高压柱塞泵的神话之谜.ppt

艾逊MRO工业品 高压柱塞泵 一 往复泵相关知识 1 1往复泵的组成和工作原理1 2往复泵的类型1 3往复泵的工作特点1 4往复泵的液力端结构1 5往复泵的正常吸入条件1 6往复泵的有关概念1 7往复泵与离心泵的区别 1 1往复泵的组成和工作原理 1 1 1 基本组成活塞 活塞杆 泵缸 泵阀 曲柄连杆机构1 1 2 工作原理主要由工作部件 柱塞和吸入 压出阀门组成 活塞在外力推动下作往复运动 由此改变工作腔内的容积和压强 在工作腔内形成负压 则贮槽内液体经吸入阀进入工作腔内 当柱塞往复的运动打开和关闭吸入 压出阀门时 工作腔内液体受到挤压 压力增大 由排出阀排出达到输送液体的目的 1 2往复泵的类型 1 2 1按照动力来源分 电动往复泵电动往复泵由电动机驱动 是往复泵中最常见的一种 电动机通过减速箱和曲柄连杆机构与泵相连 把旋转运动变为往复运动 汽动往复泵汽动往复泵直接由蒸汽机驱动 泵的活塞和蒸汽机的活塞共同连在一根活塞杆上 构成一个总的机组 1 2往复泵的类型 1 2 2按活塞往复一次 吸排液体次数分 单作用往复泵 活塞往复一次 吸排液体一次 仅活塞的一端腔室工作 吸排阀各一个 双作用往复泵 活塞往复一次 吸排液体两次 活塞的两端腔室均工作 吸排阀各两个 1 排出管2 排出阀3 吸入阀4 吸入管5 工作腔6 活塞7 活塞杆8 十字头9 连杆10 曲柄 单缸单作用 三缸三作用 曲柄夹角120 1 排出管2 排出阀3 吸入阀4 吸入管5 工作腔6 活塞7 活塞杆8 十字头9 连杆10 曲柄 单缸双作用 双缸四作用 曲柄夹角90 1 3往复泵的工作特点 1 有较强的自吸能力 无需灌泵 自吸能力可由自吸高度和吸上时间来衡量 2 理论流量与工作压力无关 只取决于转速 泵缸尺寸和作用数 Qt 60KAeSnm3 h 流量调节不能用阀门回路或旁路调节 调节活塞冲程 改变转速 往复次数 4 流量不均匀 从而会导致排出压力波动 为了减轻这种弊端 常采用多作用往复泵或设置空气室 5 转速不宜太快 受泵阀工作性能限制 避免惯性水头太大 泵阀关闭滞后和敲击严重 1 3往复泵的工作特点 6 运送含固体杂质的液体时 泵阀容易磨损和泄漏 7 结构比较复杂 易损件 活塞环 泵阀 填料等 较多 3 额定排出压力与泵的尺寸和转速无关 主要取决于泵原动机的功率 轴承的承载能力 泵的强度和密封性能等 1 4液力端结构 原理 依靠活塞的往复运动并依次开启吸入阀和排出阀 从而吸入排出液体 构件 泵缸 活塞 吸入阀 排出阀流量Q 泵缸截面积 A 冲程 S 往复次数 nr 缺点 1 流量不均匀 多采用双动泵 三联泵 三台并联 2 水垂现象 由于液体的惯性作用 在排出阀附近造成真空 与压出阀出口端造成反压差 液体倒流 产生冲击 消耗动能 能吸入 不汽化 注 Ps 泵的吸入口压力 Psr 吸入液面上的压力 Pv 液体对应温度下的饱和压力 1 5往复泵的正常吸入条件 1 吸入液面压力Psr越小则Ps越小 吸入条件越差 3 吸入管流速Vs和 hs越大则Ps越小 管径 长度 沿程阻力 局部阻力 1 5往复泵的正常吸入条件 6 液体不稳定流动产生惯性水头 与液段长度和加速度成正比 使吸入条件变差 吸入行程开始 缸内压力最低 4 油温低 和 hs大Ps小 水温高 Pv大要求Ps大 5 液体种类影响 越大则ps越小 1 5往复泵的正常吸入条件 现象 流量减小 表针抖动 液击声 每分钟次数 转速 部件损坏 1 5往复泵的正常吸入条件 