離心泵與容積泵（bèng）選擇問題淺析
發布時間：2024-05-20
點擊:
由於占主流的工業泵均為離心泵，所以許多人會首先考慮離心（xīn）泵。離心泵的成本通常低於容積泵，而且（qiě）也是在許多情況下應使用的正確泵型。每種泵均以各自不同的方式來（lái）攪拌流體，而且每（měi）種泵均擁有各自不同的（de）運行特性和曲線。但重要的是，離心泵會影響液體的（de）流速，從而（ér）導致排放口處存在一定的壓力。而與之相反的（de）是，容積泵攪拌液體（tǐ）時，會先獲取特定數量（liàng）的液體並將（jiāng）這些液體從吸入（rù）口（kǒu）處送至排放口。對於離心泵來說，是先形成（chéng）壓力，後導致流動的產生。對於容（róng）積（jī）泵來說，則是先形成流動，後（hòu）導致壓力的出現。
•性能（néng）
為了能夠從各類泵（bèng）中挑選出的（de）類型，重要之處在於理解這兩（liǎng）種泵的工作特性差異。在查（chá）看其工作性能表（圖1a）時，您（nín）可看到其工作原理（lǐ）有著多麽大的不同。離心泵存（cún）在著取（qǔ）決於壓力（或（huò）壓頭）的可變流量（liàng）現象，而容積泵（bèng）則存在著與壓力無關的或多或少較為（wéi）恒定的（de）流量現象（xiàng）。
•粘度（dù）
粘（zhān）度在泵的（de）機械效（xiào）率（lǜ）方麵發揮著重要的作用。由於離心泵運行在電動機轉速下（xià），所以其效（xiào）率會隨著泵機內摩擦損失的加大所導致的粘度增加而下降（jiàng）。請注意，隨著粘（zhān）度增加，離心泵的效率下降速率（lǜ）會很快（圖1b）。
另一項主要差別在於粘度對（duì）泵容量的影響。在流量表（圖1c）中您會注意到，離心泵會在粘度上升時出現流（liú）量下降的現象，而容（róng）積（jī）泵實際上會隨之（zhī）而產生流量的增加。這是由（yóu）於較高粘（zhān）度的（de）液體填充了容積泵（bèng）內的空隙，從而導致較高的容積（jī）效率。圖1c隻表（biǎo）示了粘度對泵流量（liàng）的影（yǐng）響。請牢記，係統（tǒng）內還會出現（xiàn）管道損失量加大的現象。這意味著離心泵內（nèi）的流量將隨著泵差壓的增加而進一（yī）步下降。
•效率
在考慮差壓對泵機械效率的（de）影響問題時，動（dòng）能泵和容積泵也（yě）表現出各自不同的（de）特性。圖1d所示為，泵機效（xiào）率是如何受到隨之增（zēng）加的壓力的影響（xiǎng）的。對於容積泵來說，隨著壓力的（de）增加，效（xiào）率實際上會有所（suǒ）提（tí）升，而離心泵則存在著一（yī）個效率點（BEP）。在此點的（de）兩側，綜合泵效率會大（dà）幅度下降。
•入口條（tiáo）件
這兩種類（lèi）型的泵對於入口條（tiáo）件的要（yào）求也有相當大的不同點。離心泵需要（yào）泵內預先（xiān）有一定量的液體，以便形（xíng）成壓差（chà）。無液（yè）體的（de）幹（gàn）燥的泵是不能自（zì）行起動的。而一（yī）旦起（qǐ）動（dòng）操作後，離（lí）心泵就需要符合（hé）製造廠商所建（jiàn）議的明確的（de）入（rù）口壓（yā）力要求。
由（yóu）於容（róng）積泵是通過液體容積的膨脹和收縮作用來攪拌液體的，入口處將會形成負壓情況（kuàng），所以容積泵能夠自行起動灌（guàn）注。在某些情況下，這點是是否選擇容積泵或（huò）離心泵（bèng）的決定要素。
