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泵的知识

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螺杆泵前世今生-螺杆泵知识大全

发布时间:2019-06-06    点击次数:

引言:

被广泛应用于石油化工、航运、电力、机械液压系统、食品、造纸、污水处理等工业部门。

作为节能和节材产品,在替代原来传统技术方面必将取得良好的使用效果,实现节能、节材效益。

 

第一部分 的基本知识

1、 单的介绍

单是一种新型的内啮合回转式容积泵。主要工作部件是偏心螺杆(转子)和固定的衬套(定子)。

与其他泵相比,单有着自己独特的优势:

和不需要装阀门,而流量是稳定的线性流动。

和具有更好的自吸能力。

和可输送各种混合杂质,含有气体及固体颗粒或纤维的介质,也可输送各种腐蚀性物质。

和可输送高粘度的物质。

与可用于药剂填充和计量。

2.双的介绍

单从结构上而言,双也很齐全,有卧式、 立式、带加热套等各种类型,可以输送有颗粒的低粘度或高粘度介质,根据颗粒大小调节螺杆间距,选用正确的材质,甚至可以输送许多腐蚀性介质。

双作为一种容积式泵,泵内吸入室应与排出室严密地隔开。这就要求泵体与螺杆外圆表面及螺杆与螺杆间隙应尽可能小些。同时螺杆与泵体、螺杆与螺杆间又相互形成密封腔,保证密闭,否则就可能有液体从间隙中倒流回去。

双的特殊设计还保证了泵有高的吸入性能即很小的NPSHr值。

双也有自吸能力,而且多数泵输送元件本身都是双吸对称布置,可消除轴向力,也有很大的吸高。

外置轴承的双在输送过 程中无剪切,无乳化作用,因此不会破坏分子链结构和工况流程中所形成的特定的流体性质,并且由于传动依靠同步齿轮,泵运转噪音低,振动小,工作平稳。

外置轴承式双的种种特性使它在油田化工和船舶工业中得到了广泛的应用。它还可根据各种使用情况分别采用普通铸铁、不锈钢等不同材料制造;输送温度可达250℃;而且具有不同方式的加热结构,理论流量可达2000立方米/小时。

3. 三的简单介绍

三是转子式容积泵,它是利用螺杆啮合原理,依靠旋转的螺杆在泵套内相互啮合。

它主要是由固定在泵体中的衬套(泵缸)以及安插在泵缸中的主动螺杆和与其啮合的两根从动螺杆所组成。三根互相啮合的螺杆,在泵缸内按每个导程形成为一个密封腔,造成吸排口之间的密封。

三把被输送的介质封闭在啮合腔内,沿螺杆轴向连续匀速地推至排出口,为系统提供稳定的压力。工作时,两端分别作用液体的吸排压 力,对螺杆产生轴向推力。此外,还通过主动螺杆的中央油孔将 高压油引入各螺杆轴套的底部,从而在螺杆下端会产生一个与轴向推力方向相反的平衡推力。所以,对于压差小于10千克力/cm2的小型泵,可以采用止推轴 承。

由于两从动螺杆与主动螺杆左右对称啮合,三作用在主动螺杆上的径向力完全平衡,主动螺杆不承受弯曲负荷。从动螺杆所受径向力沿其 整个长度都由泵缸衬套来支承,不需要在外端另设轴承,基本上也不承受弯曲负荷。在运行中,螺杆外圆表面和泵缸内壁之间形成的一层油膜,可防止金属之间的直 接接触,使螺杆齿面的磨损大大减少。

三和其它容积泵一样,当泵的排出口完全封闭时,泵内的压力就会上升到使泵损坏或使电动机过载的危险程度。所以,在泵的吸排口处,就必须设置安全阀。轴封通常采用机械轴封,并可根据工作压力高低采取不同的形式。

三装置可提供加热或冷却结构。它适用于输送各种无腐蚀性油类及类似油和润滑性液体。输送液体的粘度范围一般为 3.0~760mm2/s(1.2~100°E),高粘度介质可通过加温降粘后输送,其温度一般不超过150℃。其流量范围一般为0.2~250m3 /h,最高工作压力可达4MPa。

目前,三;在输油系统中作输送及加油 泵。

 

