離心泵與容積泵該如何選

離心泵與容積泵該如何選一、基本要求在任何應(yīng)用中，首先要了解用戶對(duì)泵的基本要求。比如：入口條件、所要求的流量、壓差、溫度以及流體特性，例如粘度、磨蝕性、剪切敏感性以及腐蝕性，這些條件必須全部確定下來(lái)，然后才能選擇泵。泵要在正確的抽吸條件下才能運(yùn)行良好。事實(shí)上，泵所遇到難題中的最大的問(wèn)題可以追溯到不良的抽吸條件。由于泵推動(dòng)液體的能力遠(yuǎn)強(qiáng)于吸取液體的能力，所以應(yīng)將入口條件保持在泵機(jī)的能力范圍內(nèi)。壓差也是具有關(guān)鍵性意義的一部分，特別是從節(jié)能和泵使用壽命的角度來(lái)看時(shí)，使用較小的管徑和較長(zhǎng)的管道敷設(shè)長(zhǎng)度可以減少系統(tǒng)初期成本，但也可能會(huì)導(dǎo)致泵存在較高的壓差。這種較高的壓差將會(huì)轉(zhuǎn)化成能耗，并有可能縮短泵的使用壽命，這也就意味著較高的運(yùn)行成本和較低的效率。所要求的液體特性通常是已知的，而重要之處在于掌握給定泵是如何影響這些特性的。絕大多數(shù)用戶都愿意讓泵排出的液體與其進(jìn)入泵時(shí)保持相同的狀況。對(duì)于如何正確選擇泵來(lái)說(shuō)，材質(zhì)的相容性、粘度、剪切的靈敏性和特定物質(zhì)或固體的存在情況，均具有極其重要的意義。二、離心泵與容積泵一旦基本要求得到了滿足，而且液體特性也已知曉，那么泵的選型就可以開始了。泵通常分為兩個(gè)基本的類別：動(dòng)能泵(其中最龐大的類型是離心泵)和正排量(PD)泵。據(jù)美國(guó)商務(wù)部的數(shù)據(jù)顯示，在全部泵的銷售額中約有7佻為動(dòng)能泵，其余m為容積泵。在選擇泵時(shí)，第一步就是確定，在離心泵和容積泵中選擇哪一種才更適合您的需要。而在處理高粘度液體的應(yīng)用中，要求采用強(qiáng)度更高的葉輪材料，以防止葉輪發(fā)生斷裂的現(xiàn)象。最為常見(jiàn)的葉輪泵構(gòu)造材質(zhì)為鑄鐵或球墨鑄鐵。一些生產(chǎn)廠商會(huì)在必須處理稀薄、腐蝕性液體的泵中采用不銹鋼材料。葉輪泵可以用來(lái)處理一些侵蝕性物質(zhì)，但不能處理固體。對(duì)于侵蝕性物質(zhì)泵送應(yīng)用來(lái)說(shuō)，在如何正確選擇葉輪和密封材料的問(wèn)題上必須謹(jǐn)慎。葉輪泵在轉(zhuǎn)子和葉輪的兩端均存在著固定端間隙，這一點(diǎn)與外齒輪泵相似。一旦發(fā)生磨損，這種間隙就不能夠得到調(diào)整，不過(guò)，某些生產(chǎn)廠商已經(jīng)提供了可以更換或掉轉(zhuǎn)的端蓋。采用泵殼內(nèi)襯也是一種在發(fā)生磨損時(shí)恢復(fù)泵性能的方式?？偨Y(jié)掌握各種泵機(jī)的工作原理是針對(duì)給定應(yīng)用環(huán)境下正確選定機(jī)型的良好開端。雖然各種選擇方案之間的區(qū)別并不一定十分清晰分明，運(yùn)行和容量上的基本區(qū)別便可以用于指導(dǎo)選型。內(nèi)齒輪泵可以應(yīng)用的領(lǐng)域范圍較廣，但通常運(yùn)轉(zhuǎn)速度較其它泵機(jī)要慢一些。最初，選用內(nèi)齒輪泵可能會(huì)導(dǎo)致略高一些的成本，但與運(yùn)行速度較慢的泵相比，其使用壽命往往會(huì)更長(zhǎng)一些。