往复泵原理和特点.ppt

第一章往复泵1 1往复泵的工作原理和特点1 1 1往复泵的工作原理 工作原理 容积式泵 其对液体作功的主要运动部件是做往复运动的活塞或柱塞 亦可分别称为活塞泵或柱塞泵 单作用泵 双作用泵 三作用泵 四作用泵 观看往复泵原理动画 1 1 1往复泵的工作原理 观看往复泵动画 第一章往复泵1 1往复泵的工作原理和特点1 1 1往复泵的工作原理 结构 双作用泵容积式往复泵 活塞 吸排阀 曲柄 连杆 活塞杆 缸体 泵体 轴封 1 1 1往复泵的工作原理 1 1 1往复泵的工作原理 1 1 2往复泵的性能特点 1 往复泵的理论流量 往复泵的理论流量即活塞的有效工作面在单位时间内所扫过的容积 Qt 60KAeSnm3 h 1 1 式中 K 泵的作用数 S 活塞行程 m n 泵的转速 r min A 活塞平均有效工作面积 m3 2 往复泵的实际流量往复泵的实际流量Q总小于理论流量Qt 即Q Qt v这是因为 1 压力降低时溶解在液体中的气体会逸出 液体本身汽化 空气从填料箱等处漏入 2 活塞换向时 由于泵阀关闭迟滞造成液体流失 3 活塞环 活塞杆填料等处的间隙以及泵阀关闭不严等产生的漏泄 一般输送常温清水的往复泵 hv 0 80 0 98 1 1 2往复泵的性能特点 3 往复泵的瞬时流量上述表达式是泵的平均流量 当工作面积为A m2 的活塞以速度v m s 排送液体时 瞬时流量表达为 q Av曲柄连杆机构将回转运动转换为往复运动 故v和泵q将周期性地变化 一般曲柄连杆长度比 r L 0 25 v可用曲柄销的线速度在活塞杆方向的分速度代替 即v r sin 式中 曲柄角速度 常数 曲柄转角单作用泵的流量也近似地按正弦曲线规律变化 单作用泵的流量是很不均匀的 多作用往复泵流量的均匀程度显然要比单作用泵强 三作用泵 120度 流量的均匀程度不但优于单 双作用泵 而且比四作用泵 90度 也强 1 1 2往复泵的性能特点 4 往复泵的供液不均匀度泵供液的不均匀程度可用脉动率 Q表示 Q qmax qmin qm式中 qmax qmin qm分别为表示最大 最小和平均理论流量 各种往复泵 Q的理论值如表1 1所列 它与曲柄连杆长度比 r L有关 观看往复泵流量动画 1 1 2往复泵的性能特点 1 有较强的自吸能力靠自身抽出泵及吸入管中的空气而将液体从低处吸入泵内的能力 自吸能力可由自吸高度和吸上时间来衡量 泵吸口造成的真空度越大 则自吸高度越大 造成足够真空度的速度越快 则吸上时间越短 自吸能力与泵的型式和密封性能有重要关系 当泵阀 泵缸等密封变差 或余隙容积较大时 其自吸能力就会降低 故起动前灌满液体 可改善泵的自吸能力 2 理论流量与工作P无关 只取决于n 泵缸尺寸和K不能用节流调节法 只能用变速调节或回流调节法 有些特殊结构的往复泵可通过调节柱塞的有效行程来改变流量 3 额定排出压力与泵的尺寸和转速无关P取决于泵原动机的n 轴承的承载能力 泵的强度和密封性能等 为防过载 泵起动前必须打开排出阀 且装设安全阀 以上是共有特点 此外 往复泵还有 1 1 2往复泵的性能特点 4 流量不均匀 排出压力波动为减轻之 常采用多作用往复泵或设置空气室 5 转速不宜太快电动往复泵转速多在200 300r min以下 若n过高 泵阀迟滞造成的容积损失就会相对增加 泵阀撞击更为严重 引起噪声和磨损 液流和运动部件的惯性力也将随之增加 产生有害的影响 由于n受限 往复泵流量不大 6 