泵的重要性

時間：2012-10-27 08:29作者：齒輪泵　點擊： 次

   從泵的性能范圍看，巨型泵的流量每小時可達(dá)幾十萬立方米以上，而微型泵的流量每小時則在幾十毫升以下。泵的壓力可從常壓到高達(dá)19.61MPa（200kgf/cm2）以上，被輸送液體的溫度最低達(dá)-200℃以下，最高可達(dá)800℃以上。泵輸送液體的種類繁多，諸如輸送水（清水、污水等）、油液、酸堿液、懸浮液、和液態(tài)金屬等。

   在化工和石油部門的生產(chǎn)中，原料、半成品和成品大多是液體，而將原料制成半成品和成品，需要經(jīng)過復(fù)雜的工藝過程，泵在這些過程中起到了輸送液體和提供化學(xué)反應(yīng)的壓力流量的作用，此外，在很多裝置中還用泵來調(diào)節(jié)溫度。

   在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，泵是主要的排灌機械。我國農(nóng)村幅原廣闊，每年農(nóng)村都需要大量的泵，一般來說農(nóng)用泵占泵總產(chǎn)量一半以上。

   在礦業(yè)和冶金工業(yè)中，泵也是使用最多的設(shè)備。礦井需要用泵排水，在選礦、冶煉和軋制過程中，需用泵來供水等。

   在電力部門，核電站需要核主泵、二級泵、三級泵、熱電廠需要大量的鍋爐給水泵、冷凝水泵、循環(huán)水泵和灰渣泵等。

   在國防建設(shè)中，飛機襟翼、尾舵和起落架的調(diào)節(jié)、軍艦和坦克炮塔的轉(zhuǎn)動、潛艇的沉浮等都需要用泵。高壓和有放射性的液體，有的還要求泵無任何泄漏等。

   在船舶制造工業(yè)中，每艘遠(yuǎn)洋輪上所用的泵一般在百臺以上，其類型也是各式各樣的。

   其它如城市的給排水、蒸汽機車的用水、機床中的潤滑和冷卻、紡織工業(yè)中輸送漂液和染料、造紙工業(yè)中輸送紙漿，以及食品工業(yè)中輸送牛奶和糖類食品等，都需要有大量的泵。

   總之，無論是飛機、火箭、坦克、潛艇、還是鉆井、采礦、火車、船舶，或者是日常的生活，到處都需要用泵，到處都有泵在運行。正是這樣，所以把泵列為通用機械，它是機械工業(yè)中的一類主要產(chǎn)品。

   幾種常見的泵，下面列舉了幾種常見的泵：

   （1）離心泵
   離心泵是非容積式泵，其流量隨著壓力的變動有大幅度的變化。離心泵特性曲線和性能參數(shù)是泵內(nèi)流體運動參數(shù)的外部表現(xiàn)形式，泵內(nèi)流體的運動狀況由泵的轉(zhuǎn)速和泵的幾何參數(shù)所決定，其效率隨轉(zhuǎn)速、流量、揚程變動而變化。工業(yè)生產(chǎn)中，離心泵約占泵總數(shù)的80%。

   離心水泵主要用于輸送類似清水的介質(zhì)。按介質(zhì)的不同，離心水泵可分為清水泵、鍋爐給水泵及熱水泵等。如果按結(jié)構(gòu)分，也可分為臥式離心泵、液下泵、管道泵等。非金屬材料，尤其是新型工程塑料，與金屬材料相比有較好的耐腐蝕性能，而單位體積的價格比高級金屬低得多，制造也容易，因此隨著非金屬材料的飛速發(fā)展，非金屬離心泵在化工、醫(yī)藥等行業(yè)應(yīng)用也越來越廣。

   （2）轉(zhuǎn)子泵
   轉(zhuǎn)子泵是容積式泵的一種形式，其通過轉(zhuǎn)子與泵體間的相對運動來改變工作容積，進而使液體的能量增加。工業(yè)生產(chǎn)中，除離心泵外，轉(zhuǎn)子泵約占泵總量的10%。由于使用者一般對離心泵都比較熟悉，也比較偏愛，因此常會造成在一些適合使用轉(zhuǎn)子泵的場合中選用了離心泵。

   轉(zhuǎn)子泵按其結(jié)構(gòu)和原理，可分為齒輪泵、螺桿泵、凸輪泵（羅茨泵）、撓性葉輪泵、滑片泵、軟管泵等。轉(zhuǎn)子泵是一種旋轉(zhuǎn)的容積式泵，具有正排量性質(zhì)，其流量不隨背壓變化而變化。優(yōu)先選用轉(zhuǎn)子泵的場合有：粘性液體、需要計量的場合、需要自吸的場合、含有氣體的場合、小流量場合、高壓力場合、以及要求對介質(zhì)柔和的泵、需要反轉(zhuǎn)的泵等。

