離心泵與容（róng）積泵選擇問題淺析
發布時間：2024-05-20
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由於占主流的工業泵均為離心泵，所以許多人會首先考（kǎo）慮離心泵。離心（xīn）泵（bèng）的成本通常低於（yú）容積泵，而且也是在許多情（qíng）況下（xià）應使用的正確泵型。每種（zhǒng）泵均以各自不（bú）同的方式來攪拌流體，而且每種（zhǒng）泵均擁有各自不同的運行特性和曲線（xiàn）。但重要的是，離心泵會影響液（yè）體（tǐ）的流速，從而（ér）導致排（pái）放口處存在一定的壓（yā）力。而與之相（xiàng）反（fǎn）的是，容（róng）積泵攪拌液體時（shí），會先獲取特定數量的液體並將這些液體從吸入口處送至排放口。對於離心泵來說，是先形成壓（yā）力，後導致流動的產生。對於容積（jī）泵來說，則是先形成流動，後導致壓力的出現。
•性能
為了能夠從各類泵（bèng）中挑選出（chū）的類（lèi）型，重要之處在於理解這（zhè）兩種泵的工作特性（xìng）差異。在查看其工作性能表（圖1a）時，您（nín）可（kě）看到其工作原理有著多麽大的不同。離心泵存在著取（qǔ）決於壓力（或壓頭）的可變流量現象，而容積泵則存在著與壓力無關的或多或少較為（wéi）恒定的流（liú）量現象。
•粘度
粘（zhān）度（dù）在泵的機械效率方麵發（fā）揮著重要的作用。由於離心（xīn）泵運行在電動（dòng）機轉速下（xià），所以其效率會隨（suí）著泵機內（nèi）摩擦損失（shī）的（de）加大所（suǒ）導致的（de）粘度增加而下降。請注意，隨（suí）著粘度增（zēng）加，離心泵的（de）效率下降速率會很快（kuài）（圖1b）。
另一項主要差別（bié）在於粘度對泵容量的影響。在流量表（圖1c）中您會注意（yì）到，離心泵會在粘度上升時出現流量下降的現象，而容積泵實際上會隨之而產生流量的增加。這是由於較高粘度的液體填充了容積泵內的空隙，從而導致較高的（de）容積效（xiào）率。圖1c隻表示了粘度對泵（bèng）流量的影響。請牢記（jì），係統內還會出現（xiàn）管道損失量加（jiā）大的現象。這意味著離心泵內的流量將隨著泵差壓的增（zēng）加而進一步下降。
•效率
在考慮（lǜ）差壓對泵機械效率的影響問題時，動能泵（bèng）和容積泵也表現出各自不同的特性。圖1d所示為（wéi），泵機效率是如何受到隨之增加的壓力的影響的。對於容積泵來說，隨（suí）著壓力（lì）的增加，效率實際上會有所提升（shēng），而離心泵則存在著一個效率點（BEP）。在此點的兩側，綜合泵效率會大幅（fú）度下降。
•入口條件
這兩種類型的泵對於入口條件的要（yào）求也有相當大的不同點。離心泵（bèng）需要泵內（nèi）預先有一定量（liàng）的（de）液體，以便形成壓差。無液體的幹燥的泵是不能自行起動的。而一旦起動操作後，離心泵就需要符合製造廠商所建議的明（míng）確的入口壓力要求。
由於容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，所以容積泵能夠自行起動灌注。在某（mǒu）些情況（kuàng）下，這點是是（shì）否選擇容積泵或離心（xīn）泵的（de）決定要素。
【總結】
