進(jìn)出口壓力對(duì)計(jì)量泵的影響

1、 進(jìn)出口壓力對(duì)計(jì)量泵的影響 化工用戶(hù)對(duì)往復(fù)式計(jì)量泵的進(jìn)口條件要求主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：(1)適應(yīng)高壓差小流量及流量調(diào)節(jié)范圍寬的運(yùn)轉(zhuǎn)工況；(2)盡可能使泵不需灌引，具有自吸上能力；(3)流量按需要線性調(diào)節(jié)。在實(shí)際工程應(yīng)用中，由于工況不同，泵進(jìn)口處的壓力是千差萬(wàn)別的，有的裝置中泵進(jìn)口處壓力較低，而有的裝置在泵進(jìn)口處壓力很高。就一般情況而言，為了節(jié)約資金，總是盡可能的提高泵的安裝高度，在泵的進(jìn)口形成低壓甚至真空，希望泵有較好的汽蝕性能和能承受盡可能大的吸上真空(泵進(jìn)口處壓力盡可能小)；有時(shí)由于工藝或其它方面的要求，泵進(jìn)口處必須有較高的壓力，而這可能對(duì)泵的使用性能、甚至使用壽命造成不利的影響。本文從

2、低壓和高壓兩方面出發(fā)探討，進(jìn)口壓力對(duì)泵可能帶來(lái)的不利因素，以及實(shí)際工程中所遇到的一些問(wèn)題及其解決方法。2 進(jìn)口壓力低時(shí)對(duì)泵的影響2.1 低壓進(jìn)口對(duì)泵汽蝕的影響一般情況下，泵進(jìn)口壓力和泵腔內(nèi)的壓力關(guān)系如下式所示由式(1)可知，泵腔內(nèi)的最小壓力隨著泵進(jìn)口壓力的減小而減小，且與管中摩擦損失、活塞的線速度的大小有很大的關(guān)系。要想保證泵的正常工作就必須保證泵在工作時(shí)泵腔內(nèi)不發(fā)生汽蝕，即必須滿(mǎn)足：PclminP0     式中Pv液體在工作溫度下的飽和蒸汽壓力，Pa否則將會(huì)引起工作腔內(nèi)液體汽化，造成柱塞(活塞)與液體脫流，從而引起工作腔內(nèi)的撞擊、噪聲、振動(dòng)、流量減少

3、、斷流甚至破壞機(jī)械零件釀成不良后果。     在低壓進(jìn)口時(shí)，為保證不發(fā)生汽蝕，在設(shè)計(jì)時(shí)就必須提高泵的汽蝕性能。從式(1)可知，適當(dāng)?shù)慕档突钊木€速度，降低泵速便可以提高Pclmin值，以達(dá)到所需效果。還可通過(guò)改進(jìn)進(jìn)、出口閥的設(shè)計(jì)，減小進(jìn)、出口閥的阻力，降低吸入阻力水頭來(lái)實(shí)現(xiàn)提高泵的汽蝕性能，從而達(dá)到既能適應(yīng)進(jìn)口壓力低的工況又不發(fā)生汽蝕的要求。2.2 低壓進(jìn)口對(duì)泵自吸的影響     低壓進(jìn)口不僅對(duì)泵的汽蝕有很大的影響，而且還會(huì)影響泵工作時(shí)能否實(shí)現(xiàn)自吸，即泵工作腔內(nèi)無(wú)液體時(shí)能否排氣以保證泵腔內(nèi)充滿(mǎn)液體并使泵進(jìn)入正常運(yùn)轉(zhuǎn)

4、，對(duì)往復(fù)泵而言，就是其自身必須具備能排盡空氣的能力。保證泵自吸能力的必要條件為：    (1)當(dāng)吸入行程結(jié)束時(shí)(柱塞后死點(diǎn))，應(yīng)使工作腔內(nèi)空氣壓力小于泵進(jìn)口側(cè)靜吸入壓頭，使進(jìn)口管空氣被不斷地吸人工作腔；   (2)當(dāng)排出行程結(jié)束時(shí)(柱塞前死點(diǎn))，使工作腔內(nèi)空氣壓力大于泵出口側(cè)的阻力，將液缸內(nèi)空氣排出。假定腔內(nèi)空氣壓縮按等溫過(guò)程，則有：     其中Ps為液面上的壓力，它與泵的進(jìn)口壓力僅相差一個(gè)吸上的高度，從上式也同樣可以看出，進(jìn)口壓力越低，泵的自吸高度越小(不考慮出口的影響)。因而在泵進(jìn)口壓力低的工況下，

