往複泵技術簡介

tags: 往複泵    時間:2014-03-07 21:26:40
往複泵技術簡介簡介
  往複泵是工業泵中不可缺少的一類產品。它的突出優點是:可獲得高的排壓,且流量與壓力無關,適應輸送介質十分廣泛,吸入性能好,效率高,泵的性能不隨壓力和輸送介質粘度的變動而變動。在……
往複泵技術簡介正文

  往複泵是工業泵中不可缺少的一類產品。它的突出優點是:可獲得高的排壓,且流量與壓力無關,適應輸送介質十分廣泛,吸入性能好,效率高,泵的性能不隨壓力和輸送介質粘度的變動而變動。在當今世界能源緊缺的形勢下,往複泵作為節能產品,在石油開發、管道輸煤、煤氣化工、電站排渣、礦山開採等方面起著重要作用,而且在壓力容器檢測和實現現代化石油化工工業全面自動化操作方面也是不可缺少的品種。
往複泵是泵類產品中出現最早的一種,至今已有2100多年的歷史。在旋轉式原動機出現以前,往複泵幾乎是唯一的泵類。在旋轉式原動機出現之後,才逐步的產生了離心泵和轉子泵等其它類型的泵。后出現的泵,由於它們的結構比較簡單、操作比較方便,而且還有體積小、重量輕、流量均勻等一系列優點,致使原來使用往複泵的地方逐步地為這些泵所取代。目前,往複泵的產量只佔整個泵類總產量很少的一部分。但是,往複泵所具有的特點並沒有被其它類型泵所代替。有些特點仍為其它類型泵所不及,因此,它非但不會被淘汰,而且仍將作為一種不可缺少的泵類,被廣泛使用。
一、往複泵的特點
  在離心式和容積式兩大類泵中,往複泵屬於容積式泵。亦即它也是藉助工作腔里的容積周期性變化來達到輸送液體的目的的;原動機的機械能經泵直接轉化為輸送液體的壓力能;泵的流量只取決於工作腔容積變化值及其在單位時間內的變化次數 (頻率),而(在理論上)與排出壓力無關。
往複泵和其它類型容積式泵的區別,僅在於它實現工作腔容積變化的方式和結構特點上:往複泵是藉助於活塞(柱塞)在液缸工作腔內的往複運動(或通過隔膜、波紋管等撓性元件在工作腔內的周期性彈性變形)來使工作腔容積產生周期性變化的。在結構上,往複泵工作腔是藉助密封裝置與外界隔開,通過泵閥 (吸入閥和排出閥)與管路溝通或閉合。往複泵這一實現工作腔容積變化的方式和結構特點,構成了此類型泵性能參數和總體結構的一系列特點。這些特點也正是此類型泵藉以生存、競爭和發展的依據:
1.瞬時流量是脈動的
這是因為在往複泵中,液體介質的吸入和排出過程(即容積變化過程)是交替進行的,而且活塞(柱塞)在位移過程中,其速度又在不斷地變化之中。在只有一個工作腔(單缸泵)的泵中,泵的瞬時流量不僅隨時間而變化,而且是不連續的;在具有多個工作腔(多缸泵)的泵中,如果工作腔的工作相位安排適當,則可減小排出集液管路中瞬時流量的脈動幅度,乃至可達到實用上可認為是穩定流的地步。當然,此時相應的泵的結構也就變得複雜了。也正因為如此,往複泵的工作腔不宜設置過多。因此,往複泵瞬時流量的脈動性也就不可避免,只不過因不同泵型其脈動程度有大有小而已。
2.平均流量(即泵的流量)是恆定的
由前述往複泵實現工作腔容積變化的方式和結構特點可知,當泵的設計合理、製造質量又好時,泵的流量只取決於工作腔容積變化值及其頻率,而(在理論上)與排出壓力無關,且與輸送介質(液體)的溫度、粘度等物理、化學性質無關。當泵的每分鐘往複次數一定時,泵的流量也是恆定的。往複泵這一特點也正是作為計量泵選型的基礎。由於受活塞(柱塞)密封技術以及泵閥,液缸體等設計技術及材料強度等方面的限制,往複泵的工作腔容積一般不宜太大 (特別是高壓時),工作腔數目不宜太多,每分鐘往複次數也不宜太高。因此,泵的流量也不可能很大。
3.泵的壓力取決於管路特性