總（zǒng）的來說，在粘（zhān）度超（chāo）過150 cP時，必須能夠在較廣範圍內預測流量，或（huò）者在（zài）希望泵機能夠（gòu）自行起（qǐ）動灌注時，可以考慮選用容積泵。在離心泵與容積泵之間進（jìn）行選擇時，還要考慮到能耗問題，因為這兩種泵（bèng）在能耗方麵（miàn）可能會存（cún）在（zài）著相當大的差別（bié）。這一點對於流量低於100加侖/分的情況是特別重要的，在這種（zhǒng）情（qíng）況（kuàng）下，離心泵工作效（xiào）率的下降幅度會更大。
•容積泵
即使已經決定采用（yòng）容積泵，也還有許多可供考慮的方案。在詳細敘述每種泵送操作的詳細情（qíng）況前，日韩 精品 综合 丝袜 制服先來回顧一下一些容積泵的共同運（yùn）行特性。正如上文（wén）所（suǒ）述，旋轉式容積泵能夠在軸的（de）每次旋轉時排（pái）出相同容積的液體。這意味（wèi）著所排出的液體的流量與（yǔ）轉速成正（zhèng）比。換句話說，隻（zhī）需簡單（dān）地改變泵機的轉速即可控製流量（liàng）。對（duì）於粘度較高的液體來說，隻需計測軸的轉數即可（kě）對泵進行計量。
容積泵（bèng）的結構要求采用配合嚴密（mì）的內部部件以及（jí）一定的（de）運行間隙。由於這種間（jiān）隙的存在，某些液體會從排放端回流至吸入端。這種現象被稱為“滑漏（slip）”。滑漏部（bù）分液體量的（de）大小取決於液體的粘度、壓力差（chà）和泵的內部間隙。較低粘度（dù）通常會導致更多的（de）滑漏量，而較（jiào）為粘稠的液體，滑漏量會小一些。
由於容積泵總會盡力排放出（chū）同等（děng）數量的（de）液體，所以在係統內配備一些必要的過壓保護裝置是很重要的。在容積泵發生排放堵塞的現（xiàn）象時，往往會導致壓力上升，這種壓力上升的現象（xiàng）隻有在以下情況（kuàng）時才會停止下來（lái）：負荷超過了電動機的限值；係統內某些部（bù）件破裂而釋放了此壓力；或泵發生了故障。以上這些情況均屬於不安全的情況。容積泵需（xū）要一種能夠釋放壓力的途徑。
要達到壓力（lì）釋放的效果（guǒ），有若幹種途徑可以選擇。采用壓力釋放閥是常見的一種，但也可以采用在排放管路內配備爆破盤的方式（shì）。由於驅動轉矩（jǔ）與容積（jī）泵（bèng）內部的差壓直接相關，所以也可以使（shǐ）用（yòng）轉（zhuǎn）矩限製型的聯軸器。但要點在於，需要牢記容積泵內有可（kě）能會發生相當高的壓力積聚的現象，在排放堵塞或部分堵塞情（qíng）況時，必須對這種現象做出限製。
容積泵可以分成許多種類型。美國水力學會是一家由泵製造廠商（shāng）組建（jiàn）的組織，水（shuǐ）力學會出版了一些涉及泵機類型和泵機標準的出版物，其中，將旋轉式容積（jī）泵分成了如下類別：葉輪式、活塞式、凸（tū）輪式、齒輪式、圓環活塞式以及（jí）螺杆式。此外，還在每（měi）一種泵類別設有子（zǐ）類別，這（zhè）意味著存在著許多類型的（de）容積泵。而這些容積泵都具備（bèi）相同的功（gōng）能，即輸送液體，那麽，日韩 精品 综合 丝袜 制服如（rú）何來選（xuǎn）擇適（shì）合的容積泵（bèng）呢（ne）？絕大多數（shù）的容積（jī）泵均可以（yǐ）通過改造以（yǐ）適應大（dà）範圍的應用（yòng），但針對給定的環境來（lái）說，某些類型的泵使用起來比其它類（lèi）型更好。幸運的是（shì），對於基本（běn）液體的輸（shū）送來說，有少數泵已（yǐ）經（jīng）取得了超出其它類型。在以下章節內，日韩 精品 综合 丝袜 制服將敘述內齒輪泵和外齒輪泵（bèng），以及（jí）葉輪泵的性（xìng）能特點。