外齒輪泵擁有非常良好的壓力處理能力和精確的流量控制特性，但不能用于處理含固體或侵蝕性介質(zhì)。外齒輪泵的制造成本較低，所以其是在要求不高的應(yīng)用領(lǐng)域中的一種經(jīng)濟(jì)合理的選擇方案。葉輪泵在輸送稀薄液體時(shí)表現(xiàn)優(yōu)越，但在處理粘稠液體時(shí)必須降速運(yùn)行。葉輪泵同樣也無(wú)法處理固體物料。不正確的泵機(jī)選型往往會(huì)導(dǎo)致較高的費(fèi)用。具體來(lái)說(shuō)，會(huì)在停機(jī)時(shí)間、損失生產(chǎn)量、維護(hù)費(fèi)用以及能耗方面造成不良影響。而多花些時(shí)間在正確的系統(tǒng)內(nèi)選用正確的泵可在最大程度上減少多余的費(fèi)用開銷，獲得更高的長(zhǎng)期效益。由于占主流的工業(yè)泵均為離心泵，所以許多人會(huì)首先考慮離心泵。離心泵的成本通常低于容積泵，而且也是在許多情況下應(yīng)使用的正確泵型。每種泵均以各自不同的方式來(lái)攪拌流體，而且每種泵均擁有各自不同的運(yùn)行特性和曲線。但重要的是，離心泵會(huì)影響液體的流速，從而導(dǎo)致排放口處存在一定的壓力。而與之相反的是，容積泵攪拌液體時(shí)，會(huì)先獲取特定數(shù)量的液體并將這些液體從吸入口處送至排放口。對(duì)于離心泵來(lái)說(shuō)，是先形成壓力，后導(dǎo)致流動(dòng)的產(chǎn)生。對(duì)于容積泵來(lái)說(shuō)，則是先形成流動(dòng)，后導(dǎo)致壓力的出現(xiàn)。（1）性能為了能夠從各類泵中挑選出最適合的類型，重要之處在于理解這兩種泵的工作特性差異。在查看其工作性能表時(shí)（圖la）,您可看到其工作原理有著多么大的不同。離心泵存在著取決于壓力（或壓頭）的可變流量現(xiàn)象，而容積泵則存在著與壓力無(wú)關(guān)的或多或少較為恒定的流量現(xiàn)象。（2）粘度粘度在泵的機(jī)械效率方面發(fā)揮著重要的作用。由于離心泵運(yùn)行在電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速下，所以其效率會(huì)隨著泵機(jī)內(nèi)摩擦損失的加大所導(dǎo)致的粘度增加而下降。請(qǐng)注意，隨著粘度增加，離心泵的效率下降速率會(huì)很快（圖lb）o(3)另一項(xiàng)主要差別在于粘度對(duì)泵容量的影響。在流量表(圖1c)中您會(huì)注意到，離心泵會(huì)在粘度上升時(shí)出現(xiàn)流量下降的現(xiàn)象，而容積泵實(shí)際上會(huì)隨之而產(chǎn)生流量的增加。這是由于較高粘度的液體填充了容積泵內(nèi)的空隙，從而導(dǎo)致較高的容積效率。圖1c只表示了粘度對(duì)泵流量的影響。請(qǐng)牢記，系統(tǒng)內(nèi)還會(huì)出現(xiàn)管道損失量加大的現(xiàn)象。這意味著離心泵內(nèi)的流量將隨著泵差壓的增加而進(jìn)一步下降。(4)效率在考慮差壓對(duì)泵機(jī)械效率的影響問(wèn)題時(shí)，動(dòng)能泵和容積泵也表現(xiàn)出各自不同的特性。圖Id所示為，泵機(jī)效率是如何受到隨之增加的壓力的影響的。對(duì)于容積泵來(lái)說(shuō)，隨著壓力的增加，效率實(shí)際上會(huì)有所提升，而離心泵則存在著一個(gè)最佳效率點(diǎn)(BEP)。