動力式泵和容積式泵都有哪些特色?

本文深入探討了動力式泵與容積式泵的工作原理、特性差異、選型原則、維護(hù)管理以及發(fā)展趨勢，旨在幫助讀者理解不同類型泵的應(yīng)用場景及優(yōu)化選型策略，同時(shí)展望了泵體新材料的應(yīng)用前景。

動力式泵和容積式泵除了原理上有所不同以外,在工作特性和應(yīng)用上也有較大的差異。

一、動力式泵的主要特色是:

①一定的泵在一定轉(zhuǎn)速下所產(chǎn)生的揚(yáng)程有一限定值。工作點(diǎn)流量和軸功率取決于與泵連接的裝置系統(tǒng)的情況(位差、壓力差和管路損失)。揚(yáng)程隨流量而改變。

②工作穩(wěn)定,輸送連續(xù),流量和壓力無脈動。

③一般無自吸能力,需要將泵先灌滿液體或?qū)⒐苈烦槌烧婵蘸蟛拍荛_始工作。

④離心泵在排出管路閥門關(guān)閉狀態(tài)下啟動,旋渦泵和軸流泵在閥門全開狀態(tài)下啟動,以減少啟動功率。

⑤離心泵適合于用高速電動機(jī)和汽輪機(jī)等直接驅(qū)動,結(jié)構(gòu)簡單,制造成本低,維修方便。

⑥適用性能范圍廣,離心泵的流量可以從幾到幾十萬米3/時(shí),揚(yáng)程可以從數(shù)米到數(shù)千米;軸流泵一般適用于大流量和低揚(yáng)程(20米以下)。離心泵和軸流泵的效率一般在80%以下,高的可達(dá)90%。

⑦適宜輸送粘度很小的清理液體(例如清水),特殊設(shè)計(jì)的泵可輸送泥漿、污水等或水輸固體物。動力式泵主要用于給水、排水、灌溉、流程液體輸送、電站蓄能、液壓傳動和船舶噴射推進(jìn)等。

二、容積式泵的主要特色是:

①一定的泵在一定轉(zhuǎn)速或往復(fù)次數(shù)下的流量是一定的,幾乎不隨壓力而變。工作點(diǎn)壓力和軸功率取決于與泵連接的裝置系統(tǒng)的情況,因此當(dāng)泵在排出管路不通(相當(dāng)于系統(tǒng)阻力無限大)的情況下運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí),其壓力和軸功率會增大到使泵或原動機(jī)破壞,所以必須設(shè)置安全閥來保護(hù)泵(蒸汽直接作用或壓縮空氣驅(qū)動的泵例外)。

②往復(fù)泵的流量和壓力有較大脈動,需要采取相應(yīng)的消減脈動措施;回轉(zhuǎn)泵一般無脈動或只有小的脈動。

③具有自吸能力,泵啟動后即能抽除管路中的空氣吸入液體。

④啟動泵時(shí)必須將排出管路閥門完全打開。

⑤往復(fù)泵是低速機(jī)械,尺寸大,制造和安裝費(fèi)用也大;回轉(zhuǎn)泵轉(zhuǎn)速較高,可達(dá)3000轉(zhuǎn)/分。

⑥往復(fù)泵適用于高壓力(有高達(dá)350兆帕的)和小流量(100米3/時(shí)以下);回轉(zhuǎn)泵適用于中小流量(400米3/時(shí)以下)和較高壓力(35兆帕以下)?？偟膩碚f,容積泵的效率高于動力式泵,而且效率曲線的高效區(qū)較寬。往復(fù)泵的效率一般為70~85%,高的可達(dá)90%以上。

⑦往復(fù)泵適宜輸送清理的液體或氣液混合物,有的泵如隔膜泵可輸送泥漿、污水等,主要用于給水、提供高壓液源和計(jì)量輸送等?；剞D(zhuǎn)泵適宜輸送有潤滑性的清理的液體和液氣混合物,特別是粘度大的液體,主要用于油品、食品液體的輸送和液壓傳動方面。