【總結】
總的來說，在粘度超過150 cP時，必須能夠在較廣範（fàn）圍內預測流量，或者在希望泵機能夠自行（háng）起動灌注時，可以考慮選用容（róng）積泵。在（zài）離心泵與容積泵之（zhī）間進行選擇（zé）時，還要考慮到能耗問題，因為這兩種泵在能耗方麵可能會存在著相當大的差（chà）別。這一點對於流（liú）量低於100加侖/分的情況是特別重要的，在這（zhè）種情況下，離心泵工作效率的下降幅度會更大。
•容積泵
即使已經決定采用（yòng）容積泵（bèng），也（yě）還（hái）有許多可供考慮（lǜ）的方案。在詳細敘述每種泵送操作的詳細情況前，日韩 精品 综合 丝袜 制服先（xiān）來回顧一下一些容積泵（bèng）的共（gòng）同（tóng）運行特性（xìng）。正如上文所述，旋轉式容積泵能夠在軸的每次旋轉時排出相同容積的液體（tǐ）。這意味著所排出的液體（tǐ）的流量與轉速成正比。換（huàn）句話說，隻需簡單地改（gǎi）變泵機的轉速即可控製流量。對於粘度較高的液體來說，隻需計（jì）測軸的轉數即可對泵進行計量。
容積泵的結構要求采（cǎi）用配合嚴密（mì）的內部部件以及一定的運行間隙。由於這種間隙的存在，某些液體會從排放端回流至吸入端（duān）。這（zhè）種現象被稱為“滑漏（slip）”。滑漏部分液體量的（de）大（dà）小取決於液體的粘度、壓力（lì）差（chà）和泵的內部間隙。較（jiào）低（dī）粘度通（tōng）常會導致更多的滑漏（lòu）量，而較（jiào）為粘稠的液體，滑漏量（liàng）會小一些。
由於容積泵總會（huì）盡力排放出同等數量的液體，所以在係統內配備一（yī）些必要的（de）過壓保護（hù）裝置是很重要的。在容積泵發生排放堵塞的現象時，往往會導致壓力上升，這種壓力上升的現象隻有在以下情況時才會（huì）停止下來：負荷超過了電動機的限值；係統內某些部件破裂而釋放了此壓力；或泵發生了故（gù）障。以上這些情況均屬（shǔ）於（yú）不安全的情況。容積泵需要一種能夠釋放壓力的途徑。
要達到（dào）壓力釋（shì）放的效果，有若幹種途徑可（kě）以（yǐ）選擇。采用壓力（lì）釋放閥（fá）是常見的一種，但也可以采用在排放管路內配備（bèi）爆破盤的方式。由（yóu）於驅動轉（zhuǎn）矩與容（róng）積泵內部的（de）差壓直接相關（guān），所（suǒ）以也可以使用轉矩（jǔ）限製型的聯軸器。但要點在於，需要牢記容積泵（bèng）內有可能會發生相當（dāng）高（gāo）的壓力積聚的現象，在排放堵塞（sāi）或部分堵塞情況時，必須對這種（zhǒng）現象做出限製。
容積（jī）泵可以分成許多（duō）種類型。美國水力學會（huì）是一家由泵製造廠商組建的組織，水力學會出（chū）版了一些涉及泵機類型和泵機標準（zhǔn）的出版物，其中，將（jiāng）旋轉式（shì）容積（jī）泵分成了（le）如下類別：葉輪式、活塞式、凸輪式（shì）、齒輪式、圓環活塞式以（yǐ）及螺杆式。此外，還在每一種泵類別設有子類別，這意味著存在著許（xǔ）多類型的容積泵。而這些（xiē）容積泵都具備相同（tóng）的功能，即輸送液體，那麽，日韩 精品 综合 丝袜 制服如何來選擇適合的容積泵呢？絕大多（duō）數的容積泵均可以通過改造以適應大範圍的（de）應用，但針對給定的環境來說，某些類型的泵使用起來比其它類型更好。幸運的是，對於基（jī）本液體的輸送來說，有少數泵已（yǐ）經取得了超出其它類型。在以下章節內（nèi），我（wǒ）們（men）將敘述內（nèi）齒輪泵和外齒輪泵，以及葉輪泵的性能特點。