工作面积为的活塞以速度为排送液体 电动往复泵是通过曲柄连杆机构将电动机的回转运动转换为活塞的往复运动 活塞速度是周期性地变化的 故其瞬时流量也将周期性地变化 曲柄角速度不均匀造成流量不均匀 1 6往复泵有关概念 1 6 1瞬时流量 任一时刻泵的理论流量 式中分别为表示最大 最小和平均理论流量 各种往复泵的理论值后表所列 它与曲柄连杆长度比有关 三作用泵流量最均匀 Q最小 单作用 Q最大 1 6往复泵有关概念 1 6 2脉动率 表示泵供液的不均匀程度 1 6 3泵的作用数K泵在一个360度的曲柄回转时间内 吸 排 液体的次数 K与泵的工作腔室数 泵缸数目有关 单作用泵K 1 双作用泵K 2 三作用泵K 3 多作用泵记为K 1 多作用往复泵流量的均匀程度显然要比单作用泵强 2 作用数K越大 流量越均匀 3 奇数K的往复泵比偶数K的往复泵的流量均匀 1 6往复泵有关概念 1 6 4功率计算 1 6往复泵有关概念 注 当功率恒定时 压力与流量是反比的关系 Ne 有效功率kWP 全压力PaQ 流量m3 h 1 7往复泵与离心泵的异同点 1 工作原理不同 往复泵不需灌液 具有自吸能力 2 流量Q Q 活塞面积 冲程 活塞左右移动距离 往复频率 3 He与Q无关 He受管路的承压能力限制 4 流量调节采用旁路调节 不能用出口阀来调节 5 汲上真空高度也随大气压 pa 密度 和液温变化而变化 所以往复泵的汲上真空高度也有一定限制 6 正位移性 泵的排液能力只与泵的几何尺寸 而与管路情况无关 又压头与流量无关 受管路的承压能力所限制 二 往复泵的应用 往复泵在石油 化工 电力 冶金 环保 建筑 矿山等都大量应用 各行业用泵的品种 化工行业 加氢高压泵 柴油加氢装置的关键设备之一 膜分离氧回收用泵 甲醇用泵 磷铵泵 氨基甲酸铵液泵 醋酸铜氨液泵 液态二氧化碳泵 高压水除垢清理反应釜 石油行业 注水泵 增压注水泵 注聚泵 油管清洗泵 泥浆泵 输送腐蚀性含有固相颗粒的钻井液 二 往复泵的应用 石化工艺流程 二 往复泵的应用 炼厂工艺流程 二 往复泵的应用 各行业用泵的品种 化肥行业尿素用泵 液铵泵 甲氨泵 二甲泵 高压清洗泵建筑行业 水泥保湿喷雾泵 流量160 200L min压力8 10MPa时 喷雾头其转速为50 60r min 纺织行业 水刺无纺布用高压射流泵 洗涤剂料浆泵 机械行业 工业浆料泵 是用于为水平钻孔稳定地传送浆料 最大流量2 20m3 h最大压力105MPa 水压机用高压泵液压机配套 液压机械的传动源冶金行业高压水除鳞 大型降尘喷雾泵 流量500 1000L min压力10 20MPa 二 往复泵的应用 各行业用泵的品种 清洗行业 二 往复泵的应用 各行业用泵的品种 高压喷射系统 高压水射流技术的主要用途之一 是进行工业清洗 其实质是由高压泵 或增压器 产生高压水流经喷头喷射出高速水流 对清洗对象进行冲蚀 剥蚀 切除 打击以达到清洗的目的 它具有高效 节能 无污染 无腐蚀 设备通用性强 清洗成本低等其它清洗方法 人工清洗 化学清洗 超声波清洗 气体喷砂等 不可替代的优点 二 往复泵的应用 各行业用泵的品种 高压喷射系统 当前 高压水清洗技术在石油 化工 电力 冶金 船舶 民航 运输 建筑 轻工 食品 市政工程等工业领域已获得了广泛的应用 其具体用途和推荐使用压力详见下表 除工业清洗外 高压水射流技术在工业除锈 工业切割 混凝土切割及路面破坏 水射流注浆 水力采煤技术 土方工程 冻土与冰的破碎 水射流除尘 水射流钻孔 无纺布生产 