0.55, 通常情况下v=1/3。

3 离心机模拟爆炸的应用实例

地面爆炸对地下隧道及其他结构的影响如下[6,7]:

Anirban.De等人于2006年对此进行了深入的研究, 他们用外径为76 mm, 壁厚为2.5 mm的铜管来模拟外径为5.3 m, 衬砌厚度为175 mm的地铁隧道, 覆土为Nevada干砂, 模拟覆土厚度为1.8 m, 3.6 m和0.9 m聚氨酯保护层+2.7 m覆土三种情况。炸药选择TNT, 质量为2.6 g, 加速度为70g, 来模拟正常情况下约0.9 t TNT在地面爆炸的情况。试验在铜管上沿轴向和径向上布置了19个应变片或应变花来测量爆炸发生前后的应变, 数据采集频率为15 k Hz。试验布置图见图1。

试验结束后, 用轮廓测量仪测得爆破漏斗体积、半径和深度。按照相似比尺, 可以换算得到, 原型试验中爆破漏斗半径为12 m, 深度为1.25 m。分析应变得到应力, 可以计算爆炸对地下结构的影响, 进而校核地下结构的抗爆能力。试验还表明, 保护层可以大大减小爆炸对地下结构的影响, 这个理论可以应用在盾构壁后注浆中, 也可以用于对抗爆有特殊要求的建 (构) 筑物的设计中。

4 结语

用岩土工程离心机来模拟爆炸和冲击荷载, 为相关试验提供了一种新的思路, 未来必将有着非常广阔的应用前景。本文第一次提出用岩土工程离心机来模拟大坝抗核打击的能力, 在未来必将成为现实。

摘要：从比较三种模拟爆炸的方式, 即现场试验、离心机模拟和数值模拟的优缺点出发, 介绍了岩土工程离心机在模拟爆炸及冲击时的基本原理和试验验证, 并阐述了各国学者所做的一些研究如地面爆炸对地下隧道及其他建筑结构的影响、离心机模拟大爆破等, 最后创造性的提出了对三峡大坝抗爆能力校核的试验方法。

关键词：离心机,爆炸,冲击,相似比尺

参考文献

[1]侯瑜京.LXJ-4-450土工离心机在岩土工程中的应用[J].北京水利, 1998 (5) :55-56.

[2]Taylor, R.N..Geotechnical centrifuge technology, Blackie Academic&Professional, Chapman and Hall, Glasgow, 1995.

[3]R M.Schmidt, K.A.Holsapple.Theory and Experiments on Centrifuge Cratering[J].Journal of Geophysical Research, 1980, 85 (1) :235-252.

[4]K.A.Holsapple, R.M.Schmidt.Point Source Solutions and Coupling parameters in cratering mechanics[J].Journal of Geophysical Research, 1987 (92) :6350-6376.

[5]K.A.Holsapple.The Scaling of Impact processes in Planetary Sciences[J].Annual Review of Earth and Planetary Sciences, 1993, 21 (1) :333-373.

[6]De, A.Zimmie, T.F..Centrifuge Modeling of Surface Blast Effects on Underground Structures[J].Geotechnical Testing Journal, 1998, 30 (5) :427-431.

离心原理 篇9

1 压缩机常见故障产生原因、振幅、振动效率

表1为压缩机的常见故障以及相应的特征、震动效率、振幅值情况以及原因, 在实际中就可以根据这一规律表进行有针对性的排查故障。

实际的故障处理中要根据故障的类型进行相应的处理:当遇到结构性的共振时, 可以通过改变部件的自振频率、改变部件的设计师是优化;对于轴弯曲、不同心、齿轮缺陷、不见松动、密封片摩擦以及基础不坚固等普通的故障可以通过相应的直轴、找正、紧固松动部件以及修补、重新安装、紧固松动部件等简单的方法实施修正;当遇到因为操作转速接近临界转速而引发的离心压缩机震动问题, 要通过采用变更临界转速以及变换操作转速的方式加以调整;而遇到较为复杂的故障, 例如喘振、油膜震荡以及转子不平衡等, 就需要进一步的认真分析, 重点的进行处理。

2 压缩机典型振动故障分析

由于离心式压缩机是制造精度较高的高转速、高功率机械, 与之配套的故障诊断技术也已经经过多年的发展而逐渐的成熟, 并形成了一套行之有效的方法。线面就分别对以上提到的喘振、油膜震荡以及转子不平衡等问题给予重点的论述, 希望给予实际以指导。