離心式泵流量和揚程是由泵本身所限定的,而且兩者是密切相關的。往複泵則不同,它的排出壓力不能由泵本身限定,而是取決於泵裝置的管路特性,並且與流量無關。換句話說,不論泵裝置的管路有多大的水力阻力,原則上泵都可以按其主要結構參數所決定的恆定流量予以排出。也就是說,如果認為輸送液體是不可壓縮的(因液體壓縮率很小,通常可這樣認為,但在高壓或超高壓下、液體的壓縮性也不容忽視),那麼,在理論上可認為往複泵的排出壓力將不受任何限制,即可根據泵裝置的管路特性,建立泵的任何所需的排出壓力。
當然,在往複泵實際出廠時,都有一個泵的排出壓力的規定,這不是說該泵的排出壓力不會再升高,而只是說,由於受到配帶原動機的額定功率 (或其它動力源參數)和該泵本身的結構強度 (包括液力端和傳動端所有承壓、受力的零部件)的限制,不允許高出這一排出壓力下使用而已。由這一特點導致往複泵在啟動和操作過程中與離心泵有著重大區別:
①在泵的排出管路上必須設置安全閥,以保證泵的排出壓力不高於它的額定值:
②在泵啟動前,必須把管路上的排出閥門全部打開,且不允許排出管路堵塞,否則就有可能造成設備或人身傷亡事故;
③往複泵允許降壓使用,此時不會產生超載,沒有機件損傷的可能,只不過沒有充分發揮原設計的功能而已。
4.對輸送的介質 (液體)有較強的適應性
往複泵原則上可以輸送任何介質,幾乎不受介質的物理性能或化學性能的限制。當然,在實際應用中,有時也會遇到不能適應的情況。但是,當遇到這種情況時,多半是因為液力端的材料和製造工藝以及密封技術一時不能解決的緣故,其它類型泵就不能做到這一點。
5.有良好的啟吸性能
往複泵不僅有良好的吸入性能,而且還有良好的自吸性能去,因此,對多數往複泵 (除高速泵外)來說,在啟動前通常不需灌泵。
由上述往複泵的主要特點可以看出往複泵的主要適用範圍。即往複泵主要適用於高壓 (或超高壓)、小流量,要求泵的流量恆定或定量(計量)或成比例地輸送各種不同的介質 (液體),或者要求吸入性能好或者要求有自吸性能的場合。
二、往複泵的分類
  往複泵(相對離心泵來講)的特點決定了它的"通用性"越來越差而專業配套性越來越強。於是就出現了這樣的情況——雖然它的產量少,但泵型和品種卻繁多,以致於已經無法按照某一統一原則來進行分類了。這裡所講的分類,只能是按照這類型泵各方面特點進行比較,併兼顧到目前己經習慣了的稱呼,予以相對的分類和命名:
(一) 按泵的液力端特點分
l.按與輸送介質接觸的工作構件可分為:活塞泵、柱塞泵和隔膜 (包括油隔離)泵
2.按泵的工作原理或流量的脈動特性可分為:單作用泵、雙作用泵、差動泵、單缸泵,雙缸泵、三缸泵、多缸泵等;
3.按泵的活塞(柱塞)數目可分為:單聯泵、雙聯泵、三聯泵,多聯泵等;
4.按活塞 (柱塞)中心線所處的位置可分為:卧式泵、立式泵、角度式(Y形,V形等)泵,對置式泵和軸向平行式 (無曲柄)泵等。
(二)按泵輸送介質某一突出特性分
根據泵設計時主要適用的介質可分為:熱油泵、酸泵、鹼泵、鹽泵、液氨泵、甲銨(氨基甲酸銨)泵、泥漿泵、重水泵、清水泵、高溫泵、低溫泵、超低溫泵、高粘液泵、低粘液泵等。
(三)接泵的用途分
根據泵主要的使用部門或主要用途可分為:工業用泵、農業用泵、陸用泵、船用泵、化工用泵、原子能用泵、電站用泵、石油礦場用泵、液壓機用泵、壓裂泵、固井泵、農藥噴霧用泵、注水泵、清砂泵、清渣泵、除銹泵、試壓泵、消防泵、計量泵、平流泵等。
三、往複泵的應用與發展
綜合前述可知,往複泵是一類品種多、批量少,而通用化程度較低、專業配套性很強的產品。它常常是隨著某一生產工藝的需要而產生,又隨著這一生產工藝的重大改革或取消而更新或淘汰。當這種生產工藝長期穩定時,也有基本上適應這一工藝需要的定型產品。從上述分類可知,往複泵的應用仍然十分廣泛。下面將列舉若干實際應用領域來補充說明這一情況。例如:
用於化肥生產配套用的有銅液泵、鹼液泵和氨基甲酸銨(甲銨)泵和液氨泵等;
用於高壓聚乙烯裝置配套用的超高壓催化劑注射泵等;
用於11.5萬t/a、30萬t/a乙烯、3萬t/a乙醛、5萬t/a炳烯腈、2.5萬t/a芳烴等裝置上的各種藥液注射計量泵以及用於各研究院所中試驗裝置上的各種計量泵等;