海水淡化中也获得了应用 三 3000系列高压柱塞泵 三 3000系列高压柱塞泵 3 1概述3000系列高压泵产品系我司总结多年来设计制造往复泵的经验和借鉴国外高压往复泵先进技术与实践的基础上自行设计与开发的新一代通用系列化产品 执行标准1 GB 9234 2004机动往复泵技术条件2 GB 13363 1992化工用往复泵技术条件 三 3000系列高压柱塞泵 3 2结构及特点该泵由动力端 液力端 电气控制及附件组成 电气控制部分根据用户要求而定 执行标准高压泵传动连接形式有两种1 弹性柱销联轴器2 蛇形弹簧连轴器 三 3000系列高压柱塞泵 3 2结构及特点 三 3000系列高压柱塞泵 3 2结构及特点 三 3000系列高压柱塞泵 3 2结构及特点动力端结构由联轴器将电机动力传递给驱动轴与曲轴的两对直齿轮 齿轮相互啮合 构成两对磨擦付 曲轴两端装有调心滚子轴承 三个等分的曲拐相位差为120 在曲柄旋转过程中经连杆带动十字头形成往复运动曲轴拐面与连杆大头瓦相互配合 构成一对磨擦付 连杆小头衬套与十字头销配合 构成一对磨擦付 曲轴旋转时 连杆做摇摆运动 十字头销带动十字头在泵体十字头滑履内做往复运动 动力端为飞溅式润滑 保证箱体内油位在最高与最低油位之间 连杆大端与曲轴 连杆小头与十字头销 十字头与机座十字头滑履的磨擦付 均为飞溅润滑 三 3000系列高压柱塞泵 三 3000系列高压柱塞泵 3 2结构及特点液力端结构液力端有三个阀室 每个阀室有一组阀 一只吸入阀和一只排出阀 三只填料箱中装有密封填料在防止泄露上采用了正压密封 回流管密封既大气压压力大于工作腔的吸入压力 柱塞吸入过程中泄露到填料密封腔隔环部的液体返回到吸入腔 三只柱塞以120 相位差做往复运动 液体经排出阀输送到管线中 液力端还备有一个放气阀 一般情况下 出厂时装在泵中间阀组的法兰压盖上 三 3000系列高压柱塞泵 三 3000系列高压柱塞泵 3 2结构及特点安全及保护装置为了系统安全可靠 高压泵设有安全阀 当出口压力超出额定压力时 出厂时安全阀已调至1 1 1 25倍的额定压力 用户一般不用调节 安全阀动作 泄放出液体 以保证设备及人身安全 避免事故发生 为了保证液体输出平稳泵排出口根据用户需要安装稳压器 电控高压泵设有电接点压力表 根据用户要求 当泵的排出压力超过电接点压力表调定的1 1倍的额定压力时 电接点压力表触点给控制继电器信号 控制电机停机 同时有 声光 报警 三 3000系列高压柱塞泵 3 2结构及特点安全及保护装置注 1电接点压力表 安全阀的作用基本相同 可根据用户需要而设 可以是电接点压力表 也可以是安全阀 若没有要求 一般出厂配装安全阀 2电接点压力表 最好不直接安装在泵上 而是安装在泵房的墙壁上 这样既方便观察压力值 又可避免机组振动而降低电接点压力表寿命 三 3000系列高压柱塞泵 三 3000系列高压柱塞泵 3 2结构及特点空气室和泵阀 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 1 4 D2S 的4倍 往复泵一般排出管路较长 为了减排出压力和流量的脉动 常装设排出空气室 而吸人端只要压力波动不致使吸人真空度超过允许吸上真空度 一般不装设吸入空气室 三 3000系列高压柱塞泵 3 2结构及特点空气室和泵阀由于活塞的变速运动 造成吸 排液体时流量和吸 排压力的波动 恶化了原动机的工作条件 会引起管路振动 降低了装置和仪表的工作可靠性 