第二部分 的工作原理及性能

虽然的基本工作原理是一致的。

1、的基本工作原理

是利用螺杆的回转来吸排液体的。中间螺杆为主动螺杆,由原动机带动回转,两边的螺杆为从动螺杆,随主动螺杆作反向旋转。

各螺杆相互啮合,螺杆与衬筒内壁紧密配合,在泵的吸入口和排出口之间, 就会被分隔成一个或多个密封空间。随着螺杆的转动和啮合,这些密封空间在泵的吸入端不断形成,将吸入室中的液体封入其中,并自吸入室沿螺杆轴向连续地推移 至排出端,将封闭在各空间中的液体不断排出。这就是的基本工作原理。

从上述工作原理可以看出,可以更清晰地了解的优点:

压力和流量范围宽阔;运送液体的种类和粘度范围宽广;因为泵内的回转部件惯性力较低,故可使用很高的转速;吸入性能好,具有自吸能力;流量均匀连续,振动小,噪音低;与其它回转泵相比,对进入的气体和污物不太敏感;结构坚实,安装保养容易。

相应地,存在的缺点也比较明显:螺杆的加工和装配要求较高;泵的性能对液体的粘度变化比较敏感。

2、的性能

的性能参数有两项:排量、功率。

的理论排量可由下式计算:Qt=60Ftn m3/h;其内部泄漏量一般用Qs来表示:Qs=αp/σm。

泵在压送不同粘度的液体时,其排量会发生变化。

排量和粘度的关系可由下式表示:Q2=Qt-(Qt-Q1)(σ1/σ2)m

的轴功率一般为水功率、摩擦功率和泄漏损失功率这三部分的总和。

水功率是指单位时间内泵传给液体的能量,也称输出功率;摩擦功率是指液体粘性阻力产生的摩擦损失;泄漏损失是指液体从高压处漏回低压处所造成的功率损失。 当泵运送的液体粘度不同时,泵的轴功率也将不同。

 

第三部分 的选型

选型中的技巧。

Ⅰ、单的选型要点

单的选择主要集中在以下几个参数上:

1.单的压力确定:

单最大输出压力是根据衬套级数即衬套(定子)的导程数来确定:

1级:最高工作压力为0.6 MPa;

2级:最高工作压力为1.2 MPa;

4级:最高工作压力为2.4 MPa;

由于输送介质情况不同,对于含有严重磨损性的介质,根据输送压力要求来选择合适的定子级数。

2.单转速的选择:

单转速的选择则主要依据介质的磨损性以及介质粘度。

以下两个列表仅供参考:

磨损性

介质名称

转速(rpm)

淡水、促凝剂、油、浆汁、肉沫、油漆、肥皂水、血液、甘油

400-1000

一般

泥浆、悬浮液、工业废水、油漆颜料、废丝水(糖)、灰浆、鱼、麦麸、菜籽油过滤后的沉积物

200-400

严重

石灰浆、粘土、灰泥、陶土

50-200

 

介质粘度(cst)

1-1000

1000-10000

10000-100000

100000-

1000000

转速(rpm)

400-1000

200-400

<200

<100

 

3.单衬套橡胶材料的选择:

单的一个易损件,它的选择好坏,直接影响衬套的寿命,一般正常情况下衬套的寿命为3-6个月,如果选用不当,衬套可能从钢管中脱落或橡胶掉块。

4.材料组合选择:

输送不同性质的介质,需不同材料组合。

5.性能:

一般单的性能表或特性曲线都是以20℃清水为介质(粘度为1cst)时的数据,对于输送不同粘度下的流量与轴功率不同。

6.轴封:

根据需要和输送介质,可采用机械密封和填料密封两种,且这两种结构具有互换性。

7.泵的驱动方式:

由于单为低速泵,泵的驱动方式较多,一般有低速电机直联(6级、8级)、齿轮减速电机驱动、无级变速电机驱动等方式。

Ⅱ、双选型技巧

双在选择上当然也很为慎重。

对于双的选择也即是对其性能参数的选择:

1.流量:

作为容积式泵,影响双流量的因素主要有转速、压力以及介质的粘度。

在工作时,两螺杆及衬套之间形成密封腔,螺杆每转动一周便由进口向出口移出一个密封腔,即一个密封腔体积的液体被排出去。在泵内部不出现泄漏的理想状态下,泵的流量与转速成正比。

但实际工作过程中,泵的密封腔有一定的间隙,且密封腔前、后存在压差,因此,有一部分液体回流,即存在泄漏。随着密封腔前、后压差升高,泄漏量逐渐增大。对于不同型线和结构,影响大小也各不相同。

