现代离心泵常见的设计问题 泵沙龙     2025年06月19日 07:00     

 一些设计中常见的明显问题。 

 mcnallyinstitute.biz 

 前言      

 如果你向心仪的供应商咨询泵的推荐，他很可能会建议你选择一种符合 ANSI、ISO或DIN规范的标准泵设计。乍一看，这似乎是一个合理的建议，但实际上，这些设计可能会给您带来维护方面的问题。 请参考下图。我列出了一些在这些设计中常见的明显问题。  

 叶轮与轴承的距离太远      

 该泵最初设计时采用了填料密封，而这正是问题的根源。为了确保有足够的轴向空间来容纳至少五圈填料（少于五圈会引发密封问题）、一个液封环（也称为填料环）、一个用于压紧填料的压盖，以及足够的操作空间，制造商不得不将泵的叶轮设置得离轴承较远。这种设计依赖填料作为轴承系统的一部分发挥作用，尤其是在泵启动时，轴承会承受最大的径向偏转。 叶轮不平衡、泵振动、轴不对中、管道应力、泵汽蚀、临界转速以及其它形式的轴偏转（挠度），都会加剧现有问题，导致机械密封组件产生过度移动。 如果该泵当初是为机械密封设计的，叶轮本应更靠近轴承布置，从而节省可观的初始投资成本（短轴成本更低）。然而，当初并未如此设计，因此，导致密封被硬塞进原本为填料预留的狭小径向空间里。  

 在大多数情况下，轴上会安装轴套      

 为了容纳轴套，轴的直径被缩小，这可能会导致一些问题。安装轴套的主要原因有以下几点： 

 1）提供耐腐蚀性能，因为整根轴采用耐腐蚀材料制造的成本过高； 2）为填料以及可能磨损或损坏轴的密封提供耐磨表面； 3）用于定位叶轮； 4）一些密封制造商将轴套作为方便将金属波纹管密封连接到轴上的方法。  

 在90%的情况下，第二个原因是大多数制造商选择使用轴套的主要原因。若要评估轴直径和长度之间的关系，可以参考API 610标准中阐述的 L3/D4 概念。 

 填料函内径太小      

 填料函的横截面被缩窄至约3/8英寸（10毫米），以适配小截面的填料。对于更小尺寸的轴，其横截面仅为5/16英寸（8毫米）。如此狭窄的设计，无法为密封提供足够的空间，以利用离心力将固体颗粒从搭接密封面上甩出，是时也无法为组件和密封液体提供足够的间隙以实现有效的冷却。这使得许多客户不得不依赖昂贵且不可靠的冲洗系统，而在许多情况下，如果在密封与填料函内壁之间有足够的空间，这种冲洗系统是可以省略的。   广告      全国在职硕士=1.5年制+学费7980元(无需到校)+重点院校正规研究生  研究生院-贾老师教育  查看详情           

 填料函太长      

 增加长度的填料函，主要是为了容纳所有的填料环和液封环。尽管制造商意识到这一长度可能带来问题，但在填料函端面与第一个障碍结构之间并未留出足够的空间，以适应一些现代集装式双重机械密封或最新的剖分式机械密封。 

 没有双蜗壳来防止叶轮产生的径向载荷      

 在缺乏双蜗壳防护的情况下，叶轮会产生径向载荷。这迫使客户不得不安装效率低下的“旁通管路”，以防止泵在启动时或运行点严重偏离最佳效率点（BEP）时发生轴断裂和密封损坏。 

 这些泵大多采用后拉式设计      

 这种设计的特点是湿端（叶轮端）保留在管道系统中，而驱动端（轴承端）连同连接体一起被拉回车间进行密封更换和维修。除非安装了集装式密封（cartri-dge seal），或者使用剖分式密封（split seal design），否则在使用当今大多数开式叶轮设计时，行初始叶轮间隙调整将会比较困难。调整的具体方向因制造商设计而异。 

 叶轮的调节通常在泵的轴承端进行      

 这意味着，为了补偿磨损（泵送磨蚀性介质时常见的问题），轴必须向泵蜗壳的前部移动，或者像福斯泵那样，向后移动到背板。这种移动最多可达0.250英寸（6毫米）。无论是哪种情况，密封的设置都会被破坏，从而缩短密封的使用寿命。大多数工厂同时存在这两种（调节方向不同的）设计，这给维修人员带来了不少困扰。 

 泵制造商提供的机械密封型号有误      

 除非明确指定特定的密封品牌和型号，通常提供的都是非平衡型密封，且材料等级不明，适用范围非常有限，导致备件过多的问题。 大多数原始设备制造商（OEM）的密封会对轴产生微动磨损，从而需要更换轴套，这不仅会削弱轴的强度，还会使L3/D4值升高至60以上（公制为 2）。  