三、泵的選型原則

1.使所選泵的型式和性能符合裝置流量、揚(yáng)程、壓力、溫度、汽蝕流量、吸程等工藝參數(shù)的要求。

2.必須滿足介質(zhì)特性的要求。

對輸送易燃、易爆有毒或貴重介質(zhì)的泵,要求軸封可靠或采用無泄漏泵,如磁力驅(qū)動泵、隔膜泵、屏蔽泵

對輸送腐蝕性介質(zhì)的泵,要求對流部件采用耐腐蝕性材料。

對輸送含固體顆粒介質(zhì)的泵,要求對流部件采用耐磨材料,必要時(shí)軸封用采用清理液體沖洗。

3.機(jī)械方面可靠性高、噪音低、振動小。

4.經(jīng)濟(jì)上要綜合考慮到設(shè)備費(fèi)、運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)、維修費(fèi)和管理費(fèi)的總成本最低。

5.離心泵具有轉(zhuǎn)速高、體積小、重量輕、效率高、流量大、結(jié)構(gòu)簡單、輸液無脈動、性能平穩(wěn)、容易操作和維修方便等特色。

因此除以下情況外,應(yīng)盡可能選用離心泵:

a、有計(jì)量要求時(shí),選用計(jì)量泵。

b、揚(yáng)程要求很高,流量很小且無合適小流量高揚(yáng)程離心泵可選用時(shí),可選用往復(fù)泵,如汽蝕要求不高時(shí)也可選用旋渦泵。

c、揚(yáng)程很低,流量很大時(shí),可選用軸流泵和混流泵。

d、介質(zhì)粘度較大(大于650~1000mm2/s)時(shí),可考慮選用轉(zhuǎn)子泵或往復(fù)泵(齒輪泵、螺桿泵)。

e、介質(zhì)含氣量75%,流量較小且粘度小于37.4mm2/s時(shí),可選用旋渦泵。

f、對啟動頻繁或灌泵不便的場合,應(yīng)選用具有自吸性能的泵,如自吸式離心泵、自吸式旋渦泵、氣動(電動)隔膜泵。

四、泵的選型依據(jù)

泵選型依據(jù),應(yīng)根據(jù)工藝流程,給排水要求,從五個(gè)方面加以考慮,既液體輸送量、裝置揚(yáng)程、液體性質(zhì)、管路布置以及操作運(yùn)轉(zhuǎn)條件等。

1.流量是選泵的重要性能數(shù)據(jù)之一,它直接關(guān)系到整個(gè)裝置的的生產(chǎn)能力和輸送能力。如設(shè)計(jì)院工藝設(shè)計(jì)中能算出泵正常、最小、最大三種流量。挑選泵時(shí),以最大流量為依據(jù),兼顧正常流量,在沒有最大流量時(shí),通常可取正常流量的1.1倍作為最大流量。

2.裝置系統(tǒng)所需的揚(yáng)程是選泵的又一重要性能數(shù)據(jù),一般要用放大5%―10%余量后揚(yáng)程來選型。

3.液體性質(zhì),包括液體介質(zhì)名稱,物理性質(zhì),化學(xué)性質(zhì)和其它性質(zhì),物理性質(zhì)有溫度c密度d,粘度u,介質(zhì)中固體顆粒直徑和氣體的含量等,這涉及到系統(tǒng)的揚(yáng)程,有效氣蝕余量計(jì)算和合適泵的類型:化學(xué)性質(zhì),主要指液體介質(zhì)的化學(xué)腐蝕性和毒性,是選用泵材料和選用那一種軸封型式的重要依據(jù)。

4. 裝置系統(tǒng)的管路布置條件指的是送液高度送液距離送液走向,吸如側(cè)最低液面,排出側(cè)最高液面等一些數(shù)據(jù)和管道規(guī)格及其長度、材料、管件規(guī)格、數(shù)量等,以便進(jìn)行系統(tǒng)揚(yáng)程計(jì)算和汽蝕余量的校核。