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 而且使泵的吸人性能变差 并限制了泵转速的提高 往复泵的空气室是一个充有空气的容器 装设在泵的吸人口或排出口附近 分别称为吸人空气室和排出空气室 三 3000系列高压柱塞泵 3 2结构及特点空气室和泵阀当往复泵的瞬时流量q大于平均流量qm时 排出管流动阻力较大 泵的排出压力pd较高 空气室内气体被压缩 泵缸所排液体一部分 超出按平均流量供应的部分 进入空气室储存 当瞬时流量q小于平均流量时qm 排出管流动阻力较小 排出压力pd较低 空气室内的气体膨胀 一部分液体中从空气室流向排出管 从而使排出管路中的流量接近均匀 三 3000系列高压柱塞泵 3 2结构及特点空气室和泵阀 三 3000系列高压柱塞泵 3 2结构及特点空气室和泵阀 三 3000系列高压柱塞泵 3 2结构及特点空气室和泵阀 1 盘阀 2 环阀 3 锥阀 4 球阀 三 3000系列高压柱塞泵 3 2结构及特点空气室和泵阀 对泵阀的要求 1 关闭严密 阀和阀座密封试验倒入煤油5min不漏 2 撞击要轻 3 启闭迅速及时 否则影响容积效率 主要措施是限制最大升程 4 阻力要小 要求阀的质量和比载荷不能过大 注 比载荷小其阀阻力小 但会使hmax加大 使阀关闭滞后和敲击加剧 总之 提高转速会使阀的升程加大 使关闭滞后和落座敲击 六字口诀 严 轻 快 阻力小 三 3000系列高压柱塞泵 三 3000系列高压柱塞泵 3 2结构及特点其他装置当高压泵需调节流量时 电控柜中设有变频调速器 用来调节电机转速0 100 从而实现流量0 100 调节 电控柜中设有超压指示 报警 电机过载 过流等保护装置 注 1调频器还具有独立的使用说明书 请用户详阅2以上 1 6 装置根据用户需要而增设其它装置 三 3000系列高压柱塞泵 3 2结构及特点其他装置冷却装置 特殊介质的高压泵 如 二氧化碳等 液缸体及柱塞冷却一般采用水冷却 冷却水可接自来水 或水泵循环冷却 其冷却水压力一般为0 4Mpa 流量调节装置 高压泵需要调节流量时 一般采用变频调速器来调节电机的转速达到流量调节 变频调速器可根据用户需要配做远程控制系统 达到远程操作调节流量 缓冲器 高压泵为往复式泵 故出口流量会有轻微波动 一般在泵出口接一缓冲器 其作用是吸收减小泵流量的脉动 三 3000系列高压柱塞泵 3 3基本参数确定 根据GB T9234 1997 机动往复泵技术条件 确定 柱塞推力 3000 5000 7500 10000kg行程mm 138 168 200 250柱塞直径mm 40 45 50 56 63 71 80 90 100 110 125排出流量m3 h 56 381012 516202531 540506380100排出压力Mpa 5 6 3 8 10 12 5 16 20 25 31 5 40减速比i 1 2 8 1 3 55 1 4 5 1 5 6往复次数r min 67 83 106 116 132 148 164 185 210 235 三 3000系列高压柱塞泵 3 4特性曲线和工作点 三 3000系列高压柱塞泵 3 5型号意义 三 3000系列高压柱塞泵 3 6易损件 三 3000系列高压柱塞泵 3 7常见故障及分析 柱塞过热阀有冲击声流量不足压力波动太大动力端有冲击声曲轴轴承温升过高润滑油温升高 四 石化用高压泵防护防爆 4 1防爆知识引言 在化学工业及石化业中有不少生产 处理 运输及储存易燃物体的过程都会生出许多气体 