•內齒輪（lún）泵
內（nèi）齒輪泵包含一個被稱為轉子的外齒（chǐ）輪部件（jiàn），轉（zhuǎn）子用於驅動惰輪（lún）的內齒輪（lún）（圖2）。惰輪比轉子小（xiǎo）一些，運行時繞著一個固定不（bú）動的銷子旋轉，並在轉子內部運轉。當這些部件從（cóng）齧合狀態分離時，會產（chǎn）生一定（dìng）的空隙空間，而液體就會流入泵內。當這些部件進入齧合狀態時，空間的容積（jī）會逐漸（jiàn）減少，從而（ér）強製液體（tǐ）從（cóng）排放口流出（chū）。液體（tǐ）可通過轉子（zǐ）的齒輪及泵頭的下凹處流入正在擴張中的（de）空腔內。此類泵設計的一個關鍵（jiàn）部件是月牙形擋體，這個月牙形擋體與泵頭（tóu）是一體化的。月牙形擋體通過將處於惰輪與輪子齒間的一（yī）定體積的（de）液體圍堵起來，起（qǐ）到了（le）吸入口與排放口之間的（de）密封作用。
轉子齒輪（lún）固定在一根齒輪軸上，齒輪由軸頸或減（jiǎn）磨軸承來支持（圖3）。惰輪齒輪組件中也包（bāo）含了一個（gè）位於泵送液體內的，並圍繞著一根固定銷轉動的（de）軸頸軸承。根據軸封的布置方式，轉子軸支（zhī）撐軸承可以運行在泵送的液體之內。在（zài）輸送腐蝕性液體時，要對這方麵進行重點考慮，因為腐蝕性液（yè）體會腐蝕支撐軸承。
此類泵的實際壓力限值取決於轉子軸支（zhī）撐軸承的運轉情況（kuàng）。絕大多數的內（nèi）齒輪泵的差壓額定（dìng）值均為200 psi，盡管它們可（kě）以在正確的應用情況下用於更高的壓力。
內齒輪泵的轉速比起離（lí）心泵來（lái）說相對較慢。一般來說高為1150 rpm，但有些小型設計方案可達到3450 rpm。由於內齒輪泵可以在低轉速下運行，所以能夠很好地適用於高粘度流體的輸送，盡管也能非常成功地應用於稀薄液體。內齒輪泵已（yǐ）經可以（yǐ）成功（gōng）地泵送粘度超過1000000 cSt的液體以（yǐ）及粘度非常低的液體，諸如液態丙烷（wán）和（hé）氨水。
此類泵機的流量（liàng）範圍從0.5加侖/分到1500加侖（lún）/分。材質（zhì）包括鑄鐵和（hé）一係列不同的耐（nài）腐（fǔ）蝕合金，包括哈合金（jīn）。
內齒輪泵（bèng）在製造過程中采（cǎi）用了緊公差設計，氏會在泵送（sòng）較大的固體時發生損壞。此類泵機可以在腐蝕性應用環境下（xià）輸送體積較小的（de）懸浮顆粒，但會發生磨損且導致性能逐（zhú）漸下降（jiàng）。在腐蝕性應用環境下，通過選擇耐腐蝕（shí）性（xìng）材質，可以大幅度（dù）地延長泵的使用壽命。在這種情況下，碳化鎢、硬（yìng）化鋼或多種塗層均（jun1）能起到很好的效果。
內齒輪泵的應用範（fàn）圍非常寬廣，甚至可（kě）以很好地應用（yòng）於（yú）對剪切敏（mǐn）感的液（yè）體。應（yīng）用領域包括：廢（fèi）水、聚合物、對剪切敏感的油（yóu）漆、瀝（lì）青乳液以及（jí）某些食品，例（lì）如蛋黃醬。使用此（cǐ）類泵時，任何時刻都隻有非常少量的液（yè）體會受到剪切（qiē）力（lì）作用。而且在必要（yào）時，可以對（duì）間隙和轉速進行調整，以便更大程度地減小剪切力的影（yǐng）響。