对于双,粘度大的流体比粘度小的液体的泄漏要小,泄漏量与介质粘度有一定的比例关系。

2.压力:

双的工作压力由出口负载决定,即出口阻力来决定。出口阻力与泵的出口处的压力是匹配的,出口阻力越大,工作压力也越大。若想知道压力,则需要用流体力学的知识对出口阻力精确的计算。

3.轴功率:

泵的轴功率分为两部分,即:液压功率(压力液体的能量)和摩擦功率。 对于确定的压力和流量,其液压功率是一定的,因此影响轴功率的因素为摩擦率。

摩擦功率是由于运动部件的摩擦而消耗的那部分功率。显然摩擦功率是随着工作压差的增加而增加的,并且介质粘度的增加也会引起液体摩擦功率的增加。因此在选择配套电机时,介质的粘度也是一个非常重要的参考数据。尤其在输送高粘度介质时,需要作比较精确的计算。

4.吸上性能:

泵工作分为以下几个阶段:吸入,此时液体连续不断地沿吸入管道移动;旋转的螺杆把能量传给工作液体;压出,此时液体带有克服压出管道系统所有阻力所必需的压力从泵中排出。

在以上三个阶段中,最为重要的阶段是必须保证泵的吸上条件,泵才能正常工作,这是泵工作的重要条件,否则就会发生气蚀,即引起振动,噪音等问题。

5.汽蚀余量:

泵的汽蚀余量与泵的转速,导程以及泵所输送介质的粘度等因素都有关系,它随轴向流速,工作粘度的增大而增大。在吸入条件不好的情况下,宜选择小导程的双。这在选型时是很重要的。

6.双的转速选择常牵涉以下问题:

通过选择合适的泵转速,以达到适当的性能参数如流量等。

随着粘度的不同,泵的转速亦应有所改变。

转速的选择实质也是吸上性能的问题,尤其是在高粘度的情况下,如果转速选得过高,就会引起吸入不足,从而产生噪音和振动等问题。因此需遵照有关原则选择转速。

综上所述,要综合地考虑以上各种因素,通过一系列的计算才能精确地知道泵的实际流量是否符合工况要求。

Ⅲ、三的选型常识

尽管三有诸多优势,但若选型不当,则不仅得不到满意的运行效果,而且会导致泵的噪音和振动,甚至严重损坏泵的内部零件,使泵系统不能正常工作,因此,选型人员应多方慎重考虑,合理选型,必要时应向有关技术人员咨询。

三选型时,要尽可能详尽地了解泵的使用条件,除了运行参数,如流量,压力需要清楚以外,输送介质的特性如介质的腐蚀性,含汽量,含固溶物的比率及固体颗粒的大小,以及介质的工作温度,粘度,比重,对材料的腐蚀性等和泵装置的吸入条件,安装条件均要了解。

类似于单的选择也主要从性能参数上去考虑。

泵转速的选择主要是依据被输送介质粘度和规格来确定其范围。

输送高粘度介质时,泵应选低转速,若粘度较低,相应可选择高转速:介质粘度>20°E时,对于大规格的泵(主杆外径60mm以上),转 速以970rpm或720rpm为宜,如果粘度更高(粘度〉80°E)如粘胶液,可降低转速使用,推荐200-500rpm;对于小规格的泵,介质粘度〉 20°E时,转速以1450rpm或970rpm为宜,如果粘度更高(粘度〉80°E),可降低转速使用,推荐300-600rpm;

由于泵的转速越高,在相同性能参数下,泵的体积就越小,但由于转速高,摩擦功率高,泵的磨损就大,寿命就短,如果输送介质的润滑性比较差或含有微量杂质,应选择较低转速,以使泵保持较长的寿命,推荐在1450rpm以下。

结构的选择可根据泵的安装和使用条件参考三体结构的泵;高温输送时,应选择耐高温的材料所制成的泵。

另外,根据不同的情况,要综合考虑泵的材料组合、吸入能力、配套电机的选配的因素。只要选型得当,维护合理,三就可保证令人满意的运行。

 