对运送液体污染度不是很敏感 但液体含固体杂质的时 泵阀容易磨损和泄漏 应装吸入滤器 7 结构比较复杂 易损件 活塞环 泵阀 填料等 较多由于上述特点 笨重 在Q相同时与其它泵相比 造价高 管理维护麻烦 在许多场合它已被离心泵所取代 但舱底水泵和油轮扫舱泵等在工作中容易吸入气体 需要具有较好的自吸能力 故常采用往复泵 在要求小Q 高P时 也可采用往复泵 1 1 往复泵的结构和管理 往复泵的活塞和活塞环活塞是往复泵的主要运动部件 通常以金属常见 青铜或不锈钢制成活塞环 有金属 灰铸铁 青铜 钢 和非金属 夹布胶木 塑料等 两类 可根据所输送液体的性质 温度和压力选用活塞环是重要的密封件之一 是易损件 有呈直口或斜口 45 60度 的搭口自由状态下其搭口张开 具有一定弹力 新装胶木胀圈 新换时应先将它在热水中浸泡一段时间 待其变软后取出 使开口撑开到8mm左右 冷却后放入缸内及环槽内 检查各间隙值 合适才可装入使用 工作过久会磨损 放入缸内时开口间隙超过规定值 则表明其弹性下降 密封性变差 应予换新 各间隙的值如表 所示 1 1 往复泵的结构和管理 往复泵的缸套缸体 灰铸铁或黄铜浇铸 内镶青铜或不锈钢缸套 泵缸缸套的圆度和圆柱度应符合要求 胀圈装配 装入后用灯光检查 整个圆周上的漏光不应多于2处 且与开口距离不小于30度 每处径向间隙弧长不大于45度 用内径千分卡测量缸套的圆度和圆柱度 如发现磨耗超过标准 即需镗缸 并换新活塞 如缸套磨损或镗缸后 其厚度减少超过15 则应换新 泵缸及阀箱等受压部件应1 5倍安全阀排放压力试验 安全阀动作压力 1 1 1 15额定排压 试验时间不小于5分钟 无泄露 表1 列出缸套磨损的极限标准 1 1 往复泵的结构和管理 往复泵的填料函作用防止空气漏入泵内 防止液体漏出泵外 起密封作用 盘根为浸油棉麻纤维 方形截面 盘根的圈数根据泵的排出压力而定 如表 填料函是往复泵的易损件之一 Packing 安装松紧程度应该适当 应有少量液体滴漏 以润滑和冷却活塞杆 当软填料磨损漏泄增加时 可均匀地压紧填料压盖 注意不得偏斜 如果填料磨损太多 应更换填料 新填料的宽度应按活塞杆与填料函的径向间隙选取 装填时各圈填料的切口应予错开 1 1 往复泵的结构和管理 润滑设施润滑油箱中油位应为油位镜的中部 泵轴伸出部位设有油封 润滑的方式有飞溅和压力润滑两中 润滑油温度 度以下检修后注意转向防止飞溅和压力润滑失败 1 1 往复泵的结构和管理 安全阀往复泵必须射安全阀 以保护泵体的安全 安全阀设在吸排管口之间 安全阀动作压力1 1 1 5倍的额定排除压力 当往复泵排出阀全闭时 安全阀动作压力一般不大于额定排除压力 25MPa出厂时已经调验好 如必要可重新调验 1 1 往复泵的结构和管理 6 泵吸入阀和排出阀泵阀每泵都有 吸入阀和排出阀 靠作用在阀上下压差自动启闭 是重要的密封件和易损件 形式有盘阀 环阀 锥阀 球阀 ballvalve 等材料 橡胶 金属和橡胶 1 1 往复泵的结构和管理 6 1 对往复泵吸入阀和排出阀的要求总的要求是 关的严 关的轻 关的快 阻力小 1 关闭严密 不严使 v降低 使泵的自吸能力变差 甚至根本无法自吸 当阀出现伤痕或磨损不均 严重漏泄 需研磨或更换阀件 密封试验 倒置后注入煤油 5min内应无渗漏 弹簧的自有高度减小5 以上时应予以换新 2 泵阀的阻力要小 提高泵的水力效率 有助于使泵的允许吸上真空度增大 这就要求阀的质量和阀的比载荷都不宜过大 1 1 