 未将 C 型或 D 型适配器作为标准配置提供      

 虽然这些适配器并不适用于所有泵，但它们可以有效消除耗时且成本高昂的对中程序。然而，流行的泵型通常缺乏用于辅助手动对中的顶起螺栓（jack bolts），这进一步加剧了问题。结果是，我们发现有些情况下根本没有进行对中，而在其它情况下，对中效果也很差。常见的借口总是如出一辙：“没时间进行正确的对中”。这最终导致了密封和轴承性能的下降。 

 轴承保护      

 唇形密封或油脂密封用于保护轴承，防止水分侵入并影响润滑效果。然而，这些唇形密封的使用寿命通常不足2,000小时（约三个月），并且会损坏昂贵的轴，因为它们会磨损轴表面的保护氧化层。所有泵制造商都认识到唇形密封寿命短的问题，因此在唇形密封的外部安装了一个小橡胶圈，以试图将水或化学物质引导离开轴承。 水分侵入是导致轴承失效的主要原因。液体通过唇形密封从以下三个不同的来源进入轴承：  

 1）填料泄漏 2）用于冲洗填料泄漏的水管。 3）当泵停止运转并且轴承箱冷却时，环境空气（吸气）进入。随着泵的温度从环境温度升高到工作温度，可能会排出多达16盎司（0.5升）的空气。在泵停机后，随着轴承箱的冷却，充满水分的空气会通过排气口或唇形密封进入轴承箱。    广告      正常人的智商范围在85~115，测一测你的智商在正常水平吗？  巴颜喀拉测评  查看           

 为了解决水分进入的问题，可以将唇形密封替换为机械面密封，并在轴承箱上设置膨胀室。此外，迷宫式密封也是一种解决方案，尽管其效果不如面密封。迷宫式密封和面密封都能有效避免在轴承位置产生微动磨损的问题。 

 轴承润滑系统设计不良      

 在泵停机时，油位应保持在轴承下球的一半位置，这需要一个良好的视窗来便于观察。然而，大多数泵都没有提供合适的视窗。此外，自动注油器的效果有限，因为油只能通过泄漏的方式注入，无法有效利用。 脂润滑轴承的使用缺乏防止过度润滑的保护措施，而建议的润滑程序往往得不到遵循。 如果能解决油雾泄漏到大气中以及由此引起的无组织排放问题，油雾系统将成为一个最佳的解决方案。 当你检查备用动力端的轴承箱时，可能会发现轴承箱内部经常出现严重的锈蚀。制造商应该提供有效的保护涂层以防止此类问题。如果你决定自行添加涂层（这是推荐的做法），请谨慎使用合成油进行轴承润滑，因为合成油含有强效清洁剂，可能会损害许多保护涂层。  

 从泵的排出侧回流至填料函的再循环管路      

 许多液体中都含有固体颗粒，这些颗粒在离心力的作用下会被推向蜗壳的内壁，并通过再循环管路排出。这些固体颗粒会高速进入填料函，会导致密封过早失效。 在大多数情况下，可以通过拆除这条管路，并在填料函底部连接一条新的管路到泵的吸入侧来解决这个问题。这样可以让流体从叶轮后方（那里相对更干净）回流，通过填料函再返回到吸入侧。 请注意：切勿直接连接到吸入侧。 如果你泵送的流体处于或接近其汽化点，可能会在填料函中发生汽化现象。 当介质中含有悬浮固体体，离心力将无法发挥作用。 如果使用的是朝背板方向调整的开式叶轮设计（例如福斯泵），系统的效率会降低。 双吸泵填料函的压力等于吸入压力。  

 推力轴承通过一个简单的卡环固定      

 在大多数离心泵中，当效率达到65%时，推力会作用于推力轴承，但泵的效率达到65%至100%（正常运行模式）时，推力则指向泵的蜗壳，这意味着，一个简单的卡环需要承受全部负载。这也是我们常见许多卡环弯曲和断裂的主要原因。因此，我们需要一个更为可靠的固定系统。 

 湿端不是中心线设计      

 湿端中心线（支撑）设计旨在补偿泵湿端的金属膨胀。每当泵送温度超过 200°F (100°C) 时，建议采用该设计。 需要注意的是，蜗壳两侧均设有支撑，这样可以使热膨胀向上和向下进行，从而减少吸入管的应变，防止耐磨环损坏，并避免填料函面密封的错位（不对中）问题。