•外齒輪（lún）泵
外齒輪泵在泵送動作上與內齒輪泵有著相似之處，也是通過兩個齒輪的進入（rù）和脫離（lí）齧合來帶動液體流動的（圖4）。但是，外（wài）齒輪泵采用了兩個相互齧合轉動的完全一致的齒輪。每個齒輪均由一根齒輪（lún）軸支撐，每個齒輪兩側均有軸承。在典型情況下，這（zhè）四個軸（zhóu）承均工作於所泵送的液體（tǐ）內。
由於齒輪的兩（liǎng）側都得到（dào）了支撐，所以外齒輪泵可適用於高（gāo）壓應用領域，例如液壓裝置內。設計用於液壓供應的泵可以承受（shòu）每平方（fāng）英寸數千（qiān）磅（páng）的壓力。工業輸送泵可以承受更（gèng）高的壓力，但液體的特性有可能對壓（yā）力範圍產生限製（zhì）。較稀薄的液體（tǐ）可以達（dá）到數（shù）百psi，而較（jiào）粘稠的液體可以接近液壓泵的（de）壓力（lì）。通常情（qíng）況下，小型的外（wài）齒輪泵應運行在1750~3450 rpm的範圍內，較大型的外齒（chǐ）輪泵運行在640rpm的轉速下。
外齒輪（lún）泵的流量範圍從極低（dī）（每分鍾若幹滴）至相當高的1500加侖/分。外齒輪泵可以（yǐ）采用多種原材料來進行製造，包（bāo）括高端合金。
外齒輪（lún）泵的設計（jì）可以采用比內齒輪泵更緊的緊公差。但外齒輪泵對於所（suǒ）泵送液體內的顆粒物體的容忍能力不夠好。由於齒輪兩端均有間隙，從而無法針對磨損（sǔn）現象（xiàng）做出端部的（de）間隙調整。在外齒輪泵出現磨損後，必須（xū）重新組裝或更換。
隻要轉速設置正確，特別是對於粘稠度較高（gāo）的液體，外齒輪泵可以處（chù）理粘性和水性的液體。由於粘性液體需要一定的時（shí）間才能填滿（mǎn）齒輪齒間的空間，所以在泵送粘性液體時，泵的轉速必須大幅降低。其粘度限值實際（jì）上與內齒輪泵相同，均為1000000 cSt。
外齒（chǐ）輪泵在臨界抽吸條件下性能並不理想，特別是對於（yú）揮發性液（yè）體（tǐ）來說。揮發性液體往往會在齒間空間快速擴大時出現局部蒸發現象。
•葉輪（lún）泵
滑片（piàn）泵的工作（zuò）原理與其它容積泵的擴張收縮容積在（zài）理論上（shàng）是相（xiàng）同的，但（dàn）卻采用了不同的機製來實現這一（yī）理論（圖6）。對於葉輪泵來說，令人感興趣的是，一方麵它集（jí）兩台泵機於一身。泵送動作是由葉（yè）輪、轉子與（yǔ）泵殼之間的（de）容積擴張（zhāng）而（ér）產生的，而較不明顯的泵送動作產生於葉輪（lún）下的區（qū）域內。在此區域內，無論葉輪進入、或是離開轉子槽都會形（xíng）成（chéng）泵送動作，這（zhè）個泵送動作實際上占據了總泵排量的約15%。在典型情（qíng）況下，這一（yī）區域是通過葉輪內側或轉子內部的開槽處進行通氣（qì）的。重要之處在於要掌握（wò）這一（yī）情況（kuàng），特別是在處理較粘稠的液體時，因為粘稠（chóu）液體流（liú）入（rù）和流出葉輪（lún）之間（jiān）的區域會更加困難。所以，推薦（jiàn）適用於此（cǐ）類泵的介質粘度約為25000 cSt。
葉（yè）輪是吸入口與排（pái）放口之間的主要密封部件，通常采用非金屬複合材料製造。由於不存在金屬間的接觸（chù），所以葉輪泵頻繁應用於低粘度無潤滑作用的液體，諸（zhū）如（rú）丙烷、氨水等（děng）。由於葉輪與泵殼之間會（huì）直接接觸，以及內（nèi）部間隙控製在狀態下，所以可（kě）使稀薄液體的轉差特性達到。