在此點(diǎn)的兩側(cè)，綜合泵效率會(huì)大幅度下降。(5)入口條件這兩種類型的泵對(duì)于入口條件的要求也有相當(dāng)大的不同點(diǎn)。離心泵需要泵內(nèi)預(yù)先有一定量的液體，以便形成壓差。無(wú)液體的干燥的泵是不能自行起動(dòng)的。而一旦起動(dòng)操作后，離心泵就需要符合制造廠商所建議的明確的入口壓力要求。由于容積泵是通過(guò)液體容積的膨脹和收縮作用來(lái)攪拌液體的，入口處將會(huì)形成負(fù)壓情況，所以容積泵能夠自行起動(dòng)灌注。在某些情況下，這點(diǎn)是是否選擇容積泵或離心泵的唯一決定要素。總結(jié)總的來(lái)說(shuō)，在粘度超過(guò)150cp時(shí)，必須能夠在較廣范圍內(nèi)預(yù)測(cè)流量，或者在希望泵機(jī)能夠自行起動(dòng)灌注時(shí)，可以考慮選用容積泵。在離心泵與容積泵之間進(jìn)行選擇時(shí)，還要考慮到能耗問(wèn)題，因?yàn)檫@兩種泵在能耗方面可能會(huì)存在著相當(dāng)大的差容積泵可以分成許多種類型。美國(guó)水力學(xué)會(huì)是一家由泵制造廠商組建的組織，水力學(xué)會(huì)出版了一些涉及泵機(jī)類型和泵機(jī)標(biāo)準(zhǔn)的出版物，其中，將旋轉(zhuǎn)式容積泵分成了如下類別：葉輪式、活塞式、凸輪式、齒輪式、圓環(huán)活塞式以及螺桿式。此外，還在每一種泵類別設(shè)有子類別，這意味著存在著許多類型的容積泵。而這些容積泵都具備相同的功能，即輸送液體，那么，我們?nèi)绾蝸?lái)選擇適合的容積泵呢？絕大多數(shù)的容積泵均可以通過(guò)改造以適應(yīng)大范圍的應(yīng)用，但針對(duì)給定的環(huán)境來(lái)說(shuō),某些類型的泵使用起來(lái)比其它類型更好。幸運(yùn)的是，對(duì)于基本液體的輸送來(lái)說(shuō)，有少數(shù)泵已經(jīng)取得了超出其它類型。在以下章節(jié)內(nèi)，我們將敘述內(nèi)齒輪泵和外齒輪泵，以及葉輪泵的性能特點(diǎn)。2、內(nèi)齒輪泵內(nèi)齒輪泵包含一個(gè)被稱為轉(zhuǎn)子的外齒輪部件，轉(zhuǎn)子用于驅(qū)動(dòng)惰輪的內(nèi)齒輪（圖2）o惰輪比轉(zhuǎn)子小一些，運(yùn)行時(shí)繞著一個(gè)固定不動(dòng)的銷子旋轉(zhuǎn)，并在轉(zhuǎn)子內(nèi)部運(yùn)轉(zhuǎn)。當(dāng)這些部件從嚙合狀態(tài)分離時(shí)，會(huì)產(chǎn)生一定的空隙空間，而液體就會(huì)流入泵內(nèi)。當(dāng)這些部件進(jìn)入嚙合狀態(tài)時(shí)，空間的容積會(huì)逐漸減少，從而強(qiáng)制液體從排放口流出。液體可通過(guò)轉(zhuǎn)子的齒輪及泵頭的下凹處流入正在擴(kuò)張中的空腔內(nèi)。此類泵設(shè)計(jì)的最后一個(gè)關(guān)鍵部件是月牙形擋體，這個(gè)月牙形擋體與泵頭是一體化的。月牙形擋體通過(guò)將處于惰輪與輪子齒間的一定體積的液體圍堵起來(lái)，起到了吸入口與排放口之間的密封作用。4J~"?G4ZLWL乜枇大，★ajS》?j 7?人小1*事災(zāi)*"￥? 