用於提供造船或機械製造大型鍛壓設備上配套用的液壓機用泵;
用於輸送石油及其副產品和電蛄鍋爐給水備用配套的各種蒸汽直動泵;
用於陸上石油鑽井或海上石油開發配套用的鑽井泥漿泵、壓裂泵、固井泵和注水泵等;
用於鑄造、軋鋼方面的水力清砂、除銹泵;
用於長距離管道輸送煤粉、冶金礦尾礦的油隔離泵,用於礦井排水的無曲柄泵以及用於加固井壁、防止地下水害的注漿、堵水用泵等;
用於船舶的艙底泵;
用於農葯噴霧機配套用的農用泵;
用於水壓試驗或容器爆破試驗以及水力切割配套的高壓泵和超高壓泵;
用於城市污水清洗車配套的清洗泵,用於消防的消防泵;
用於電站或船台等污水處理的各種計量泵。
總之,往複泵無論是在工業或農業、陸上和海上、國防與民用、科研與生產等各個部門,仍然是作為一種不可缺少的品種被廣泛地採用著。總括各類往複泵,它的排出壓力可由常壓,一直到15000kgf/cm2,其流量範圍由cc/h-600m3/h,輸送介質的溫度由-200-450℃,粘度由0.1cp-250000cp。被輸送的介質,由一般常溫清水直至具有強腐蝕、易揮發、易結晶、易燃、易爆、劇毒、惡臭、磨礪性強、比重大、粘度高、有放射性或其它貴重液體等。
從今後發展的角度來看,儘管往複泵原來佔據的位置有不少已被其它類型泵所取代,其產量也很少,但這並不意味著往複泵有全部被取代的趨勢。實際情況是:在各類型泵的生存與競爭中,則是更加突出地發揮了它們各自的特長,顯示其本身的優越性,從而更好地為國民經濟、為四個現代化服務。由此可知,要想求得往複泵的生存與更進一步的發展,從根本意義上來講,就是要揚長避短,充分發揮往複泵本身的優勢。這就是說:
第一,要充分發揮往複泵配套性強、適應介質廣泛的優勢。對於其它任何一類泵來講,它所適應的介質都要受到限制。例如,離心泵就不能適應粘度很高的液體;轉子泵則通常不能適應於化工介質。而目前隨著石油化工、化學工業、醫藥衛生等部門生產技術的發展,使得輸送介質的名目繁多、性狀各異。有些介質對其它類型泵來講,就不能適應,但對往複泵來講,因為它原則上不受介質的物理和化學性能的限制,可見,往複泵是大有用武之地的。
第二,要充分發揮往複泵在流量比較小而排出壓力又很高的情況下,它的整機效率高、運轉經濟性好的優勢。
對於我們從事往複泵研究、設計和生產的部門來講,如何正確地宣傳往複泵的特點,如何努力地發展新品種以滿足用戶的需要,是面臨的新任務。特別是當排出壓力很高 (高壓或超高壓)而流量又很小時,其它類型泵已經不僅是效率很低的問題,而是根本不能適用。因此,往複泵主要是在高壓或超高壓、流量小或比較小的範圍內發展新品種。在這一領域內,往複泵是獨佔優勢的。
第三,要充分發揮往複泵的流量恆定而且與排出壓力無關的優勢。
往複泵這一特長是它成為計量泵選型的基礎,而計量泵這一新品種是隨著現代工業朝著自動化操作,遠距離自動控制這一發展形勢而出現的。由於計量泵這一新品種的出現,使得原來生產工藝由手工進行物料配比這一環節,被計量泵所代替,使物料配比實現了遠距離自動控制下的連續操作,並使物料配比更加準確無誤,從而為提高產品質量、降低成本、改善勞動條件、提高全員勞動生產率、全面實現工藝流程的自動化創造了條件。計量泵雖然只是從本世紀五十年代才興起的新品種,但是至今不僅是在石油、化工合成裝置上被廣泛採用,而且在水處理裝置、研究院所的中間試驗裝置以及化學分析儀器、醫藥食品加工和礦井注漿堵水方面也已被廣泛採用。
當然,要求得往複泵的不斷發展,不僅要注意到充分發揮它的特長或優勢,而且還要不斷地克服它的缺點。為此,就必須加強技術基礎的研究、不斷地提高產品質量,注意採用新技術、新材料、新工藝,以及在保證產品好用、耐用的同時,要力求結構簡單、操作方便、體積小、重量輕和外形美觀。

 

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