2.1 喘振

喘振作为突变型失速的恶化发展, 其差生原因主要有: (1) 压缩机的入口管网阻力增加捉着进气压力下降引起; (2) 由于压缩进气温度较高引发的喘振; (3) 分子量减小引发的喘振; (4) 压缩机的流量下降引发的喘振; (5) 管网的压力上升; (6) 压缩机的转速下降与出口的压力下降不同步。

2.2 旋转脱离

旋转失速有两种类型:突变型与渐进型。前者是在气量减少到一定的程度后失速区域迅速扩大, 易于引发强烈的管道及机器的震动;后者是随着气流的较小, 堵塞区的棉结逐渐的扩大。旋转脱离的特征可以概括为: (1) 当压缩进入旋转失速后, 流量基本不变, 但是压力发生脉冲 (2) 又旋转失速引发的震动强度较喘振小 (3) 由于失速区域内的气流发生减速运动, 在各个叶道中进行与旋转法向相反的环向移动, 致使叶轮内压力的非轴对称分布。

2.3 油膜振荡

油膜震荡作为高速滑动轴承的特有故障, 是由油膜产生的自激振动引发的。由于输入的能量较大, 因此会对轴承系统的零部件带来巨大跌破坏。可以通过增加轴承比压、减小轴承间距、选用优质轴承、控制轴瓦预负荷以及调整油温等措施。

2.4 转子不平衡

转子的不平衡是由于受到转子的材料质量或者是加工技术等方面的影响所导致的质量分布不在中心轴线, 致使旋转中心与质量中心不重合。转子的不平衡有可以分为固有不平衡与转子的飞缺。前者指组成转子系统的各个转子已经达到了动平衡, 但是拼装的整个系统却不可避免的出现固有不平衡。针对这种固有不平衡的最好措施是改善转子的平衡条件以降低激振子;转子的飞缺最为常见的引发因素是转子结疤大量的不均脱落所致, 检修时需要将的测定振幅与测定向结合起来, 达到有效的解决飞缺问题。

3 改进措施

根据多年的经验以及文献调研, 对于维修中经常出现的气封材料腐蚀、叶轮及隔板结疤、找正精确度低、喘振等问题提出以下建议:

(1) 使用激光找正仪进行检修时的找正, 将误差控制在0.02mm以内, 同时也可以有效的避免此过程中的视觉误差。才外还可以在每一台离心式压缩机上安装在线监测系统, 以便于实时的掌控机器的运行状态, 并未日后的检修、改造以及操作提供数据支持。

(2) 为了避免压缩机受到外力的作用可以在压缩机的进出管上增设波纹膨胀节。

(3) 将第一及第二节冷却器换为波纹管换热器, 通过这种管子的加剧湍流效应避免管内结疤的现象以及气体得不到充分的冷却而引发的喘胀节, 从而有效的提升换热效率以及稳定性。

(4) 将易于氧化腐蚀的铝制气封材料换为浸四氟, 以避免变形以及不耐冲刷、因摩擦而引发震动现象的发生。

(5) 为了保证砌体的除尘量在10mg/m3以下, 要增设两台电除尘。

(6) 为了避免因为隔板以及叶轮因结疤而影响转子的动平衡以及打气量, 需要经常的对压缩机揭盖清理, 但是这样就会对生产带来影响。为此可以通过在进气口机组运行过程中加水, 利用转子的离心力将结疤除掉。同时要控制入水的速率, 避免高速运转的水流击坏叶轮。

4 结束语

离心压缩机随着石油化工技术的发展已经越来越多的应用于实际的生产中, 并不断的朝着高压、告诉以及大流量的方向发展。为此进行离心压缩机在机理、震动原因以及故障等问题进行深入的探索具有极为重要的价值与意义。同时在实际的生产实践中也要对离心压缩机进行及时的检修以及维护, 及时的发现问题解决问题, 改善呀啊所及的运行状况, 尽量的减少因为故障随带来的停车次数, 以实现压缩机长安全及稳定的运行目的。

摘要：离心式压缩机在众多的大型化工企业中占据着极为关键的地位, 其故障将直接的带来巨大的经济损失。为此进行离心压缩机工作原理、常见故障以及解决措施的探讨, 保证压缩机长期、稳定、安全的运行具有极为重大的现实意义。

关键词：离心式压缩机,工作原理,故障,解决措施

参考文献

[1]高其烈.空气压缩机的技术进展和趋向[J].风机技术, 2005, 10 (2) :53-56.