用1以物＞4九百一b轉(zhuǎn)子齒輪固定在一根齒輪軸上，齒輪由軸頸或減磨軸承來(lái)支持（圖3）o惰輪齒輪組件中也包含了一個(gè)位于泵送液體內(nèi)的，并圍繞著一根固定銷轉(zhuǎn)動(dòng)的軸頸軸承。根據(jù)軸封的布置方式，轉(zhuǎn)子軸支撐軸承可以運(yùn)行在泵送的液體之內(nèi)。在輸送腐蝕性液體時(shí)，要對(duì)這方面進(jìn)行重點(diǎn)考慮，因?yàn)楦g性液體會(huì)腐蝕支撐軸承。此類泵的實(shí)際壓力限值取決于轉(zhuǎn)子軸支撐軸承的運(yùn)轉(zhuǎn)情況。絕大多數(shù)的內(nèi)齒輪泵的差壓額定值均為200psi,盡管它們可以在正確的應(yīng)用情況下用于更高的壓力。內(nèi)齒輪泵的轉(zhuǎn)速比起離心泵來(lái)說(shuō)相對(duì)較慢。一般來(lái)說(shuō)最高為1150rpm，但有些小型設(shè)計(jì)方案可達(dá)到3450rpm。由于內(nèi)齒輪泵可以在低轉(zhuǎn)速下運(yùn)行，所以能夠很好地適用于高粘度流體的輸送，盡管也能非常成功地應(yīng)用于稀薄液體。內(nèi)齒輪泵已經(jīng)可以成功地泵送粘度超過(guò)WOOOOOcSt的液體以及粘度非常低的液體，諸如液態(tài)丙烷和氨水。此類泵機(jī)的流量范圍從0.5加侖/分到1500加侖/分。材質(zhì)包括鑄鐵和一系列不同的耐腐蝕合金，包括哈合金。內(nèi)齒輪泵在制造過(guò)程中采用了緊公差設(shè)計(jì)，氏會(huì)在泵送較大的固體時(shí)發(fā)生損壞。

此類泵機(jī)可以在腐蝕性應(yīng)用環(huán)境下輸送體積較小的懸浮顆粒，但會(huì)發(fā)生磨損且導(dǎo)

致性能逐漸下降。在腐蝕性應(yīng)用環(huán)境下，通過(guò)選擇耐腐蝕性材質(zhì)，可以大幅度地延長(zhǎng)泵的使用壽命。在這種情況下，碳化鴇、硬化鋼或多種涂層均能起到很好的效果。內(nèi)齒輪泵的應(yīng)用范圍非常寬廣，甚至可以很好地應(yīng)用于對(duì)剪切敏感的液體。應(yīng)用領(lǐng)域包括：廢水、聚合物、對(duì)剪切敏感的油漆、瀝青乳液以及某些食品，例如蛋黃醬。使用此類泵時(shí)，任何時(shí)刻都只有非常少量的液體會(huì)受到剪切力作用。而且在必要時(shí)，可以對(duì)間隙和轉(zhuǎn)速進(jìn)行調(diào)整，以便更大程度地減小剪切力的影響。3、外齒輪泵外齒輪泵在泵送動(dòng)作上與內(nèi)齒輪泵有著相似之處，也是通過(guò)兩個(gè)齒輪的進(jìn)入和脫離嚙合來(lái)帶動(dòng)液體流動(dòng)的（圖4）o但是，外齒輪泵采用了兩個(gè)相互嚙合轉(zhuǎn)動(dòng)的完全一致的齒輪。每個(gè)齒輪均由一根齒輪軸支撐，每個(gè)齒輪兩側(cè)均有軸承。在典型情況下，這四個(gè)軸承均工作于所泵送的液體內(nèi)。范4嚀冷險(xiǎn)，緒化，“不￡揖幄力#?道局$28比4立社*案的之例化葉折槍/由于齒輪的兩側(cè)都得到了支撐，所以外齒輪泵可適用于高壓應(yīng)用領(lǐng)域，例如液壓裝置內(nèi)。設(shè)計(jì)用于液壓供應(yīng)的泵可以承受每平方英寸數(shù)千磅的壓力。工業(yè)輸送泵可以承受更高的壓力，但液體的特性有可能對(duì)壓力范圍產(chǎn)生限制。