•內齒輪泵
內齒輪泵包含一個被稱為（wéi）轉子的外齒輪部（bù）件，轉子用於驅動惰輪的內齒輪（圖2）。惰輪比轉子（zǐ）小一些，運行時繞著（zhe）一個固定不動的銷子旋轉，並在轉子內部運轉。當（dāng）這些（xiē）部件從（cóng）齧合狀態分離時，會產生一定的（de）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，空間的容積會逐漸減少，從而強製液體（tǐ）從排（pái）放口流出。液（yè）體可通過轉子的齒輪及泵頭的下凹處流入正在擴張（zhāng）中的空腔內。此類泵（bèng）設（shè）計的一個關鍵部件是月牙形擋體，這個月牙形（xíng）擋體與泵（bèng）頭是一體化的。月牙形擋體通過（guò）將處於惰輪與輪子齒間的一定體積的液體圍堵起來，起到了吸入口與排放口之（zhī）間（jiān）的密封作用。
轉子（zǐ）齒輪固定在一根齒輪軸上，齒輪由（yóu）軸頸或減磨軸承來支（zhī）持（圖3）。惰輪齒輪組件中也包含了一個位於泵送（sòng）液體內的，並圍繞著一根固（gù）定銷（xiāo）轉動的軸頸軸承。根據軸封的（de）布置方式，轉子軸支撐軸承可以（yǐ）運行在泵送的液體之內。在輸送腐蝕性（xìng）液體時，要對這（zhè）方麵進行重點考慮，因為腐蝕性液體會腐蝕支撐軸（zhóu）承。
此類泵的實際壓力限（xiàn）值取決於（yú）轉子軸支撐軸承的運轉情況。絕（jué）大多數的內齒輪泵（bèng）的差壓額定值均為200 psi，盡管它（tā）們可以在正確（què）的應用情況下用於更高的壓力。
內齒輪泵的轉速比起離心泵（bèng）來說相對較慢。一般來說（shuō）高為1150 rpm，但有（yǒu）些小型設計方案（àn）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（dì）適用（yòng）於高（gāo）粘度流體的輸送，盡管也能非常（cháng）成功地應（yīng）用於稀（xī）薄液體。內齒（chǐ）輪泵（bèng）已經可以成功地泵送粘度超過1000000 cSt的液體以及粘度（dù）非常低的液體，諸如液態丙烷和氨水。
此類泵機的流量（liàng）範（fàn）圍從0.5加侖/分到1500加侖/分。材質包括鑄鐵和一係列不同的耐腐蝕合金（jīn），包括（kuò）哈合金。
內齒輪泵在製造過程中（zhōng）采用了緊公差設計，氏會在泵送較大的固體時發生損（sǔn）壞。此類（lèi）泵機可以在腐蝕性（xìng）應用環（huán）境下（xià）輸（shū）送體積較小的懸浮顆粒，但會發（fā）生磨損且導致（zhì）性能逐漸下降。在腐蝕性應用（yòng）環境下，通過選擇耐腐蝕性材質，可以大幅度地延長泵的使用壽（shòu）命。在（zài）這種情況下，碳化鎢、硬化鋼或多種塗層均能起到很好的效果（guǒ）。
內齒輪泵（bèng）的應用範圍非常寬廣，甚至可以很好地應用於對剪切（qiē）敏感（gǎn）的液體。應用領域（yù）包括：廢水、聚（jù）合物、對剪切敏感的油漆、瀝青乳液以及某些食品，例如蛋黃醬。使用此類泵時，任何時刻（kè）都隻有非常少（shǎo）量的液體會受到剪切力作用。而且在必要時，可以對（duì）間隙和轉速進行調整（zhěng），以便更大程度地減小剪切力的影響。