5. 操作條件的內(nèi)容很多,如液體的操作T飽和蒸汽力P、吸入側(cè)壓力PS(絕對)、排出側(cè)容器壓力PZ、海拔高度、環(huán)境溫度操作是間隙的還是連續(xù)的、泵的位置是固定的還是可移的。

五、選泵的具體操作

根據(jù)泵選型原則和選型基本條件,具體操作如下:

1.根據(jù)裝置的布置、地形條件、水位條件、運(yùn)轉(zhuǎn)條件,確定挑選臥式、立式和其它型式(管道式、潛水式、液下式、無堵塞式、自吸式、齒輪式等)的泵。

2.根據(jù)液體介質(zhì)性質(zhì),確定清水泵,熱水泵還是油泵、化工泵或耐腐蝕泵或雜質(zhì)泵,或者采用無堵塞泵。安裝在爆炸區(qū)域的泵,應(yīng)根據(jù)爆炸區(qū)域等級,采用相應(yīng)的防爆電動機(jī)。

3.根據(jù)流量大小,確定選單吸泵還是雙吸泵;根據(jù)揚(yáng)程高低,選單級泵還是多級泵,高轉(zhuǎn)速泵還是低轉(zhuǎn)速泵(空調(diào)泵)、多級泵效率比單級泵低,如選單級泵和多級泵同樣都能用時(shí),首先選用單級泵。

4.確定泵的具體型號

確定選用什么系列的泵后,就可按最大流量,(在沒有最大流量時(shí),通常可取正常流量的1.1倍作為最大流量),取放大5%―10%余量后的揚(yáng)程這兩個(gè)性能的主要參數(shù),在型譜圖或者系列特性曲線上確定具體型號。操作如下:

利用泵特性曲線,在橫坐標(biāo)上找到所需流量值,在縱坐標(biāo)上找到所需揚(yáng)程值,從兩值分別向上和向右引垂線或水平線,兩線交點(diǎn)正好落在特性曲線上,則該泵就是要選的泵,但是這種理想情況一般很少,通常會碰上下列兩種情況:

第一種:交點(diǎn)在特性曲線上方,這說明流量滿足要求,但揚(yáng)程不夠,此時(shí),若揚(yáng)程相差不多,或相差5%左右,仍可選用,若揚(yáng)程相差很多,則選揚(yáng)程較大的泵?；蛟O(shè)法減小管路阻力損失。

第二種:交點(diǎn)在特性曲線下方,在泵特性曲線扇狀梯形范圍內(nèi) ,就初步定下此型號,然后根據(jù)揚(yáng)程相差多少,來決定是否切割葉輪直徑,

若揚(yáng)程相差很小,就不切割,若揚(yáng)程相差很大,就按所需Q、H、,根據(jù)其ns和切割公式,切割葉輪直徑,若交點(diǎn)不落在扇狀梯形范圍內(nèi),應(yīng)選揚(yáng)程較小的泵。選泵時(shí),有時(shí)須考慮生產(chǎn)工藝要求,選用不同形狀Q-H特性曲線。

5.泵型號確定后,對水泵或輸送介質(zhì)的物理化學(xué)介質(zhì)近似水的泵,需再到有關(guān)產(chǎn)品目錄或樣本上,根據(jù)該型號性能表或性能曲線進(jìn)行校改,看正常運(yùn)轉(zhuǎn)點(diǎn)是否落在該泵優(yōu)先工作區(qū)?有效NPSH是否大于(NPSH)。也可反過來以NPSH校改幾何安裝高度?

6.對于輸送粘度大于20mm2/s的液體泵(或密度大于1000kg/m3),一定要把以水實(shí)驗(yàn)泵特性曲線換算成該粘度(或者該密度下)的性能曲線,特別要對吸入性能和輸入功率進(jìn)行認(rèn)真計(jì)算或較核。