5、在選型或設(shè)計(jì)時(shí)要充分考慮到這一因素，盡量選擇自吸性能好或盡量減小泵的余隙容積等以提高泵的自吸性能來(lái)滿(mǎn)足低壓進(jìn)口對(duì)其造成的影響。式(5)是理想情況下的近似理論計(jì)算，在實(shí)際生產(chǎn)中，還會(huì)有其它因素與低壓進(jìn)口共同影響泵的自吸。在選型和設(shè)計(jì)時(shí)要根據(jù)實(shí)際情況，充分考慮到其它因素對(duì)其實(shí)現(xiàn)自吸所帶來(lái)的不利影響：     (1)液力端密封諸如進(jìn)料箱、柱塞處密封不嚴(yán)，造成外界空氣進(jìn)入泵腔導(dǎo)致吸入腔真空下降，而吸入時(shí)吸入腔需要低壓以滿(mǎn)足式(3)，內(nèi)外產(chǎn)生壓力差才能自吸。當(dāng)泵腔內(nèi)形成不了真空或真空度下降后導(dǎo)致壓力差減少，就會(huì)導(dǎo)致自吸效果下降或不能自吸。因而泵的密封副的可靠性與結(jié)

6、構(gòu)研究是至關(guān)重要的。    (2)計(jì)量隔膜泵三閥系統(tǒng)不良對(duì)吸上能力產(chǎn)生影響。隔膜液壓腔有氣體沒(méi)有及時(shí)排除，使隔膜兩側(cè)液體壓強(qiáng)不平衡，使隔膜無(wú)法正常運(yùn)動(dòng)；液壓腔的壓力太大，隔膜無(wú)法向柱塞側(cè)運(yùn)動(dòng)，導(dǎo)致隔膜運(yùn)動(dòng)停止，泵腔內(nèi)無(wú)必需真空度。我所設(shè)計(jì)生產(chǎn)的YJM型可遙控變速隔膜計(jì)量泵采用了獨(dú)創(chuàng)先進(jìn)減速傳動(dòng)機(jī)構(gòu)及特制隔膜、三閥及密封結(jié)構(gòu)的液力端，無(wú)蝸輪蝸桿減速，使泵結(jié)構(gòu)緊湊、簡(jiǎn)單；泵流量調(diào)節(jié)不受電網(wǎng)電壓影響易閉環(huán)自動(dòng)反饋控制，自吸能力更穩(wěn)定。    (3)進(jìn)口管路流量脈動(dòng)較大影響自編吸上能力。由于往復(fù)計(jì)量泵單脈沖液流影起壓力波動(dòng)，可增加進(jìn)口預(yù)壓式穩(wěn)

7、壓器或常壓空氣室。   (4)計(jì)量泵吸入管路設(shè)置不合理。液體在管路中的管阻損失與管路的長(zhǎng)度，彎頭的數(shù)量有很大關(guān)系。管路越長(zhǎng)、彎頭越多沿程水頭損失越大；相同的流量下，管路越細(xì)，流速越快，靜壓頭也相對(duì)減小。上述兩種情況都會(huì)促使泵的進(jìn)口壓力減小，惡化泵的自吸入條件。    (5)計(jì)量泵進(jìn)口處真空度過(guò)大無(wú)法吸入。泵的安裝高度過(guò)低，管路過(guò)長(zhǎng)，也會(huì)使泵的進(jìn)口處真空度過(guò)大，使泵無(wú)法自吸，可提高泵的安裝高度。    2.3 低壓進(jìn)口對(duì)不同型式的泵的影響往復(fù)式計(jì)量泵按液力端的不同可分為柱塞式(活塞式)(見(jiàn)圖1)和隔膜式(見(jiàn)圖2)(動(dòng)

8、力端相同)。柱塞式(活塞式)液力端借助柱塞及密封元件形成工作腔，通過(guò)柱塞的周期性的往復(fù)運(yùn)動(dòng)，使工作腔內(nèi)的壓力的大小交替變化，從而實(shí)現(xiàn)吸人和排出的功能。隔膜式液力端借助于隔膜(膜片、波紋管等)形成工作腔，通過(guò)隔膜的周期性變形代替柱塞的周期性的往復(fù)運(yùn)動(dòng)，使工作腔內(nèi)的壓力的大小交替變化，從而實(shí)現(xiàn)吸人和排出的功能。顯而易見(jiàn)，對(duì)具有相同參數(shù)的隔膜與柱塞計(jì)量泵而言(即泵速、柱塞與進(jìn)出口閥組均相同)，假定柱塞運(yùn)動(dòng)所產(chǎn)生的最大真空值相等，由于隔膜計(jì)量泵液壓補(bǔ)償放氣系統(tǒng)的損耗、隔膜撓曲變形消耗及余隙容積較大等原因，隔膜計(jì)量泵與柱塞計(jì)量泵相比之下，其自吸人能力大幅度下降，通常與柱塞計(jì)量泵吸人性能相差25mH20；