絕（jué）大多數輸（shū）送葉輪泵均（jun1）將壓力限製（zhì）在125 psi，盡管有些額定（dìng）值為200 psi。葉輪泵的壓力限值在很大程度上取決於葉（yè）輪的強度（dù）。
由於采用非金（jīn）屬的葉輪以及非常（cháng）小的運（yùn）行間隙，葉輪泵可（kě）以非常良好地實現灌（guàn）注操作的起動（dòng）。在泵進行起動灌注操作時，泵必（bì）須要排放（fàng）空氣，而且排出的是非常稀薄的（de）流（liú）體。由於葉輪（lún）泵能夠很好地做到這點，所以，有時會將其當作真空泵（bèng）來使用。
葉輪泵通常由軸套或減磨軸承在轉子的兩側進行支撐。如（rú）果使用了軸套軸承，則軸套軸承會在液（yè）體內運轉。如果使用了減磨軸承，則要求使用泵內密封件以便讓軸承運轉（zhuǎn）在潤（rùn）滑油或潤（rùn）滑脂內。這種設計要求（qiú）采用兩個機械密封件，在轉（zhuǎn）子每一側各一個（gè）。
葉輪泵通常運行在1000~1750 rpm的轉速（sù）範圍內，流量可以達到高至2000加侖/分。而（ér）在處理（lǐ）高粘度液體時要求的轉速（sù）會大大減少，以便讓液體（tǐ）進入到葉輪下方。而在處理高粘度液體的應用中（zhōng），要求采（cǎi）用（yòng）強度更（gèng）高的葉輪材料，以防止葉輪發生斷裂的現象。常（cháng）見的葉輪泵構（gòu）造材質為鑄鐵或球墨鑄鐵。一些生產廠商（shāng）會在必須處理稀薄、腐蝕性液體的泵（bèng）中采用不（bú）鏽鋼材料。
葉輪泵可以用來（lái）處理一些侵蝕性物質，但不能處理固體。對（duì）於侵（qīn）蝕性物（wù）質泵送應用來說，在如何正確選擇葉輪和密封材料的問（wèn）題（tí）上必須謹慎。葉輪泵在轉子和葉輪的兩端均存在著固定端間隙，這一點與外齒（chǐ）輪泵相似。一旦發生磨損，這種間隙就不能夠得到調整，不過，某些生產廠商已經提供了可以更換或掉轉的端蓋。采用泵殼內襯也是一種在發生磨損時恢複泵性能的（de）方（fāng）式（shì）。
【總（zǒng）結】
掌握各種泵機的工（gōng）作原理是針對給定（dìng）應用環境下正確選定（dìng）機型的良（liáng）好開端。雖然各種選擇方案之間的區別並不一定十分清（qīng）晰分明，運（yùn）行和容量上的（de）基本（běn）區別便可以用於指導（dǎo）選型（xíng）。
內齒輪泵可以應用的領域範圍較廣（guǎng），但通常運轉速度較其（qí）它泵機要慢（màn）一些。選用內齒輪泵可能會導致略高一些的成（chéng）本，但（dàn）與運行速度較慢的泵相比，其使用壽命往往會更長一些（xiē）。
外齒輪泵擁有非常良好的壓力處理能力和精（jīng）確的流量控製特（tè）性，但不能用於處理含固體或侵（qīn）蝕性介質。外齒輪泵的製造成本較低，所以其是在要求不高的（de）應（yīng）用（yòng）領域中的一種經濟合理的選擇方案。
葉（yè）輪泵在輸（shū）送（sòng）稀薄液體時表現優（yōu）越，但在處理粘稠液體時必須降速運行（háng）。葉輪泵同樣也無法處（chù）理固體物料。
不正確的泵機選型往往會（huì）導致較高的費用。具體來說，會在停機時間、損失生產量、維護費用以及能耗方麵造成不良影響。而多花些時（shí）間在正確的係統內選（xuǎn）用正（zhèng）確的泵可在上減少多餘的費用開銷.