现代离心泵常见的设计问题 泵沙龙     2025年06月19日 07:00     

 一些设计中常见的明显问题。 

 mcnallyinstitute.biz 

 前言      

 如果你向心仪的供应商咨询泵的推荐，他很可能会建议你选择一种符合 ANSI、ISO或DIN规范的标准泵设计。乍一看，这似乎是一个合理的建议，但实际上，这些设计可能会给您带来维护方面的问题。 请参考下图。我列出了一些在这些设计中常见的明显问题。  

 叶轮与轴承的距离太远      

 该泵最初设计时采用了填料密封，而这正是问题的根源。为了确保有足够的轴向空间来容纳至少五圈填料（少于五圈会引发密封问题）、一个液封环（也称为填料环）、一个用于压紧填料的压盖，以及足够的操作空间，制造商不得不将泵的叶轮设置得离轴承较远。这种设计依赖填料作为轴承系统的一部分发挥作用，尤其是在泵启动时，轴承会承受最大的径向偏转。 叶轮不平衡、泵振动、轴不对中、管道应力、泵汽蚀、临界转速以及其它形式的轴偏转（挠度），都会加剧现有问题，导致机械密封组件产生过度移动。 如果该泵当初是为机械密封设计的，叶轮本应更靠近轴承布置，从而节省可观的初始投资成本（短轴成本更低）。然而，当初并未如此设计，因此，导致密封被硬塞进原本为填料预留的狭小径向空间里。  

 在大多数情况下，轴上会安装轴套      

 为了容纳轴套，轴的直径被缩小，这可能会导致一些问题。安装轴套的主要原因有以下几点： 

 1）提供耐腐蚀性能，因为整根轴采用耐腐蚀材料制造的成本过高； 2）为填料以及可能磨损或损坏轴的密封提供耐磨表面； 3）用于定位叶轮； 4）一些密封制造商将轴套作为方便将金属波纹管密封连接到轴上的方法。  

 在90%的情况下，第二个原因是大多数制造商选择使用轴套的主要原因。若要评估轴直径和长度之间的关系，可以参考API 610标准中阐述的 L3/D4 概念。 

 填料函内径太小      

 填料函的横截面被缩窄至约3/8英寸（10毫米），以适配小截面的填料。对于更小尺寸的轴，其横截面仅为5/16英寸（8毫米）。如此狭窄的设计，无法为密封提供足够的空间，以利用离心力将固体颗粒从搭接密封面上甩出，是时也无法为组件和密封液体提供足够的间隙以实现有效的冷却。这使得许多客户不得不依赖昂贵且不可靠的冲洗系统，而在许多情况下，如果在密封与填料函内壁之间有足够的空间，这种冲洗系统是可以省略的。   广告      全国在职硕士=1.5年制+学费7980元(无需到校)+重点院校正规研究生  研究生院-贾老师教育  查看详情           

 填料函太长      

 增加长度的填料函，主要是为了容纳所有的填料环和液封环。尽管制造商意识到这一长度可能带来问题，但在填料函端面与第一个障碍结构之间并未留出足够的空间，以适应一些现代集装式双重机械密封或最新的剖分式机械密封。 

 没有双蜗壳来防止叶轮产生的径向载荷      

 在缺乏双蜗壳防护的情况下，叶轮会产生径向载荷。这迫使客户不得不安装效率低下的“旁通管路”，以防止泵在启动时或运行点严重偏离最佳效率点（BEP）时发生轴断裂和密封损坏。 

 这些泵大多采用后拉式设计      

 这种设计的特点是湿端（叶轮端）保留在管道系统中，而驱动端（轴承端）连同连接体一起被拉回车间进行密封更换和维修。除非安装了集装式密封（cartri-dge seal），或者使用剖分式密封（split seal design），否则在使用当今大多数开式叶轮设计时，行初始叶轮间隙调整将会比较困难。调整的具体方向因制造商设计而异。 

 叶轮的调节通常在泵的轴承端进行      

 这意味着，为了补偿磨损（泵送磨蚀性介质时常见的问题），轴必须向泵蜗壳的前部移动，或者像福斯泵那样，向后移动到背板。这种移动最多可达0.250英寸（6毫米）。无论是哪种情况，密封的设置都会被破坏，从而缩短密封的使用寿命。大多数工厂同时存在这两种（调节方向不同的）设计，这给维修人员带来了不少困扰。 

 泵制造商提供的机械密封型号有误      

 除非明确指定特定的密封品牌和型号，通常提供的都是非平衡型密封，且材料等级不明，适用范围非常有限，导致备件过多的问题。 大多数原始设备制造商（OEM）的密封会对轴产生微动磨损，从而需要更换轴套，这不仅会削弱轴的强度，还会使L3/D4值升高至60以上（公制为 2）。  