蒸汽及雾气 这种情况也同样出现在其他工业中 如采油 天然气 采矿业等等 这些易燃气体 蒸汽 烟雾和尘埃与空气中的氧气形成了一个具爆炸性的环境 一旦点燃了这个环境 就会发生爆炸 导致对人员和财产的重大伤害 四 石化用高压泵防护防爆 4 2防护等级说明 按照EN60529 IEC529防护等级IP54IP为标记字母 IP表示 进入防护 数字5为第一标记数字 5表示 防护灰尘 数字4为第二标记数字 4表示 防护喷水 第一标记数字表示接触保护和外来物保护等级 第二标记数字表示防水保护等级 四 石化用高压泵防护防爆 4 3防爆等级 危险场所区域划分按场所中存在物质的物态的不同 分为爆炸性气体环境和可燃性粉尘环境按场所中危险物质存在时间的长短 将两类不同物态下的危险场所划分为三个区 即 对爆炸性气体环境 为0区 1区和2区 对可燃性粉尘环境 为20 21和22针对爆炸性气体环境 GB3836 14 2000标准中规定 0区 爆炸性气体环境连续出现或长时间存在1区 正常运行时 可能出现爆炸性气体环境的场所2区 正常运行时 不可能出现爆炸性气体环境 如果出现也是偶尔发生并且仅是短时间存在的场所 四 石化用高压泵防护防爆 4 3防爆等级 防爆标志防爆电气设备按GB3836标准要求 防爆电气设备的防爆标志内容包括 防爆型式 设备类别 气体组别 温度组别 四 石化用高压泵防护防爆 爆炸性气体环境用电气设备分为 I类 煤矿井下用电气设备 II类 工厂用电气设备 II类隔爆型 d 和本质安全型 i 电气设备又分为IIA IIB 和IIC类 4 3防爆等级 四 石化用高压泵防护防爆 4 3防爆等级 爆炸性气体环境用电气设备分为 I类 煤矿井下用电气设备 II类 工厂用电气设备II类隔爆型电气设备或本质安全型电气设备 按其适用于爆炸性气体混合物的最大试验安全间隙或最小点燃电流比 进一步分为IIA IIB和IIC类 如下表所示 四 石化用高压泵防护防爆 4 3防爆等级 爆炸性气体混合物的引燃温度是能被点燃的温度极限值分为T1 T6组 对应的电气设备的最高表面温度不能超过对应的温度组别的允许值 四 石化用高压泵防护防爆 4 4防爆电机选型 查明应用场所是气体还是粉尘爆炸危险场所气体爆炸危险场所 根据危险程度分区来选择根据场所中所含引燃温度最低的爆炸性混合物的温度组别来选择对应温度组别的防爆电机隔爆型防爆电机使用场所可以是I类 也可以是II类 增安型 正压型 无火花型电机只能用于II类场所 隔爆型电机应根据场所中最危险爆炸性气体混合物的最大试验安全间隙的级别来选择不低于此级别的电机 选用增安型 正压型防爆电机时 应配备相应的保护装置 否则不能保证防爆安全性 选用防爆电机必须是经国家质量主管部门授权的防爆电气产品质量检验机构检验 并颁发有防爆合格证的产品 四 石化用高压泵防护防爆 4 4防爆电机选型 I类危险场所 四 石化用高压泵防护防爆 4 4防爆电机选型 气体爆炸 粉尘爆炸危险场所 选型表表中符号 为适用 为慎用 为不适用 1 机加工质量控制2 装配质量控制3 运行管理 五 往复泵的质量控制与管理 机加工质量控制 1 加工前的质量控制2 加工中质量控制3 加工后的质量控制4 其它要求 1 加工前的质量控制 1 1操作者接到加工任务后 首先要检查加工所需的产品图样 工艺规程和有关技术资料是否齐全 1 2要看懂 看清工艺规程 产品图样及其技术要求 有疑问之处应找有关技术人员问清后再进行加工 1 3按产品图样或 和 工艺规程复核工件毛坯或半成品是否符合要求 