•外齒輪泵
外（wài）齒輪泵在泵送動作上與內（nèi）齒輪泵有著相似之處，也是通過兩個齒輪的（de）進入和脫離齧合來帶動（dòng）液體流動的（圖4）。但是，外齒輪泵采用了兩個相（xiàng）互齧合轉動（dòng）的完全一致的（de）齒輪（lún）。每個齒輪均由一根齒輪軸支撐，每個齒輪兩側均（jun1）有軸承。在典型情況下，這四個軸承均工作於所泵送的液體（tǐ）內。
由於齒輪的兩（liǎng）側都得到了支撐，所以外齒輪泵可（kě）適用於高壓應用領域（yù），例如液壓裝置內。設計用於液壓供應的泵可以承受每平方英寸數千磅的壓力。工業輸送泵可以承受更高的壓力，但液（yè）體的特性有（yǒu）可能對（duì）壓力範圍產生（shēng）限製。較稀薄的液體可以達到數（shù）百psi，而較（jiào）粘稠（chóu）的（de）液體（tǐ）可以接近液壓泵的壓力。通常情況下，小型（xíng）的外齒輪泵應運行在1750~3450 rpm的範圍內，較大型的外齒輪泵運行在640rpm的轉速下。
外齒（chǐ）輪泵的流量（liàng）範圍從極低（每分鍾（zhōng）若幹滴）至相當高的1500加侖/分。外齒輪泵（bèng）可以（yǐ）采用多種原材料（liào）來進行製造，包括高端合金。
外齒輪泵的設計可以采（cǎi）用比內齒輪泵更緊的緊公差。但外齒輪泵對於所泵送液體內的顆粒物體的（de）容忍能力不夠好。由於齒輪兩端均有間隙（xì），從而無法針對磨損現象做出端部的間隙調（diào）整。在外齒輪（lún）泵出現磨損後，必須重新組裝或更換。
隻要轉速設置正確，特別是對於粘稠度較高的液體，外齒輪泵可（kě）以處理粘性和水性的液體。由於粘性液體需要（yào）一定的時間才能填（tián）滿齒輪齒間的空間，所以在泵送粘性液體時，泵的轉速必須大幅降低。其粘度限值實際上與內齒輪（lún）泵相同，均為1000000 cSt。
外齒輪泵在臨界抽吸條件（jiàn）下性能並不（bú）理想，特別是對於揮（huī）發性液體來說。揮發性液體往（wǎng）往會（huì）在齒間空間（jiān）快速擴大時（shí）出現局部蒸發現象。
•葉輪（lún）泵
滑（huá）片泵（bèng）的工作原理與（yǔ）其它容積泵的擴張收縮容積在理（lǐ）論上（shàng）是相同的，但卻采用了不同的機製來實現這一理論（圖（tú）6）。對於葉輪泵來說，令人感（gǎn）興趣的是（shì），一方（fāng）麵它集兩台泵（bèng）機於一身。泵送動作是由葉輪、轉（zhuǎn）子與泵殼之間的容積擴張而產生的，而較不明顯的泵送動作產生於葉輪下（xià）的區域（yù）內。在此區域（yù）內（nèi），無（wú）論葉輪進入、或是離開轉（zhuǎn）子槽都會形成泵送動（dòng）作，這個泵送動作實際上占據了總（zǒng）泵排（pái）量的約15%。在典型情況下，這一區域是通過葉輪內側或轉子內部的開槽處進行通氣的。重要之處在於要掌握這一情況，特別是（shì）在處理較粘稠的液體時，因為粘稠液體流入和流出（chū）葉輪之間的區域會更加困難。所以，推（tuī）薦適用於此類泵的介質粘度約為25000 cSt。
葉（yè）輪是（shì）吸（xī）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（liào）製造。由於不（bú）存在金屬（shǔ）間的接觸，所以葉輪泵頻繁應用於低粘度無潤滑作用的液體，諸如丙烷、氨水（shuǐ）等。由於葉輪（lún）與泵殼之間會直接接觸，以及內部間隙控（kòng）製在狀態下（xià），所以可使稀薄液體的轉差特性達到。