   （3）往復(fù)泵
   往復(fù)泵是容積式泵的另外一種形式，通過活塞或柱塞在缸體內(nèi)的往復(fù)運動來改變工作容積，進而使液體的能量增加。往復(fù)泵包括活塞泵和柱塞泵，適用于輸送流量較小、壓力較高的介質(zhì)。當(dāng)流量小于100m3/h/排出壓力大于10MPa時，往復(fù)泵有較高的效率和良好的運行性能。

   （4）齒輪泵
   齒輪泵也稱齒輪油泵。齒輪泵也屬于容積式泵，只是用于輸送介質(zhì)，通常要求齒輪泵的穩(wěn)定性精度誤差不超過±5%。齒輪泵可以輸送易燃、易爆、腐蝕、資料等各種液體，在化工和石油化工裝置中經(jīng)常使用。

   （5）潛水泵
潛水泵是電動機和水泵組裝為一體的電力排灌設(shè)備，結(jié)構(gòu)簡單緊湊，機組潛入水中工作無須建筑泵房，使用方便，在民用生產(chǎn)中應(yīng)用尤其廣泛。

   變頻器在泵上的節(jié)能應(yīng)用
   通過流體力學(xué)的基本定律可知：離心泵類設(shè)備均屬平方轉(zhuǎn)矩負(fù)載，其轉(zhuǎn)速n與流量Q，壓力H以及軸功率P有如下關(guān)系：Q∝n、H∝n2、P∝n3，即流量與轉(zhuǎn)速成正比、壓力與轉(zhuǎn)速的二次方成正比、軸功率與轉(zhuǎn)速的三次方成正比。

   以一臺水泵為例，它的出口壓頭為H0（出口壓頭即泵入口和管路出口的靜壓力差），額定轉(zhuǎn)速為n0，閥門全開時的管阻特性為r0，額定工況下與之對應(yīng)的壓力為H1，出口流量為Q1。
 

   在現(xiàn)場控制中，要求管網(wǎng)壓力不得低于H3，在此范圍內(nèi)調(diào)節(jié)系統(tǒng)供水流量，通常采用水泵定速運行，調(diào)節(jié)出口閥門開度控制流量。當(dāng)流量從Q1減小50%至Q2時，閥門開度減小使管網(wǎng)阻力特性由r0變?yōu)閞1，系統(tǒng)工作點沿方向I由原來的A點移至B點。受其節(jié)流作用使得泵口壓力由H1變?yōu)镠2，管網(wǎng)壓力則因為節(jié)流原因降至H3。

   水泵軸功率實際值（KW）可由公式P=QH/(ηcηb)×10-3得出。其中，P、Q、H、ηc、ηb分別表示功率、流量、壓力、水泵效率、傳動裝置效率（如直接傳動為1）。假設(shè)總效率（ηcηb）為1，則水泵由A點移至B點工作時，電動機節(jié)省的功耗為AQ1OH1和BQ2OH2的面積差。如果采用調(diào)速手段改變水泵的轉(zhuǎn)速n，當(dāng)流量從Q1減小50%至Q2時，那么管網(wǎng)阻特性為同一曲線r0，系統(tǒng)工作點沿方向Ⅱ由原來的A點移至C點，水泵的運行也更趨合理。在閥門全開，只有管網(wǎng)阻力的情況下，系統(tǒng)滿足現(xiàn)場的流量要求，能耗勢必降低。此時，電動機節(jié)省的功耗為AQ1OH1和CQ2OH3的面積差。比較采用閥門開度調(diào)節(jié)和水泵轉(zhuǎn)速控制，顯然使用水泵轉(zhuǎn)速控制更為有效合理，具有顯著的節(jié)能效果。

   另外，從1中還可以看出：閥門調(diào)節(jié)時使系統(tǒng)壓力H升高，這將對泵體和閥門的密封性能形成威脅和破壞。而轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)時，系統(tǒng)壓力H隨泵轉(zhuǎn)速n的降低而降低，因此不會對系統(tǒng)產(chǎn)生不良影響。

   從上面的比較不難得出：當(dāng)現(xiàn)場對水泵流量的需求從100%降至50%時，采用轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)將比原來的閥門調(diào)節(jié)節(jié)省BCH3H2所對應(yīng)的功率，理論節(jié)能率在75%以上。

   與此相類似的，如果采用變頻調(diào)速技術(shù)改變泵類轉(zhuǎn)速來控制現(xiàn)場壓力、溫度、水位等其他過程控制參數(shù)，同樣可以依據(jù)系統(tǒng)控制特性繪制出關(guān)系曲線得出上述的比較結(jié)果。因此，采用變頻調(diào)速技術(shù)改變電動機轉(zhuǎn)速的方法，要比采用閥門、擋板調(diào)節(jié)更為節(jié)能經(jīng)濟，設(shè)備運行工況也將得到明顯改善。

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