发现问题应及时向有关人员反映 待问题解决后才能进行加工 1 4按工艺规程要求准备好加工所需的全部工艺装备 发现问题及时处理 对新夹具 模具等 要先熟悉其使用要求和操作方法 1 5加工所使用的工艺装备应放在规定的位置 不得乱放 更不能放在机床导轨上 1 6工艺装备不得随意拆卸和更改 1 7检查加工所用的机床设备 准备好所需的各种附件 加工前机床要按规定进行润滑和空运转 2 加工中质量控制 2 1对有公差要求的尺寸 在加工时应尽量按其中间公差加工 2 2工艺规程中未规定表面粗糙度要求的粗加工工序 加工后的表面粗糙度Ra值应不大于25 m 2 3铰孔前的表面粗糙度Ra值应不大于12 5 m 2 4精磨前的表面粗糙度Ra值应不大于6 3 m 2 5粗加工时的倒角 倒圆 槽深等都应按精加工余量加大或加深 以保证精加工后达到设计要求 2 6图样和工艺规程中未规定的倒角 倒圆尺寸和公差要求应按ZBJ38001的规定 2 7凡下工序需进行表面淬火 超声波探伤或滚压加工的工件表面 在本工序加工的表面粗糙度Ra值不得大于6 3 m 3 加工后的质量控制 3 1工件在各工序加工后应做到无屑 无水 无脏物 并在规定的工位器具上摆放整齐 以免磕 碰 划伤等 3 2暂不进行下道工序加工的或精加工后的表面应进行防锈处理 3 3用磁力夹具吸住进行加工的工件 加工后应进行退磁 3 4凡相关零件成组配加工的 加工后需做标记 或编号 3 5各工序加工完的工件 经专职检查员检查合格后方能转往下道工序 4 其它要求 4 1工艺装备用完后要擦拭干净 涂好防锈油 放到规定的位置或交还工具库 4 2产品图样 工艺规程和所使用的其它技术文件 要注意保持整洁 严禁涂改 2 装配质量控制 1 滑动轴承的装配质量控制2 联轴器的装配质量控制3 密封件的装配质量控制4 总装质量控制 1 滑动轴承装配质量控制 1 1剖分式滑动轴承的装配1 2上下轴瓦应与轴颈 或工艺轴 配加工 以达到设计规定的配合间隙 接触面积 孔与端面的垂直和前后轴承的同轴度要求 1 3刮削滑动轴承轴瓦孔的刮研接触点数 若设计未规定 不应低于表一 的要求 对开式轴瓦 表一 油楔 1 4上下轴瓦接触角 以外的部分需加工出油楔 油楔尺寸C1若设计未规定 应符合表7的要求 轴瓦外径与轴承座孔 1 5轴瓦外径与轴承座孔的接触应良好 若设计未规定接触指标的要求 则装配时应达到表8的要求 上下轴瓦的接合面 1 6上下轴瓦的接合面要紧密接触 用0 05mm的塞尺从外侧检查时 任何部位塞入深度均不得大于接合面宽度的三分之一 1 7上下轴瓦应按加工时的配对标记装配 不得装错 1 8瓦口垫片应平整 其宽度应小于瓦口面宽度1 2mm 长度方向应小于瓦口面长度 垫片不得与轴颈接触 一般应与轴颈保持1 2mm的间隙 1 9当用定位销固定轴瓦时 应保证瓦口面 端面与相关轴承孔的开合面 端面保持平齐 固定销打入后不得有松动现象 且销的端面应低于轴瓦内孔表面1 2mm 轴套 1 10球面自位轴承的轴承体与球面座装配时 应涂色检查它们的配合表面接触情况 一般接触面积应大于70 并应均匀接触 1 11整体圆柱滑动轴承装配1 12固定式圆柱滑动轴承装配时可根据过盈量的大小 采用压装或冷装 装入后内径必须符合设计要求 1 13轴套装入后 固定轴承用的锥端紧定螺钉或固定销端头应埋入轴承内 1 14轴装入轴套后应转动自如 2 联轴器装配质量控制 2 1装配联轴器时 轴端面应埋入半联轴器1 2mm 联轴器相对两端面间的间隙应符合设计要求 2 2联轴器相对