第四部分 的应用

对的应用。

Ⅰ、在污水处理领域的应用

既能保证生产顺利进行,又可降低修理成本。

一、的转速选用

的使用寿命。

通过减速机构或无级调速机构来降低转速,使其转速保持在每分三百转以下较为合理的范围内,与高速运转的相比,使用寿命能延长几倍。

二、的品质

现在市场上的设计合理,材质精良,但价格较高,服务方面有的不到位,配件价格高,订货周期长,可能影响生产的正常运行。

国内生产的大都仿制进口产品,产品质量良莠不齐,在选用国内生产的产品时,在考虑其性价比的时候,选用低转速,长导程,传动量部件材质优良,额定寿命长的产品。

三、确保杂物不进入泵体

湿污泥中混入的固体杂物会对,对于格栅应及时清捞以免造成堵塞。

四、避免断料

停 止运转。

五、保持恒定的出口压力

出口处安装旁通溢流阀,用以稳定出口压力,保持泵的正常运 转。

Ⅱ、在石油机械领域内的应用和发展

应用的另外一个重要领域就是石油机械。

在输送原油方面,以往我国输送原油主要采用离心式输。

多的发展还是很有必要的。

当然,不同类型的。

一般而言,单结构简单,不怕砂和杂质,特别适用于高粘度、高固相原油及油气水多相输送。

多对输送原油中的气和水有较强的适应性,可以作为多相泵使用。

在采油方面,。

空心转子向前发展的重要一步。

空心转子新的应用领域至关重要,它既可作为压力测试传压通道,还可作为清防蜡热洗通道。

与常规有望在剖面测试、同井注采等领域得到 广泛应用。

除了空心系统。

国外开展井下驱动的研究开发。

在20世纪80年代中后期,我国也开展了井下驱动系统。

与地面驱动在自由气含量低于40%的条件下,不用考虑气体分离。

由室内试验和现场试验结果来看,QLB井下驱动。随着生产成本的逐步降低,有望扩大市场占有率,发展前景广阔。

 

第五部分 行业动态

我国的资讯,以资共享。

大庆采研院技术年创效2000万元

大庆油田公司采油工程研究院4辆装有空心转子采油配套技术年累计创效已高达2000余万元。

为了稳定、扩大国内市场,研究院坚持多管齐下,想用户之所想,供用户之所需。针对吉林油田对携砂及配套工 具400余套,累计产值1800余万元,由此稳住了东部油田市场。与此同时,为了扩大西部油田市场,研究院在青海、长庆、新疆、玉门等油田相继组织开展螺 杆泵采油配套技术的应用、推广,并成功进军海洋油田市场,为中海油湛江油田海上大排量分层注水提供了技术服务。

为了拓展、培育国际市场,研究院在已有市场上做精特色技术,并深入研究国际市场的新需求,巩固、扩大市场份额。今年初,当得知哈萨克斯 坦艾旦油田在油田开发中需要测试油井油压,常规及其配件的供货订购合同,并于近日全部运往苏丹六区油田, 随后,研究院的技术服务人员将奔赴当地进行技术服务。

中原油田应用技术节能降耗

中国石化集团中原油田采油三厂积极推广应用多种新技术,建设“节能型采油厂”,在结蜡井中推广应用技术是通过带动井 下螺杆旋转,将液体举升至地面。它适用于5寸半套管,泵挂小于1600米、出砂、油稠、结蜡井。该技术自2005年5月份在明150井试验以来取得了显著 效果,与原来用抽油机采油相比,不仅每天可节约200余度电,而且采收率大大提高了,躺井周期也明显减少。该厂下步还将在5口井上推广应用该项技术。

胜利东辛采油厂连续杆工艺投产成功

2005年7月,胜利东辛采油厂连续杆采油工艺进行工艺设计优化,为采油厂运用该采油工艺开采稠油、出砂井斜这类油井开辟一条好路子。

国际势力也开始进入中国市场。

国际一流工业泵生产企业科尔法落户无锡

国际一流工业泵生产企业——美国科尔法泵业集团无锡有限公司2005年10月19日建成投产。

美国科尔法泵业集团是世界先进的工业泵和流体控制系统制造商,无锡科尔法泵业有限公司,是该集团在中国投资设立的第一家子公司,主要生产国际一流水平的船用、石油、天然气、环境保护专用泵。

投资半亿 耐驰成亚太单制造中心

2005年伊始,具有百年历史的德国“老字号”家族企业—耐驰集团在中国建立的首家独资企业耐驰(兰州)泵业有限公司,在高新区圈地30亩,投资5000万元,全面挺进高新区。