往复泵的结构和管理 泵阀前后的能量损失主要是压力头损失 位置能和速度能损失很小 其中叫阀的比载荷HV 可以理解为单位阀盘面积上的重力和弹力其中叫惯性载荷 与阀的弹簧质量及加速度成正比 阀刚开启时由于加速度JV大 故阀的开启阻力大 但阀开启后 阀的阻力取决于阀的比载荷 1 1 往复泵的结构和管理 3 关闭时撞击要轻要平稳无声 否则加剧阀的磨损 须限制阀落到阀座上时的速度V V与阀的hmax和n的乘积成正比 试验得出泵阀无声工作的条件是 hmax n 600 650当n较高时 可提高到700 750 对有橡胶密封面的阀 允许提高到800 1000 1 1 往复泵的结构和管理 升程h与阀隙流量qv 阀隙流速Cv成正比 为了防止泵阀阻力过大一般允许泵阀升程随阀隙流量自动调整 但超速时会限制阀的升程h 通过阀的流量越大或阀的比载荷越小 则阀的最大升程hmax也越大 1 1 往复泵的结构和管理 4 启闭迅速及时 泵的转速越高 流量越大 则阀的升程越大 关阀的滞后越严重 最终会降低泵的自吸能力和容积效率 1 1 往复泵的结构和管理 综上所述 1 提高转速 使阀的h加大 使关闭滞后和落座敲击加重 严重时还会使阀撞击升程限制器造成损坏 故除惯性水头外 泵阀是限制往复泵n提高的另一个主要原因 2 减轻泵阀比载荷Hv 虽可减小阀阻 提高水利效率 但会使hmax加大 并使关闭滞后和敲击加剧 容积效率降低 Hv一般取2 3m 最大4 6m 低压泵Hv可选得小些 以免 h过低 高速泵则应选大一些 以减小hmax 吸入阀的Hv常比排出阀小 以利提高允许吸上真空度 1 1 往复泵的结构和管理 7 空气室7 1 空气室的作用往复泵由于活塞的变速运动 造成吸 排液体时Q和吸 排P波动 1 不适合于要求流量均匀的场合 2 恶化了原动机的工作条件 3 引起管路振动 降低了装置和仪表的工作可靠性 4 吸排压力的剧烈波动还可能造成活塞和液流的暂时脱离 引起液击 而且使泵的吸入性能变差 限制了泵转速的提高 装设空气室是往复泵减小Q和P波动的常见措施 空气室是一个充有空气的容器 装在泵的吸入或排出口附近 分别称为吸入空气室和排出空气室 1 1 往复泵的结构和管理 7 2 空气室的工作原理装空气室后 空气室和泵之间的Q仍然不均匀 但空气室之外的吸排管路Q比较均匀 减少了液流的惯性水头 使泵的p波动大为减轻 点击观看泵的空气室动画 1 1 往复泵的结构和管理 工作过程空气室中的气体体积是变化的 因此 空气室Pch也是变化的 管路中的Q不可能绝对均匀 只要空气室中气体体积足够大 流量脉动或压力脉动率就可降低到允许范围 我国规定船用双缸四作用电动往复泵排出空气室容积应大于液缸行程容积的4倍 只要气体体积足够大即可达到 流量脉动率 0 5 4 或压力脉动率 1 5 船用往复泵常装设排出空气室 吸入端一般无需装设吸入空气室 只要压力波动不致使吸入真空度超过允许吸上真空度 1 1 往复泵的结构和管理 7 3 空气室的安装和管理空气室安装时应尽量靠近泵的排出 或吸入 口 以缩短泵和空气室之间仍作不稳定流动的液段长度 图1 4 a 所示的三通连接 其效果较差 图1 4 b 排出空气室的正确连接 1 1 往复泵的结构和管理 排出空气室空气在液体中的溶解量随压力的提高而增加 室内气体会因逐渐溶入液体而减少 从而使空气室的稳压作用降低 压力波动增大 应通过使泵吸入气体的方法向排出空气室补气 或使用专用补气接头 有的往复泵在泵阀箱中层壳体上装有这种用途的