7.確定泵的臺數(shù)和備用率:

a、對正常運(yùn)轉(zhuǎn)的泵,一般只用一臺,因?yàn)橐慌_大泵與并聯(lián)工作的兩臺小泵相當(dāng),(指揚(yáng)程、流量相同),大泵效率高于小泵,故從節(jié)能角度講寧可選一臺大泵,而不用兩臺小泵,但遇有下列情況時(shí),可考慮兩臺泵并聯(lián)合作:流量很大,一臺泵達(dá)不到此流量。

b、對于需要有50%的備用率大型泵,可改兩臺較小的泵工作,一臺備用(共三臺)。

c、對某些大型泵,可選用70%流量要求的泵并聯(lián)操作,不用備用泵,在一臺泵檢修時(shí),另一臺泵仍然承擔(dān)?生產(chǎn)上70%的輸送。

d、對需24小時(shí)連續(xù)不停運(yùn)轉(zhuǎn)的泵,應(yīng)備用三臺泵,一臺運(yùn)轉(zhuǎn),一臺備用,一臺維修。

8.一般情況下,客戶可提交其“選泵的基本條件”,由我司給予選型或者推薦更好的泵產(chǎn)品。如果設(shè)計(jì)院在設(shè)計(jì)裝置設(shè)備時(shí),對泵的型號已經(jīng)確定,按設(shè)計(jì)院要求配置。

六、泵的維護(hù)管理

泵要分為電與機(jī)兩個(gè)方面,對于機(jī)的方面,主要把以前的維護(hù)記錄調(diào)出來比對一下就知道了。其次就是電的方面了 ,要了解每臺泵電機(jī)的功率,對他的控制系統(tǒng)有一定的了解。

七、泵的發(fā)展趨勢

泵是公司不可缺少的重要設(shè)備之一,受工作條件影響,經(jīng)常出現(xiàn)腐蝕、氣蝕、沖刷、磨損等現(xiàn)象,造成設(shè)備失效。公司只能投入大量的資金購入新泵,而報(bào)費(fèi)大量的部件,造成資金的大量浪費(fèi)。 國內(nèi)的泵的設(shè)計(jì)和制造基本上還是遵守“金屬”思想,即采用不銹鋼、碳鋼材料作為主要的泵體材料,面對高腐蝕、強(qiáng)沖刷的環(huán)境,就需要高鎳合金,甚至采用鈦、鋯、鉭等優(yōu)良的耐腐蝕材料,這些稀有金屬材料價(jià)格昂貴且價(jià)格浮動大,并且制造成本高和制造工藝復(fù)雜等原因造成此類泵的價(jià)格昂貴,一般幾萬到幾百萬不等,也就造成了此類泵的采購成本高。伴隨著國際先進(jìn)泵體研究的發(fā)展和新材質(zhì)泵體的應(yīng)用,國內(nèi)科研機(jī)構(gòu)借鑒西方發(fā)達(dá)國家對泵體研究的發(fā)展思路,國內(nèi)少數(shù)公司機(jī)構(gòu)開始研制無機(jī)非金屬材料如陶瓷、玻璃鋼、石墨和碳素制品以及合成有機(jī)高分子材料如塑料、玻璃纖維或碳纖維增強(qiáng)的工程塑料等。這些國內(nèi)的泵類的發(fā)展趨勢迎合了國際趨勢,并且很快在國內(nèi)取得了良好的使用性能。

正是通過像此類細(xì)節(jié)問題的有效解決,才實(shí)現(xiàn)了歐美日韓公司生產(chǎn)成本低,競爭力強(qiáng)的優(yōu)勢。國內(nèi)公司在不斷引進(jìn)先進(jìn)設(shè)備、高薪聘請管理人員的同時(shí),卻忽略了此類日常設(shè)備管理細(xì)節(jié),只是片面的通過下降工人工資、減少福利待遇等措施來下降成本,造成工人勞動積極性低、管理混亂的狀況也就在所難免。

顯而易見,此類材料的使用極大下降了生產(chǎn)費(fèi)用,無需采購高價(jià)值金屬,無需特殊設(shè)備和專業(yè)人員制作,而且使用性能良好、壽命更長、修復(fù)更簡單,其巨大優(yōu)勢絕非傳統(tǒng)泵體材料能比。泵體新材料的應(yīng)用,極大下降了泵體材料費(fèi)用和維修維護(hù)成本。