据兰州晨报报道,1月6日,耐驰(兰州)泵业有限公司与兰州高新区管委会举行了正式的项目签约仪式。

据悉,此次该公司在兰州高新区建成的企业,也将是德国耐驰集团在全世界的最大业务领域—亚太地区的产品生产基地以及亚太地区单制造中心。

据了解,耐驰(兰州)泵业有限公司主要从事单生产量最大的企业。

预计2010年工程建成后,可实现销售收入3亿元。

鲍诺曼泵业系统新公司在天津开发区开业

2005年9月23日,鲍诺曼泵业系统(天津)有限公司开业庆典在开发区举行。

据了解,德国约翰和诺尔·鲍诺曼泵业有限公司始建于1853年,是目前世界上最大的双。此外, 鲍诺曼公司还为用户提供各种配套系统及附件产品的设计制造和安装。2004年8月,鲍诺曼公司在天津开发区建立了中国第一家生产厂——鲍诺曼泵业系统(天 津)有限公司,该公司是鲍诺曼公司在国外成立的第一家生产型的全资子公司,目前主要为母公司配套,预计明年初生产成套泵及泵系统,以满足国内市场和亚洲市 场的需要。

美国CAN机械采油系统公司双技术

美国CAN机械采油系统公司生产了几种地面和井下双,适用于高温环境,规格同上;涡轮原动机或双螺杆原动机,适用于218℃~350℃高温,目前正处于实验阶段;地面活动双螺杆 多相泵;水下双螺杆高压多相泵。

它们是容积式泵,可使介质在直线通道中轴向运动,比任何一种工业泵的剪切速率都低,因此产生乳化的可能性最小。此外,所要求的吸入压力 也很低。其设计工作温度为350℃,可在气液比高达95%时正常使用。它采用绝热压缩,可在低粘度和高含气量的极限情况下大幅度节能。专有井下模块技术和 独特的泵-压缩机/泵螺杆设计技术,可使泵内压差高达24.1兆帕。

该系列双均为最低漏失螺杆设计,可在低黏度和高黏度下可靠工作。对于高含气量,因其功耗与泵的波及体积和压力增量成正比,它在小排量举升时可节能。因此,其吸入端为高排量泵级,排出端为低排量泵级,并在两级泵级间安装旁通阀。

Rietschle Thomas推出新型干式

线性的还是非线性的,这是行家们经常询问的问题。为什么提这种问题呢?这是有关真空更好。

在过去的一年中,许多重要的真空场合都采用了干式啮合的齿形为线性。如果人们仔细地观察一下机床的热动态工作状态,就可以 容易地发现:大部分压缩功是在螺杆的后三分之一长度上完成的。这一情况使得螺杆压缩时的表面温度可达250℃,因此,在压缩某些有爆燃危险的气体时,使用 的安全性往往是一个大问题。

经过Rietschle Thomas公司的辛勤研究和努力工作,在新系列Twister 中采用了一种新的螺杆齿形,这种齿形在其压缩工作区内的升程不是线性的,这种螺杆齿形的优点是:压缩时的温度较低 、节省了大量的驱动能源、 结构紧凑。

由于对结构设计进行了改进,提高了这种的基本性能,它可以单级压缩得到很高的真空度,而不像以前那样需要二级压缩中间冷却,它具有很好的液体兼容性,结构简单,可完全实现干式运行。

为了使这种最终压力≤0.3mbar。

较低的最终压力以及持久的连续工作,使该泵适合于在下列领域中使用:稀释剂回收,干燥处理,除气处理,蒸发镀膜,连续杀菌消毒或断续杀菌消毒,真空包装,原料添加和涂层加工工序等等。

 

第六部分 标准汇总

标准编号

标准中文名称

标准英文名称

GB/T10886-2002

Three screw pumps

GB/T10831-1989

船用电动单

Marine electric eccentric screw pump

GB/T11035-1989

船用电动双

Marine electric two spindle screw pump

GB/T11705-1989

船用电动三试验方法

Testing methods for marine electric three-spindle screw pump

JB/T50099-1997

潜水 产品质量分等

 

JB/T8645-1997

潜水

 

JB/T8091-1998

试验方法

 

JB/T8644-1997

 

JB/T53303-1999

单 产品质量分等

 

JB/T53302-2000

三 产品质量分等

 

DIN 1184-4-1992

泵站.(螺杆水泵)设计指南

(Pumping stations; archimedian screw pumps; directives for planning)

JIS B8312-2002

.水力性能验收试验

(Gear pumps and screw pumps ## Hydraulic performance acceptance tests)

 

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