 未将 C 型或 D 型适配器作为标准配置提供      

 虽然这些适配器并不适用于所有泵，但它们可以有效消除耗时且成本高昂的对中程序。然而，流行的泵型通常缺乏用于辅助手动对中的顶起螺栓（jack bolts），这进一步加剧了问题。结果是，我们发现有些情况下根本没有进行对中，而在其它情况下，对中效果也很差。常见的借口总是如出一辙：“没时间进行正确的对中”。这最终导致了密封和轴承性能的下降。 

 轴承保护      

 唇形密封或油脂密封用于保护轴承，防止水分侵入并影响润滑效果。然而，这些唇形密封的使用寿命通常不足2,000小时（约三个月），并且会损坏昂贵的轴，因为它们会磨损轴表面的保护氧化层。所有泵制造商都认识到唇形密封寿命短的问题，因此在唇形密封的外部安装了一个小橡胶圈，以试图将水或化学物质引导离开轴承。 水分侵入是导致轴承失效的主要原因。液体通过唇形密封从以下三个不同的来源进入轴承：  

 1）填料泄漏 2）用于冲洗填料泄漏的水管。 3）当泵停止运转并且轴承箱冷却时，环境空气（吸气）进入。随着泵的温度从环境温度升高到工作温度，可能会排出多达16盎司（0.5升）的空气。在泵停机后，随着轴承箱的冷却，充满水分的空气会通过排气口或唇形密封进入轴承箱。    广告      正常人的智商范围在85~115，测一测你的智商在正常水平吗？  巴颜喀拉测评  查看           

 为了解决水分进入的问题，可以将唇形密封替换为机械面密封，并在轴承箱上设置膨胀室。此外，迷宫式密封也是一种解决方案，尽管其效果不如面密封。迷宫式密封和面密封都能有效避免在轴承位置产生微动磨损的问题。 

 轴承润滑系统设计不良      

 在泵停机时，油位应保持在轴承下球的一半位置，这需要一个良好的视窗来便于观察。然而，大多数泵都没有提供合适的视窗。此外，自动注油器的效果有限，因为油只能通过泄漏的方式注入，无法有效利用。 脂润滑轴承的使用缺乏防止过度润滑的保护措施，而建议的润滑程序往往得不到遵循。 如果能解决油雾泄漏到大气中以及由此引起的无组织排放问题，油雾系统将成为一个最佳的解决方案。 当你检查备用动力端的轴承箱时，可能会发现轴承箱内部经常出现严重的锈蚀。制造商应该提供有效的保护涂层以防止此类问题。如果你决定自行添加涂层（这是推荐的做法），请谨慎使用合成油进行轴承润滑，因为合成油含有强效清洁剂，可能会损害许多保护涂层。  

 从泵的排出侧回流至填料函的再循环管路      

 许多液体中都含有固体颗粒，这些颗粒在离心力的作用下会被推向蜗壳的内壁，并通过再循环管路排出。这些固体颗粒会高速进入填料函，会导致密封过早失效。 在大多数情况下，可以通过拆除这条管路，并在填料函底部连接一条新的管路到泵的吸入侧来解决这个问题。这样可以让流体从叶轮后方（那里相对更干净）回流，通过填料函再返回到吸入侧。 请注意：切勿直接连接到吸入侧。 如果你泵送的流体处于或接近其汽化点，可能会在填料函中发生汽化现象。 当介质中含有悬浮固体体，离心力将无法发挥作用。 如果使用的是朝背板方向调整的开式叶轮设计（例如福斯泵），系统的效率会降低。 双吸泵填料函的压力等于吸入压力。  

 推力轴承通过一个简单的卡环固定      

 在大多数离心泵中，当效率达到65%时，推力会作用于推力轴承，但泵的效率达到65%至100%（正常运行模式）时，推力则指向泵的蜗壳，这意味着，一个简单的卡环需要承受全部负载。这也是我们常见许多卡环弯曲和断裂的主要原因。因此，我们需要一个更为可靠的固定系统。 

 湿端不是中心线设计      

 湿端中心线（支撑）设计旨在补偿泵湿端的金属膨胀。每当泵送温度超过 200°F (100°C) 时，建议采用该设计。 需要注意的是，蜗壳两侧均设有支撑，这样可以使热膨胀向上和向下进行，从而减少吸入管的应变，防止耐磨环损坏，并避免填料函面密封的错位（不对中）问题。