9、當(dāng)隔膜較厚較硬機(jī)械變形能力差時(shí)，隔膜計(jì)量泵就會(huì)因其進(jìn)口壓力低無(wú)法實(shí)現(xiàn)自吸而不能正常工作。因而在泵選型時(shí)應(yīng)充分考慮這一因素的影響，泵進(jìn)口壓力小且又需要較高的自吸能力時(shí)應(yīng)優(yōu)先選用柱塞式(活塞式)泵，泵進(jìn)口壓力較大對(duì)自吸上能力要求不嚴(yán)時(shí)可選用隔膜式泵。3 進(jìn)口壓力較高時(shí)對(duì)泵的影響3.1高壓進(jìn)口對(duì)泵性能參數(shù)的影響當(dāng)泵的進(jìn)口壓力高至無(wú)需泵腔內(nèi)產(chǎn)生真空，由進(jìn)出口自然壓力差便可打開(kāi)泵的進(jìn)口閥使介質(zhì)進(jìn)入泵腔時(shí)，我們就可認(rèn)為泵處于非正常工作狀態(tài)中。在這種工況下工作會(huì)嚴(yán)重影響計(jì)量泵的計(jì)量精度，影響泵的性能參數(shù)。由于進(jìn)口壓力過(guò)大，泵的進(jìn)口閥始終處于開(kāi)啟狀態(tài)，泵總有一最小流量，無(wú)論如何調(diào)節(jié)泵，只能將流量調(diào)到個(gè)大致的范

10、圍，無(wú)法達(dá)到預(yù)期的目的。在工程應(yīng)用中，這種情況還是比較常見(jiàn)的，許多用戶(hù)在使用時(shí)由于不太熟悉產(chǎn)生上述情況的相關(guān)機(jī)理，往往對(duì)此束手無(wú)策或認(rèn)為泵有質(zhì)量問(wèn)題。其實(shí)上述現(xiàn)象是在特定的工況下產(chǎn)生的，對(duì)進(jìn)、出口閥進(jìn)行適當(dāng)改進(jìn)便可避免。如果在設(shè)計(jì)時(shí)沒(méi)有考慮，在使用現(xiàn)場(chǎng)不改變泵的結(jié)構(gòu)通過(guò)以下方法便可解決問(wèn)題：     (1)在泵的出口加一保壓閥，保壓閥的壓力根據(jù)系統(tǒng)而定，最大保守壓力可取倒灌壓力差；     (2)在出口管路加一緩沖管路，緩沖管路的高度也視系統(tǒng)而定，保守高度與進(jìn)口液面的最高處平齊即可；  

11、0;  3.2 高壓進(jìn)口對(duì)泵使用壽命的影響當(dāng)泵的人口壓力過(guò)高時(shí)，還會(huì)影響泵強(qiáng)度進(jìn)而使動(dòng)力端部件(曲軸、軸瓦)使用壽命縮短。正常情況下，泵在吸程時(shí)，在主驅(qū)動(dòng)力的作用下，曲軸拉著連桿作往復(fù)運(yùn)動(dòng)，連桿與曲軸的接點(diǎn)1(如圖3)在連桿的前端、曲軸的前端；泵在排程時(shí)，在主驅(qū)動(dòng)力的作用下，曲軸壓著連桿作往復(fù)運(yùn)動(dòng)，連桿與曲軸的接點(diǎn)2(如圖4)在連桿的前后端、曲軸的前后端接觸點(diǎn)周期交替。如果泵進(jìn)口壓力過(guò)高，在吸程時(shí)，由于進(jìn)口壓力高，連桿與曲軸作用于接觸點(diǎn)2，排程時(shí)兩者也作用于接觸點(diǎn)2，連桿始終受力于前端、曲軸也始終受力于前端，惡化了連桿與曲軸的受力情況，而同時(shí)，由于接觸點(diǎn)2始終沒(méi)有潤(rùn)滑油潤(rùn)滑，也將會(huì)降低泵的使用壽命。4 結(jié)束語(yǔ)進(jìn)口壓力對(duì)泵的影響是多方面的，甚至有時(shí)對(duì)同一臺(tái)泵、同一個(gè)工況也必須同時(shí)從“高壓”和“低壓”兩方面考慮，兼顧兩方面的需要。當(dāng)介質(zhì)的汽化壓力很高時(shí)，為了保證泵送過(guò)程中不發(fā)生汽蝕，其上必須