絕大多數輸送葉輪泵均將壓力限製在125 psi，盡管有些額定值為200 psi。葉輪泵的壓力（lì）限值在很大程度上取決於葉輪的強度。
由於采用非金屬（shǔ）的葉輪以及非常小的運行（háng）間隙，葉輪泵可以（yǐ）非常良（liáng）好地實現灌注操作的起動。在（zài）泵進行起動灌（guàn）注操作時，泵必須要排放空氣，而（ér）且排出的是非常稀薄的流（liú）體（tǐ）。由於葉輪泵能夠很（hěn）好地做到這點，所以，有時會將其當作真空（kōng）泵（bèng）來使用。
葉輪泵通常由軸套或減磨軸承（chéng）在轉子的兩側進行支撐。如果使用了軸套軸承，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（biàn）讓軸承運轉在潤滑油（yóu）或潤滑脂內。這種設計要求（qiú）采用（yòng）兩個機（jī）械密封件，在轉子每一側各一（yī）個。
葉輪泵通常運行在1000~1750 rpm的轉速範圍內，流（liú）量可以達到高至2000加侖/分。而在處理高粘度液（yè）體時要求的轉速會大大減少，以便讓液體進（jìn）入到葉輪下方。而在處理高粘度液體的應用中，要求采用強度更高的葉輪材料，以防止葉輪發生斷裂的現象。常見的葉輪（lún）泵構（gòu）造材質為鑄鐵或球墨鑄鐵。一些生產廠商會在必須處理稀薄、腐蝕（shí）性液體的泵中采用不鏽鋼材料。
葉輪（lún）泵可以（yǐ）用來處理（lǐ）一些侵蝕性物（wù）質，但不能處理固體。對於侵蝕性物質泵送應用來說，在如何正（zhèng）確選擇葉輪和密封材料的問題上必須謹慎。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（sì）。一旦發（fā）生磨損，這種間隙就不（bú）能夠（gòu）得（dé）到調整，不過，某些生產廠商已經提（tí）供了可以更換或掉轉的（de）端蓋。采用泵殼內襯也是一種在發生磨損（sǔn）時恢複泵性能的方式。
【總結】
掌握各種泵機的工作原理是針對給定應用環境下正確（què）選定機（jī）型的良好（hǎo）開端。雖然各種選擇方案之間的區別並不一定十分清晰分明，運行和容量上的基本區別便可以用於指導選型（xíng）。
內齒輪泵可以應用的領域範圍較廣，但通常運轉速度較其它泵機要慢一些。選用內齒輪泵可能會導致略高一些的成本（běn），但與運行速度較慢的泵相比，其（qí）使用壽命（mìng）往往會更長一些。
外齒輪泵擁有非（fēi）常良（liáng）好的壓力處理能力和精確（què）的流量控製（zhì）特性，但不能用於處理含固（gù）體或侵蝕性介質。外齒輪泵（bèng）的製造成本較低，所以其是在要求不高的應用領（lǐng）域中的一種經（jīng）濟合理的選擇方案。
葉輪泵在輸送稀薄液體時表現優越，但在處（chù）理粘稠液體時（shí）必須降速（sù）運行。葉輪泵同樣也（yě）無法處（chù）理（lǐ）固（gù）體物料。
不正確的泵機選型往往會導致較高的費用。具（jù）體來說，會在停機時間（jiān）、損失生產量、維護費用（yòng）以及能耗方麵造成不良影（yǐng）響。而多花些（xiē）時（shí）間在正確的係統（tǒng）內選用正確的（de）泵可在（zài）上減少多餘（yú）的費用開銷.