較稀薄的液體可以達(dá)到數(shù)百psi,而較粘稠的液體可以接近液壓泵的壓力。通常情況下，小型的外齒輪泵應(yīng)運(yùn)行在1750^3450rpm的范圍內(nèi)，較大型的外齒輪泵運(yùn)行在最高640rpm的轉(zhuǎn)速下。外齒輪泵的流量范圍從極低（每分鐘若干滴）至相當(dāng)高的1500加侖/分。外齒輪泵可以采用多種原材料來(lái)進(jìn)行制造，包括高端合金。外齒輪泵的設(shè)計(jì)可以采用比內(nèi)齒輪泵更緊的緊公差。但外齒輪泵對(duì)于所泵送液體內(nèi)的顆粒物體的容忍能力不夠好。由于齒輪兩端均有間隙，從而無(wú)法針對(duì)磨損現(xiàn)象做出端部的間隙調(diào)整。在外齒輪泵出現(xiàn)磨損后，必須重新組裝或更換。只要轉(zhuǎn)速設(shè)置正確，特別是對(duì)于粘稠度較高的液體，外齒輪泵可以處理粘性和水性的液體。由于粘性液體需要一定的時(shí)間才能填滿齒輪齒間的空間，所以在泵送粘性液體時(shí)，泵的轉(zhuǎn)速必須大幅降低。其粘度限值實(shí)際上與內(nèi)齒輪泵相同，均為1000000cSto外齒輪泵在臨界抽吸條件下性能并不理想，特別是對(duì)于揮發(fā)性液體來(lái)說(shuō)。揮發(fā)性液體往往會(huì)在齒間空間快速擴(kuò)大時(shí)出現(xiàn)局部蒸發(fā)現(xiàn)象。4、葉輪泵滑片泵的工作原理與其它容積泵的擴(kuò)張收縮容積在理論上是相同的，但卻采用了不同的機(jī)制來(lái)實(shí)現(xiàn)這一理論（圖6）o對(duì)于葉輪泵來(lái)說(shuō)，令人感興趣的是，一方面它集兩臺(tái)泵機(jī)于一身。第一個(gè)泵送動(dòng)作是由葉輪、轉(zhuǎn)子與泵殼之間的容積擴(kuò)張而產(chǎn)生的，而較不明顯的泵送動(dòng)作產(chǎn)生于葉輪下的區(qū)域內(nèi)。在此區(qū)域內(nèi)，無(wú)論葉輪進(jìn)入、或是離開轉(zhuǎn)子槽都會(huì)形成泵送動(dòng)作，這個(gè)泵送動(dòng)作實(shí)際上占據(jù)了總泵排量的約15%o在典型情況下，這一區(qū)域是通過(guò)葉輪內(nèi)側(cè)或轉(zhuǎn)子內(nèi)部的開槽處進(jìn)行通氣的。重要之處在于要掌握這一情況，特別是在處理較粘稠的液體時(shí)，因?yàn)檎吵硪后w流入和流出葉輪之間的區(qū)域會(huì)更加困難。所以，推薦適用于此類泵的最大介質(zhì)粘度約為25000cSto葉於 程o國(guó)6葉比賽的干乜必洋垃能力強(qiáng)，其他右S7~怕我可欠解體女工沙柏果茯礙殺運(yùn)奴隸a裨薄液?正時(shí)的況異林鹿.葉輪是吸入口與排放口之間的主要密封部件，通常采用非金屬?gòu)?fù)合材料制造。由于不存在金屬間的接觸，所以葉輪泵頻繁應(yīng)用于低粘度無(wú)潤(rùn)滑作用的液體，諸如丙烷、氨水等。由于葉輪與泵殼之間會(huì)直接接觸，以及內(nèi)部間隙控制在最小狀態(tài)下，所以可使稀薄液體的轉(zhuǎn)差特性達(dá)到最佳。絕大多數(shù)輸送葉輪泵均將壓力限制在125psi,盡管有些額定值為200Psi。葉輪泵的壓力限值在很大程度上取決于葉輪的強(qiáng)度。由于采用非金屬的葉輪以及非常小的運(yùn)行間隙，葉輪泵可以非常良好地實(shí)現(xiàn)灌注操作